Minimum BER Power Adjustment and Receiver Design for Distributed Space-Time Coded Cooperative MIMO Relaying Systems
针对协作多输入多输出（MIMO）网络，提出了一种基于最小出错率准则的自适应联合功率分配（JPA）和线性接收机设计算法。该系统采用多个中继与分布式空时编码（DSTC）计划和放大转发（AF）的策略。它是根据一个联合约束优化算法来确定每个发送符号的最小误码率功率分配参数和接收滤波器参数。仿真结果表明，与等功率分配系统和最小均方误差（MMSE）设计相比，该算法获得了性能增益。
2013-03-17 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
Coded Modulation Schemes for Voronoi Constellations
本文针对多维Voronoi星座图（VCs）在前向纠错编码后缺乏保持增益方案的问题，设计了基于软判决FEC码的BICM和MLCM编码调制方案及三种映射与LLR计算算法，仿真表明在AWGN信道下VCs比QAM获得最高1.84 dB和0.99 dB的SNR增益且复杂度极低。
2023-08-01 cs.IT math.IT
Wireless Network-Coded Accumulate-Compute and Forward Two-Way Relaying
考虑了物理层网络编码双向无线中继场景的调制方案的设计。Koike-Akino等人观察到，对于双向中继场景，根据信道条件自适应地改变在中继处使用的网络编码映射极大地减少了在MA阶段期间在中继处发生的多址干扰的影响，并且所有这些网络编码映射应满足称为排他性定律的要求。我们将这种方法扩展到一个累积计算和转发协议，它采用两个阶段：多址接入（MA）阶段，包括两个信道使用独立的消息，在每个信道使用，和广播（BC）阶段有一个信道使用。假设两个用户从相同的4-PSK星座发送点，则每个这样的满足互斥律的网络编码图可以由边长为16的拉丁方表示，反之，可以利用这种关系来得到满足互斥律的网络编码图。两种方法获得此网络编码映射在中继使用进行了讨论。使用拉丁方的结构属性为一组给定的参数，找到所有需要的地图的问题减少到找到一个小的地图集。在获得所有拉丁方之后，根据所获得的拉丁方中的哪一个优化性能，量化所有可能的信道实现的集合。由此获得的量化被示出为与在[7]中针对2级双向中继获得的量化相同。
2012-01-04 cs.IT math.IT
Wireless Network-Coded Four-Way Relaying Using Latin Hyper-Cubes
本文讨论了四路无线中继场景下的物理层网络编码，其中四个节点A，B，C和D希望在中继节点R的帮助下将其消息传递到所有其他节点。本文给出的方案是基于Popovski等人提出的去噪转发方案。为了使信道使用次数最少，该协议采用两个阶段：多址接入（MA）阶段和广播（BC）阶段，每个阶段使用一个信道。本文对四路中继场景进行了等效，就像Koike Akino等人对双向中继场景所做的那样，对于[3]中的三路中继情形，据观察，根据信道条件自适应地改变中继器处使用的网络编码映射大大降低了在MA阶段期间中继器处发生的多址干扰的影响。这些网络编码映射是这样选择的，使得它们满足称为排他定律的要求。我们证明了当四个用户从同一个M-PSK星座发送点时，每个满足互斥律的网络编码图都可以用一个M边的4重拉丁超立方体来表示。明确地获得由中继用于BC阶段的网络代码图，并且其目的在于减少在MA阶段的干扰的影响。
2012-10-15 cs.IT math.IT
Modulation Augmentation and Constellation Shaping for LDPC-Coded QPSK
Samsung Research America（三星美国研究所）；University of Minnesota, Twin Cities（明尼苏达大学双城分校）；Indian Institute of Science（印度科学学院）；Duke University（杜克大学）
针对QPSK星座整形应用受限的问题，提出将短整形码融入LDPC编码QPSK系统，通过稀疏码字实现概率整形，联合优化码本、映射和星座，在5G NR LDPC编码QPSK和QAM-16上分别获得0.6 dB和0.53 dB增益。
2026-10-02 cs.IT math.IT
Reduced Complexity Decoding for Bit-Interleaved Coded Multiple Beamforming with Constellation Precoding
多波束形成是通过奇异值分解的信道矩阵，这是假设是已知的发射机和接收机。比特交织编码多波束形成（BICMB）可以实现全分集，只要码率Rc和所使用的子信道的数目S满足条件RcS<=1。另一方面，具有星座预编码的比特交织编码多波束形成（BICMB-CP）可以在不满足条件RcS<=1的情况下实现全分集。然而，BICMB-CP的解码复杂度远高于BICMB。本文提出了一种基于球形译码（SD）的降低译码复杂度的方法来降低BICMB-CP的最大似然（ML）译码的复杂度。降低的复杂度解码实现了几个数量级的减少，在获得一个预编码比特度量所需的实数乘法的平均数量方面，不仅相对于常规ML解码，而且相对于常规SD。
2011-09-14 cs.IT math.IT
Capacity-Approaching Signal Constellations for the Additive Exponential Noise Channel
我们提出了一个新的家庭的信号星座，称为对数星座，可用于设计近容量编码调制方案加性指数噪声（AEN）信道。对数星座是通过几何近似的输入分布，最大化AEN信道容量的设计。针对各种信号集，评估了采用编码调制（CM）和比特交织编码调制（BICM）方法在AEN信道上可实现的互信息。在CM的情况下，所提出的对数星座优于，有时超过半分贝，现有的最佳信号集可从文献中，并可以显示误差性能只有0.12 dB的AEN信道容量。在BICM的上下文中，对数星座与现有的最佳星座相比没有显著的性能优势。由于使用BICM而不是CM导致的潜在性能下降大于1 dB，因此BICM可能不是AEN信道上的合适设计方法。
