A New Low-Complexity Decodable Rate-1 Full-Diversity 4 x 4 STBC with Nonvanishing Determinants
空时编码技术已经成为无线通信标准中的常见位置，因为它们提供了一种有效的方法来减轻无线信道中固有的衰落现象。然而，空时分组码（STBC）的使用显着增加了最佳的检测复杂度在接收机，除非低复杂度的可解码性属性被考虑在STBC的设计。在这封信中，我们提出了一种新的低复杂度解码速率1全分集4 × 4空时分组码。我们提供了一个分析证明，建议的代码具有非消失的行列式（NVD）的属性，可以利用通过使用自适应调制，根据无线信道质量改变传输速率的属性。我们比较现有的低复杂度可解码速率-1全分集4 × 4空时分组码在准静态瑞利衰落信道，检测复杂度和峰均功率比（PAPR）的性能。我们的代码被发现提供最好的性能和最小的PAPR，这是在检测复杂度w.r.t.略有增加的代价，使用的QAM星座。某些先前的码，但是这将仅惩罚用于高阶QAM星座的所提出的码。
2012-04-16 cs.IT math.IT
Upper and Lower Bounds for the Ergodic Capacity of MIMO Jacobi Fading Channels
在多（芯/模）光纤通信中，传输信道可以被建模为Haar分布酉矩阵的复子矩阵（复Jacobi酉系综）。在这封信中，我们提出了新的解析表达式的上界和下界的遍历容量的多输入多输出雅可比衰落信道。最近的结果的Jacobi酉系综的行列式推导出一个严格的遍历能力的下界。我们使用詹森不等式提供了一个分析的封闭形式的上限遍历容量在任何信号噪声比（SNR）。的遍历能力，在低和高信噪比制度的封闭形式的表达式，也来自。仿真结果验证了推导表达式的准确性。
2017-02-27 cs.IT math.IT
Almost universal codes achieving ergodic MIMO capacity within a constant gap
本文研究了在多天线块衰落信道中，当衰落块的个数趋于无穷大时，格形码的容量问题。提出了一种基于归一化最小行列式的划分代数多块空时码的设计准则，该准则与高斯信道下的Hermite不变量具有相似的作用。结果表明，该标准是足够的，以保证传输速率在一个恒定的差距从容量无论是慢衰落信道和遍历衰落信道。这种性能是在最大似然解码和朴素格解码下实现的。在独立同分布瑞利衰落的情况下，它也表明，错误概率指数快速消失。与文献中采用随机格系综的标准方法不同，本文的存在性结果是从数论中得到的。首先，差距的能力取决于所选择的划分代数的判别式，然后类域理论应用于建立家庭的代数与小判别式。在建设中的关键因素是选择一个序列的司代数的中心是数域与小根判别式。
2015-07-27 cs.IT math.IT math.NT
Downlink Coverage Probability in a Cellular Network with Ginibre Deployed Base Stations and Nakagami-m Fading Channels
近年来，空间随机模型的基础上决定点过程（DPP）的蜂窝无线网络的分析研究作为有前途的模型。实际上，DPP可以表达在真实蜂窝网络中观察到的宏基站（BS）配置的排斥性质，并且具有许多期望的数学性质来分析网络性能。然而，几乎所有基于DPP的模型上的先前工作都假设瑞利衰落，而基于泊松点过程的空间模型已经被开发为允许衰落/阴影传播效应的任意分布。为了使基于DPP的模型更有前途，必须将其扩展到允许非瑞利传播效应。在本文中，我们提出了下行链路蜂窝网络模型，其中的BS部署根据Ginibre点过程，这是一个主要的例子的DPPs，在Nakagami-m衰落。对于所提出的模型，我们推导出一个数值计算的覆盖概率的形式，并揭示了它的一些性质的数值和理论。
2015-03-18 cs.IT math.IT
A New Low-Complexity Decodable Rate-5/4 STBC for Four Transmit Antennas with Nonvanishing Determinants
