Timing and Frequency Synchronization for 1-bit Massive MU-MIMO-OFDM Downlink
我们考虑大规模多用户（MU）多输入多输出（MIMO）下行链路的定时和频率同步，其中1位数模转换器（DAC）在基站（BS）。我们专注于实际相关的情况下，正交频分复用（OFDM）是用来在频率选择性信道进行通信。我们的贡献是双重的。首先，我们使用Bussgang定理来分析BS中存在1位DAC时定时和频率偏移对性能的影响。其次，我们证明了广泛使用的Schmidl-Cox同步算法的有效性。我们的研究结果表明，1比特的大规模MU-MIMO-OFDM下行链路是弹性的定时和频率偏移。
2019-05-19 cs.IT eess.SP math.IT
Frequency-Domain Response Based Timing Synchronization: A Near Optimal Sampling Phase Criterion for TDS-OFDM
在数字电视地面多媒体广播（DTMB）标准的时域同步正交频分复用（TDS-OFDM）系统中，基带OFDM信号在数模转换器（DAC）之前经过平方根升余弦（SRRC）滤波器进行上采样和成形滤波。TDS-OFDM定时同步的研究主要集中在帧同步和采样时钟频偏恢复方面，没有考虑上采样和SRRC滤波器带来的采样时钟相位偏移。分析了TDS-OFDM系统中采样时钟相位偏移对系统误码率的影响。首先，我们给出了M阶正交幅度调制（M-QAM）在未编码TDS-OFDM系统中的误码率。其次，在最优误码率准则和加性高斯白噪声（AWGN）信道条件下，提出了一种基于频域响应的近最优采样相位估计准则。仿真结果表明，该算法在实际的多径信道下采用信道编码的TDS-OFDM系统中也具有良好的性能，优于传统的TDS-OFDM系统符号定时恢复方法。
2016-04-23 cs.IT math.IT
Timing acquisition and demodulation of an UWB system based on the differential scheme
由于超宽带（UWB）系统的脉冲持续时间很短，需要快速的同步算法来适应多个异步用户，因此盲同步是实现高效UWB系统的一个主要挑战。本文提出了一种基于特殊码设计的非相干传输码块同步算法（CBSA）。同步算法直接应用在接收信号上来估计定时偏移，而不需要任何训练序列。不同的用户可以通过不同长度的扩频码共享可用带宽。这允许接收器分离用户，并且恢复所发送的符号的定时信息。仿真结果和比较验证了所提出的方案，即使在多用户的情况下，有前途的性能。事实上，与参考文献[5]相比，所提出的算法提供了约3 dB的增益。
2012-04-05 cs.IT math.IT
Channels with Markov Synchronization Errors: Information Stability and Capacity Bounds
Bilkent University（比尔肯特大学）
本文研究具有插入、删除和替换误差的信道，证明其信息稳定性，从而存在香农容量，特别应用于DNA存储。
2026-04-11 cs.IT math.IT
Symbol Timing Synchronization and Signal Detection for Ambient Backscatter Communication
School of Electronics, Electrical Engineering and Computer Science, Queen's University Belfast（贝尔法斯特女王大学电子、电气工程和计算机科学学院）
针对环境反向散射通信中符号定时偏移导致接收可靠性下降、传统同步方法失效的问题，提出基于专用导频与最大似然估计的定时偏移估计方案，结合能量检测器实现补偿，有效降低误码率。
2025-10-03 cs.IT math.IT
Analysis of the Frequency Offset Effect on Zadoff-Chu Sequence Timing Performance