2011-11-28 cs.IT math.IT
Wireless Network-Coded Multi-Way Relaying Using Latin Hyper-Cubes
处理用于$n$路无线中继场景的物理层网络编码，其中每个$n$用户节点$X_1,$ $X_2,...,X_n$希望在中继节点R的帮助下将其消息传送到所有其他$(n-1)$节点。该方案基于Popovski等人在\cite{PoY1}中提出的双向中继的去噪转发方案，采用两个阶段：多址（MA）阶段和广播（BC）阶段，每个阶段利用一个信道使用，因此总共使用两个信道。针对\cite{KPT}中的双向中继场景、\cite{SVR}中的三向中继场景以及\cite{ShR}中的四向中继场景，使用去噪转发方案进行了物理层网络编码。本文采用去噪转发方案的物理层网络编码的$n$路中继的情况下说明的情况下，$n = 5$的帮助下，没有处理到目前为止。据观察，根据信道条件自适应地改变在中继器处使用的网络编码映射减少了在MA阶段期间在中继器处发生的多址干扰的影响。选择这些网络编码映射，使得它们满足称为\textit{exclusive law}的要求。我们证明了当$n$用户从同一个$M$-PSK $(M=2^λ)$星座发送点时，每个满足互斥律的网络编码图都可以用一个$M$的$n$折叠拉丁超立方体来表示.奇异的衰落子空间产生的计划进行了描述和枚举的$n$和$M$的一般值，并根据其在给定的情况下的可移除性进行分类。获得了中继器用于BC阶段的网络代码图，目的是减少MA阶段的干扰影响。
2013-03-01 cs.IT math.IT
Transmitting Extra Bits by Rotating Signal Constellations
在这封信中，我们提出了一种新的LDPC编码方案来传输额外的比特旋转信号星座的帮助下，没有任何额外的成本在传输功率或带宽。在该方案中，LDPC编码数据由旋转的二维信号星座图调制，其中旋转角度由给定的额外比特指定。在接收器处，借助于LDPC码的伴随式的统计学习来估计旋转角。在恢复旋转角度之后，编码的有效载荷数据可以由LDPC解码器解码。仿真结果表明，对于长度为2304的LDPC码，可以传输多达4个额外比特，而对LDPC编码数据的可靠性的影响可以忽略不计。
2020-08-28 cs.IT math.IT
Opportunistic Relaying for Space-Time Coded Cooperation with Multiple Antenna Terminals
本文研究了瑞利衰落信道下多天线终端的无线中继网络，并在放大转发（A&F）模式下应用了分布式空时编码（DSTC）。A&F方案以每个中继器发送接收到的符号的线性组合的缩放版本的方式使用。结果表明，结合中继站的功率分配，A&F DSTC导致机会中继方案，其中仅选择最佳中继站来中继源的空时编码信号。此外，假设在源节点的源中继CSI的知识，我们设计了一个有效的功率分配，优于均匀功率分配的源天线。接下来，假设M-PSK或M-QAM调制，我们分析了所提出的协作分集传输方案在具有多天线源和目的地的无线中继网络中的性能。我们推导出在目的地接收到的SNR的概率密度函数（PDF）。然后，PDF被用来确定符号出错率（SER）在瑞利衰落信道。我们推导出封闭形式的近似的平均SER在高信噪比的情况下，从中我们找到系统的分集阶RminfNs;Ndg，其中R，Ns和Nd是中继，源天线和目的地天线的数量，分别。仿真结果表明，当R = 2，Ns = 2，Nd = 1时，在误码率为10^{-4}时，该系统的信噪比比A&F MIMO DSTC系统提高了6 dB以上。
2011-02-12 cs.IT math.IT
Multidimensional Constellations for Uplink SCMA Systems --- A Comparative Study
稀疏码多址接入（Sparse Code Multiple Access，SCMA）是一类非正交多址接入（Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA），被提出用于支持上行链路机器类型通信服务。在SCMA系统中，多维星座的设计对系统的性能起着重要的作用。由于多维星座的行为高度依赖于信道的类型，因此采用适合于特定应用的星座至关重要。在本文中，我们首先强调和审查的关键性能指标（KPI）的多维星座，应考虑在其设计过程中的各种渠道的情况。然后，我们提供了一个调查已知的多维星座的SCMA系统的背景下，他们的设计标准。通过大量的仿真，在不同的信道条件下，对未编码的、高速率的和低速率的LTE Turbo编码的SCMA系统的这些星座的性能进行了评估。所有涡轮编码的比较进行比特交织编码调制，级联检测和解码方案。仿真结果表明，满足某一信道场景的KPI的多维星座优于其他星座。此外，未编码系统的比特出错率性能和编码系统的性能与它们的比特标记相关联。系统的性能还显著地取决于多用户检测器在不同信噪比区域的行为。
2018-10-27 cs.IT math.IT
Broadcast Coded Modulation: Multilevel and Bit-interleaved Construction
AWGN广播信道的容量是通过叠加编码来实现的，但是各个编码调制的叠加扩展了调制字母表并使其配置失真。广播信道上的编码调制受到特定的信道输入调制约束仍然是一个重要的开放问题。在可以被认为是单用户广播传输的不等差错保护调制的相关领域中已经取得了一些进展，但是它没有接近容量区域边界上的所有点。本文研究了在特定信道输入星座下的多级编码（MLC）广播编码调制。推导了多级码在AWGN广播信道中实现星座约束容量的条件。对于任何给定的星座，我们提出了一个务实的多级设计技术与近星座约束容量的性能，叠加内码和外码的耦合本地化到每个比特级。结果表明，这可以进一步放宽到一个代码耦合只有一个位的水平上，很少或根本没有惩罚下自然标签。研究了两个用户的比特级之间的速率分配问题，并提出了一种实用的方法，再次与近容量性能。在进一步追求较低的复杂度，提出了一种混合MLC-BICM，其性能被证明是非常接近的星座约束的容量区域的边界。仿真结果表明，在所提出的编码调制框架中，好的点对点LDPC码具有优异的性能。