空时分组码（STBC）的使用显著增加了接收机处的最优检测复杂度，除非在STBC设计中考虑低复杂度可解码性。在本文中，我们提出了一种新的低复杂度的解码速率-5/4全分集4 × 4空时分组码。我们提供了一个分析证明，建议的代码具有非消失的行列式（NVD）的属性，可以利用通过使用自适应调制，根据无线信道质量改变传输速率的属性。我们比较了建议的代码，现有的最好的低复杂度解码速率-5/4全分集4 × 4 STBC在准静态瑞利衰落信道的性能，最坏情况下的复杂度，平均复杂度，和峰均功率比（PAPR）。我们的代码被发现提供更好的性能，较低的平均解码复杂度，并在最坏情况下的解码复杂度略有增加的代价较低的PAPR。
2012-04-18 cs.IT math.IT
Secrecy Outage Performance of Multi-antenna Wiretap Channels With Diversity Combinings Over Correlated Rayleigh Fading Channels
本文提出了一个详细的保密中断性能的相关多天线窃听信道与三个流行的分集合并方案，即最大比合并，选择合并，并在合法接收机的等增益合并的分析。对于单输入多输出窃听信道，导出了系统秘密中断概率的精确表达式和渐近表达式。研究结果表明，与所有通道都是独立的情况相比，仅主通道的相关性使SOP增加1/det（U），其中det（U）是相关矩阵U的行列式。相比之下，在合法接收器处的高信噪比状态下，主信道与窃听者信道之间的相关性对SOP具有积极影响。此外，对于多输入多输出窃听信道，两个发射天线选择（TAS）计划的SOP进行了分析所考虑的相关信道模型。这两种TAS方案的SOP关系由保密阵列增益量化。最后，数值模拟证实了分析结果。
2018-08-09 cs.IT math.IT
Almost universal codes for MIMO wiretap channels
尽管从错误概率的角度对衰落和MIMO窃听信道的保密编码进行了一些研究，但在这种信道上构建信息理论上安全的代码仍然是一个悬而未决的问题。在本文中，我们考虑了一个衰落窃听信道模型，发射机只有部分统计信道状态信息。我们的渠道模型包括静态渠道，i.i.d.块衰落信道，以及对于窃听者的信道具有大偏差的快速衰减的遍历平稳衰落。我们扩展的平坦因子准则从高斯窃听信道衰落和MIMO窃听信道，并建立一个简单的设计准则，规范化的产品距离/最小行列式的格和它的对偶应同时最大化。此外，我们提出了具体的格码满足这一设计标准，这是建立在单天线的情况下，从代数数域与常数根判别式，并从分裂代数集中在这样的数域在多天线的情况下。所提出的格码实现了强保密性和语义安全的所有速率$R<C_b-C_e-κ$，其中$C_b$和$C_e$分别是鲍勃和夏娃的信道容量，和$κ$是一个显式常数间隙。此外，这些代码几乎是通用的意义上，一个固定的代码是很好的保密范围广泛的衰落模型。最后，我们考虑一个复合窃听模型与更严格的不确定性集，并表明率$R<\bar{C}_b-\bar{C}_e-κ$是可以实现的，其中$\bar{C}_b$是一个下界鲍勃的能力和$\bar{C}_e$是夏娃的能力的上限为所有的通道中设置。
2018-06-26 cs.IT math.IT math.NT
Golden Space-Time Block Coded Modulation
本文提出了一种适用于慢衰落信道的2 × 2 MIMO系统的分组编码调制方案，其内码为Golden码。该计划是基于一组分区的黄金代码使用双边理想，其规范是一个权力的2。在这种情况下，最小行列式的下界由最小汉明距离给出。的环结构的描述的决定因素建议进一步优化，以改善整体分布的决定因素。性能仿真表明，GC-RS方案实现了显着的增益比未编码的黄金码。
2008-05-29 cs.IT math.IT
On the Capacity of Doubly Correlated MIMO Channels
