The AWGN Red Alert Problem
考虑以下不等错误保护场景。一个特殊的消息，被称为“红色警报”消息，需要有一个非常小的概率错过检测。其余的消息必须保持它们的平均错误概率和虚警概率低于某个阈值。然后，目标是设计一个码本，使红色警报消息的错误指数最大化，同时确保错误的平均概率和虚警概率随着块长度趋于无穷大而趋于零。此红色警报指数先前已针对离散无记忆通道进行了表征。本文完整地刻画了加性高斯白噪声信道中块功率约束下的最优红色告警指数。
2012-08-13 cs.IT math.IT
Achieving AWGN Channel Capacity with Sparse Graph Modulation and "In the Air" Coupling
被认为是在一个多址信道的通信。每个用户将其信号调制为冗余数据流的叠加，其中数据位的互连可以通过稀疏图来表示。接收器观察由稀疏调制图的耦合产生的信号。对迭代干扰抵消译码进行了分析。证明了空间图形耦合允许在等功率传输的情况下实现AWGN信道容量。
2011-11-24 cs.IT math.IT
Fundamental Limits of Covert Communication over MIMO AWGN Channel
在文献中已经研究了不同模型的标量信道的隐蔽通信的基本限制。结果表明，在$n$独立的信道使用，$\mathcal{O}(\sqrt{n})$比特可以可靠地发送在公共信道上，同时实现任意低的检测概率（LPD）的其他站。这个结果被称为平方根定律，甚至为了实现这种隐蔽通信的递减率，发送器和接收器之间需要某种形式的共享秘密。在本文中，我们建立了限制的LPD通信在MIMO AWGN信道。我们定义了$ε$ -检测概率（$ε$ -PD）的概念，并提供了一个公式来评估下的$ε$ -PD约束的最大可实现的速率。我们首先表明，实现能力的输入分布是零均值高斯分布。然后，假设信道状态信息（CSI）在发射机的主信道上，我们推导出最佳的输入协方差矩阵，因此，建立$ε$ -PD容量。我们评估$ε$ -PD率的限制制度的信道使用的数量（渐近块长度）和天线的数量（大规模MIMO）。我们表明，在渐进块长度机制中，虽然SRL仍然适用于MIMO AWGN，但可以秘密传输的比特数与发射天线的数量呈指数级关系。进一步推导出$ε$容量\textit{with no shared secret} .对于该场景，在大规模MIMO限制下，仍然可以实现高达非LPD约束容量的更高的隐蔽率，然而，与具有共享秘密的场景相比，具有慢得多的缩放。我们的研究结果的实际意义是，MIMO有可能提供一个文件大小的大幅增加，可以隐蔽地进行通信的一个合理的低…
2018-03-13 cs.IT math.IT
Probabilistic Shaping for the AWGN Channel
在本报告中，我们研究了具有固定信号星座的加性高斯白噪声信道上的通信。我们测量我们可以通过这个信道发送多少信息，以及如何通过改变输入概率分布来提高通信速率。更确切地说，我们研究了从麦克斯韦-玻尔兹曼分布，Blahut-Arimoto算法和约束版本的Blahut-Arimoto算法获得的互信息。我们强调的事实，麦克斯韦-玻尔兹曼分布不是最佳的。我们还观察到，Blahut-Arimoto算法没有给我们最好的互信息超过SNR。为了获得固定SNR的最佳分布，我们必须实现Blahut-Arimoto算法的约束版本。
2023-02-16 cs.IT math.IT
Capacity of the Aperture-Constrained AWGN Free-Space Communication Channel
在本文中，我们推导出上限和下限，以及一个简单的封闭形式的近似能力的连续时间，带限，加性高斯白噪声信道在三维自由空间电磁传播环境的约束下的总有效天线孔径面积的链路和总发射机功率约束。我们假设，通信范围是远远大于半径的球包含在两端的链路的天线，我们表明，在一般情况下，只能通过传输多个空间复用的数据流同时在信道上实现的容量。此外，通过在链路的任一端的一对物理上可实现的分布式天线阵列之间传输数据流，可以渐近地接近容量的下限。该结果的结果是，通常，当且仅当通信系统利用分布式MIMO天线阵列上的空间复用时，在实践中可以实现在深空通信链路上接近最大可实现数据率的通信。目前，任何国际空间机构或任何商业空间公司似乎都没有设想过这种深空通信方法。第二个结果是，远程自由空间通信链路的容量如果被适当地利用，则作为接收到的SNR的平方根的函数而渐进地增长，而不是仅在接收到的SNR中以几何方式增长。
2017-02-24 cs.IT math.IT
Covert Wireless Communications with Active Eavesdropper on AWGN Channels
隐蔽无线通信可以防止对手知道用户传输的存在，从而提供更强的安全保护。在AWGN信道中，得到了一个平方根定律，结果表明在存在被动窃听者（Willie）的情况下，Alice可以在n次信道使用中可靠地、隐蔽地向Bob发送$\mathcal{O}(\sqrt{n})$比特。然而，现有的工作的前提是，威利是静态的，只采样的渠道在一个固定的地方。如果Willie能够根据自己的采样值动态调整与Alice之间的测试距离，则可以通过趋势测试显著降低自己的错误检测概率。我们发现，如果爱丽丝没有事先了解威利，她不能隐藏她的传输行为在一个活跃的威利的存在，平方根定律不成立，在这种情况下。然后，我们提出了一个新的对策，以处理活跃的威利。通过随机传输调度，如果Alice可以将她的传输概率设置为低于阈值，则Willie不能检测Alice的传输尝试。此外，我们系统地评估了密集无线网络中隐蔽通信的安全特性，并提出了一种基于密度的路由方案，以处理在无线网络中的多跳隐蔽通信。随着网络密度的增加，威利的不确定性也随之增加，最终导致了一个给威利的“影子”网络。
2018-05-16 cs.CR cs.IT math.IT
The First and Second-Order Asymptotics of Covert Communication over AWGN Channels
Zhejiang GongShang University（浙江工商大学）；Louisiana State University（路易斯安那州立大学）；Tsinghua University（清华大学）