2016-10-28 cs.IT math.IT
Channel Quantization for Physical Layer Network-Coded Two-Way Relaying
针对物理层网络编码双向中继场景，考虑了采用两个阶段的协议的调制方案的设计：多址（MA）阶段和广播（BC）阶段。Koike-Akino等人观察到，根据信道条件自适应地改变在中继器处使用的网络编码映射大大降低了在MA阶段期间在中继器处发生的多址干扰的影响。换句话说，所有可能的信道实现的集合（复平面）被量化为有限数量的区域，其中特定的网络编码映射在特定区域中给出最佳性能。我们强调的问题与小池秋野等人提出的方案，并提出了一个方案，解决了这些问题。当$M$ -PSK（对于$M$ 2的任意幂）是MA阶段期间使用的信号集时，我们分析地获得所有可能的信道实现的集合的量化。结果表明，复平面可以分为两个区域：一个区域中，任何网络编码映射，满足所谓的排他性法律，给出了相同的最佳性能和一个区域中，网络编码映射的选择影响的性能，这是进一步量化的基础上选择的网络编码映射，优化性能。由此解析地获得的量化导致与使用计算机搜索Koike-Akino等人设置的4-PSK信号所获得的量化相同，当专用于$M=4.$时
2011-11-16 cs.IT math.IT
LDPC Coded Multiuser Shaping for the Gaussian Multiple Access Channel
研究了输入星座和低密度奇偶校验（LDPC）码的联合设计，以逼近两用户高斯多址信道的对称容量。更具体地说，在每个用户处采用多级编码来构造高阶输入星座图，并且联合设计用户的星座图，以便最大化多用户成形增益。在接收端，多层编码的每一层在用户之间联合解码，而连续消除则跨层使用。使用EXIT图设计每个用户在每个层中使用的LDPC码，以支持指定的每层速率和SNR的用户之间的联合解码。数值模拟提供了验证建议的星座和LDPC码的设计。
2019-05-01 cs.IT math.IT
Construction C*: an inter-level coded version of Construction C
除了对格构造的关注之外，还经常发现一些非常有趣的非格星座，例如构造C，它在通信问题中也有相关的应用（多级编码，多级解码，良好的量化效率）。在这项工作中，我们提出了一个星座，这是一个子集的建设C，基于层间编码，我们称之为建设C*。这种构造可以具有更好的抗噪声性，并且它还提供了描述Leech格$Λ_{24}.$的简单方法。给出了构造C* 是格星座的条件。
2017-12-27 cs.IT math.IT
Multidimensional Coded Modulation in Block-Fading Channnels
研究了Nakagami- $m$块衰落信道中多维信号集上编码调制方案的构造问题。特别是，我们认为最佳的分集可靠性指数的错误概率时，得到的多维星座旋转的经典复平面信号星座。我们表明，多维旋转的全维实现最佳多样性的可靠性指数，也实现了高斯星座。全维度的多维旋转引起大的解码复杂度，并且在某些情况下，使用较小维度的多个旋转可能是有益的。我们还研究了在这种情况下的多样性的可靠性指数，这产生了最佳的速率分集复杂度在块衰落信道与离散输入的权衡。
2007-11-26 cs.IT math.IT
Asymmetric Dual-Mode Constellation and Protograph LDPC Code Design for Generalized Spatial MPPM Systems
为了实现自由空间光通信（FSO）的可靠高效传输，设计了一种基于弱湍流信道的原型图低密度奇偶校验（PLDPC）编码广义空间多脉冲位置调制（GSMPPM）系统。具体而言，我们调查的PLDPC码，广义空间移位键控（GSSK）调制，和MPPM星座。首先，我们提出了一种新型的GSMPPM星座，智能集成GSSK到MPPM，称为非对称双模（ADM）星座，以提高PLDPC编码的GSMPPM系统的性能。此外，利用原模图外部信息传输（PEXIT）算法，我们构造了一种改进的PLDPC码，称为I-PLDPC码，它优于现有的PLDPC码在弱湍流信道。分析和仿真结果表明，建议的ADM星座和建议的I-PLDPC码可以获得显着的性能增益比他们的同行。因此，建议的PLDPC编码的GSMPPM系统与ADM星座是称职的，以满足高可靠性的要求FSO应用。
2023-03-07 cs.IT math.IT
PAPR reduction of space-time and space-frequency coded OFDM systems using active constellation extension
主动星座扩展（ACE）是降低OFDM系统峰均功率比（PAPR）的技术之一。在该技术中，扩展星座点，使得PAPR最小化，但星座点的最小距离不减小。本文将一种迭代ACE方法推广到空间编码OFDM系统。所提出的方法是这样的峰均比降低同时在所有天线，而空间编码关系仍然成立。它将被证明，原来的ACE方法可以采用之前的空时分组码（STBC）。但是在空频块编码（SFBC）的情况下，已经提出了两种修改的技术。在第一种方法中，OFDM帧由若干子帧分隔，并且ACE方法被独立地应用于这些子帧以降低它们对应的PAPR。然后，基于SFBC关系对低PAPR子帧进行重组，以产生来自不同天线的发射信号。在第二种方法中，对于每次迭代，ACE被应用于具有最大PAPR的天线，并且其他天线的信号从该天线的信号生成。仿真结果表明，两种算法都是收敛的，但当天线数增加时，第二种方法的性能优于第一种方法。
2010-02-07 cs.IT math.IT
Use of Non-Orthogonal Multiple Access in Dual-hop relaying
