Capacity of Discrete-Time Wiener Phase Noise Channels to Within a Constant Gap
研究了加性高斯噪声和维纳相位噪声对离散时间信道容量的影响。提出了新的内界和外界，对于所有信道参数，每个信道使用的内界和外界最多相差$6.65$比特。该模型的容量可以细分为三种状态：（i）对于较大的频率噪声方差值，信道的行为类似于具有圆形均匀iid相位噪声的信道;（ii）当频率噪声方差较小时，加性噪声的影响超过相位噪声的影响，而（iii）对于频率噪声方差的中间值，由于相位噪声的存在，相位调制信道上的传输速率必须降低。
2017-01-18 cs.IT math.IT
On the Capacity of the Oversampled Wiener Phase Noise Channel
本文研究了过采样维纳相位噪声（OWPN）信道的容量。OWPN信道是一个离散时间点到点信道，具有多采样接收机，其中信道输出受到加性和乘性噪声的影响。加性噪声是一个白标准高斯过程，而乘性噪声是一个维纳相位噪声过程。该信道推广了以前文献中研究相位噪声对信道容量影响的一些信道模型，如维纳相位噪声信道和非相干信道。我们推导出OWPN信道容量的上界和内界：（i）上界是通过I-MMSE关系推导出来的，通过在给定过去的信道输出和相位噪声实现的情况下估计相位噪声样本时限制Fisher信息，然后（ii）示出两个内界：一个依赖于过采样信道输出的相干组合，另一个依赖于样本的非相干组合。容量后，我们研究广义自由度（GDoF）的OWPN信道的情况下，其中过采样因子的增长与平均发射功率$P$为$P$？频率噪声方差为$P^α$？。使用我们的新的容量界限，我们推导出三个制度中的GDoF区域：制度（i）中的GDoF区域等于经典的加性高斯白噪声（对于$β\leq 1$），一个（ii）中的GDoF区域减少到非相干信道（对于$β\geq \min \{α,1\}$），最后，一个中的过采样的部分相干组合是渐近最佳的（对于$2 α-1\leq β\leq 1$）。总的来说，我们的研究结果是第一个确定不同的过采样策略是渐近最优的制度。
2020-01-21 cs.IT math.IT
Geometric Constellation Shaping with Low-complexity Demappers for Wiener Phase-noise Channels
我们表明，在优化的，基于机器学习的几何星座成形的光通信系统的解映射器中分离同相和正交分量，降低了所需的计算复杂度，同时保持了良好的性能。
2022-12-05 cs.IT eess.SP math.IT
Optimization of Geometric Constellation Shaping for Wiener Phase Noise Channels with Varying Channel Parameters
提出了一种新的方法来研究信道参数变化对采用盲相位搜索算法的通信系统的几何形状星座图的影响。我们发现，引入的不对称性显着提高性能，如果适应不断变化的信道参数。
2022-06-29 cs.IT eess.SP math.IT
On the Capacity of the Wiener Phase-Noise Channel: Bounds and Capacity Achieving Distributions
研究了加性高斯白噪声（AWGN）信道在时变维纳相位噪声影响下的信道容量。严格的上限和下限的能力，这条通道的发展。上界是通过使用对偶方法，并考虑一个特定的分布在输出的通道。为了降低容量，首先通过求解信道互信息的函数优化来找到实现容量的输入分布族。然后，通过Monte-Carlo模拟从建议的分布中抽取样本，得到容量的下限。所提出的实现容量的输入分布是循环对称的、非高斯的，并且输入幅度随着时间的推移而相关。所评估的容量界限对于宽范围的信噪比（SNR）值是紧的，并且因此它们可以用于量化容量。具体而言，在低SNR下的界限遵循众所周知的AWGN容量曲线，而在高SNR下，它们与相位噪声信道的文献中可用的高SNR容量结果一致。
2015-09-21 cs.IT math.IT
A Signal Constellation for Pilotless Communications Over Wiener Phase Noise Channels