在本文中，我们分析了多输入多输出（MIMO）瑞利衰落信道的容量存在的空间衰落相关的发射机和接收机，假设信道是未知的发射机和接收机完全已知。我们首先推导出容量的精确特征函数的行列式表示，然后使用它来确定均值、方差、偏度、峰度和其他高阶统计量（HOS）的迹表示。这些结果使我们能够准确地评估两个相关的信息理论容量的措施-遍历容量和中断容量-和这样的MIMO信道的容量的HOS。本文提出的分析框架是有效的任意数量的天线和推广以前已知的结果独立同分布或单边相关MIMO信道的情况下，衰落相关存在于两侧。我们验证了我们的分析结果，通过比较它们与Monte Carlo模拟的相关模型的基础上现实的信道测量，以及一个经典的指数相关模型。
2005-09-27 cs.IT math.IT
Over-The-Air Computation in Correlated Channels
空中下载（OTA）计算是计算分布式数据的函数而不将整个数据传输到中心点的问题。通过避免这种昂贵的传输，OTA计算方案可以随着发射机数量的增长实现通信成本的比线性更好的（取决于函数，通常是对数或甚至是常数）缩放。在计算OTA的最常见的函数中，是线性函数，例如加权和。在这项工作中，我们提出并分析了一个模拟OTA计算计划的一类功能，其中包含线性函数，以及一些非线性函数，如$p$ -范数的向量。我们证明了误差界的保证，是有效的快衰落信道和所有分布的衰落和噪声中包含的类的子高斯分布。这一类包括高斯分布，但也有许多其他实际相关的情况下，如A类米德尔顿噪声和衰落与主导的视线分量。此外，衰落和噪声可能存在相关性，因此所提出的结果也适用于例如块衰落信道和具有突发干扰的信道。我们不依赖于OTA计算函数的分布参数的任何随机特性;特别是，没有假设这些参数来自相同或独立的概率分布。我们的分析是非渐近的，因此提供的误差范围是有效的有限数量的通道使用。OTA计算在大型无线传感器网络中基于机器学习（ML）的分布式异常检测等应用中具有降低通信成本的巨大潜力。我们通过大量的数值模拟来说明这种潜力。
2021-08-17 cs.IT eess.SP math.IT
Remarks on the Criteria of Constructing MIMO-MAC DMT Optimal Codes
本文研究了Coronel等人提出的在几类衰落信道下构造MIMO MAC-DMT最优码的准则。我们首先给出一个反例，说明当信道是频率选择性的时，他们的DMT结果是不正确的。对于对称MIMO-MAC平坦衰落信道，他们的DMT结果与Tse等人的结果完全相同，因此，我们集中在他们的准则，构造MAC-DMT最佳码，特别是当接收天线的数量是足够大的。在这种情况下，我们证明了他们的标准相当于要求任何用户子集的代码，以满足一个联合的非零行列式标准时，系统在天线池制度。最后给出了差分矩阵最小特征值乘积的上界，并证明了满足其准则的MIMO-MAC码只有在目标复用增益较小时才有可能存在。
2009-08-21 cs.IT math.IT
Codes over Matrix Rings for Space-Time Coded Modulations
已知对于具有n个发射天线的准静态MIMO衰落信道上的传输，可以通过使用内部完全分集空时分组码来获得分集，而编码增益来自于适当的外码，所述编码增益来自于行列式准则。当内码具有数域上的循环代数结构时，对于理想空时码，可以通过陪集编码来设计外码。更确切地说，我们把代数的商通过一个双边理想，导致一个有限的字母表的外码，与循环代数结构在有限域或有限环。我们发现，行列式准则诱导各种度量的外码，如汉明和巴霍距离。当n=2时，通过使用素数2以上的理想来分割2x2 Golden码导致考虑M2（F_2）或M2（F_2[i]）上的码，两者都是非交换字母表。更高维度的矩阵环，适用于3x3和4x4完美码，产生更复杂的例子。
2010-08-08 cs.IT math.IT
Maximal Orders in the Design of Dense Space-Time Lattice Codes
我们构建显式率一，全分集，几何密集矩阵格与大，非零行列式（NVD）的四个发射天线多输入单输出（MISO）的空时（ST）的应用。的结构是基于代数整数和相关的哈密顿四元数的子环的环的理论，并可以扩展到更大数量的Tx天线。理想的使用保证了一个大于1的非零行列式，并提供了一种简单的方法来给出最小行列式的精确证明。然后，通过使用循环划分代数（CDA）和最大阶理论，将在给定的划分代数内找到更密集的子格的想法推广到具有任意数量的Tx天线的多输入多输出（MIMO）情况。同时也证明了本文中的显式构造都有一个简单的基于球译码的译码方法。与解码复杂度相关，引入了灵敏度的概念，并提供了表明灵敏度、解码复杂度和性能之间的联系的实验证据。在准静态瑞利衰落信道中的模拟表明，我们的密集四元数结构优于早期的矩形晶格和旋转ABBA晶格以及DAST晶格。我们还表明，我们的四元数晶格比DAST晶格的多样性复用增益权衡。
