High SNR Analysis for MIMO Broadcast Channels: Dirty Paper Coding vs. Linear Precoding
我们研究了MIMO广播信道，并将脏纸编码的最优策略的可实现吞吐量与次优和较低复杂度的线性预编码（例如，迫零和块对角化）传输。这两种策略都利用了所有可用的空间维度，因此具有相同的复用增益，但在吞吐量方面确实存在绝对差异。这两种策略之间的总和速率差分析计算在渐近高SNR，可以看出，这种渐近统计提供了一个准确的表征，即使在中等SNR水平。此外，当每个用户a具有不同的平均SNR时，该差异不受非对称信道行为的影响。加权和速率最大化也被认为是，并进行类似的量化的吞吐量之间的差异，这两种策略。在这个过程中，它表明，用户的权力分配成正比的用户权重渐近最大化加权和率。对于多天线用户，在与用户权重成比例地分配功率之后，跨接收天线的均匀功率分配被应用。
2006-12-19 cs.IT math.IT
SNR-EQ-JSCC: Joint Source-Channel Coding with SNR-Based Embedding and Query
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
针对JSCC语义通信中的动态信道适配问题，提出基于SNR嵌入和信道自适应查询的轻量Transformer架构SNR-EQ-JSCC，以极低开销提升图像传输性能。
2025-01-07 cs.AI cs.IT math.IT
On optimizing low SNR wireless networks using network coding
研究了低信噪比下无线网络的速率优化问题。虽然容量的限制消失的SNR是已知的衰落和非衰落信道是线性的，我们研究了在低信噪比的无线网络中的操作与给定的节点位置，使用网络编码的流量的问题。我们开发的模型，低信噪比高斯广播信道和多址信道分别运行在一个非平凡的可行速率区域。我们表明，该问题归结为网络总功率的优化，可以铸造成标准的线性多商品最小费用流规划，没有固有的组合困难的结构时，网络编码使用非整数约束（这是一个合理的假设）。这基本上是由于容量相对于SNR消失的线性度，这有助于分别避免所考虑的降级广播信道和多址环境的干扰影响。我们提出了一个完全分散的原始-对偶次梯度算法，用于在网络的每个子图（即超弧）上实现最优速率，以支持一组流量需求（多播/单播连接）。
2010-08-02 cs.IT cs.NI math.IT
On Optimal Distributed Joint Source-Channel Coding for Correlated Gaussian Sources over Gaussian Channels
本文研究了高斯多址接入信道（GMAC）上相关高斯信源的分布式联合信源-信道编码问题。在解码器和/或编码器处可以存在边信息。首先，我们专门一个一般的结果（在MAC与边信息的相关源的传输），以获得足够的条件，在高斯MAC的可靠传输。该系统不满足信源信道分离。本文研究并比较了现有的三种信源-信道编码联合编码方案.我们表明，这些计划是最佳的，在不同的情况下。放大转发（AF）方案简化了编解码器的设计，但在低信噪比下是最优的，而在高信噪比下不是。另一种方案在高信噪比下是渐近最优的。第三种编码方案对于正交高斯信道是最佳的。我们还表明，AF是接近正交信道的最佳方案，即使在高信噪比。
2009-05-14 cs.IT math.IT
Joint Wyner-Ziv/Dirty Paper coding by modulo-lattice modulation
利用分离原理可以最优地解决信源编码与解码器边信息的组合（Wyner-Ziv问题）和信道编码与编码器边信息的组合（Gel'fand-Pinsker问题）。在这项工作中，我们提出了一种替代方案的二次高斯的情况下，合并源和信道编码。该方案通过对模拟信号源进行模格调制来实现最佳性能。因此，它节省了量化和信道解码的复杂性，并且仅保留了“成形”的任务。此外，对于高信噪比（SNR），该方案接近最佳性能使用SNR无关的编码器，因此它是鲁棒的未知的信噪比在编码器。
2008-12-17 cs.IT math.IT
Analog network coding in general SNR regime: Performance of a greedy scheme
研究了在有向链路的分层中继网络中，采用模拟网络编码实现单播通信的最大速率问题。执行模拟网络编码的中继节点缩放并转发在其输入处接收的信号。最近，这个问题已被认为是在一定的假设下，每个节点的缩放因子和接收到的SNR。在此之前，我们建立了一个结果，使我们能够表征的最佳性能的模拟网络编码的网络场景超出了那些可以使用基于这样的假设的方法进行分析。这项工作的主要贡献是一个计划greetly计算下限的最佳速率可实现的模拟网络编码在一般的分层网络。该方案允许精确计算的最佳可实现的速率在更广泛的分层网络比那些可以使用现有的方法来解决。对于高斯N-中继菱形网络的特定情况下，据我们所知，该方案提供了第一个精确的表征模拟网络编码可实现的最佳速率。此外，对于一般的分层网络，我们的计划允许我们计算的最佳速率在一个恒定的差距从割集上界渐近源功率。
2012-04-23 cs.IT math.IT
Wireless Image Transmission Using Deep Source Channel Coding With Attention Modules
由于采用了深度学习（DL），最近对用于无线通信的联合信源信道编码（JSCC）的研究取得了巨大成功。然而，基于DL的JSCC的现有工作通常训练所设计的网络在特定的信噪比（SNR）制度下操作，而不考虑部署阶段期间的SNR水平可能不同于训练阶段期间的SNR水平。需要多个网络来覆盖具有宽范围SNR的场景，这是计算效率低下的（在训练阶段）并且需要大量存储。为了克服这些缺点，我们提出了一种新的方法，称为注意DL基于JSCC（ADJSCC），可以成功地在传输过程中与不同的SNR水平。该方案受传统JSCC资源分配策略的启发，根据信道信噪比动态调整信源编码压缩比和信道编码速率。这是通过诉诸注意力机制来实现的，因为这些机制能够将计算资源分配给更关键的任务。ADJSCC不采用传统的JSCC中的资源分配策略，而是根据SNR条件使用信道级软关注来缩放特征。我们比较了ADJSCC方法与最先进的DL基于JSCC方法通过广泛的实验，以证明其适应性，鲁棒性和通用性。与现有方法相比，该方法占用的存储空间更少，并且在通道失配的情况下具有更好的鲁棒性。