目前运行的许多卫星通信系统采用低成本的上变频器或下变频器，这会产生相位噪声。这种噪声会严重限制系统的信息速率，并对检测系统构成严重挑战。此外，用于相位噪声跟踪的简单解决方案（例如PLL）需要低相位噪声或另外需要降低有效数据率的许多导频符号。为了提高有效的信息速率，我们提出了一个信号星座，它不需要导频，在所有，为了收敛在解码过程中。在这方面的贡献，我们将提出一个信号星座，不需要导频序列，但我们需要一个信号，不存在旋转对称。例如，不能使用简单的MPSK。此外，我们将提供一种方法来分析所提出的星座，并提供一个指数的性能时，使用迭代解码算法。
2013-03-30 cs.IT math.IT
Pilot-Symbol-Assisted Communications with Noncausal and Causal Wiener Filters
本文研究了时间选择性平坦衰落信道中的导频辅助传输。假设在接收机处采用非因果和因果维纳滤波器来借助于由发射机周期性地发送的训练符号来执行信道估计。对于这两个滤波器，估计误差的方差从信道的多普勒功率谱获得。随后，可实现的速率表达式提供。通过最大化可实现的速率表达式来联合优化训练周期以及数据和训练功率分配。通过将衰落建模为高斯-马尔可夫过程，得到了数值结果。因果和非因果滤波方法的可实现的速率进行了比较。对于特定的参数范围内考虑的文件中，所产生的性能损失，通过使用因果过滤器，而不是一个非因果过滤器被证明是小的。分析了由于快衰落引起的信道多普勒频谱欠采样版本中出现的混叠的影响。最后，能量每比特的要求进行了调查，在存在的非因果和因果维纳滤波器。
2008-12-08 cs.IT math.IT
A Central Limit Theorem for the SNR at the Wiener Filter Output for Large Dimensional Signals
考虑二次型$β= {\bf y}^* ({\bf YY}^* + ρ{\bf I})^{-1} {\bf y}$，其中$ρ$是正数，其中${\bf y}$是随机向量，${\bf Y}$是$N \times K$随机矩阵，两者都具有方差不同的独立元素，并且其中${\bf y}$和${\bf Y}$是独立的。这种二次形式表示在无线通信和阵列处理中经常遇到的多维信号的线性维纳接收器的输出处的信噪比。利用随机矩阵理论的已知结果，二次型$β$可以在渐近状态下用已知的确定性实数$\barβ_K$近似，其中$K\to\infty$和$K/N \to α> 0$。本文讨论$β$的收敛性问题。更具体地，这里示出了对于大的$K$，$\sqrt{K}(β- \barβ_K)$表现为像提供方差的高斯随机变量。
2008-01-11 cs.IT math.IT
Approximate Maximum a Posteriori Carrier Phase Estimator for Wiener Phase Noise Channels using Belief Propagation
针对BPS算法在概率整形星座下次优的问题，提出基于置信传播的近似最大后验载波相位估计器，并与标准及改进BPS算法比较性能。
2023-10-18 cs.IT eess.SP math.IT
Optimized Geometric Constellation Shaping for Wiener Phase Noise Channels with Viterbi-Viterbi Carrier Phase Estimation
针对维纳相位噪声信道，提出通过几何星座整形修改发射星座，将标准V&V算法扩展到更高阶调制格式。
2023-10-18 cs.IT eess.SP math.IT
Sparse Impulse Noise Minimization in UWB Communication using Signal Characteristics
在许多应用中，超宽带（UWB）系统会受到周围物理噪声源的影响而产生脉冲噪声。因此，为加性高斯噪声系统设计的传统接收机（相关器或匹配滤波器）对于受脉冲噪声影响的通信信道不是最佳的。在本文中，我们提出了一种新的鲁棒接收机设计，利用接收到的UWB信号簇稀疏性，以减轻脉冲噪声。此外，与所提出的接收机设计中去除脉冲噪声后的单路径相比，多路径信道分集增强了信噪比。在跳时二进制相移键控UWB系统中分析了该接收机，并在单径和多径IEEE 802.15.4a信道的Bernoulli-Gaussian脉冲噪声中与流行的基于消隐非线性的接收机进行了比较。与现有的设计不同，所提出的接收机不需要任何训练序列。所提出的接收机被观察到是鲁棒的，与存在脉冲噪声的消隐接收机相比，具有改善的比特出错率性能。