为了提高双跳中继系统的和速率，提出了一种新的非正交多址接入（NOMA）两阶段功率分配方案。在该方案中，在从源接收到具有功率分配的叠加编码符号之后，中继节点向目的地转发具有另一功率分配的新的叠加编码符号。通过采用最大比合并（MRC），目的地联合解码来自源和中继的信息符号。假设瑞利衰落信道，在高信噪比（SNR）的遍历SR的封闭形式的解决方案，推导出一个实际的功率分配也被设计为建议的NOMA计划。数值结果表明，与已有的工作相比，该方案的性能有了明显的提高。
2016-04-13 cs.IT math.IT
Optimizing Relay Precoding for Wireless Coordinated Relaying
在无线系统中处理多个通信流已经引起了许多新颖的传输技术，特别是基于无线网络编码的双向中继。最近，出现了一组相关的技术，称为协调直接和中继（CDR）传输，其中的星座的业务流是更一般的比双向。无论实际的业务流如何，在CDR方案中，中继在管理干扰和提高整体系统性能方面具有核心作用。在本文中，我们研究了新的传输模式，放大转发的基础上，出现时，中继配备了多个天线，可以使用波束成形。
2014-03-17 cs.IT math.IT
Joint Network and LDPC Coding for Bi-directional Relaying
在本文中，我们考虑联合网络和LDPC编码实际实现的去噪和转发协议的双向中继。对于实数和复数多址接入信道，已经导出了用于计算网络编码码字的对数似然比的封闭形式表达式。它揭示了在继电器处观察到的等效信道是一个不对称信道，其中信道输入是两个源节点的XOR形式。
2011-05-12 cs.IT math.IT
Constellation Shaping for Bit-Interleaved LDPC Coded APSK
提出了一种能量有效的比特交织低密度奇偶校验（LDPC）编码幅度相移键控（APSK）系统整形方法。由二进制LDPC编码器输出的交织比特的子集通过非线性成形编码器，该非线性成形编码器的输出更可能是零而不是一。“整形”比特用于从多个子星座中进行选择，而未整形比特用于选择子星座内的符号。因为整形比特是有偏的，所以来自较低能量子星座的符号比来自较高能量子星座的符号更频繁地被选择。迭代解码器在LDPC解码器、APSK解映射器和整形解码器之间共享信息。信息速率计算的离散集的APSK环半径和成形比特概率，并确定这些参数的最佳组合的加性高斯白噪声（AWGN）信道。借助外部信息传输（EXIT）图，LDPC码的度分布进行了优化，以与成形的APSK星座一起使用。仿真结果表明，整形，度分布优化和迭代解码的组合可以实现超过1 dB的增益在AWGN的速率为3比特/符号相比，系统，不使用整形，使用未优化的代码从DVB-S2标准，并没有解码器和解调器之间的串扰。
2012-07-10 cs.IT math.IT
Space-Time Coded Spatial Modulated Physical Layer Network Coding for Two-Way Relaying
使用空间调制的方法，其中只有一个发射天线是活跃的时间，我们提出了两个传输方案的双向中继信道使用物理层网络编码与空时编码，使用坐标交织正交设计（CIOD的）。结果表明，在节点处使用两个不相关的发射天线，但仅使用一个RF发射链和跨这些天线的空时编码可以提供更好的性能，而不使用任何额外的资源，并且不增加硬件实现成本和复杂度。在第一种传输方案中，仅在中继站处使用两个天线，在中继站处采用自适应网络编码（ANC），并且中继站发送CIOD空时分组码（STBC）。这给出了一个更好的性能相比，现有的ANC方案的双向中继信道使用一个天线在所有三个节点。结果表明，对于这种方案在高信噪比的平均端到端符号错误概率（SEP）的上限是两倍的点到点衰落信道的SEP。在第二种传输方案中，在所有三个节点处使用两个发射天线，CIOD STBC在多址和广播阶段中发射。该方案为平均端到端SEP提供了二阶分集，其中对于任意信号集增加了$\mathcal{O}(M^3)$的解码复杂度，对于方形QAM信号集增加了$\mathcal{O}(M^2\sqrt{M})$的解码复杂度。
2014-01-05 cs.IT math.IT
Punctured Trellis-Coded Modulation
在经典的网格编码调制（TCM）中，当与未编码的传输相比时，应用两倍基数的信号星座，使得能够传输每个PAM符号的一个冗余比特，即，当$2^{K+1}$表示信号星座的基数时，$\frac{K}{K+1}$的速率。为了支持不同的速率，多维（即，$\mathcal{D}$（$\mathcal{D}$ -维）星座已经通过组合随后的一维或二维调制步骤而被提出，从而导致每实维具有$\frac{1}{\mathcal{D}}$比特冗余的TCM方案。相比之下，在本文中，我们提出了执行速率调整TCM通过打孔的卷积码（CC）上的TCM方案是basedon. It示出，由于非平凡的映射的情况下，打孔的CC的输出符号的信号点，相应的维特比解码器算法的修改和优化的CC和打孔方案是必要的。
2013-01-17 cs.IT math.IT
Deep Learning-Based Constellation Optimization for Physical Network Coding in Two-Way Relay Networks
Mitsubishi Electric Research Laboratories (MERL)（三菱电机研究实验室）；Yokohama National University（横滨国立大学）
研究了深度学习（DL）在物理层网络编码（PNC）双向中继星座图优化中的新应用，其中在每个终端和中继节点处采用基于深度神经网络（DNN）的调制和解调。我们训练DNN，使得交叉熵损失直接最小化，因此它最大化了可能性，而不是考虑星座的欧几里得距离。所提出的方案可以扩展到更高级别的星座与DNN结构的轻微修改。仿真结果表明，一个显着的性能增益方面的可实现的和速率超过传统的中继方案。此外，由于我们的DNN解调器直接输出逐位概率，因此可以直接与软判决信道解码级联。
2019-03-09 cs.IT cs.LG eess.SP
Constellation Design for Media-based Modulation using Block Codes and Squaring Construction