2022-04-12 cs.IT math.IT
Receive Antenna Selection for Secure Pre-coding Aided Spatial Modulation
本文研究了人工噪声辅助下的安全预编码辅助空间调制（PSM）系统中的接收天线选择（RAS）策略。在安全PSM系统中，由于缺乏保密率的封闭表达式，因此很难对RAS进行优化。为了解决这个问题，截止率被用作SR的近似值。此外，两个低复杂度的RAS计划最大化SR，称为Max-SR-L和Max-SR-H，分别在低和高信噪比（SNR）区域。针对前者在低信噪比区域性能较好，而在中高信噪比区域性能变差，而后者也存在类似问题的问题，提出了一种新的RAS策略Max-SR-A来覆盖所有信噪比区域。仿真结果表明，所提出的Max-SR-H和Max-SR-L方案分别在高和低信噪比区域接近穷举搜索（ES）的最佳SR性能。特别是，所提出的Max-SR-A的SR性能接近于最佳ES的SR性能，并且在几乎所有的SNR区域中优于随机方法。
2020-01-23 cs.IT math.IT
Coding for Channels with SNR Variation: Spatial Coupling and Efficient Interleaving
在磁记录系统中，连续的部分经历不同的信噪比（SNR）。为了在这些系统上执行纠错，一种方法是对每个部分使用单独的块码。然而，与受较高SNR影响的部分上的性能相比，受较低SNR影响的部分上的性能较弱。空间耦合（SC）码是一类基于图的码，具有容量接近性能和低延迟解码。SC码是通过将底层块码划分为几个分量矩阵，并将分量矩阵的副本耦合在一起来构造的。本文的贡献有三个方面。首先，我们提出了一个新的分区技术，有效地构建SC码的列重量为4和6。其次，我们提出了一个SC码的建设与SNR变化的信道。我们的SC代码构造通过覆盖每个部分的底层代码为每个部分提供本地纠错，同时通过底层代码之间的耦合提供额外的纠错级别。第三，我们引入了一个低复杂度的交织方案，具体到SC码，进一步提高其性能的信道与SNR的变化。我们的仿真结果表明，我们的SC码优于单个块码的错误平层区域相比，有和没有定期交织，分别超过1和2个数量级。通过增加内存和列权重，这种改进更加明显。
2018-06-29 cs.IT math.IT
Contextual Memory-Enhanced Source Coding for Low-SNR Communications
College of Information Science and Electronic Engineering（信息科学与电子工程学院）
本文提出一种内存增强的信源编码方案，通过内部化上下文模式提升信源编码的鲁棒性，减少残余信道错误对解码的影响，实验验证其有效性。
2026-08-26 cs.IT cs.LG math.IT
SA-RA-JSCC: SNR-Adaptive and Semantic-Rate-Aware Joint Source-Channel Coding
Pengcheng Laboratory（鹏城实验室）；School of Intelligent Systems, Sun Yat-sen University（中山大学智能学院）；Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory (Zhuhai)（南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海））；Guangdong Provincial Key Laboratory of Fire Science and Technology（广东省火灾科学与Technology重点实验室）；Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学）
提出SA-RA-JSCC模型，通过将SNR映射为统一语义向量并全局重加权特征，结合语义速率感知模块，实现全局协调的信道自适应，在多个信道和数据集上PSNR和MS-SSIM显著优于现有模型。
2026-06-17 cs.IT math.IT
Compute-and-Forward Can Buy Secrecy Cheap
我们考虑一个高斯多址信道与$K$发射机，（预期）接收机和外部窃听。发送者希望与接收者可靠地通信，同时对窃听者隐藏他们的消息。这种情况下已经研究了使用两种不同的编码技术，随机i.i.d.高斯编码和信号对齐编码。虽然，后者提供了一个非常高的SNR制度有前途的结果，将这些结果扩展到有限的SNR制度是一个具有挑战性的任务。在本文中，我们提出了一个新的晶格对齐计划的基础上的计算和转发框架，工作在任何有限的信噪比。我们表明，我们可实现的安全和率尺度与$\log(\mathrm{SNR})$，因此，在大多数SNR制度，我们的计划优于随机编码方案，其中的安全和率不随功率增长。此外，我们表明，我们的结果匹配的无限SNR制度的先前工作。此外，我们分析了我们的结果数值。
2015-04-22 cs.CR cs.IT math.IT
Transmitting an analog Gaussian source over a Gaussian wiretap channel under SNR mismatch
在这项工作中，我们研究了编码/解码方案的传输离散时间模拟高斯源高斯窃听信道。预期接收器被假定为具有某个最小信噪比（SNR），并且窃听者被假定为具有与预期接收器相比严格更低的SNR。对于一个固定的信息泄漏的窃听者，我们感兴趣的是在预期的接收机源重建失真最小化，我们提出了联合信源信道编码（JSCC）计划，这种设置。对于一个固定的信息泄漏到窃听者，我们还表明，考虑的方案给出了一个优雅的退化失真与SNR下SNR失配，即，当观察到实际信道SNR不同于设计SNR时。
2009-08-15 cs.IT math.IT
Non-memoryless Analog Network Coding in Two-Way Relay Channel