2017-05-24 cs.IT math.IT
Turbo Receiver Design for Phase Noise Mitigation in OFDM Systems
本文研究了OFDM系统中的相位噪声问题。相位噪声（PHN）是由本地振荡器的非理想性导致的收发器损害。我们提出了一种情况下，设计一个涡轮接收机的相位噪声损坏的系统，通过仔细研究的共同相位误差（CPE）的影响。使用一个近似的概率框架称为变分推理（VI），我们开发了一个软输入软输出（SISO）算法，产生后验比特级软估计，同时考虑到相位噪声的影响。该算法还提供了相位噪声序列的估计。使用该SISO算法，通过在SISO检测器和使用软解码算法的外部前向纠错（FEC）解码器之间传递软信息来设计turbo接收机。结果表明，涡轮接收机达到接近最佳性能。
2010-01-13 cs.IT math.IT
Optimized pilot distribution to track the phase noise in DFT-s-OFDM for sub-THz systems
针对亚太赫兹频段DFT-s-OFDM系统的相位噪声跟踪导频选择问题，提出3GPP相位噪声模型自相关的数学近似方法，推导Wiener滤波器系数与代价函数解析式，设计出兼顾导频开销与滤波性能的导频图案。
2023-05-07 cs.IT math.IT
Interference Mitigating Satellite Broadcast Receiver using Reduced Complexity List-Based Detection in Correlated Noise
最近的商业趋势是将较小的碟形天线用于卫星接收器，以及广播卫星的密度不断增加，这使得应用鲁棒的相邻卫星干扰（ASI）消除方案成为必要。这种轨道密度增长以及较小碟形天线的较宽波束宽度已经在卫星接收器处强加了过载情况，其中发射卫星的数量超过碟形天线处的接收元件的数量。为了确保在这种实际情况下的成功操作，我们提出了一种卫星接收器，通过减轻来自相邻卫星的干扰来增强来自所需卫星的信号检测。为此，我们提出了一个降低复杂度的列表为基础的组明智的搜索检测（RC-LGSD）接收机的假设下，空间相关的加性噪声。为了进一步提高检测性能，建议的卫星接收机利用一个新设计的白化滤波器，以消除噪声参数之间的空间相关性，同时也适用于预处理器，最大限度地提高信号与干扰加噪声比（SINR）。在实际场景下的大量仿真表明，所提出的接收机提高了卫星广播系统的性能，在存在ASI相比，现有的方法。
2014-04-25 cs.IT math.IT
Space-Time Coding over Fading Channels with Stable Noise
本文讨论了空时编码在衰落信道与脉冲噪声，这是已知的准确捕捉网络干扰的性能。我们使用对称α稳定的噪声分布，并采用两种模型，假设依赖和独立的噪声成分在接收天线。本文推导了正交空时分组码（STBC）的成对错误概率（PEP），并给出了GAR（最小距离接收机）和MDR（最小距离接收机）的测试结果。对于一般的空时码，我们提出了一种最大似然（ML）接收机，以及它在高信噪比（SNR）下的近似。所得到的渐近最优接收机（AOR）不依赖于噪声参数，计算简单。蒙特卡洛模拟是用来补充我们的分析结果，并比较接收机的性能。
2011-02-16 cs.IT math.IT
Receiver Algorithm based on Differential Signaling for SIMO Phase Noise Channels with Common and Separate Oscillator Configurations
研究了单输入多输出（SIMO）相位噪声信道下差分传输和两级检测相结合的接收算法。具体地，QAM调制数据符号的相位在传输之前被操纵，以便使它们更不受相位噪声的随机旋转效应的影响。在接收机处，实现两级检测器，其首先从接收信号幅度的非线性组合中检测发送符号的幅度。然后在第二阶段，检测器执行相位检测。所研究的信令方法不需要传输充当导频的任何已知符号。此外，在接收器处不需要相位噪声估计器（或跟踪器）来补偿相位噪声的影响。这大大降低了接收机结构的复杂性。此外，据观察，所研究的算法可以用于设置一个共同的本地振荡器或单独的独立振荡器驱动连接到每个天线的射频电路。由于相位的差分编码/解码，可以在多天线接收器处采用加权平均，从而允许相位噪声抑制以利用大量天线。因此，我们观察到，通过增加天线的数量，特别是在单独的振荡器的情况下，性能得到改善。进一步增加接收天线的数量导致性能误差平层，其是发射机处的振荡器的质量的函数。