有效的星座设计对于提高通信系统的性能具有重要意义。在多维编码调制和空时编码MIMO系统的背景下，多维星座设计问题已经在文献中被广泛研究。这种星座在形式上被称为格码，其中基于某些标准从某个高维格中选择有限的点集。在本文中，我们认为基于媒体的调制（MBM），最近的MIMO信道调制方案，有前途的理论和实际效益的星座/信号集设计的问题。MBM的星座设计与多维编码调制和传统MIMO系统的星座设计有着根本的不同，这主要是因为MBM信号矢量的固有稀疏结构。具体来说，我们需要一个结构化的稀疏格码具有良好的距离属性。在这项工作中，我们表明，使用（N，K）的非二进制分组码结合基于格的多级平方结构，它是可能的，系统地构建一个信号集MBM具有一定的保证最小距离。使用所提出的结构获得的MBM信号集示出实现显着改善的比特错误性能相比，传统的MBM信号集。特别是，建议的信号集被发现，以实现更高的多样性斜率在低到中等的SNR制度。
2020-04-13 cs.IT math.IT
Joint Physical Network Coding and LDPC decoding for Two Way Wireless Relaying
本文研究了双向中继系统中信道编码和网络编码的联合设计，提出了一种低复杂度的物理网络编码和LDPC译码的联合方案。对于在两个源节点采用相同的LDPC码，我们表明，中继可以解码网络编码的码字从BPSK调制的多址接入信道接收的叠加信号。仿真结果表明，在AWGN信道和复杂MAC信道下，这种新的联合物理网络编码和LDPC译码方法的性能优于现有的MMSE网络编码和LDPC译码方法。
2013-02-20 cs.IT math.IT
Adaptive Delay-Tolerant DSTBC in Opportunistic Relaying Cooperative MIMO Systems
针对两跳协作多输入多输出（MIMO）网络，采用放大转发策略和机会中继算法，提出了一种带反馈的自适应容迟分布式空时编码（DSTC）方案。最大似然接收机和可调码矩阵被认为是受功率约束。在所提出的延迟容忍DSTC方案中，中继节点采用可调的编码矩阵对空时编码矩阵进行变换。随机梯度算法被开发以降低计算复杂性来估计码矩阵的参数。仿真结果表明，所提出的算法获得显着的性能增益和解决延迟问题的合作MIMO系统相比，现有的DSTC方案。
2014-12-15 cs.IT math.IT
Low Complexity Decoding for Higher Order Punctured Trellis-Coded Modulation Over Intersymbol Interference Channels
网格编码调制（TCM）是一种功率和带宽有效的数字传输方案，它提供了非常低的数据流的结构延迟。传统TCM使用与未编码传输相比基数为两倍的信号星座，其中每个PAM符号具有一位冗余，即，当$2^{n}$表示信号星座的基数时，应用具有速率$\frac{n-1}{n}$的码。最近发表的工作允许速率调整TCM通过打孔的卷积码（CC）上的TCM scheme是basedon.In本文中，它示出了如何打孔的TCM信号发送的符号间干扰（ISI）信道可以顺利地被解码。通过减少状态序列估计，可以在只有很小的性能损失的情况下实现显着的复杂性降低。
2014-05-27 cs.IT math.IT
Achievable Rates for Four-Dimensional Coded Modulation with a Bit-Wise Receiver
本文研究基于逐比特接收机的四维编码调制可达速率，发现 PM-QPSK 比最佳未编码 4D 星座优约 1 dB，并用 LDPC 码数值结果验证。
2013-10-15 cs.IT math.IT physics.optics
Capacity of BICM Using (Bi-)Orthogonal Signal Constellations in Impulse-Radio Ultra-Wideband Systems
使用（双）正交信号的比特交织编码调制（BICM）特别适合于脉冲无线电超宽带传输系统中的应用，该系统通常工作在功率受限的状态下并且需要非常低复杂度的发射机和接收机设计。在本文中，我们分析了容量的BICM使用（双）正交信号的相干和非相干检测，并把特别关注的功率限制或宽带制度。我们给出了解析表达式的比能量每比特与噪声功率谱密度在无限带宽的限制和相应的宽带斜率，因此，能够量化的限制BICM相比，编码调制所造成的损失。所获得的理论见解允许推导出脉冲无线电超宽带传输系统的设计规则。
2011-04-27 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
Adaptive Delay-Tolerant Distributed Space-Time Coding Based on Adjustable Code Matrices for Cooperative MIMO Relaying Systems
针对两跳协作MIMO网络，提出了一种利用反馈的自适应时延容忍分布式空时编码（DSTC）方案。最大似然（ML）接收机和可调码矩阵被认为是受功率约束的解码和转发（DF）合作策略。在所提出的延迟容忍DSTC方案中，中继节点采用可调的编码矩阵对空时编码矩阵进行变换。最小二乘（LS）算法被开发成具有降低的计算复杂性以调整码的参数。仿真结果表明，所提出的算法获得显着的性能增益和解决的延迟问题，合作MIMO系统相比，现有的延迟容忍DSTC计划。
2014-05-19 cs.IT math.IT
Compressed Relaying for Two-Way Relay Networks with Correlated Sources
本文提出了一种基于Huffman和物理层网络编码（HPNC）的双向相关源中继网络（TWRN-CS）的压缩中继方案。在HPNC方案中，两个源首先同时向中继发送相关的原始源消息。中继器对接收到的符号执行物理层网络编码（PNC），使用霍夫曼编码来压缩PNC编码的符号，并将压缩的符号广播到两个源节点。然后，每个源通过使用其自己的消息作为边信息来解码另一个源的消息。分析了该方案的压缩比和误块率出错率。仿真结果表明，在TWRN-CS中，与传统的非压缩中继方案相比，HPNC方案能有效提高网络吞吐量，同时获得更好的误码率性能。