Zadoff-Chu（ZC）序列由于具有良好的自相关特性，已被用作现代无线通信系统中的同步序列，取代了传统的伪随机噪声（PN）序列。我们首先研究当ZC序列被用作同步信号时定时偏移和频率偏移之间的模糊性问题。我们展示了频率偏移如何损害ZC序列的定时特性，导致不可减少的定时误差。一个分析框架的开发，它完全表征ZC序列的定时行为和其基本限制作为一个同步序列的发射机和接收机之间的频率偏移的存在。
2014-06-13 cs.IT cs.NI math.IT
Frequency offset tolerant synchronization signal design in NB-IoT
定时检测是无线通信系统中的第一步，也是非常重要的一步。定时检测性能通常受到频率偏移的影响。因此，在大规模窄带物联网（NB-IoT）场景中设计同步信号是一个挑战，其中由于低成本要求，频率偏移通常很大。本文首先提出了一种新的通用同步信号结构，该结构由一对共轭序列组成，以消除大频偏引起的潜在定时误差。然后，我们分析了适合我们提出的同步信号结构的序列，并讨论了一个特殊的ZC序列作为例子。最后，仿真结果表明，我们提出的同步信号可以很好地工作时，频率偏移是大的。这意味着我们提出的同步信号设计非常适合大规模NB-IoT。
2017-08-21 cs.IT eess.SP math.IT
Achievable Rates for Noisy Channels with Synchronization Errors
我们开发了具有同步误差的二进制输入对称输出信道的容量的几个下界，这些信道也遭受其他类型的损害，例如替换、擦除、加性高斯白噪声（AWGN）等。更确切地说，我们表明，如果具有同步误差的信道可以被分解为两个信道的级联，其中只有第一个信道遭受同步误差，而第二个信道是一个在无记忆信道的情况下，可以导出关于仅同步误差信道的容量的原始信道的容量的下限。为了实现这一点，我们推导出一个任意的输入分布的发送和接收序列（原始信道）之间的互信息率的下限，然后将此结果与信道容量。结果适用于没有知识的确切能力实现输入分布。我们的研究结果的一个主要应用是，我们可以采用任何下界推导出的第一个信道（同步误差信道的分解）的容量找到下界（原始）的噪声信道的容量与同步误差。我们将一般的想法应用到几个特定类别的通道，如同步误差通道与擦除和替换，对称的q元输出和AWGN明确，并获得易于计算的界限。我们说明，与我们的方法相比，对于某些类别的信道，与文献中当前可用的界限相比，可以推导出更严格的容量下限，例如，删除/替代信道和删除/AWGN信道（对于特定信噪比（SNR）范围）。
2012-03-28 cs.IT math.IT
Robust Timing Synchronization for AC-OFDM Based Optical Wireless Communications
可见光通信（VLC）最近吸引了越来越多的兴趣，并且可以是用于在RF受限的环境（诸如飞机和医院）中实现具有高带宽容量的室内无线通信的潜在解决方案。基于光的正交频分复用（OFDM）系统已经在文献中被提出以对抗由多径信号传播引起的多径失真和符号间干扰（ISI）。在本文中，我们提出了一个强大的定时同步方案，适用于非对称限幅（AC）OFDM基于光强度调制直接检测（IM/DD）无线系统。我们提出的方法适用于基于ACO-OFDM、脉冲幅度调制离散多音（PAM-DMT）和离散哈特莱变换（DHT）的光OFDM系统。与现有的OFDM定时同步方法相比，我们提出的方法适合于AC OFDM方案，并且优于所有其他可用的技术，这些方法要么不适合于AC OFDM技术，因为输出信号的单极性质，要么表现不佳。数值和实验结果都证实了所提出的方法的准确性。我们的技术也是计算效率高，因为它需要很少的计算相比，传统的方法，以达到良好的精度。
2015-04-06 cs.IT math.IT physics.optics
Cooperative Reflection and Synchronization Design for Distributed Multiple-RIS Communications