本文研究了在AWGN信道上受限于KL散度上界δ的情况下，n次信道使用下的最大吞吐量渐进行为，推导出一阶和二阶渐近表达式，并基于信息几何提出准ε-邻域方法。
2026-04-07 cs.IT math.IT
Anytime coding on the infinite bandwidth AWGN channel: A sequential semi-orthogonal optimal code
众所周知，在没有带宽约束的情况下，正交编码可以用来逼近功率受限的AWGN信道的香农容量。这种对应关系描述了脉冲位置调制的半正交变化，其本质上是顺序的--比特可以被"流传输“，而不必在发射机处缓冲比特块。ML解码导致作为容许的接收器延迟的函数的指数小的错误概率，并且因此最终导致每个发送比特上的零错误概率。在高速率的制度，匹配上界给出的延迟误差指数。最后，我们对反馈案例以及与单位成本容量问题的联系进行了一些评论。
2006-10-26 cs.IT math.IT
Achieving Positive Covert Capacity over MIMO AWGN Channels
我们认为隐蔽通信，即，针对多输入多输出（MIMO）加性高斯白噪声（AWGN）信道向对手隐藏通信的存在。我们的特点是在各种设置下的最大隐蔽编码率，包括不同的制度，无论是发射天线的数量或块长度按比例增加。我们表明，一个非零的隐蔽容量可以实现在大规模多输入多输出制度，其中发射天线的数量按比例增加，但在特定的条件下。在此条件下，我们证明了MIMO AWGN信道的隐蔽容量收敛于MIMO AWGN信道的容量。此外，我们推导出了隐藏容量为零的情况下隐藏位数的阶最优缩放。我们提供了一个有见地的比较分析，在不同的情况下，秘密和能源不可探测性的限制，分别或共同施加。
2021-01-21 cs.IT eess.SP math.IT
Diversity Order Vs Rate in an AWGN Channel
本文研究了加性高斯白噪声（AWGN）信道在整个容量范围内的分集阶数与速率的关系。我们发现，对于离散输入以及连续输入，Gallager的错误概率的上界有指数的多样性在低和高速率区域，但只有次指数在中等速率区域。对于最好的可用的下界和实际的代码观察指数多样性的整个容量区域。然而，我们也表明，实际的代码的性能接近Gallager的上界和中等速率的亚指数多样性有关系的实际代码的性能。最后，我们表明，即使对于有限星座，高斯输入的上界也能在整个容量区域提供良好的近似。
2011-10-08 cs.IT cs.NI math.IT
The Third-Order Term in the Normal Approximation for the AWGN Channel
本文证明了在最大或等功率约束下，加性高斯白噪声信道的平均误差概率形式下，正态近似的三阶项至少为$\frac{1}{2} \log n + O(1)$ .这与Polyanskiy-Poor-Verdú（2010）推导的上限相匹配。
2013-11-19 cs.IT math.IT
Bounds on the ML Decoding Error Probability of RS-Coded Modulation over AWGN Channels
研究了加性高斯白噪声信道下RS码的最大似然译码错误概率的界。为了解决欧氏距离谱依赖于信号映射方式所带来的困难，我们提出使用随机映射，从而产生RS编码调制（RS-CM）系统的集成。对于这个合奏RS-CM系统，解析界推导出，这可以从已知的（符号级）汉明距离谱进行评估。本文还提出了基于仿真的界限，这是适用于任何特定的RS-CM系统，可以评估的援助列表解码（在欧几里德空间）算法。基于仿真的边界不需要距离谱，并且在字出错率（WER）不太低的情况下，对于短RS码在数值上是紧的。数值比较结果至少在三个方面是相关的。首先，在短码长体制下，采用随机映射BPSK调制的RS-CM比二进制随机线性码具有更好的性能。第二，具有随机映射（时变）的RS-CM可以具有比具有特定映射更好的性能。第三，数值结果表明，最近提出的Chase型译码算法实质上是短RS码的ML译码算法。
2014-01-21 cs.IT math.IT
Finite-Support Capacity-Approaching Distributions for AWGN Channels
在本文中，动态分配Blahut-Arimoto（DAB）算法识别具有小基数的有限支持概率质量函数（PMF），其实现幅度受限（AC）加性高斯白噪声（AWGN）信道的容量，或接近功率受限（PC）AWGN信道的容量小于1%。虽然众所周知连续高斯PDF是PC-AWGN信道的理论容量实现分布，但DAB识别具有小基数的PMF，出于实际目的，在性能上无法区分。我们扩展了Ozarow和Wyner的结果，该结果需要$2^{C+1}$的星座基数来接近容量C到整形损耗内。由DAB发现的PMF接近容量，基本上没有整形损失，星座基数为$2^{C+1.2}$。对于AC-AWGN信道，DAB表征了最小基数有限支持容量实现PMF的演变。
2020-05-30 cs.IT math.IT
Finite Blocklength Analysis of Gaussian Random coding in AWGN Channels under Covert constraints II: Viewpoints of Total Variation Distance
本文在AWGN信道有限码长条件下研究隐蔽通信，推导了全变差距离的解析解与展开式，并证明其优于渐近常用的K-L距离，同时分析了不同信噪比下的收敛速率。
2023-05-26 cs.IT math.IT
On the Capacity of the AWGN Channel with Additive Radar Interference
本文研究了通信信道的容量，除了加性高斯白噪声，也遭受干扰所造成的共存的雷达传输。雷达干扰（短占空比和更宽的带宽比预期的通信信号）被建模为一个附加项，其幅度是已知的和恒定的，但其相位是独立的，在每个信道使用相同的均匀分布。在标准平均功率约束下，实现输入分配的容量具有独立的模和相位。相位在$[0,2π]$中均匀分布。模是离散的，有可数无穷多个质点，但在任何有界区间内只有200个质点。从数值计算，适当的复杂的高斯输入被认为是执行相当不错的弱雷达干扰。我们还表明，对于非常大的雷达干扰，容量等于$1/2\log (1 + S)$和一个适当的复杂的高斯输入实现it.It的结论是，雷达干扰的存在下的自由度损失的一半相比，没有雷达干扰的AWGN信道。