2014-10-26 cs.IT math.IT
Four-Dimensional Coded Modulation with Bit-wise Decoders for Future Optical Communications
本文从信息论角度研究光通信中四维编码调制的逐比特译码器，证明广义互信息比互信息更能预测FEC后误比特率，并发现独立偏振正交传输的星座可带来高达4 dB的增益。
2015-01-20 cs.IT math.IT physics.optics
Wireless Network Coding for MIMO Two-way Relaying using Latin Rectangles
考虑用于物理层网络编码双向MIMO中继场景的调制方案的设计，其中$n_R$天线在中继器R处，$n_A$和$n_B$天线分别在端节点A和B处。我们考虑的噪声和转发（DNF）协议，它采用两个阶段：多址（MA）阶段和广播（BC）阶段。对于网络编码的SISO双向中继已知的是，根据信道条件自适应地改变在中继处使用的联网编码映射（也被称为去噪映射）极大地降低了在MA阶段期间在中继处发生的多址干扰的影响，并且所有这些网络编码映射应当满足称为{ \it排他性定律}的要求。满足互斥律的网络编码图可等价地看作拉丁矩形。本文证明了对于MIMO双向中继，当信道衰落系数矩阵的行空间是$\mathbb{C}^{n_A+n_B}$的有限个向量子空间（称为奇异衰落子空间）的一个子空间时，中继站会发生深度衰落。结果表明，适当选择网络编码映射可以去除大部分奇异衰落子空间，称为可去除奇异衰落子空间。对于$2^λ$ -PSK信号集，证明了不可移除奇异衰落子空间的数目只占奇异衰落子空间总数的一小部分。当端节点使用不同数量的天线的情况下的拉丁矩形被示出为可从拉丁方的情况下，当它们使用相同数量的天线。此外，网络编码映射，删除所有可移动的奇异奇异衰落子空间被证明是可获得的一个小的拉丁方。
2012-03-14 cs.IT math.IT
Physical Layer Network Coding for Two-Way Relaying with QAM and Latin Squares
针对物理层网络编码双向中继场景的调制方案的设计最近已经被广泛地研究，该协议采用两个阶段：多址（MA）阶段和广播（BC）阶段。Koike-Akino等人观察到，根据信道条件自适应地改变在中继器处使用的网络编码映射极大地降低了在MA阶段期间在中继器处发生的多址干扰的影响，并且所有这些网络编码映射应满足称为排他性定律的要求。在使用Latin Squaures的\cite{NVR}中，仅对端节点使用M-PSK信号集的情形进行了广泛研究。在本文中，我们解决了端节点使用M-QAM信号集（其中M具有$2^{2λ}$的形式，$λ$是任何正整数）的情况。在衰落情形中，对于称为奇异衰落状态的某些信道条件$γe^{j θ}$，MA相位性能大大降低。我们发现，平方QAM信号集的奇异衰落状态的数量较少的PSK信号集相比。正因为如此，中继的复杂性大大降低。此外，在BC阶段中需要较少数量的开销比特。衰落状态$γe^{j θ}=1$对于包括PSK和QAM的任意大小的所有星座是奇异的。对于任意PSK星座，众所周知，通过逐位XOR映射获得的拉丁方消除了这种奇异性。我们表明，XOR映射未能消除这种奇异性QAM的大小大于4，并表明，一个双块循环拉丁方消除这种奇异性。仿真结果表明了QAM优于PSK。
2012-03-15 cs.IT math.IT
Low Complexity Decoding for Punctured Trellis-Coded Modulation Over Intersymbol Interference Channels
如Ungerboeck在1976/1983年引入的经典网格编码调制（TCM）使用与每个PAM符号具有一位冗余的未编码传输相比具有两倍基数的信号星座，即，当$2^{n}$表示信号星座的基数时，应用具有速率$\frac{n-1}{n}$的码。因此，原始方法仅包括整数传输速率，即，此外，当在符号间干扰（ISI）信道上发送时，最佳解码方案将联合地执行信道码的均衡和解码。在本文中，我们允许通过打孔的卷积码（CC）的TCM方案是基于的速率调整。在这种情况下，一个非平凡的映射的输出符号的CC信号点的结果在一个时变网格。我们提出了一种有效的技术，集成到这个网格的ISI通道，并表明，计算复杂性可以显着降低通过减少状态序列估计（RSSE）算法的时变网格。
2013-12-05 cs.IT math.IT
Noncoherent LDPC-Coded Physical-Layer Network Coding using Multitone FSK
提出了一种非相干双向中继系统，该系统采用物理层网络编码，在衰落信道中比传统中继系统提高了吞吐量。使用多音频移键控（FSK）实现节能非相干操作。一种新的软输出解调器的中继，并找到相应的可实现的交换率瑞利衰落和AWGN信道。比特-出错率性能接近可实现的速率实现使用容量接近信道码和接收机架构，迭代之间的解调和信道解码。执行迭代解码，将信息从信道解码器反馈到解调器。此外，通过对LDPC码的优化，使系统的误码性能更接近于可达到的速率。通过增加调制阶数获得的能量效率改进对于所提出的物理层网络编码方案比对于常规点对点系统更显著。使用优化的LDPC码，比特-出错率性能比广泛已知的标准化LDPC码提高多达1.1dB，并且达到对应于可实现速率的极限的0.7dB以内。在整个工作中，物理层网络编码的性能相比，传统的网络编码。当使用非相干FSK时，物理层网络编码能够实现更高的可实现速率，并且传统网络编码在低速率下表现出更好的能量效率。
2018-01-31 cs.IT math.IT
Fourier-Curve Constellations under Tangential Perturbation: Covariance-Aware Soft Demapping on Coded Links