物理层网络编码（PNC）可以显著提高双向中继信道的吞吐量。PNC的一个有趣的变体是模拟网络编码（ANC）。然而，迄今为止提出的几乎所有ANC方案都以逐符号方式（无记忆）操作，并且不能利用信道编码分组中的冗余信息来增强性能。本文提出了一种无记忆ANC方案。特别是，我们设计了一个软输入软输出解码器的中继节点处理叠加的数据包从两个端节点产生一个估计的MMSE数据包转发回端节点。我们的解码器考虑到由于信道编码，在数据包中的不同符号之间的相关性，并提供了显着改善的MSE性能。我们的分析表明，在中继节点的信噪比改善是下界的1/R（R是码率）与最简单的LDPC码（重复码）。通过LDPC码的数值仿真验证了该方法的信噪比改善效果。我们的研究结果表明，不同程度的LDPC码是首选在不同的SNR区域。一般来说，较小的度数对于较低的SNR是优选的。
2011-10-14 cs.IT cs.NI math.IT
Analog Network Coding in General SNR Regime: Performance of Network Simplification
我们考虑一个通信场景，其中源通过有向分层中继网络与目的地通信。每个继电器执行模拟网络编码，其中它缩放并转发在其输入处接收的信号。在这种情况下，我们解决的问题：什么部分的最大端到端可实现的速率可以保持，如果只有一小部分的中继节点在每一层可用？我们考虑，特别是，高斯钻石网络（分层网络与单层中继节点）和一类对称分层网络。对于这些网络，我们证明了每个中继层在有和没有网络简化（在每层中使用k个而不是N个中继，k < N）的情况下增加最佳模拟网络编码性能之间的加性差距不超过log（N/k）^2比特，并且相应的乘法差距不超过（N/k）^2的因子，渐近地（在源功率中）。据我们所知，这项工作提供了第一个表征的性能，网络简化一般分层放大转发中继网络。此外，与大多数目前的近似结果，试图约束最佳速率内的添加剂的差距或乘法的差距，我们的研究结果提出了一个新的速率近似方案，允许同时计算的添加剂和乘法的差距。
2012-04-23 cs.IT math.IT
Capacity Theorems for the AWGN Multi-Way Relay Channel
研究了L用户加性高斯白噪声多路中继信道，多个用户通过一个中继站以相同的速率进行信息交换。现有的编码策略，即，完全解码前向和压缩前向被示出为在高信噪比（SNR）处远离割集上界。已知的是，在高SNR处，压缩转发速率与容量上限之间的间隙是恒定的，并且在高SNR处，完全解码转发速率与上限之间的间隙随着SNR而增加。本文提出了一种函数-解码-前向编码策略。结果表明，当L >= 3时，完全解码转发在SNR <= 0 dB时达到最大容量，而功能解码转发在SNR >= 0 dB时达到最大容量。对于L=$，函数解码前向实现的容量渐近SNR的增加。
2010-04-14 cs.IT math.IT
Error Rates of Capacity-Achieving Codes Are Convex
基于凸优化技术的广泛应用，研究了任意星座和比特映射下AWGN信道下最大似然检测器的比特出错率的凸性特性，其中也包括最大似然译码下的编码.在这种通用设置下，成对的错误概率和比特出错率被示出为在高SNR/低噪声状态下具有明确确定的边界的SNR和噪声功率的凸函数。任何码，包括容量实现码，其判决区域包括硬化的噪声球（根据信道编码定理中的噪声球硬化论点），都满足这种高SNR要求，因此在SNR和噪声功率方面都具有凸的出错率。我们推测，所有的容量实现码有凸出错率。
2010-04-15 cs.IT math.IT
Capacity Bounds and Lattice Coding for the Star Relay Network
考虑一个具有6个横向节点、3个发射机和3个接收机以及一个中央中继的半双工无线网络。发送器希望经由两阶段通信协议向其对应的接收器发送信息。接收器通过使用辅助信息和从中继接收的信号来解码其所需的消息。我们推导出一个外边界上的任何两阶段协议的容量区域以及3个可实现的区域，通过采用不同的中继策略。特别是，我们结合物理层和网络层编码，以利用中继的干扰，例如，使用基于格的代码。然后，我们将结果专门用于汇率。结果表明，对于任意的比特数，格型编码可以在上界的0.5bit以内实现，如果采用三种策略中的最优策略，则在上界的0.34bit以内实现。此外，对于高的误码率，格型编码在上界的log（3）/4 ~ 0.4比特内。
2010-01-22 cs.IT math.IT
Dirty Paper Coding for Fading Channels with Partial Transmitter Side Information
本文研究了Costa信道的一种更一般的形式-衰落脏纸信道（FDPC）Y = H（X + S）+Z上的脏纸编码（DPC）问题，即在发射端（CSIT）和接收端（CSIR）分别部分和完全知道衰落过程H的情况下.在这个问题中的一个关键步骤是确定最佳的通货膨胀因子（根据科斯塔的选择辅助随机变量）时，只有部分CSIT。为此，提出了两种迭代数值算法。这两种算法都被认为是通货膨胀因子的好选择。最后，高信噪比（信噪比）的行为，可达到的速率在FDPC处理。证明了FDPC（具有t个发射天线和r个接收天线）即使在没有CSIT的情况下也实现了min（t，r）log SNR的最大可能缩放因子。此外，在高信噪比的制度，Costa的辅助随机变量的选择的最优性建立，即使在FDPC的特殊情况下，有部分（或没有）CSIT与t <= r。使用FDPC的高SNR缩放律结果（如前所述），示出了与其他基于波束成形的多用户策略不同，基于DPC的多用户传输策略可以在具有部分（或没有）CSIT的多输入多输出高斯广播信道上实现单用户和速率缩放因子。
2009-01-19 cs.IT math.IT
Source Coding in Networks with Covariance Distortion Constraints
我们考虑具有网络场景的信源编码问题，并将其表示为协方差矩阵失真下的远程向量高斯Wyner-Ziv问题。我们定义了两个正定矩阵的最小值的概念，在此基础上，我们推导出一个显式的率失真函数（RDF）的公式。然后，我们研究了这一结果的特殊情况和应用。我们表明，两个研究得很好的信源编码问题，即远程矢量高斯Wyner-Ziv问题的均方误差和互信息的限制，实际上是我们的结果的特殊情况。最后，我们将我们的结果联合信源编码和去噪问题。我们考虑一个网络与一个集中式的拓扑结构和一个给定的加权和率约束，在中心的接收信号被融合，以最大限度地提高输出SNR，同时执行无线性失真。我们表明，可以设计的失真矩阵的节点，以最大限度地提高在融合中心的输出信噪比。因此，我们在此设置中在去噪和信源编码之间架起了桥梁。