2017-01-30 cs.IT math.IT
Performance of the Bounded Distance Decoder on the AWGN Channel
与最大似然解码器相反，通常期望使用能够以高概率检测其解码错误的不完整解码器。一种常见的选择是有界距离解码器。导出总字出错率Pw和未检测到的出错率Pu的界限。发现一个小的代码与仿真结果非常吻合，并且对于较大的代码，边界是易于处理的。
2012-07-24 cs.IT math.IT
Scaling Exponent and Moderate Deviations Asymptotics of Polar Codes for the AWGN Channel
本文研究了加性高斯白噪声（AWGN）信道下的极化码。对于固定的$\varepsilon \in (0, 1)$，容量$q_{Y|X}$与由具有平均错误概率$\varepsilon$的长度- $n$极化码实现的最大非渐近速率$R_n^*$之间的间隙缩放为$n^{-1/μ}$，即，$I(q_{Y|X})-R_n^* = Θ(n^{-1/μ})$。众所周知，具有$I(q_{Y|X})\in(0,1)$的任何二进制输入无记忆信道（BMC）的标度指数$μ$由$4.714$上界，这由极化码的显式构造示出。我们的主要结果表明，$4.714$仍然是一个有效的上界的AWGN信道的标度指数。我们的证明技术包括以下两个思想：（i）通过使用由$n$星座组成的输入字母表并限制输入分布均匀，AWGN信道的容量可以在$O(n^{-1/μ}\sqrt{\log n})$的间隙内实现;（ii）多址接入信道的容量通过使用$\log n$二进制输入极化码的叠加，可以在$O(n^{-1/μ}\log n)$的间隙内实现由$n$星座组成的输入字母表。此外，我们研究了极化码的性能在中等偏差制度的差距，容量和错误概率消失的$n$增长。提出了一种明确的极化码构造，以服从AWGN信道的容量间隙和错误概率衰减率之间的某种折衷。
2017-06-08 cs.IT math.IT
Uncoded Binary Signaling through Modulo AWGN Channel
模封装接收机在包括预编码和格型编码的数字通信的若干领域中引起了兴趣。模加性高斯白噪声信道的渐近容量和差错性能已经得到很好的证明。然而，由于渐近分析的基本假设，这些发现在物理世界的应用中可能并不总是现实的，这通常是维度或延迟有限的。在这项工作中，最佳的方式来实现最小的错误概率为二进制信令通过标量模AWGN信道下不同的情况下，接收机可以访问全部或部分信息进行检查。在接收端部分信息的情况下，提出了一种迭代估计规则，以降低出错率，并通过仿真实验验证了不同估计器的性能。
2021-05-20 cs.IT eess.SP math.IT
Capacity of the AWGN Channel with Random Battery Recharges
我们考虑在AWGN信道与发射机的电池充电与RF能量转移在随机时间已知的接收器的通信。我们假设充电过程是独立同分布的。伯努利我们的特点是该信道的容量作为一个$n$ -字母的最大互信息率的限制下的因果关系和非因果关系的发射机知识的电池充电。与非因果知识，它是可以明确地确定最大化的输入分布，我们用它来证明，电池充电的非因果知识的容量是严格大于因果知识。然后，我们继续推导出明确的上限和下限的能力，这是在1.05位/秒/赫兹的所有参数值。
2015-06-09 cs.IT math.IT
Covert Communication in the Presence of an Uninformed Jammer
最近的工作已经确定，当发送方Alice希望在不被管理员Willie检测的情况下与接收方Bob可靠地通信时，在所有各方之间具有加性高斯白噪声（AWGN）信道，通信被限制为$n$信道使用中的$\mathcal{O}(\sqrt{n})$比特。然而，这假设Willie具有信道的准确统计特性。当Willie对此具有不确定性并且他的接收机限于对接收功率的阈值测试时，Alice可以利用不随$n$而减小的功率隐蔽地发送，从而在AWGN信道的$n$使用中隐蔽且可靠地传送$\mathcal{O}(n)$比特。在这里，我们考虑隐蔽通信的$\mathcal{O}(n)$位在$n$通道使用，同时推广的环境，并删除任何限制威利的接收器。我们假设一个不知情的“干扰机”是目前帮助爱丽丝，我们认为AWGN和块衰落信道。在某些情况下，威利的最佳检测器是对接收功率的阈值测试。当干扰机和Willie之间的信道每个码字具有多个衰落块时，对接收功率的阈值测试不是最优的。然而，我们建立，爱丽丝可以保持隐蔽的发射功率，不减少与$n$，即使威利采用最佳检测器。
2017-06-25 cs.IT math.IT
SWIPT Signalling over Complex AWGN Channels with Two Nonlinear Energy Harvester Models
同步无线信息和功率传输（SWIPT）在能量收集器处受到非线性的影响，这导致与传统无线通信相比发射信号设计的显著变化。本文研究了接收端存在非线性能量采集器时，离散时间、无记忆、复加性高斯白噪声（AWGN）信道的容量。考虑到文献中介绍的两种常见的非线性能量采集器模型，考虑了两组约束。首先，在平均功率（AP），峰值幅度（PA）和接收机发送功率（RDP）的约束下的容量进行了研究。RDP约束被建模为大于阈值的信道输入的偶矩统计的线性组合。它示出的AP和RDP约束下的AWGN信道的容量是相同的AP约束下的AWGN信道的容量，然而，取决于这两个约束，它可以实现或任意接近。它也表明，AP，PA和RDP约束下，最优输入的振幅是离散的有限数量的质点。其次，在AP、PA和输出中断概率（OOP）约束下研究了系统容量。OOP被建模为满足接收信号的幅度在给定间隔之外的某个概率不等式。同样，它示出的最佳输入的振幅是离散的有限数量的质量点。