RPTU University Kaiserslautern-Landau（凯泽斯劳滕-兰道技术大学）；Beijing Huairou Laboratory（北京怀柔实验室）；Princeton University（普林斯顿大学）；German Research Center for Artificial Intelligence (DFKI)（德国人工智能研究中心）
本文提出一种基于傅里叶曲线星座的协方差感知解映射方法，通过在切线空间注入人工噪声，实现符号依赖的秩一协方差，从而改进LDPC编码链接性能，实验显示在相同传输条件下，该解码器在BLER=10^-1范围内提升约5dB。
2026-10-14 cs.IT eess.SP math.IT
Adaptive Distributed Space-Time Coding in Cooperative MIMO Relaying Systems using Limited Feedback
针对两跳协作MIMO网络，提出了一种自适应随机分布式空时编码（DSTC）方案。线性最小均方误差（MMSE）接收机滤波器和随机矩阵的功率约束被认为是与放大和转发（AF）的合作策略。在所提出的DSTC方案中，通过反馈信道获得的随机化矩阵被用来在中继节点处对空时编码矩阵进行变换。考虑了有限反馈和反馈误差的影响。设计了线性MMSE表达式来计算自适应随机化矩阵和线性接收滤波器的参数。本文还提出了一种降低计算复杂性的随机梯度算法。仿真结果表明，所提出的算法获得显着的性能增益相比，现有的DSTC计划。
2013-03-17 cs.IT math.IT
High-Rate Regular APSK Constellations
大多数现代通信系统采用正交幅度调制（QAM）星座作为传输方案。然而，由于它们的方形结构，QAM不能随着星座点数量的增长而对相位噪声效应提供令人满意的保护，同时增加了它们的峰均功率比（PAPR）。这需要在发射机处使用昂贵的功率放大器和振荡器来保证低失真，从而使实际高数据率系统中密集传输方案的采用变得复杂。在本文中，我们构建了一个编码调制方案的基础上，定期幅度和相移键控（RAPSK）调制。我们提出了一种新的多级编码（MLC）标记的星座点分离幅度和相位域。我们提供了一种新的多级解码（MSD）方案，允许低复杂度的对数似然比（LLR）计算的软输入解码的分量码，以及一个合适的速率设计。最后，我们比较了所提出的方案与国家的最先进的QAM星座和优化星座的相位噪声的存在。
2018-12-06 cs.IT math.IT
Rate and Power Adaptation for Multihop Regenerative Relaying Systems
在这项工作中，我们提供了一个全球性的框架分析的多跳中继系统，其中发射机（TX）与接收机（RX）通过一组中间中继部署在串联或并联。假设基于再生的中继方案，诸如重复编码的解码转发（DF），其中解码是基于阈值的。为了反映广泛的衰落，我们介绍了广义$H$函数（也称为福克斯- $H$函数）分布模型，使无线电频率（RF）衰落，如威布尔和伽马，以及自由空间光学（FSO），如双广义伽马和马拉加衰落的建模。在这种情况下，我们介绍了各种功率和速率自适应政策的基础上，在TX和RX的信道状态信息（CSI）的可用性。最后讨论了中继拓扑结构、中继数目和衰落模型等因素对链路自适应策略性能可靠性的影响。
2021-07-06 cs.IT eess.SP math.IT
On the Asymptotic Performance of Bit-Wise Decoders for Coded Modulation
研究了高斯平坦衰落信道下编码调制的两种译码器结构：最大似然码元译码器和基于比特交织编码调制范式的（次优）比特译码器。我们考虑一个16进制正交幅度星座标记的灰色标签。它示出的成对错误概率方面的渐近损失，对于任何两个码字所造成的逐位解码器，是有界的1.25 dB。分析还表明，对于高斯信道的渐近损失是零的线性码，包括所有的速率1/2卷积码的范围很广。
2013-06-17 cs.IT math.IT
Constellation Design for Non-Coherent Fast-Forward Relays to Mitigate Full-Duplex Jamming Attacks
随着短分组通信的潜在应用，我们解决了在快速衰落信道下的反应式干扰的存在下，低延迟消息的通信。与传统的干扰机，我们假设一个全双工（FD）干扰机能够检测预先存在的对策，并随后改变目标频带。为了促进可靠的通信中一个强大的对手，我们提出了非相干的快进全双工中继方案，其中受害者使用一个助手在其附近的快速转发其消息到基站，除了确保对策是未被检测到的FD对手。为了设计星座的建议计划，我们确定现有的非相干星座的快衰落信道是不适用的，由于合作性质的快进计划。其结果是，我们制定了一个优化问题，设计的非相干星座在受害者和助手，使符号错误的概率在基站被最小化。我们从理论上分析了优化问题，并提出了几种策略来计算接近最优的星座的基础上的助手的数据速率和快速转发能力。我们表明，建议的星座提供接近最佳的错误性能，并帮助受害者逃避干扰。最后，我们还证明了该方案的欺骗干扰机的对抗检测器的有效性。
2022-05-26 cs.IT math.IT
Digital Network Coding Aided Two-way Relaying: Energy Minimization and Queue Analysis
在本文中，我们考虑一个三节点，双向中继系统与数字网络编码在静态信道中的所有链路增益被假定为常数在传输过程中。其目的是最大限度地减少总的能量消耗，同时确保在所有节点的队列稳定性，对于一个给定的一对随机数据包到达率。具体来说，我们允许一组传输模式，并解决分配给每个模式，包括多址上行链路传输模式和网络编码广播模式的资源的最佳比例。此外，对于下行链路，我们发现的条件，以确定是否叠加编码与过量的数据在更好的链路和网络编码的数据，为两个用户是能量有效的，并制定和解决相应的优化。为了解决这个网络中的队列演化，我们提出了一个详细的分析，在每个节点上的队列使用随机调度方法，非常接近的理论设计，通过一个二维马尔可夫链模型。
2012-10-26 cs.IT math.IT