2016-09-27 cs.IT math.IT
Few-Shot Channel-Agnostic Analog Coding: A Near-Optimal Scheme
针对极短码长下的AWGN信道模拟信源传输问题，提出基于渐进展开与电平间隔屏蔽的信道无关编码方案，其失真性能与最优值的差距为O(loglog(SNR))量级。
2024-01-30 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Adaptive Physical Layer Network Coding for Wireless Two-way Relaying
分析了物理层网络编码双向中继方案的调制方案，该方案采用两个阶段：多址（MA）阶段和广播（BC）阶段。这是由小池秋野等。根据信道条件自适应地改变在中继站处使用的网络编码映射大大降低了在MA阶段期间在中继站处发生的多址干扰的影响。取决于在端节点处使用的信号集，对于被称为奇异衰落状态的有限数量的信道衰落状态发生深度衰落。奇异衰落状态分为以下两类：由于信道中断而引起的并且其有害影响不能通过自适应网络编码来减轻的奇异衰落状态被称为\textit{non-removable singular fade states}。由于信号集的选择而发生的并且其有害影响可以通过适当选择自适应网络编码映射来消除的那些被称为\textit{removable}奇异衰落状态。在本文中，我们推导出一个上界的平均端到端的符号出错率（SER），有和没有自适应网络编码在中继，莱斯衰落的情况下。结果表明，在没有自适应网络编码的情况下，在高信噪比（SNR）下，对端到端SER的贡献来自以下错误事件，这些错误事件落为$\text{SNR}^{-1}$：与可移除奇异衰落状态相关联的错误事件，与不可移除奇异衰落状态相关联的错误事件以及BC阶段期间的错误事件。相反，对于自适应网络编码方案，与对平均端到端SER有贡献的可移除奇异衰落状态相关联的错误事件作为$\text{SNR}^{-2}$而下降，并且结果，自适应网络编码方案提供了优于不…
2012-03-26 cs.IT math.IT
Modulo Quantization Coding for Primitive Relay and Diamond Channels with Correlated Noises
Edward S. Rogers Sr. Department of Electrical and Computer Engineering, University of Toronto（多伦多大学爱德华·S·罗杰斯电气与计算机工程系）
提出模量化编码方案，利用终端间共享的噪声分量，在相关高斯噪声下实现低复杂度高效传输，优于已知界限并接近容量。
2026-07-24 cs.IT math.IT
Bit Error Rate is Convex at High SNR
出于广泛使用的凸优化技术，凸性质的比特出错率的最大似然检测器工作在AWGN信道中的任意星座和比特映射，这也可能包括编码下的最大似然解码的研究。在此通用设置下，成对的错误概率和比特出错率被示出为在高SNR区域中具有明确确定的边界的SNR的凸函数。比特出错率也被示出为在低噪声/高SNR范围中噪声功率的凸函数。
2009-12-26 cs.IT math.IT
Network Coding for Real-time Wireless Communication for Automation
实时的【形】应用需要毫秒级的延迟和极高的可靠性，这与高性能工业控制的要求是一致的。目前的无线技术，如WiFi、蓝牙、LTE等，无法满足这些严格的延迟和可靠性要求，迫使使用有线系统。本文介绍了一种基于网络编码的无线通信协议，该协议结合协作通信技术建立了必要的分集，以达到目标可靠性。所提出的协议进行了分析，使用通信理论的延迟有限容量的框架，并提出的协议相比，没有网络编码。结果表明，对于较大的网络规模或有效载荷，采用网络编码降低了实现目标可靠性所需的最小SNR。对于由在控制环路中具有$30$节点的工业打印应用启发的场景，$4.8$ Mb/s的聚合吞吐量、$20$ MHz的带宽和$2$ ms以下的周期时间，该协议可以在理想信道条件下鲁棒地实现比$10^{-9}$更好的系统错误概率，其中标称SNR小于$2$ dB。
2018-03-14 cs.IT math.IT
Linear Physical-layer Network Coding in Galois Field for Rayleigh fading 2-Way Relay Channels
本文提出了一种新的适用于瑞利衰落双向中继信道（2-WRC）的线性物理层网络编码（LPNC）。中继器通过将用户数据乘以适当选择的生成矩阵，而不是简单的模2（比特XOR）操作，直接将两个用户的叠加信号映射到GF（2^2）中的线性网络编码组合。我们推导出LPNC和5 QAM去噪和转发（5 QAM-DNF）的星座约束容量[2]，并进一步明确表征LPNC和5 QAM-DNF之间的容量差异。基于我们的分析和仿真，我们强调，在不使用不规则的5 QAM映射和牺牲频谱效率的情况下，我们在GF（2^2）中的LPNC在低SNR区域优于5 QAM-DNF方案，而在中高SNR区域实现相同的性能。
2012-11-02 cs.IT math.IT
On Convexity of Error Rates in Digital Communications
研究了任意星座、比特映射和编码情况下一类译码器的出错率的凸性，其中包括ML/min距离译码器。早期获得的AWGN信道的结果扩展到广泛的一类噪声密度，包括单峰和球形不变的噪声。在这些广泛的条件下，符号和比特出错率被示出为在具有明确确定的阈值的高SNR制度中的SNR的凸函数，该阈值仅取决于星座维数和最小距离，从而使得能够以严格的方式将凸优化的强大工具应用于这样的数字通信系统。在一般情况下，保证符号出错率的凸性的是判决区域边界周围的噪声功率密度的减小性质。已知的高/低SNR边界的凸/凸区域被收紧，并没有进一步的改善被证明是可能的一般。高SNR界与信道编码定理紧密吻合：所有码，包括容量实现码，其判决区域包括硬化的噪声球（来自信道编码定理中的噪声球硬化论点），满足这种高SNR要求，因此在SNR和噪声功率两者中具有凸出错率。我们推测，所有的容量实现码有凸出错率。还研究了信号幅度和噪声功率的凸性特性。讨论了所得结果的一些应用。特别是，它表明，衰落是保凸的，是从来没有良好的球不变的噪声，这也可能包括任何线性分集组合下的低维。