为了获得分布式可重构智能表面（RIS）增强的无线网络中的通信所实现的承诺增益，这些元表面之间的定时同步是在实践中的一个重要先决条件。本文提出了一种统一的分布式多RIS通信系统中未知定时偏差和RIS信道参数联合估计的框架，以及协作反射和同步算法的设计。由于RIS通常是一种无源设备，信号处理能力有限，因此无法直接估计RIS链路各跳的定时偏移和信道增益。为了使估计易于处理，我们建议估计级联的信道和定时偏移联合推导出一个最大似然估计。此外，我们从理论上描述了Cramer-Rao下界（CRLB），以评估该估计的准确性。通过使用所提出的估计器和推导的CRLB，一个有效的同步算法设计联合在RI和目的地，以补偿多个定时偏移。基于优化最小化框架，该算法允许半封闭和封闭形式的解决方案的RIS反射矩阵和定时偏移均衡器，分别。仿真结果验证了我们的理论分析与数值测试的一致性，并验证了所提出的再同步算法的有效性。
2022-05-05 cs.IT eess.SP math.IT
Burst Transmission Symbol Synchronization in the Presence of Cycle Slip Arising from Different Clock Frequencies
在数字通信系统中，发射机和接收机的不同时钟频率通常被转换成周跳。由于制造缺陷、信道引入的多普勒效应或错误的符号速率估计，接收机可能经历与发射机不同的采样频率。接收信息的突发序列存在周期跳变时，定时同步会导致系统性能的严重下降，表现为比特流的缩短或延长。因此，不可避免地需要事先检测和消除周跳。因此，本文介绍的主要思想是采用加德纳检测器（GAD）不仅恢复一个固定的定时偏移，其输出也处理的方式，使定时漂移可以估计和校正。推导出两步算法，首先消除由符号率的错误估计引起的周跳，然后通过将GAD应用于前馈结构来迭代地同步突发接收信号的符号定时，具有避免收敛和稳定性问题的附加益处，因为它们对于GAD通常使用的反馈方案是典型的。该算法能够在接收端补偿相当大的符号率偏移。误码率方面的相当大的结果证实了算法的能力。
2016-10-12 cs.IT math.IT
On the Capacity of Memoryless Channels with Synchronization Errors
被认为是一个随机信道矩阵，允许符号插入和删除，除了随机错误定义的同步错误的无记忆信道。这样的信道是信息稳定的，因此它们的香农容量存在。然而，信道容量的计算是艰巨的，并且仅存在容量的一些上界和下界（对于某些特殊情况）。在这篇简短的论文中，使用一个简单的方法，我们证明了信道容量是一个凸函数的随机信道矩阵。由于更广泛研究的独立同分布（i.i.d.）删除通道是一种特殊情况，作为该结果的直接推论，我们还认为i.i.d.删除信道容量是删除概率的凸函数。我们进一步使用这个结果，以改善现有的容量上限删除通道适当的“凸化”参数。特别是，我们证明了删除信道的容量，作为删除概率d --> 1，是由$0.4143(1-d)$的上限（这也是观察到的不同（较弱）最近的结果）。
2011-02-28 cs.IT math.IT
On the Impact of Time-Synchronization in Molecular Timing Channels
本文通过分析三种不同的调制技术，研究了分子计时（MT）通道中时间同步的影响。第一种需要发射机-接收机同步，并且基于关于信息粒子的释放定时的调制信息。另外两个是异步的，并且基于使用不可区分或可区分的粒子对关于信息粒子的两个连续释放之间的相对时间的信息进行调制。所有的调制方案都导致一个系统，该系统通过附加噪声将发送和接收的信号相关联，该附加噪声遵循稳定的分布。由于信号的方差的共同概念是不适合定义的稳定分布信号的功率（由于无穷大的方差），我们推导出一个大类的稳定分布的几何功率的表达式，然后使用这个结果来表征的几何信号噪声比（G-SNR）的调制技术。此外，对于二进制通信，我们推导出每种调制技术的最佳检测规则。数值计算表明，对于给定的G-SNR，比特出错率（BER）是恒定的，并且通过使用同步通信获得的性能增益是显着的。然而，它也表明，通过使用两个可区分的粒子每比特，而不是一个，异步技术的BER可以接近同步的。
2016-09-07 cs.ET cs.IT math.IT
An Overview of Capacity Results for Synchronization Channels
同步通道，例如众所周知的删除通道，比无记忆通道更难分析，并且它们是信息论和理论计算机科学中许多基本问题的根源。关于同步信道的最基本的公开问题之一是推导出它们的容量的精确表达式。不幸的是，大多数经典的信息理论的技术在我们的处置失败时，应用于同步信道。因此，必须考虑新的办法来解决这一问题。这项调查给出了一个帐户的巨大努力，在过去的几十年中，以更好地了解（广义）容量的同步通道，包括主要的结果和新技术的基础。除了通常的信道容量的概念，我们还讨论了同步信道的零差错容量。