2018-05-09 cs.IT math.IT
Interactive Schemes for the AWGN Channel with Noisy Feedback
本文研究了加性高斯白噪声（AWGN）信道中的通信问题。当反馈信道无噪声时，经典的Schalkwijk-Kailath（S-K）方案已知以简单的顺序方式实现容量，同时获得优于非反馈方案的可靠性。在这项工作中，我们展示了如何简单和可靠性，即使当反馈是嘈杂的，只要反馈通道是足够好的前馈通道。具体来说，我们引入了一个低复杂度低延迟的互动计划，接近容量的一个固定的比特错误概率（例如$10^{-6}$）。然后，我们建立在这个计划提供两个渐进的建设，一个基于高维格，和其他级联编码的基础上，承认一个错误指数显着超过最好的可能的非反馈指数。我们的方法是基于解释反馈传输作为一个边信息的问题，并采用了交互式模格的解决方案。
2017-01-03 cs.IT math.IT
Covert MIMO Communications under Variational Distance Constraint
本文研究静态已知MIMO AWGN信道在变分距离约束下的隐蔽通信容量，并将结果扩展到对手信道仅知秩和谱范数约束的情形。
2021-09-03 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
On Generalized LDPC Codes for 5G Ultra Reliable Communication
广义低密度奇偶校验（GLDPC）码是一种将单奇偶校验（SPC）约束节点替换为广义约束（GC）节点的低延迟通信编码。本文提出了一种实用的准循环GLDPC码构造方法，其中广义约束的比例由渐近分析确定。分析了高斯白噪声信道下GLDPC码的消息传递过程和复杂度，提出了一种基于分量码特定码字的约束变量更新规则。与互补外码相结合的GLDPC码的块出错率（BLER）性能被示出为优于各种最先进的码和解码器设计，这些码和解码器设计具有用于在具有正交PSK（QPSK）调制的加性高斯白噪声（AWGN）信道上的5G超可靠通信（URC）机制的合适长度和速率。
2019-10-15 cs.IT math.IT
Fundamental Limits of Communication with Low Probability of Detection
本文考虑了在离散无记忆信道（DMC）或加性高斯白噪声（AWGN）信道上的通信问题，约束条件是观测信道输出的敌手检测到通信的概率较低。具体地，当码字被发送时和当没有输入被提供给信道时，输出分布之间的相对熵必须足够小。对于DMC的输出分布诱导的“关”输入符号是不是一个混合物的输出分布诱导的其他输入符号，它示出的最大量的信息，可以在此标准下传输的规模像块长度的平方根。AWGN信道也是如此。还推导出了标度常数的精确表达式。
2016-04-21 cs.IT math.IT
End-to-End Learning of Communications Systems Without a Channel Model
Nokia Bell Labs（诺基亚贝尔实验室）
通过基于神经网络的自编码器对通信系统进行端到端学习的想法具有需要可微分信道模型的缺点。本文提出了一种新的学习算法来解决这个问题。该算法在接收器的监督训练和发射器的基于强化学习的训练之间迭代。我们证明了这种方法的工作原理以及完全监督的方法加性高斯白噪声（AWGN）和瑞利块衰落（RBF）信道。令人惊讶的是，虽然我们的方法在AWGN信道上的收敛速度比监督训练慢，但它在RBF信道上的收敛速度更快。我们的研究结果是在没有事先假设的情况下，通过任何类型的信道学习通信系统的第一步。
2018-12-05 cs.AI cs.IT math.IT
Precoding for the AWGN Channel with Discrete Interference
在具有附加$Q$元干扰的AWGN信道上的$M$元信号传输，其中i.i.d.干扰符号在发射机处是因果已知的。在发射机处具有边信息的信道的香农定理被用来制定信道的容量。它表明，通过使用最多$MQ-Q+1$出的$M^Q$输入符号的\emph{associated}信道，容量是可实现的。对于高斯噪声功率为零的特殊情况，给出了容量为每信道使用$\log_2 M$比特的充分条件，该条件与干扰无关。研究了在给定任意干扰符号的信道输入均匀分布于信道输入字母表的约束下，最大化传输速率的问题。对于这种设置，提出了具有最佳预编码的通信系统的一般结构。扩展所提出的预编码方案的连续信道输入字母表也进行了研究。
2007-03-10 cs.IT math.IT
Covert Communication with Channel-State Information at the Transmitter
我们考虑的问题，隐蔽通信在一个依赖于状态的信道，其中发射机有因果或非因果的信道状态的知识。这里，“隐蔽”意味着当发送者发送消息时和不发送消息时，通道上的管理员应该观察到类似的统计数据。当一个足够长的秘密密钥之间共享的发送器和接收器，我们推导出封闭形式的公式的最大可实现的隐蔽通信速率（“隐蔽容量”）离散无记忆信道，当发送器的信道状态信息（CSI）是非因果的，加性高斯白噪声（AWGN）信道。对于某些信道模型，包括AWGN信道，我们表明，隐蔽容量是积极的CSI在发送端，但没有CSI是零。我们还推导出的秘密密钥，发送器和接收器，以实现隐蔽容量的速率上的下限。
2017-08-08 cs.IT math.IT
Covert Communication Gains from Adversary's Uncertainty of Phase Angles
本研究针对复值AWGN信道下的IRS隐蔽通信，利用敌手Willie的相位角不确定性，在N=2时获得2倍隐蔽增益，且N≥2后增益不再随N增大而提升。
2023-05-06 cs.IT math.IT
Nonlinear Posterior-Mean Feedback Codes for AWGN Channels
University of Illinois Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校）；HUN-REN-SZTE Research Group on AI, University of Szeged（塞格德大学 HUN-REN-SZTE 人工智能研究组）