2013-04-30 cs.IT math.IT
The Capacity Of Two Way Relay Channel
本文研究了无线双向中继信道中两个终端节点通过一个中继节点进行信息交换的信道容量。容量在信息论意义上被定义为两个端节点之间的最大信息交换速率。利用割集定理，给出了容量的一个上界。我们证明，这个上界可以接近在低信噪比区域使用“分离”多路访问的上行链路从端节点的中继，其中来自端节点的数据在中继单独解码;和网络编码广播的下行链路从中继到端节点，其中中继转发前混合的信息从端节点。我们进一步证明了容量是接近在高信噪比区域使用物理层网络编码（PNC）的多址接入的上行链路，和网络编码广播的下行链路。从我们的证明和观察，我们推测，上界可以实现与PNC在所有的SNR区域。
2008-04-19 cs.IT math.IT
On Achievable Rate Regions of the Asymmetric AWGN Two-Way Relay Channel
本文研究了加性高斯白噪声双向中继信道，其中两个用户通过中继交换消息。非对称信道被认为是用户可以以不同的速率和不同的功率电平发送数据。我们修改和改进现有的编码方案，以获得三个新的可实现的速率区域。比较了四种下行链路最优编码方案，结果表明：当两个用户都在低信噪比（SNR）下传输时，和速率性能最好的方案是完全译码前向编码方案，当两个用户都在高信噪比下传输时，和速率性能最好的方案是嵌套格码的函数译码前向编码方案，当两个用户都在低信噪比下传输时，和速率性能最好的方案是完全译码前向编码方案。（iii）当一个用户以低SNR发送而另一个用户以中高SNR发送时，具有速率分割和时分复用的功能解码转发。
2011-06-15 cs.IT math.IT
Finite-SNR Analysis of Partial Relaying with Relay Selection in Channel-coded Cooperative Networks
本文研究了由两个信道编码源、多个中继和一个目的节点组成的协作网络的性能。由于频谱效率的限制，我们假设只有一个时隙专用于中继。传统的基于网络编码的协作（NCC）选择最佳中继，使用网络编码同时服务于两个源。然而，NCC的比特出错率（BER）方面的性能在文献中是不可用的。在本文中，我们首先推导出封闭形式的表达式的BER的NCC和分析表明，NCC总是实现多样性的顺序2，无论可用的中继和信道编码的数量。其次，在NCC的多样性损失的动机，我们提出了一种新的中继方案的基础上部分中继合作（PARC），其中两个最好的中继选择，每个转发一半的码字，以帮助一个源。推导了该方案的误码率和系统分集阶数的解析表达式。分析结果表明，PARC的分集阶数是工作信噪比（SNR）和信道码最小距离的函数。更重要的是，PARC中的全分集阶数可以通过适当的信道码实际操作有限SNR来实现。最后，密集的模拟提出了一个巨大的SNR增益的PARC NCC和参考方案没有中继选择。
2015-05-22 cs.IT math.IT
Achieving AWGN Channel Capacity With Lattice Gaussian Coding
本文提出了一种新的编码方案，当信噪比为$\SNR>e-1$时，该方案仅使用一个格，实现了加性高斯白噪声（AWGN）信道的$\frac{1}{2}\log(1+\SNR)$容量。该方案在AWGN良好晶格上应用离散高斯分布，但不需要成形晶格或抖动。因此，它大大简化了Erez和Zamir的默认网格编码方案，该方案涉及量化良好的网格以及AWGN良好的网格。使用平坦因子，我们表明，所提出的计划下的最小均方误差（MMSE）格型解码的错误概率几乎是相同的Erez和Zamir，为任何速率的AWGN信道容量。我们引入了良好星座的概念，它携带几乎相同的互信息的连续高斯输入。我们还解决了建议的格型高斯编码方案的高斯成形的实施。
2018-06-27 cs.IT math.IT
Bounded-Contention Coding for Wireless Networks in the High SNR Regime
无线网络中的有效通信通常受到若干发射节点之间的干扰的可能性的挑战。许多重要的研究已经投入到减少冲突的数量，以获得更快的算法，在这样的网络中的通信。本文提出了一种新的方法，无线通信，它包括冲突，而不是避免他们，在一个附加的信道。它引入了一种称为有界竞争编码（BCC）的编码技术，该技术允许接收节点将冲突成功解码为原始传输，并且其复杂性取决于发射机之间的竞争边界。BCC使得能够在具有n个节点和至多一个发射机的网络中进行确定性本地广播，其中每个发射机具有在与全双工无线电通信的O（a log n + al）比特内的1比特的信息，并且具有高概率地与半双工无线电通信的O（（a log n + al）（log n））比特。当与随机线性网络编码相结合时，BCC以高概率在O（（D + a + log n）（a log n +1））比特内给出全局广播。这也适用于动态网络，动态网络可以随着时间的推移由最坏情况的对手任意改变。当没有约束的竞争，它示出了如何概率估计它，并获得全球广播，是自适应的真正的竞争在网络中。
2012-08-30 cs.DC cs.DS cs.IT
Successive Refinement of Images with Deep Joint Source-Channel Coding
Imperial College London（伦敦帝国学院）
我们介绍了基于深度学习的通信方法，用于通过无线信道连续细化图像。我们提出了三种不同的策略，用于使用深度JSCC进行渐进式图像传输，具有不同的复杂性-性能权衡，所有这些都基于卷积自动编码器。数值结果表明，深JSCC不仅提供了优雅的退化与信道信噪比（SNR）和改善性能，在低信噪比和低带宽制度相比，最先进的数字通信技术，但也可以成功地学习分层表示，实现性能接近单层计划。这些结果表明，在高斯信道上用深度JSCC编码的自然图像几乎是连续可细化的。