2019-11-08 cs.IT math.CO math.IT
Channels with Input-Correlated Synchronization Errors
Technion - Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；Instituto de Telecomunicações and Departamento de Matemática, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa（里斯本大学高等技术学院电信研究所与数学系）
研究输入相关同步误差信道的信息容量，提出满足容量条件的输入源，并应用于多轨迹信道的编码设计。
2026-05-13 cs.IT math.IT
Secrecy Through Synchronization Errors
在本文中，我们提出了一个传输方案，实现信息理论的安全性，而不对窃听者的信道的假设。这是通过基于共享的随机性源故意引入同步错误（插入和/或删除）的发射机来实现的。预期的接收器可以访问与发射器相同的共享随机性源，可以对接收到的序列进行随机化。另一方面，窃听者的信道仍然是同步误差信道。我们证明了一个保密能力定理，提供了一个下界的保密能力，并提出了数值方法来评估它。
2015-01-24 cs.IT math.IT
An Analysis of Two-User Uplink Asynchronous Non-Orthogonal Multiple Access Systems
最近的研究已经数值地证明了异步非正交多址（ANOMA）相对于传统的同步非正交多址（NOMA）的可能的优点。ANOMA通过故意在不同用户的符号之间引入定时失配来使用过采样技术。针对一个两用户上行链路系统，第一次，我们分析证明，具有足够大的帧长的ANOMA可以始终优于NOMA的总吞吐量。为此，我们推导出表达式的总和吞吐量的ANOMA作为一个函数的信号噪声比（SNR），帧长度，和归一化的时序失配。基于推导出的表达式，我们发现，用户应该在全功率发送，以最大限度地提高总吞吐量。此外，当帧长趋于无穷大时，我们得到了最佳的定时失配。此外，我们全面研究了定时误差对ANOMA吞吐量性能的影响。两种类型的定时误差，即，考虑同步定时误差和协调定时误差。我们推导出这两种类型的定时误差所产生的吞吐量损失，并发现同步定时误差对吞吐量性能有更大的影响相比，协调定时误差。
2019-02-21 cs.IT math.IT
Time Synchronization in 5G Wireless Edge: Requirements and Solutions for Critical-MTC
无线边缘是关于向无线设备分发智能，其中准确时间基准的分发对于时间关键机器类型通信（cMTC）是必不可少的。在基于5G的cMTC中，在无线边缘实现时间同步意味着超越5G无线电接入中的当前同步需求和解决方案。在本文中，我们分析了潜在cMTC应用的设备级同步需求：工业自动化、配电、车载通信和现场音频/视频制作。我们提出了一种由5G空中接口参数组成的空中（OTA）同步方案，并讨论了它们相关的定时误差。我们评估了随机误差下定时提前（TA）的设备到基站传播延迟的估计误差，并展示了如何减少估计误差。最后，我们确定了密集多径衰落环境下的随机误差，并讨论了对策。
2019-06-14 cs.IT eess.SP math.IT
Cooperative Reflection Design with Timing Offsets in Distributed Multi-RIS Communications
这封信调查了一个无线通信系统部署分布式可重构智能表面（RISs）。现有的工作都假设，完美的定时同步之间的所有合作的RIS。从实用角度考虑，我们首先研究了考虑定时同步误差的多RIS辅助通信系统的合作反射设计。我们的目标是最小化的均方误差的恢复数据的定时偏移的存在下，受到单位模量的限制施加在相位的RIS。为了处理这个复杂的非凸问题，我们开发了一个计算效率高的算法的基础上的优化最小化框架，其中的RIS相移矩阵和定时偏移均衡器分别开发在一个半封闭的形式和封闭的形式。数值算例验证了所提出的设计与各种方案相比性能的提高。