本文提出一种可解释的后验均值反馈编码框架，用于AWGN信道，通过非线性细化在无噪声和噪声反馈下构造码，结合MAP解码，以少量参数实现优于现有基线的有限块长度性能。
2026-10-07 cs.IT math.IT
Error Performance of Multidimensional Lattice Constellations-Part I: A Parallelotope Geometry Based Approach for the AWGN Channel
多维格型星座具有信号空间分集（SSD）的特性，在衰落信道下的单天线传输中得到了广泛的研究，重点是其优化设计以获得高分集增益。在这两部分的系列论文中，我们提出了一种新的组合几何方法的基础上平行六面体几何，任意结构，尺寸和秩的多维有限格星座的性能评估。在第一部分中，我们提出了一个多维信号集的精确符号错误概率（SEP）的解析表达式，和两个新的封闭形式的界限，命名为多球下界（MLSB）和多球上界（MPEST）。第二部分将分析扩展到衰落信道上的传输，多维信号集通常用于对抗衰落退化。数值和仿真结果表明，该几何方法得到了精确、严密的表达式，可有效地用于加性高斯白噪声（AWGN）和衰落信道下的多维格形星座的性能评估和设计.
2012-07-03 cs.IT math.IT
Modulated Sparse Superposition Codes for the Complex AWGN Channel
研究了一种适用于复加性高斯白噪声信道的广义稀疏叠加码。在MIMO中，根据设计矩阵来定义码本，并且通过将设计矩阵与稀疏消息向量相乘来生成每个码字。在标准的XML构造中，信息被编码在消息向量的非零条目的位置中。在本文中，我们推广的建设，并考虑调制SPARC，其中的信息编码的位置和值的非零条目的消息向量。我们专注于非零条目的情况下，从相移键控（PSK）星座的值。我们提出了一种计算效率高的近似消息传递（AMP）解码器，并获得了预测解码器的错误性能的状态演化参数的解析界。使用这些界限，我们表明，PSK调制的SPARC是渐近容量实现复杂的AWGN信道，无论是空间耦合或功率分配。我们还提供了数值模拟结果，以证明在有限的代码长度的错误性能。这些结果表明，将调制引入到OFDM设计中可以在不牺牲错误性能的情况下显著降低解码复杂度。
2021-05-11 cs.IT math.IT
Performance Analysis for Energy Harvesting Communication Protocols with Fixed Rate Transmission
能量收集技术是一种新的延长无线网络寿命的技术，是绿色通信中的一项重要技术。在本文中，我们考虑的能量短缺分析的固定速率传输的通信系统中的能量收集节点。首先，我们研究了有限时域传输，给出了能量短缺概率的一般公式。我们也给出了一些例子作为基准。然后，我们继续推导出无限时域传输的封闭形式的表达式，这是任何有限时域传输的能量短缺概率的下界。这些结果提出了加性高斯白噪声（AWGN）和衰落信道。此外，我们表明，即使在\emph{random energy arrival}，一个可以发送在一个固定的速率等于容量的AWGN信道可以忽略不计的总短缺时间。我们实现这一结果，使用我们的实际传输方案，提出了有限的地平线。此外，在AWGN和衰落信道中进行了全面的数值模拟，没有信道状态信息（CSI）在发送端，这证实了我们的理论研究结果。此外，我们提高了我们的传输方案在衰落信道中的性能，没有CSI在发送端通过优化传输启动阈值。
2014-11-11 cs.ET cs.IT cs.PF
KO codes: Inventing Nonlinear Encoding and Decoding for Reliable Wireless Communication via Deep-learning
University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；University of Washington（华盛顿大学）；University of Michigan（密歇根大学）
地标码支持可靠的物理层通信，例如，Reed-Muller、BCH、卷积、Turbo、LDPC和极化码：每一种都是线性码，代表了数学上的突破。对人类的影响是巨大的：这些代码中的每一个都被用于全球无线通信标准（卫星，WiFi，蜂窝）。经典的加性高斯白噪声（AWGN）信道上的通信的可靠性，使不同的代码的基准和排名。在本文中，我们构建了KO码，这是一种计算效率高的深度学习驱动（编码器，解码器）对，在标准化AWGN信道上的可靠性性能优于最先进的可靠性性能。KO码在AWGN信道上具有挑战性的短到中等块长度机制中，在低复杂度的连续消除解码下击败了最先进的Reed-Muller码和Polar码。我们发现，KO码的增益主要是由于信息位的非线性映射直接传输真实的符号（绕过调制），但拥有一个有效的，高性能的解码器。使这成为可能的关键技术创新是设计一种新颖的神经架构家族，其灵感来自于对Reed-Muller和Polar码至关重要的{\bf K}ronecker { \bf O}运算（KO）的计算树。这些架构铺平了道路，发现一个更丰富的类迄今未开发的非线性代数结构。代码可在\href{https://github.com/deepcomm/KOcodes}{https://github.com/deepcomm/KOcodes}上获得
2021-08-29 cs.AI cs.IT math.IT
Deep-Learning Based Blind Recognition of Channel Code Parameters over Candidate Sets under AWGN and Multi-Path Fading Conditions
Sharif University of Technology（谢里夫理工大学）
我们考虑的问题，恢复信道编码参数的候选集，仅通过分析接收到的编码信号。我们提出了一种基于深度学习的解决方案，I）能够识别任何编码方案的信道编码参数（例如LDPC、卷积码、Turbo码和极化码），II）对像多径衰落的信道损害是鲁棒的，III）不需要信道状态或信噪比（SNR）的任何先前知识或估计，和IV）在检测正确码参数的概率方面优于相关工作。