2019-05-28 cs.IT cs.LG math.IT
Incremental Redundancy Cooperative Coding for Wireless Networks: Cooperative Diversity, Coding, and Transmission Energy Gain
研究了一种适用于无线网络的增量冗余协作编码方案。为了利用空间分集的好处，我们提出了一个基于簇的协作策略的准静态瑞利衰落信道模型和基于网络的几何距离配置文件。我们的计划，提高了网络的性能，通过嵌入一个IR合作编码方案到现有的非合作路由。更准确地说，对于每一跳，我们形成一个协作集群的M-1节点之间的（跳）发送方和（跳）目的地。使用母码对所发送的消息进行编码，并将其划分为对应于M个时隙中的每个时隙的M个块。在第一个时隙中，（跳）发送方通过发送第一个块来广播其信息，并且其助手尝试中继此消息。在剩余的时隙中，剩余的M-1个块中的每一个或者通过已经成功解码消息的助手发送，或者直接由（跳）发送器发送，其中动态调度基于来自集群的基于ACK的反馈。通过使用强大的好代码（例如，Turbo码、LDPC码和Raptor码），其性能的特征在于阈值行为，我们的方法不仅通过协作分集效益而且通过编码优势来提高多跳路由的可靠性。基于最大似然解码的帧出错率（FER）的一个新的简单阈值界，对该方案的分集和编码增益进行了研究。平均FER上限和它的渐近（在大信噪比）版本推导出作为平均衰落信道信噪比和码阈值的函数。
2007-02-17 cs.IT math.IT
On Single-Antenna Rayleigh Block-Fading Channels at Finite Blocklength
本文研究了在非相干、单天线、瑞利块衰落信道中，采用给定块长的纠错码，在块差错概率不超过给定值的情况下，数据传输的最大编码速率。最大编码速率的高SNR正态近似，成为准确的信噪比（SNR）和相干间隔$L$的数量，我们的代码趋于无穷大。数值分析表明，当信噪比值大于15 dB，相干间隔数为10或更多时，该近似是准确的。
2020-03-30 cs.IT math.IT
A Distributed Differential Space-Time Coding Scheme With Analog Network Coding in Two-Way Relay Networks
在本文中，我们考虑一般的双向中继网络（TWRN）的两个源和N个中继节点。提出了一种基于模拟网络编码的分布式差分空时编码（DDSTC-ANC）方案。一个简单的盲估计和差分信号检测器的开发，以恢复所需的信号在每个源。分析了DDSTC-ANC方案的成对错误概率（PEP）和块出错率（BLER）。导出了精确的和简化的PEP表达式。为了提高系统性能，在简化的PEP表达式的基础上，确定源节点和中继节点之间的最优功率分配（OPA）。通过仿真验证了分析结果。
2013-12-15 cs.IT math.IT
Analog Coding of a Source with Erasures
模拟编码完成了防止擦除和噪声的任务。对于擦除校正，它通过带限离散傅里叶变换（DFT）插值，或者更一般地，通过基于帧的过完全扩展来创建“模拟冗余”。我们研究的模拟编码范例的双重设置的源与“擦除”侧信息（SI）在编码器。高于率失真函数（RDF）的模拟编码的超额率与帧的子矩阵的逆的能量相关联，其中每个子矩阵对应于可能的擦除模式。我们给出了一个部分的理论以及数值证据表明，各种结构化的帧，特别是DFT帧的差集频谱和更一般的等角紧帧（ETF），一个共同的MANOVA限制频谱，最大限度地减少多余的速率在所有可能的帧。然而，即使在维数达到无穷大的极限下，它们也没有达到RDF。
2016-05-24 cs.IT math.IT
Analog Multiple Descriptions: A Zero-Delay Source-Channel Coding Approach
本文扩展了众所周知的信源编码问题的多描述，在其一般和基本的设置，模拟源信道编码的情况。编码解码功能，最佳映射（可能连续值）源和信道空间之间的数值推导。主要的技术工具是一种非凸优化方法，即确定性退火，最近已成功地用于其他映射优化问题。所得到的功能表现出几个有趣的结构特性，多个源间隔映射到信道空间中的同一个间隔，并始终优于已知的竞争映射技术。
2015-10-01 cs.IT math.IT
Interference Alignment at Finite SNR for Time-Invariant Channels
针对一类多用户时不变高斯干扰信道，基于格型干扰对齐理论，推导了一个可达速率域。结果是建立通过一个新的编码定理的两个用户的高斯多址信道中，两个用户使用一个单一的线性码。所处理的干扰信道的类别使得所有干扰信道增益是合理的。对于这类干扰信道，除了恢复已知的结果的自由度，一个明确的速率区域推导出有限的信号-噪声比，发光的性质，以前建立的渐近结果。
2011-06-19 cs.IT math.IT
Deep Joint Source-Channel Coding for Wireless Image Transmission
University College London（伦敦大学学院）；Imperial College London（帝国理工学院）
我们提出了一种联合信源和信道编码（JSCC）技术的无线图像传输，不依赖于显式编码的压缩或纠错，而是直接映射的图像像素值的复值信道输入符号。我们通过两个联合训练的卷积神经网络（CNN）来参数化编码器和解码器功能，并且可以被认为是中间具有代表噪声通信信道的不可训练层的自动编码器。我们的研究结果表明，所提出的深度JSCC方案优于数字传输级联JPEG或JPEG 2000压缩，具有在低信噪比（SNR）和信道带宽值下实现信道编码的能力，在存在加性高斯白噪声（AWGN）。更引人注目的是，深度JSCC不受“悬崖效应”的影响，并且当信道SNR相对于训练期间假设的SNR值变化时，它提供了适度的性能降级。在慢瑞利衰落信道的情况下，深度JSCC学习噪声弹性编码表示，并在所有SNR和信道带宽值下显著优于基于分离的数字通信。
2019-06-17 cs.IT cs.LG eess.SP