2021-07-27 cs.IT eess.SP math.IT
Modeling and Information Rates for Synchronization Error Channels
我们提出了一个新的信道模型的同步错误的信道。使用这个模型，我们给出了简单的，非平凡的，在某些情况下，严格的下界的能力，某些同步错误的通道。
2011-06-01 cs.IT math.IT
On the Capacity of Diffusion-Based Molecular Timing Channels
这项工作介绍了分子定时（MT）信道的容量限制，其中信息被调制在小信息粒子的释放时间，并从到达接收器的时间解码。研究表明，随机到达时间可以表示为加性噪声信道，对于基于扩散的MT（DBMT）信道，该噪声按照Lévy分布分布。DBMT信道的容量的上下限推导的情况下，与信息粒子在信道中的传播的延迟是有限的。这些界限也被证明是紧的。
2016-04-21 cs.ET cs.IT math.IT
Capacity Limits of Diffusion-Based Molecular Timing Channels
这项工作介绍了分子定时（MT）通道的容量限制，其中信息被调制在小信息粒子的释放时间，并从到达接收器的时间解码。它示出的随机到达时间可以表示为一个加性噪声信道，和基于扩散的MT（DBMT）信道的噪声分布根据Lévy分布。DBMT信道的容量的上下限推导的情况下，与信道中的信息粒子的传播的延迟是有限的，即，当信息粒子消散后，一个有限的时间间隔。对于每个通道使用释放单个粒子的情况，这些边界显示为紧密的。当发射器同时释放大量粒子时，接收器处的检测器可能无法精确检测所有粒子的到达时间。因此，考虑两种替代模型：基于首先到达的颗粒的检测，或基于平均到达时间的检测。紧的下限和上限推导出这两个模型。结果表明，通过控制信息粒子的最大延迟，系统容量可以随释放粒子数的增加而成倍增加。由于每个粒子采用随机独立路径，因此这种路径分集类似于接收器分集，并且可以用于显著增加可实现的数据率。
2018-04-03 cs.IT math.IT
A Robust Ranging Scheme for OFDMA-Based Networks
正交频分多址（OFDMA）系统中的上行链路同步是一项具有挑战性的任务。在基于IEEE 802.16的网络中，想要与基站建立通信链路的用户必须经历称为初始测距（IR）的同步过程。现有的IR方案旨在估计测距用户站（RSS）的定时偏移和功率电平，而不考虑所接收的上行链路信号与基站本地参考之间可能的频率失准。在这项工作中，我们提出了一种新的IR OFDMA系统的载波频率偏移，定时误差和功率电平估计所有的RSS在一个解耦的方式。所提出的频率估计器是基于子空间分解的方法，而定时恢复是通过测量相邻子载波上的用户的信道响应之间的相移来完成的。采用计算机模拟来评估所提出的解决方案的有效性，并与现有的替代方案进行比较。
2009-03-17 cs.IT math.IT
Zero-Error Capacity of a Class of Timing Channels
我们分析的问题，零错误通信通过定时通道，可以被解释为离散时间队列有界的等待时间。该信道模型包括以下假设：1）时间是分时隙的，2）在每个时隙中最多发送$ N $“粒子”，3）每个粒子在信道中延迟从集合$ \{0, 1, \ldots, K\} $中随机选择的多个时隙，以及4）粒子是相同的。证明了该信道的零差错容量为$ \log r $，其中$ r $是多项式$ x^{K+1} - x^{K} - N $的唯一正实根.容量实现代码明确地构造，并设计这些代码的线性时间译码算法。在$ N = 1 $、$ K = 1 $的特定情况下，容量等于$ \log ϕ$，其中$ ϕ= (1 + \sqrt{5}) / 2 $是黄金比例，并且构造的代码给出斐波那契序列的另一种解释。
2014-08-24 cs.DM cs.IT math.IT
Time Synchronization of Turbo-Coded Square-QAM-Modulated Transmissions: Code-Aided ML Estimator and Closed-Form Cramér-Rao Lower Bounds