2008-03-18 cs.DM cs.IT math.IT
An error event sensitive trade-off between rate and coding gain in MIMO MAC
本文研究了瑞利衰落多输入多输出（MIMO）多址信道（MAC）下的空时分组码。如果我们假设接收机正在执行联合最大似然（ML）解码，则针对固定错误事件优化MIMO MAC码导致错误用户的联合码字可以被视为单用户MIMO码的情况。在这种情况下，可以使用Tarokh等人的基于成对错误概率（PEP）的判定准则来上界错误概率。Lahtonen等人已经证明，无论使用的代码如何，整个代码矩阵的码字差异的决定因素将作为用户速率的函数衰减。这项工作将进一步研究这种衰减现象，并推导出相应的任何错误事件的行列式的衰减的上限。最佳衰减的下界研究的基础上代数数论和丢番图逼近的建设。对于某些误差分布，构造的码将被证明是最优的。虽然本文的观点是PEP的观点，但本文的最后部分证明了如何将所获得的衰减结果转化为有关分集复用增益权衡（DMT）的陈述。
2013-12-17 cs.IT math.IT
Golden Space-Time Trellis Coded Modulation
在本文中，我们提出了一种级联编码方案的高速率$2\times 2$多输入多输出（MIMO）系统在慢衰落信道。内码是Golden码\cite{Golden05}，外码是网格码。Golden码的集合分割是专门设计来增加最小行列式的。外部网格码的分支用这些分区标记。网格译码采用维特比译码算法。为了计算分支度量，使用格型球解码器。给出了代码优化的一般框架。通过仿真对所提出的级联方案的性能进行了评估。结果表明，该方案实现了显着的性能增益比未编码的黄金码。
2007-01-11 cs.IT math.IT
Full Diversity Codes for MISO Systems Equipped with Linear or ML Detectors
针对多发射单接收天线的无线通信系统，提出了空时分组码（STBC）在线性接收机下实现全分集的一般准则。特别地，具有Toeplitz结构的STBC满足该标准，因此能够实现全分集。对该Toeplitz STBC的进一步研究揭示了以下重要性质：a）可以使符号传输速率接近1。b）将Toeplitz码应用于在最近星座点之间具有非零距离的任何信令方案导致非零行列式。此外，如果QAM被用作信令方案，那么对于独立的MISO平坦衰落信道，Toeplitz码被证明是接近最佳的分集与复用的折衷与ZF接收机时，信道使用的数量是大的。到目前为止，这是第一个非正交STBC显示，以实现这种接收机的最佳权衡。另一方面，当在MISO系统中采用ML检测时，Toeplitz STBC实现了独立信道的最大编码增益。当信道衰落系数相关时，Toeplitz STBC的固有传输矩阵可以被设计为最小化平均最坏情况的成对错误概率。
2008-07-01 cs.IT math.IT
Optimal space-time codes for the MIMO amplify-and-forward cooperative channel
在这项工作中，我们扩展了非正交放大和转发（NAF）合作分集方案的MIMO信道。针对具有N个中继的半双工MIMO NAF衰落协作信道，构造了一类空时分组码。码的建设是基于非零行列式准则（NVD），并示出实现最佳的分集复用权衡（DMT）的信道。我们提供了一个一般的显式代数结构，其次是一些例子。特别地，在单中继情况下，证明了Golden码和4x4 Perfect码分别对于单天线和双天线情况是最优的。仿真结果表明，提出的编码可以获得显著的增益（高达10dB），特别是在单天线的情况下。
2006-05-04 cs.IT math.IT