Hybrid Digital-Analog Codes for Source-Channel Broadcast of Gaussian Sources over Gaussian Channels
研究了在均方误差失真准则下，并行高斯信源在加性高斯白噪声广播信道上的广播问题。提出了一种数模混合编码策略，将信源编码与边信息、信道编码与边信息、分层信源编码和叠加广播信道编码相结合。当专门广播一个白高斯源的加性白高斯噪声广播信道的带宽不匹配，这已经是几个以前的调查的主题的开放性问题，这种编码方案严格改进的最先进的。
2011-01-27 cs.IT math.IT
Algebraic Solution for Beamforming in Two-Way Relay Systems with Analog Network Coding
针对采用模拟网络编码（ANC）的具有理想信道状态信息（CSI）的双向中继（TWR）系统，将其最优波束形成问题简化为一对二元代数方程组，并利用数值方法对其进行求解。该解决方案大大降低了复杂性相比，以前的精确解通过半定规划（SDP）。与（Aziz和Thron，2014）中描述的线性化鲁棒解决方案一起，它为双向中继提供了高性能、低复杂度的鲁棒波束成形解决方案。
2015-08-31 cs.IT math.IT
Joint Source Channel Coding with Side Information Using Hybrid Digital Analog Codes
我们研究的联合源信道编码问题，在高斯信道上传输模拟源在两种情况下-（i）存在的干扰只知道发射机和（ii）在边信息的存在下，只知道接收机。我们介绍混合数字模拟形式的Costa和Wyner-Ziv编码方案。我们的计划是基于随机编码的参数，并从嵌套格型方案不同的Kochman和Zamir，使用抖动量化。我们还讨论了上述问题的叠加数字和模拟方案，这表明有无限多的方案，以实现这些问题的最佳失真。这提供了Bross等人的方案到干扰/边信息情况的扩展。然后，我们讨论了应用程序的混合数字模拟计划下的信道信噪比不匹配和广播高斯源与带宽压缩传输。
2008-02-26 cs.IT math.IT
Opportunities for Analog Coding in Emerging Memory Systems
数据生成和大规模数据分析的指数级增长产生了对廉价、低延迟和高密度信息存储的前所未有的需求。这种需求促使人们对每个设备可以存储多位信息的多级存储器系统进行了大量的研究。虽然这些器件的存储器状态和它们存储的大部分数据本质上都是模拟值，但两者都被量化以用于数字系统和离散纠错码。使用相变存储器作为一个原型的多级存储技术，我们在这里证明，模拟值的设备可以实现更高的容量时，与模拟代码配对。此外，我们发现，直接通过联合编码存储模拟信号可以实现低失真，降低编码复杂度。通过对信号统计、设备统计和失真度量进行联合优化，有限长度模拟编码可以与具有渐进无限大编码的数字系统进行比较。这些结果表明，端到端模拟存储器系统不仅有可能达到比离散系统更高的存储容量，而且还可以显着降低编码复杂度，从而实现更快，更节能的存储。
2017-01-21 cs.IT math.IT
Fundamental limits of over-the-air optimization: Are analog schemes optimal?
Robert Bosch Center for Cyber-Physical Systems, Indian Institute of Science（印度科学理工学院罗伯特·博世网络物理系统中心）；Department of Electrical Communication Engineering, Indian Institute of Science（印度科学理工学院电气通信工程系）
我们考虑在$d-$维空间上的空中凸优化，其中编码梯度在具有方差$σ^2$的加性高斯噪声信道上发送。码字满足平均功率约束$P$，导致$P/σ^2$的信噪比（SNR）。我们推导出了空中优化的收敛速度的界限。我们的第一个结果是收敛速度的下限，表明任何代码都必须将收敛速度减慢大约$\sqrt{d/\log(1+\mathtt{SNR})}$。接下来，我们考虑一种流行的称为$analog$ $coding$的方案，其中发送梯度的线性函数。我们表明，一个简单的缩放传输模拟编码方案的结果在收敛速度减慢的一个因素的$\sqrt{d(1+1/\mathtt{SNR})}$。这将先前的下限匹配到低SNR的恒定因子，使得缩放的传输方案在低SNR下是最佳的。然而，我们表明，这种放缓是必要的任何模拟编码方案。具体地，即使当SNR趋于无穷大时，模拟编码的收敛也会减慢$\sqrt{d}$倍。值得注意的是，我们提出了一种简单的量化和调制方案，该方案使用$Amplitude$ $Shift$ $Keying$，并且几乎在所有SNR下都达到了最佳收敛率。
2021-09-15 cs.IT cs.LG eess.SP
Analog Subspace Coding: A New Approach to Coding for Non-Coherent Wireless Networks
我们提供了一个新的框架来研究无线网络中的非相干通信的子空间码。为此，定义了一个模拟算子通道，其输入和输出是$\mathbb{C}^n$的子空间。然后定义一定的距离来捕获子空间码的性能，从干扰和秩不足的网络中恢复的能力。我们还研究了所提出的模型相对于加性噪声的鲁棒性。此外，我们提出了一种新的方法来构建子空间码在模拟域中，也被视为格拉斯曼码，利用多项式评估有限域连同字符相关联的有限域，映射其元素的单位圆在复平面。构造的代码，被称为字符多项式（CP）代码，执行更好地比较其他现有的建设格拉斯曼码的速率和归一化的最小距离之间的权衡方面，为$n$的值范围很广。
2022-01-28 cs.IT math.IT
Using Superposition Codebooks and Partial Decode and Forward in Low SNR Parallel Relay Networks