Constellation Mapping for Physical-Layer Network Coding with M-QAM Modulation
Northeastern University（东北大学）；Imperial College London（帝国理工学院）；University of Sydney（悉尼大学）
针对M-QAM调制的物理层网络编码，提出一种将叠加M-QAM信号映射为编码符号的映射方案，并评估其误码性能，进而提出速率自适应方案。
2013-05-11 cs.IT cs.NI cs.SY
Reduced Complexity Detection for Network-Coded Slotted ALOHA using Sphere Decoding
网络编码时隙ALOHA（NCSA）是对经典时隙ALOHA协议的改进，其通过使用物理层网络编码（PNC）在每个ALOHA时隙实现多个源传输来提高吞吐量。接收机在每个时隙期间检测比特的网络编码组合，并通过求解线性方程组来恢复信息比特。这项工作开发了一种接收器，能够检测网络编码的位组合在考虑任意数量的源，正交调制，和块衰落信道的时隙。随着信源数目的增加，在接收机处的网络编码符号的最大似然检测变得复杂。为了降低这种复杂性，在接收机处应用球形解码以限制接收机必须考虑用于检测的星座符号的数量。该系统是模拟两个调制阶数和两个通过五个源，并提供误码性能的结果。
2015-12-09 cs.IT math.IT
Asymptotic Analysis on LDPC-BICM Scheme for Compute-and-Forward Relaying
计算转发（CAF）方案因其在双向中继信道上的高带宽效率而引起了人们的极大兴趣。在CAF方案中，中继尝试解码从其他终端或中继发送的消息的线性组合。研究实用的纠错码是实现低计算复杂性的CAF方案的关键。在本文中，我们提出了一种有效的比特交织编码调制（BICM）的CAF计划与相移键控（PSK）调制。特别是，我们研究的渐近译码性能的BICM计划与低密度奇偶校验（LDPC）码通过使用密度进化（DE）的方法。基于信道模型的非对称性，我们利用人口动力学方法的DE方程没有全零码字的假设。结果表明，对于QPSK和8 PSK调制的双向中继信道，LDPC-BICM方案提供了更高的可达速率相比，替代分离解码方案。
2019-01-16 cs.IT math.IT
Time-Switching Based SWIPT for Network-Coded Two-Way Relay Transmission with Data Rate Fairness
本文从信息论的角度研究了网络编码双向中继传输中的能量和信息同时传输问题，其中两个源通过能量收集中继交换信息。针对时间交换（TS）中继接收机结构，提出了基于TS的双向重铺（TS-TWR）协议。为了探索系统吞吐量限制与数据率公平性，我们制定了一个优化问题下的总功率约束。为了解决这个问题，我们首先得到一些显式的结果，然后设计一个有效的算法.数值结果表明，在总可用功率相同的情况下，由于路径损耗对能量传输的影响，TS-TWR与传统的non-EH双向中继相比存在一定的性能损耗，在信噪比相对较低和相对较高的情况下，性能损耗相对较小。
2014-12-25 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Network Coded Systems Under Quasi-static Rayleigh Fading Channels
在基本和网络编码协作通信领域，经常需要预期的端到端比特出错率（BER）值来比较所提出的编码、中继和解码技术。而不是通过耗时的蒙特卡罗模拟获得这些值，使用近似值导出封闭形式的表达式是至关重要的。在这项工作中，最终的目标是获得一个近似的平均误码率表达式的网络编码系统。在达到这一目标时，我们首先考虑了协作系统的瞬时误码率值，这通常是由多个变量的Q-函数。对于这些Q-函数，我们研究了采样性质的收敛特性，并将此性质推广到任意多元函数。其次，我们适应等效信道的方法，以网络编码的情况下，为便于分析，并提出了一个网络解码器，降低了复杂度。最后，通过结合这些技术，我们表明，所获得的封闭形式的表达式与仿真结果在很宽的信噪比范围内。
2013-12-05 cs.IT math.IT
Trellis Coded Modulation for Two-User Unequal-Rate Gaussian MAC
本文提出了一种基于格形编码调制的码对，用于两用户高斯多址信道中的PSK信号集。为了给接收机提供独特的可解码性并最大限度地扩大星座约束（CC）容量区域，在信号集之间引入相对旋转角。随后，利用两个PSK信号集的\textit{sum alphabet}的结构来证明每个用户的网格上的Ungerboeck标记使\textit{sum trellis}中的保证最小平方欧几里德距离$d^{2}_{g, min}$最大化。因此，这种标记方案可以系统地用于构造用于两用户GMAC的网格码对，以在容量区域内接近\emph{any rate pair}。
2009-08-08 cs.IT math.IT
Design of network-coding based multi-edge type LDPC codes for multi-source relaying systems
在本文中，我们研究了高斯中继系统的多源LDPC方案，其中M个源在单个中继的帮助下与目的地通信（M-1-1系统）。由于协作单源系统中的各种分布式LDPC方案（例如双层LDPC和双层多边缘型LDPC（BMET-LDPC））已经被设计为接近香农极限，因此这些方案可以通过以循环方式服务每个源的中继应用于$M-1-1$系统。然而，由于缺乏潜在的联合处理增益，这种直接应用不是最佳的。在本文中，我们提出了一个网络编码的多边型LDPC码（NCMET-LDPC）方案的多源场景。通过EXIT分析，我们得出结论，NCMET-LDPC方案实现了更高的外部互信息，相对于一个单独的应用程序的BMET-LDPC到每个源。因此，我们的新的NCMET-LDPC方案相对于现有方案实现了更高的阈值。
2009-10-07 cs.IT math.IT