本文介绍了一种新的最大似然（ML）解决方QAM传输中的码辅助（CA）定时恢复问题，并推导出，为第一次，其CA Cramér-Rao下界（CRLB）的封闭形式的表达式。通过利用平方QAM星座的完全对称性并进一步仔细研究格雷编码机制，我们明确地表达了系统的似然函数（LF）的码位的\textit{a priori}对数似然比（LLR）。然后，定时恢复任务被嵌入到turbo迭代环路中，其中，根据软输入软输出（SISO）解码器的输出来计算这种LLR的越来越精确的估计，并且在每次turbo迭代的基础上利用这些估计，以便改进ML时间延迟估计。然后，通过反馈到匹配滤波器（MF），后者用于更好地重新同步系统，以便为下一次turbo迭代获得更可靠的符号率样本。为了正确的基准新的CA ML估计，我们还推导出了第一次的封闭形式的表达式的确切CRLB的底层涡轮同步问题。计算机模拟将表明，新的封闭形式的CRLB完全符合以前使用详尽的蒙特卡罗模拟评估的经验对应。它们还将明确地显示由于解码器辅助而可以实现的时间同步的潜在性能增益。此外，新的CA ML估计几乎达到了基本的CA CRLB，即使是小信噪比，从而证实了其在实践中的统计效率。与现有最强大的ML解决方案，即组合和积和期望最大化（SP-EM）算法相比，它在计算复杂性方面也有显着改进。
2015-09-13 cs.IT math.IT
On the Scalability of Cooperative Time Synchronization in Pulse-Connected Networks
研究了密集无线网络中的时间同步问题。完善的同步技术存在固有的可扩展性问题，因为同步误差随着网络上跳数的增加而增长。在这项工作中，在无线网络中的通信模型首先开发，然后该模型被用来定义一个新的时间同步机制。所提出的方法的一个显著特点是，在渐近密集网络的制度，它可以平均出所有的随机误差和保持全局同步的意义上说，在多跳网络中的所有节点可以看到相同的定时信号。这与任何两个节点之间的距离无关。
2006-02-12 cs.IT math.IT nlin.AO
Inscribed Matter Communication: Part II
本文是第二部分的两个文件集，开发了一个细粒度的分子通信的每分子定时处理。我们首先考虑一个简单的单分子定时通道的分子发射的最后期限，类似于但不同于以前的工作（“位通过时间”），其中的约束是平均发射时间。我们还得出了一些结果相关的{ \em排序熵}，一个关键的数量，巩固了分子定时通道的容量界限，无论有没有令牌数据有效载荷。然后，我们得出结论，分子定时信道容量的上限。
2016-11-22 cs.ET cs.IT math.IT
Synchronization Strings: List Decoding for Insertions and Deletions
我们研究在插入和删除下列表可解码的代码。具体来说，我们考虑的设置中，在一些有限的字母表的大小$q$的码字可能会遭受$δ$部分的对抗性删除和$γ$部分的对抗性插入。如果存在（有效）算法，该算法在给定接收到的字的情况下报告包括原始码字的$L$码字的列表，则称代码是$L$列表可解码的。使用前两位作者[STOC 2017]引入的同步字符串的概念，我们展示了一些令人惊讶的结果。我们发现，对于每个$0\leqδ<1$，每个$0\leqγ<\infty$和每个$ε>0$存在有效的代码率$1-δ-ε$和常数字母表（所以$q=O_{δ,γ,ε}(1)$）和子对数列表大小。我们强调，插入的分数可以是任意大的和率是独立的这个参数。我们的研究结果揭示了显着的不对称性之间的影响插入和删除从纠错的角度来看：而删除成本的代码的速率，插入成本是由对手承担，而不是代码！我们还证明了几个紧界的参数列表可解码的insdel码。特别是，我们表明，insdel码的字母表大小需要在$ε^{-1}$，其中$ε$是上述容量的差距是指数大。我们的结果甚至适用于唯一解码能力等于列表解码能力的设置，并且当它这样做时，它表明字母表大小需要在容量差距中呈指数级大。这与汉明误差模型形成鲜明对比，在汉明误差模型中，$ε^{-1}$中的字母表大小多项式足以进行唯一解码，并且还表明，在构造insdel码的先前工作中，对字母表大小的指数依赖实际上是…
2018-02-23 cs.DS cs.IT math.IT