2021-01-30 cs.IT cs.LG eess.SP
AWGN-Goodness is Enough: Capacity-Achieving Lattice Codes based on Dithered Probabilistic Shaping
在本文中，我们表明，任何序列的无限格星座，这是良好的无约束高斯信道可以塑造成一个容量实现序列的代码的功率约束高斯信道下格解码和非均匀信令。与文献中以前的结果不同，我们的计划没有额外的条件格（例如，量化善良或消失的平坦因子），从而建立一个直接的含义之间的AWGN善良，在Poltyrev的意义上，和能力实现代码。我们的分析使用的离散高斯分布的属性，以获得精确的边界上的错误概率和可实现的速率。特别是，我们得到一个简单的表征的有限块长度的行为的计划，表明它接近最佳的色散系数\textit{high}的信号-噪声比。我们进一步表明，对于\textit{low}的信号-噪声比的离散高斯在中心晶格星座不能实现容量，因此移位（或“抖动”）是必要的。
2018-06-23 cs.IT math.IT
Asymptotic Expansions for Gaussian Channels with Feedback under a Peak Power Constraint
本文研究了在加性高斯白噪声（AWGN）信道中，当每个发送的码字都有峰值功率约束，且译码消息的平均错误概率随着块长的增加而不为零时，带反馈的分组码大小的渐近展开.众所周知，反馈的存在不会增加一阶渐近性（即，容量）在AWGN信道的渐近展开中。本文的主要贡献是一个独立的证明上界的渐近展开的AWGN信道反馈。结合AWGN信道的现有可扩展性结果，我们的结果意味着反馈的存在并没有改善二阶和三阶渐近性。辅助的贡献是一个强逆的并行高斯信道下的峰值功率约束下的反馈证明。
2014-10-13 cs.IT math.IT
Capacity of the Discrete-Time AWGN Channel Under Output Quantization
我们研究了在离散时间加性高斯白噪声（AWGN）信道上，当信道输出使用少量比特进行量化时，通信的限制。我们首先提供了一个证明我们最近的猜想在这种情况下的离散输入分布的最优性。具体地，我们表明，对于任何给定的输出量化器选择与K量化箱（即，log 2K比特的精度），在平均功率约束下，输入分布不需要具有任何多于K + 1个质量点来实现信道容量。切割平面算法被用来计算这个能力，并产生最佳的输入分布。数值优化的量化器的选择，然后进行（2位和3位对称量化），我们得到的结果表明，由于低精度输出量化，这是小的，在低信噪比（SNR）的损失，可以是相当可以接受的，即使是中等到高的SNR值。例如，在高达20 dB的SNR下，2-3比特量化实现了使用无限精度量化可实现的容量的80-90%。
2008-05-15 cs.IT math.IT
Precoding for the AWGN Channel with Discrete Interference
对于具有输入字母表$\mathcal{X}$和状态字母表$\mathcal{S}$的状态依赖DMC，其中i.i.d.状态序列在发射机处是因果已知的，它示出了通过使用香农\emph{associated}信道的$|\mathcal{X}|^{|\mathcal{S}|}$输入符号中的至多$|\mathcal{X}||\mathcal{S}|-|\mathcal{S}|+1$，容量是可实现的。作为在发射机处具有边信息的状态相关信道的示例，在具有附加$Q$元干扰的AWGN信道上的$M$元信号传输，其中i.i.d.干扰符号在发射机处是因果已知的。对于高斯噪声功率为零的特殊情况，给出了容量为每信道使用$\log_2 M$比特的充分条件，该条件与干扰无关。研究了在给定任意干扰符号的信道输入均匀分布于信道输入字母表的约束下，最大化传输速率的问题。对于这种设置，提出了具有最佳预编码的通信系统的一般结构。
2007-07-03 cs.IT math.IT
Variable-Length Stop-Feedback Codes With Finite Optimal Decoding Times for BI-AWGN Channels
在本文中，我们感兴趣的是在二进制输入加性高斯白噪声信道的变长停止反馈（VLSF）码与$m$最佳解码时间的性能。我们首先开发严格的近似的尾部概率的长度- $n$累积信息密度。在Yavas \emph{et al.}工作的基础上，对给定的信息密度阈值，在平均错误概率、最小间隔和整数约束条件下，建立了最小化所有译码次数上的平均块长度上界的整数规划.最后，在所有阈值上最小化局部最小上界将产生全局最小上界，这被称为两步最小化。对于整数规划，我们提出了一个贪心算法，可能产生次优整数解码时间。通过允许一个积极的实值解码时间，我们开发的间隙约束顺序差分优化（SDO）程序，顺序产生最佳的，实值解码时间。我们确定的错误制度，其中Polyanskiy的计划停止在零不提高的可扩展性界。在这种误差范围内，两步最小化与间隙约束SDO表明，一个有限的$m$足以达到Polyanskiy的界限与$m = \infty$ VLSF码。
2022-02-05 cs.IT math.IT
AttentionCode: Ultra-Reliable Feedback Codes for Short-Packet Communications
Imperial College London（帝国理工学院）；Huawei Technologies Sweden AB（华为技术瑞典有限公司）
超可靠的短分组通信是未来无线网络中具有关键应用的主要挑战。为了实现超过99.999%的超可靠通信，本文设想了一种新的基于交互的通信范式，该范式利用了来自接收器的反馈。我们提出了AttentionCode，这是一类利用深度学习（DL）技术的新反馈代码。AttentionCode的基础是三个架构创新：AttentionNet，输入重组和适应衰落信道，以及几种训练方法，包括大批量训练，分布式学习，前瞻优化器，训练测试信噪比（SNR）失配和课程学习。训练方法可以潜在地推广到具有机器学习的其他无线通信应用。数值实验表明，AttentionCode在加性高斯白噪声（AWGN）信道和衰落信道中建立了一个新的基于DL的反馈码的艺术状态。例如，在具有无噪声反馈的AWGN信道中，对于50比特的块大小，当前向信道SNR为0 dB时，AttentionCode实现了$10^{-7}$的出错率（BLER），证明了AttentionCode提供超可靠短分组通信的潜力。