2015-09-11 cs.IT math.IT
End-to-end Optimization of Constellation Shaping for Wiener Phase Noise Channels with a Differentiable Blind Phase Search
本文通过可微分盲相位搜索实现 Wiener 相位噪声信道下几何与概率星座的端到端联合优化，提出无导频鲁棒调制方案，并在 64 进制系统中取得显著增益。
2023-04-21 cs.IT eess.SP math.IT
A Low-Complexity Graph-Based LMMSE Receiver Designed for Colored Noise Induced by FTN-Signaling
提出了一种低复杂度的基于图的线性最小均方误差（LMMSE）均衡器，该均衡器同时考虑了符号间干扰（ISI）和快于奈奎斯特（FTN）信号中固有的非白噪声的影响。为了将噪声信号的统计信息纳入LMMSE算法实现的因子图中，我们提出了一种将其建模为自回归（AR）过程的方法。此外，我们开发了一种新的机制，建议的均衡器和信道解码器之间的信息交换，通过涡轮迭代。基于这些改进，我们表明，所提出的低复杂度的接收机结构执行接近最佳解码器操作在ISI免费的理想情况下，通过模拟没有FTN信令。
2014-05-13 cs.IT math.IT
Optimal Receiver Design for Diffusive Molecular Communication With Flow and Additive Noise
在本文中，我们进行接收机设计的扩散分子通信环境。我们的模型包括在任何方向的流动，信息分子的来源，除了发射机，在传播环境中的酶，以减轻符号间干扰。我们表征接收机观测之间的互信息，以显示多久可以独立的意见。我们推导出的最大似然序列检测器提供一个下界的比特错误概率。我们提出了家庭的加权和检测器更实际的实现，并得出其预期的误码率。在一定条件下，最佳加权和检测器的性能与匹配滤波器相当。接收机仿真结果表明，权衡检测器的复杂性与可实现的比特错误概率，并在任何方向上的慢流可以提高加权和检测器的性能。
2014-07-07 cs.IT math.IT
Capacity bounds for MIMO microwave backhaul links affected by phase noise
我们提出的界限和封闭形式的高信噪比的表达受维纳相位噪声影响的多天线系统的容量。我们的结果是开发的情况下，一个单一的振荡器驱动所有的射频电路在每个收发器（常见的振荡器设置），输入信号受到峰值功率约束，和信道矩阵是确定性的。该场景与在收发器处具有足够小的天线间隔的视距多天线微波回程链路相关。对于2乘2多天线的情况下，对于维纳相位噪声过程与标准偏差等于6度，并在微波回程链路操作的中/高SNR值，在该文件中报告的上限表现出3 dB的差距，从使用64-QAM获得的下限。此外，在此SNR制度的封闭形式的高SNR的表达式是准确的。
2014-01-14 cs.IT math.IT
A BP-MF-EP Based Iterative Receiver for Joint Phase Noise Estimation, Equalization and Decoding
本文将置信传播（BP）、平均场（MF）和期望传播（EP）相结合，设计了一种用于编码通信系统中联合相位噪声（PN）估计、均衡和译码的迭代接收机。PN的存在导致非线性观测模型。传统上，通过使用一阶泰勒近似（例如，最先进的软输入扩展卡尔曼平滑方法（软输入EKS）。在这项工作中，MF是用来处理由于非线性模型的因素，和二阶泰勒近似是用来实现高斯近似的MF消息，这是至关重要的低复杂度的实现与BP和EP接收机。事实证明，我们的近似是更有效的比直接线性化的软在EKS具有类似的复杂性，导致显着的性能改善，仿真结果表明。
2016-03-14 cs.IT math.IT
Artificial-Noise Alignment for Secure Multicast using Multiple Antennas