提出了一种基于中继节点叠加编码和部分译码的高斯并行中继网络通信方案。提出了其中两个码本层被叠加的一些具体示例。第一级码本由来自二进制或三进制字母表的符号构成，而第二级码本由用高斯符号选择的码字组成。新的通信方案是解码转发、放大转发和突发放大转发的推广。渐近低信噪比制度研究使用可实现的速率和最小能量每比特的性能指标。它表明，新的计划优于所有以前已知的计划，某些信道和参数范围。
2012-05-15 cs.IT math.IT
Joint Channel Coding and Cooperative Network Coding on PSK Constellations in Wireless Networks
本文研究了RS（Reed-Solomon）信道编码联合纠错和协作网络编码在非二进制相移键控（PSK）调制信号中的应用。中继器在应用网络编码（NC）之前，首先通过使用比特级异或（XOR）操作来解码每个在时隙中从所有源接收的RS信道编码消息。然后，根据网络配置，在将网络编码的结果消息传输到下一个中继站或目的地之前，对网络编码的结果消息进行信道编码。与中继器不执行信道编码/解码的情况相比，该情形示出了优越的性能。对于不同阶数的PSK调制和不同的无线配置，仿真结果表明，从符号出错率（SER）与信噪比（SNR）的使用RS信道编码的改善。
2019-02-05 cs.IT math.IT
Neural Network Coding
在本文中，我们介绍了神经网络编码（NNC），一个数据驱动的方法，联合源和网络编码。在NNC中，每个源和中间结点处的编码器以及每个目的地节点处的解码器是神经网络，它们都被联合训练用于通过有噪声的点对点链路的网络传送相关源的任务。NNC方案是特定于应用程序的，并使用训练数据集，而不是对源统计数据进行假设。此外，它可以适应任何任意的网络拓扑结构和功率约束。我们的经验表明，对于通过网络传输MNIST图像的任务，NNC方案显示出优于基线方案的改进，特别是在低SNR的制度。
2020-12-15 cs.IT math.IT
Application of Analog Network Coding to MIMO Two-Way Relay Channel in Cellular Systems
本文提出了一种适用于MIMO双向蜂窝网络的高效模拟网络编码传输协议。针对多天线用户的用户间干扰问题，首次提出了分块信号对齐方法，与现有的信号对齐方法相比，该方法使得对齐空间的维数更大。两种算法被开发来联合设计在中继和BS的中断优化的预编码矩阵。特别地，最后一种算法被设计为最大化有效信道增益与有效噪声增益之比。该传输协议的性能也通过仿真进行了验证。
2013-08-16 cs.IT math.IT
Tradeoff Between Delay and High SNR Capacity in Quantized MIMO Systems
模数转换器（ADC）是具有大量天线的多输入多输出（MIMO）通信系统的功耗的主要贡献者。已经提出使用低分辨率ADC作为降低MIMO接收器中的功耗的手段。然而，降低ADC分辨率会导致可实现传输速率方面的性能损失。为了减轻速率损失，接收机可以在量化之前对接收到的信号执行模拟处理。先前的工作考虑单次模拟处理，其中在每个通道使用时，接收信号的模拟线性组合被馈送到一组一位阈值ADC。在本文中，提出了一种接收机架构，它使用一系列的延迟元件，以允许块线性组合的接收到的模拟信号。在高信噪比的制度，它表明，所提出的架构实现了最大可实现的传输速率给定一个固定数量的一位ADC。此外，传输速率和延迟元件的数量之间的权衡被识别，其量化了随着延迟元件的数量增加而增加的最大可实现速率。
2019-01-28 cs.IT math.IT
Learning Based Joint Coding-Modulation for Digital Semantic Communication Systems
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
在基于学习的语义通信中，神经网络已经取代了传统通信系统中的不同构建块。然而，数字调制仍然是神经网络的一个挑战。基于神经网络的数字调制的内在机制是将神经网络编码器的连续输出映射成离散的星座符号，这是一个不可微的函数，不能用现有的梯度下降算法来训练。为了克服这一挑战，在本文中，我们开发了一个联合编码调制方案的数字语义通信与BPSK调制。在我们的方法中，神经网络输出每个星座点的可能性，而不是具有具体的映射。因此，使用随机码而不是确定性码，这为每个星座点上具有接近似然性的符号保留了更多信息。联合编码调制设计可以使调制过程与信道状态相匹配，从而提高数字语义通信的性能。实验结果表明，在较宽的信噪比范围内，该方法在语义通信中的性能优于现有的数字调制方法，在较低的信噪比范围内，该方法的性能优于基于神经网络的模拟调制方法。
2022-11-07 cs.IT cs.LG math.IT
Secure Analog Network Coding in Layered Networks
我们考虑一类高斯分层网络，其中源与目的地通过$L$中间中继层与$N$节点在每一层中的存在下，一个单一的窃听者，可以偷听在任何一层中的节点的传输。考虑了在有向链路的分层无线中继网络中，采用模拟网络编码进行单播通信时，可获得的最大保密率问题。执行模拟网络编码的中继节点缩放并转发在其输入处接收的信号。这项工作的关键贡献是一个引理，提供了一组全局最优的缩放因子的节点，最大限度地提高了端到端的保密率的一类分层网络。我们还表明，在高信噪比制度，ANC实现保密率在一个恒定的间隙的割集上界的保密能力。据我们所知，这项工作提供了第一个表征的安全ANC在多层网络中的窃听者的存在下的性能。
2016-07-15 cs.IT math.IT
Relay selection for multiple access relay channel with decode-forward and analog network coding
提出了一种在蜂窝网络系统总体方案中基于网络编码和模拟网络编码的解码转发中继选择协议。在该方案中，两个源节点同时向所有中继节点和目的节点发送自己的信息，然后选择一个中继节点转发接收信号的新版本，该中继节点具有最小的符号出错率（SER）。仿真结果表明，DF-NC方案比模拟-NC方案具有更高的精度，且性能良好。为了提高系统性能，基于渐近SER确定两个源和最佳中继之间的最优功率分配，通过增加中继节点的数量，最优功率分配比渐近SER获得更好的性能。
2012-04-06 cs.IT math.IT