2022-12-24 cs.IT cs.LG math.IT
The Error Probability of Sparse Superposition Codes with Approximate Message Passing Decoding
稀疏叠加码或稀疏回归码（SPARC）是最近一类用于在AWGN信道上以接近信道容量的速率进行可靠通信的码。近似消息传递（AMP）解码，一种计算效率高的SPARC解码技术，已被证明是渐近容量实现的AWGN信道。在本文中，我们通过推导AMP解码错误概率的大偏差来改进渐近结果。这个界限提供了深入了解大但有限的问题大小的AMP解码器的错误性能，给出了错误指数，以及指导如何在有限的块长度的代码参数应该被选择。对于一个适当的选择的代码参数，我们表明，对于任何固定的速率小于信道容量，解码错误概率呈指数衰减在$n/(\log n)^{2T}$，其中$T$，成功解码所需的AMP迭代次数，是有界的能力的差距。
2019-04-22 cs.IT math.IT
A Geometric Analysis of the AWGN channel with a $(σ, ρ)$-Power Constraint
在本文中，我们认为AWGN信道的功率约束称为$(σ, ρ)$功率约束，这是出于能量收集通信系统。给定码字，该约束对任何$k\geq 1$连续发送符号的总功率施加$σ+ k ρ$的限制。这样的通道具有无限的内存，并且评估其确切容量是一项困难的任务。因此，我们建立了一个$n$字母的能力表达，并寻求相同的界限。通过考虑${\cal S}_n(σ, ρ) \subseteq \mathbb{R}^n$的容量，我们得到了一个容量的下界，${\cal S}_n(σ, ρ) \subseteq \mathbb{R}^n$是满足$(σ, ρ)$ -功率约束的所有长度的$n$序列的集合.对于$ν$的噪声功率，我们通过考虑${\cal S}_n(σ, ρ) \oplus B_n(\sqrt{nν})$的体积得到容量的上界，该体积是${\cal S}_n(σ, ρ)$和$n$ -维半径为$\sqrt{nν}$的欧几里得球的Minkowski和。我们分析这个界限使用凸几何的结果被称为施泰纳公式，它给出了这个闵可夫斯基和的内在体积的${\cal S}_n(σ, ρ)$方面的体积。我们发现，随着$n$维数的增加，$\{{\cal S}_n(σ, ρ)\}$的内禀体积序列的对数收敛到一个极限函数下适当的缩放。容量的上限，然后表示在这个限制功能。我们推导出在低和高噪声制度的$(σ, ρ)$功率约束的AWGN信道的…
2015-04-20 cs.IT math.IT
Implementation of ASK, FSK and PSK with BER vs. SNR comparison over AWGN channel
本文主要讨论了ASK、FSK、PSK三种基本的数字调制过程。这些调制方案的特征在于它们的传输符号，这些符号由以逐渐间隔的间隔出现的离散值集合组成。针对特定应用选择数字调制技术不仅取决于带宽效率和实现复杂度，还取决于比特误码率（BER）和信噪比。二进制调制方法使用两级符号，易于实现，提供良好的错误证实。误码率（BER）是用于评估信号数据从一个位置传输到另一个位置的系统的关键参数。SNR是信号和噪声功率如何相互比较的公知度量。它直接影响系统的误码性能。在本文中，我们已经实现了ASK，FSK和PSK使用MATLAB。余弦信号被用作载波。本文以AWGN信道下的信噪比为参考因子，对ASK、FSK和PSK三种调制方式的信道利用率进行了比较研究。
2020-02-10 cs.IT eess.SP math.IT
Limits on classical communication from quantum entropy power inequalities
几乎所有的现代通信系统都依赖于电磁场作为信息传输的手段，并且发现这些系统的容量是具有重要实际意义的问题。加性高斯白噪声（AWGN）信道通常是这类系统的一个很好的近似描述，其容量由一个简单的公式给出。然而，当量子效应很重要时，估计容量变得困难：已知下限，但缺少类似的上限。我们提出了强大的新的量子加性噪声信道的经典容量的上限，包括量子类似物的AWGN信道。我们的主要技术工具是量子熵功率不等式，它控制两个量子信号在分束器处结合时的熵产生。它的证明涉及到熵产生率和量子费舍尔信息之间的新联系，并使用量子扩散将任意状态平滑到高斯。
2012-05-22 cs.IT math-ph math.IT
Multi-Rate Control over AWGN Channels via Analog Joint Source-Channel Coding
California Institute of Technology（加州理工学院）；KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）
本文研究在AWGN信道中通过模拟联合源-信道编码实现多速率控制的问题，提出联合源-信道编码优于分离编码，并展示在通信速率是采样率两倍的情况下，使用阿基米德双螺旋基于Shannon-Kotel'nikov模拟映射显著提升系统稳定性。
2016-10-28 cs.IT cs.SY eess.SY
On Generalized Minimum Distance Decoding Thresholds for the AWGN Channel