我们提出了一种人工噪声对齐方案，用于向一组接收器多播公共机密消息。我们的方案传输的信息和噪声符号的叠加。噪声符号在每个合法接收机处被对准，因此信息符号可以被解码。相反，噪声符号完全掩盖了窃听者处的信息符号。我们提出的方案不需要窃听者的信道增益在发射机对齐的知识，但它达到了最知名的安全自由度的下限。我们的计划也是一个自然的推广的方法，在零空间的合法接收器的信道，以前提出的文献中传输人工噪声。
2012-11-20 cs.IT math.IT
Adaptive Quantizers for Estimation
本文研究了基于噪声量化观测值的自适应估计问题。提出了一种低复杂度的自适应算法，该算法使用一个输入增益和偏移可调的量化器。三种可能的标量模型的参数估计被认为是：常数，维纳过程和维纳过程的确定性漂移。后示出的算法是渐近无偏的估计常数，它示出，在三种情况下，渐近均方误差取决于量化测量的Fisher信息。它还表明，由于量化的性能损失近似取决于量化和连续测量的Fisher信息的比率。最后，在两类噪声（广义高斯噪声和Student's t噪声）下，通过仿真验证了理论结果。
2012-10-12 cs.IT math.IT
On the Capacity Enlargement of Gaussian Broadcast Channels with Passive Noisy Feedback
众所周知，在接收机处具有独立噪声实现的平均发射功率受限的高斯广播信道（GBC）的容量区域由于因果无噪声反馈的存在而被扩大。当GBC在接收器处具有相同的噪声方差时，还已知通过仅使用无源噪声反馈来扩大容量区域是可能的。即使反馈噪声方差非常高，并且仅可从一个接收器获得，最后一个事实仍然成立。虽然这种容量扩大对于高斯BC设置中的若干其他反馈模型是可行的，但是还已知反馈不改变物理降级的广播信道的容量区域。在本文中，我们考虑了两个用户的GBC与独立的噪声实现在接收机，从接收机的反馈链路被损坏的独立的加性高斯噪声过程。我们调查了一组四个噪声方差，两个正向和两个反馈，没有容量扩大是可能的。该区域的一个尖锐的特征，即，在所呈现的区域之外的任何四倍都将导致容量增大，而在所呈现的区域之内的四倍将使容量区域保持不变。我们的研究结果导致的结论是，当前向噪声方差是不同的，太嘈杂的一个单独的接收器的反馈并不总是有利于扩大容量区域，无论是从较强的用户或较弱的，在形成鲜明对比的情况下，相等的前向噪声方差。
2020-09-18 cs.IT math.IT
On the Achievable Information Rates of CDMA Downlink with Trivial Receivers
介绍了一种在严格的接收复杂度约束下工作的有噪CDMA下行信道。根据这一约束，通过直接对信道的匹配滤波器输出执行硬判决而获得的检测比特必须与传输的二进制输入相同。这种允许使用最简单的接收机方案的信道设置似乎毫无价值，无论如何都不可能进行可靠的通信。然而，最近这种通信模式被证明在无噪声信道的情况下产生有价值的信息速率。这一发现要求调查这个有吸引力的复杂性约束的传输方案，更实际的噪声信道的情况下。通过采用著名的Hopfield模型的亚稳态的统计力学的概念，它证明了在有界噪声假设下，这种复杂度约束的CDMA信道产生了一个非平凡的香农理论容量，严格的分析和证实使用有限大小的信道模拟。对于无界噪声的信道的中断容量的解决和具体描述流行的加性高斯白噪声。
2005-09-16 cs.IT math.IT
A Low Complexity OFDM Receiver with Combined GAMP and MF Message Passing
在统一的置信传播（BP）和平均场（MF）框架下，提出了一种迭代消息传递接收机，用于OFDM系统的信道状态和噪声精度（噪声方差的倒数）联合估计和解码。最近开发的广义近似消息传递（GAMP）被纳入BP-MF框架，其中MF用于处理具有未知噪声精度的观测因子节点，GAMP用于时频域中的信道估计。与文献中的最先进的算法相比，该算法要么提供类似的性能与低得多的复杂度，或提供更好的性能与类似的复杂度。此外，该算法具有最快的收敛速度。
2017-11-10 cs.IT math.IT
Information Theoretic Exemplification of the Impact of Transmitter-Receiver Cognition on the Channel Capacity
在本文中，我们研究，信息理论，发射机和/或接收机的认知信道容量的影响。认知可以用状态信息来描述，取决于信道噪声和/或输入。具体地说，作为一种新的思想，我们认为接收机的认知作为一个依赖于噪声的状态信息，我们推导出一个容量定理的基础上的高斯版本的覆盖-蒋容量定理的双边状态信息信道。正如直观地预期的那样，接收机认知增加了信道容量，并且我们的定理定量地显示了这种增加。此外，我们的容量定理包括著名的科斯塔定理作为其特殊情况。
2011-11-19 cs.IT math.IT
Optimal Detection in Training Assisted SIMO Systems with Phase Noise Impairments
本文研究了接收端有相位噪声的单用户单输入多输出（SIMO）信道中的最优最大似然检测问题。训练下的最佳检测规则推导出两种操作模式，即当相位增量是完全相关的$M$接收机天线（同步操作），当它们是独立的（非同步操作）。相位噪声增量由非常一般的分布参数化，其包括作为特殊情况的维纳相位噪声模型。事实证明，相位噪声创建一个符号错误率（SER）地板的两种操作模式。在同步操作中，该误差平层与$M$无关，而在非同步操作中，该误差平层随$M$指数地变为零。
2015-04-09 cs.IT math.IT
On the Performance of Splitting Receiver with Joint Coherent and Non-Coherent Processing
本文通过纳入天线噪声改进分裂接收机信号模型，修正了高SNR下50%速率增益的结论，证明其仅带来恒定间隙，并提出低复杂度ML检测规则。
2020-01-17 cs.IT math.IT
Turbo Receiver Design for Differentially Encoded PSK in Bursty Impulsive Noise Channels
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；NXP Semiconductors（恩智浦半导体）
本文研究了在突发性脉冲噪声信道中使用差分编码PSK的涡轮接收机设计，通过评估马尔可夫-米德尔顿模型下的信息率界限，提出了一种基于卷积编码器、比特级交织器和差分PSK符号映射器的最优涡轮差分编码PSK接收机设计，实现了4.5dB的性能提升。
2026-03-13 cs.IT eess.SP math.IT
A Factor Graph Approach to Joint OFDM Channel Estimation and Decoding in Impulsive Noise Environments
提出了一种新的脉冲噪声环境下的正交频分复用（OFDM）接收机。脉冲噪声在许多现代无线和有线通信系统（诸如Wi-Fi和电力线通信）中由于比热噪声强得多的不协调干扰而出现。我们首先表明，误码率最佳接收机联合估计的传播信道系数，噪声脉冲，有限字母表符号，和未知位。然后，我们提出了一个接近最佳但计算上易于处理的方法，这个联合估计问题，使用循环的信念传播。特别是，我们合并了最近提出的“广义近似消息传递”（GAMP）算法的前向-后向算法和软输入软输出解码使用“涡轮”的方法。数值结果表明，所提出的接收机大大优于现有的接收机在脉冲噪声和匹配滤波器的界限内1 dB。同时，对于N个音调，所提出的基于因子图的接收机仅具有O（Nlog N）的复杂度，并且可以并行化。
2013-06-07 cs.IT math.IT stat.ML
Impulsive Noise Mitigation in Powerline Communications Using Sparse Bayesian Learning
在OFDM电力线通信系统中，加性异步和循环平稳脉冲噪声限制了通信性能。传统的OFDM接收机假设加性高斯白噪声，因此在脉冲噪声中通信性能下降。替代设计假设脉冲噪声的参数统计模型，并使用模型参数来减轻脉冲噪声。这些接收机在训练和参数估计中需要开销，并且由于模型和参数失配而降级，特别是在高度动态的环境中。在本文中，我们在没有任何其他假设的情况下，将脉冲噪声建模为时域中的稀疏向量，并在没有训练的情况下应用稀疏贝叶斯学习方法进行估计和缓解。提出了三种不同复杂度和性能折衷的迭代算法：（1）利用噪声在空频和导频上的投影来估计和减去噪声脉冲;（2）在数据音中加入信息来执行联合噪声估计和OFDM检测;（3）将算法嵌入到判决反馈结构中以进一步提高编码系统的性能。当与传统的OFDM PLC接收器相比，所提出的接收器实现高达9 dB的SNR增益在编码和10 dB的未编码系统中的脉冲噪声的存在下。
2013-03-05 cs.IT math.IT stat.ML