本文研究了加性高斯白噪声信道中的二相相移键控调制。我们的目标是使一个代数硬决定有界最小距离解码器的二进制分组码利用从解调器获得的软信息。这个想法可以追溯到Forney，并且基于将接收到的具有低可靠性的符号视为擦除。在解码器处的这种擦除是使用阈值来完成的，擦除可靠性低于阈值的每个接收到的符号。根据解码器的目标总体复杂度，该伪软判决解码可以从一个阈值T扩展到z>1个阈值T_1<.. <T_z for erasing received symbols with lowest reliability. The resulting technique is widely known as Generalized Minimum Distance decoding. In this paper we provide a means for explicit determination of the optimal threshold locations in terms of minimal decoding error probability. We do this for the one and the general z>1阈值的情况下，从最佳阈值位置问题的几何解释开始，并使用Zyablov的方法。
2009-05-18 cs.IT math.IT
Covert backscatter communication with directional MIMO
我们研究了一种在AWGN信道上的后向散射通信协议，其中发射机用定向多天线照射标签。标签在信号上执行负载调制，同时对管理员隐藏其物理存在。我们表明，如果发送器到标签的通道是无法访问的典狱长，那么$Θ(n)$可靠的和隐蔽的位可以通过$n$通道的使用进行传输。这克服了秘密通信的平方根定律。本文为实际实现隐蔽反向散射通信提供了第一个证据，并在物联网安全中具有潜在的应用。
2022-02-08 cs.IT eess.SP math.IT
Study of the Sparse Superposition Codes and the Generalized Approximate Message Passing Decoder for the Communication over Binary Symmetric and Z Channels
在这个项目中，广义近似消息传递解码器的BSC和Z信道的行为进行了研究使用i.i.d矩阵构造的码字。GAMP在AWGN信道中的性能已经在Jean Barbier的前期研究工作中进行了评估，因此，本项目主要关注BSC和Z信道下GAMP解码器的性能。我们评估的GAMP解码器的性能稀疏叠加码在各种设置和比较解码器的性能不同的信道和参数。
2017-12-03 cs.IT math.IT
On Achievable Rates of AWGN Energy-Harvesting Channels with Block Energy Arrival and Non-Vanishing Error Probabilities
本文研究了加性高斯白噪声（AWGN）能量收集（EH）信道的可达速率。EH过程的特征在于一系列收集的能量块，其在源处是因果已知的。所收集的能量在块内保持恒定，而跨不同块的所收集的能量的特征在于独立且同分布（i.i.d.）随机变量块具有长度$L$，其可以被解释为能量到达过程的相干时间。如果$L$是一个常数或次线性增长的块长度$n$，我们充分表征的最大传输速率的渐近展开的一阶项受到一个固定的可容忍的错误概率$\varepsilon$。一阶项称为$\varepsilon$ -容量。此外，我们还得到了渐近展开式中二阶项的上下界，这表明对于任何小于$1/2$的$\varepsilon$，二阶项都是$\sqrt{\frac{L}{n}}$.通过对保存传输策略的分析，得到了该策略的下界。如果$L$在$n$中线性增长，我们得到了$\varepsilon$ -容量的上下界，只要EH随机变量的累积分布函数（cdf）是连续的和严格增加的，它们就重合。为了达到这个下界，我们提出了一种新的自适应保存和发送策略，该策略根据块之间的能量变化在不同的块之间选择不同的保存和发送码。
2017-09-02 cs.IT math.IT
Lattice Codes for the Wiretap Gaussian Channel: Construction and Analysis
我们考虑高斯窃听信道，其中两个合法的球员爱丽丝和鲍勃通过加性高斯白噪声（AWGN）信道进行通信，而夏娃是窃听，也通过AWGN信道。我们提出了一种基于格陪集编码的编码策略。我们分析夏娃的解码概率，从中我们定义的秘密增益作为窃听格码的设计标准，表示在格θ系列，其特征夏娃的混乱作为信道参数的函数。研究了偶幺模格的保密增益，渐近分析表明它在格的维数上呈指数增长。窃听格码的例子。有趣的是，最小化Eve的错误概率涉及与平坦因子相同的theta系列优化，平坦因子是另一种新定义的代码设计，其特征在于实现强保密性的格码。
2013-01-09 cs.IT math.IT
Generalized Approximate Message-Passing Decoder for Universal Sparse Superposition Codes
稀疏叠加（SS）码最初被提出作为在加性高斯白噪声信道（AWGNC）上实现容量的通信方案[1]。最近，人们发现这些码是通用的，在广义近似消息传递（GAMP）解码[2]下，它们在任何无记忆信道上都能实现容量，尽管这种解码器从未被用于SS码。在这篇文章中，我们介绍了GAMP解码器的SS码，我们证实了经验的普遍性，这种通信方案，通过研究各种渠道，我们提供了主要的分析工具：状态演变和潜力。我们还比较了GAMP的性能与贝叶斯最优MMSE解码器。我们的经验表明，尽管存在的相变防止GAMP达到最佳性能，空间耦合允许提高性能，最终倾向于在适当的限制容量。我们还证明，在AWGNC的情况下，SS码的二进制输入通道有一个消失的错误地板在大码字的限制。此外，基于阿达玛编码器的性能进行评估的实际实现。
2017-01-13 cs.IT math.IT
Tightened Upper Bounds on the ML Decoding Error Probability of Binary Linear Block Codes
最大似然（ML）解码的二进制线性分组码的性能是通过推导收紧上界的解码错误概率。块和比特错误概率的上界是有效的任何记忆，二进制输入和输出对称的通信信道，其有效性的例子是各种合奏的Turbo码在AWGN信道。二进制线性分组码的距离谱的删减进一步收紧所得到的上界。
2006-07-02 cs.IT math.IT
