An Asymptotic Bound on Estimation and Prediction of Mobile MIMO-OFDM Wireless Channels
在本文中，我们推导出一个渐近封闭形式的表达式外推双选择性移动MIMO无线信道的误差界。该界限示出了预测误差与系统设计参数（诸如带宽、天线元件的数量以及频率和时间导频的数量）之间的关系，从而提供了对这些参数对预测性能的影响的有用的见解。数值模拟表明，渐近界提供了一个很好的近似先前推导的界限，同时消除了需要重复计算和依赖于信道参数，如到达角和出发角，延迟和多普勒频移。
2014-07-24 cs.IT math.IT
Stable Nonlinear and IQ Imbalance RF Fingerprint for Wireless OFDM Devices
针对无线正交频分复用（OFDM）设备的认证问题，提出了一种基于发射机非线性和同相正交（IQ）不平衡等物理硬件特性的射频指纹（RFF）估计方法。首先，利用Hammerstein系统参数分离技术估计发射机的非线性参数和无线多径信道的有限冲激响应（FIR）参数。其次，利用搜索算法和共轭反对称导频，得到最佳IQ不平衡参数组合估计。第三，将非线性系数和IQ不平衡参数的估计组合作为一种新的RFF，从新的RFF中提取特征，并使用k-最近邻（k-NN）分类器对具有特征的通信设备进行分类。五个发射机的数值实验表明，新的RFF消除了无线信道的不利影响，因此是稳定的。所提出的射频指纹识别方法有助于对同型号、同系列的OFDM通信设备进行高强度认证。
2021-04-21 cs.IT math.IT
Simultaneous Wireless Information and Power Transfer in a Two-User OFDM Interference Channel
本文研究了单输入单输出（SISO）两用户正交频分复用（OFDM）干扰信道（IFC）中的同时无线信息和功率传输（SWIPT）。我们假设发射机是非合作的，并有完善的知识的本地信道状态信息（CSI）。我们表明，在高信噪比的最佳传输策略的必要条件是能量发射机通过分配其发射功率在一个子载波上发送信号。因此，我们提出了一个子载波选择方法的能量发射机，并确定可实现的速率能量区域。此外，我们进一步扩大了可实现的速率-能量区域，通过启用基本形式的发射机合作，其中交换消息以通知能量发射机关于信息发射机未利用的子载波。
2015-07-01 cs.IT math.IT
Wireless Information and Energy Transfer for Decode-and-Forward Relaying MIMO-OFDM Networks
研究了具有能量收集中继的多输入多输出（MIMO）-正交频分复用（OFDM）系统的系统可达速率及其优化问题。首先，我们提出了一种基于时间交换的中继（TSR）协议，以实现中继器处的同时信息处理和能量收集。然后，我们从理论上讨论了它的可达速率性能，并制定了一个优化问题，以最大限度地提高系统的可达速率。由于该问题求解困难，我们设计了一种增广拉格朗日罚函数（ALPF）方法，并通过大量的仿真实验验证了分析结果的准确性和ALPF方法的有效性。
2015-01-04 cs.IT math.IT
SPAD-Based Optical Wireless Communication with ACO-OFDM
采用高灵敏度的单光子雪崩二极管（SPAD）阵列可以有效地提高光无线通信（OWC）的灵敏度。然而，由死区时间引入的非线性失真强烈限制了基于SPAD的OWC系统的吞吐量。光正交频分复用（OFDM）技术可以用于SPAD阵列系统中，以提高频谱效率。在这项工作中，基于SPAD的OWC系统与非对称限幅光OFDM（ACO-OFDM）的性能进行了理论分析。研究了SPAD非线性对系统性能的影响。此外，所考虑的方案与直流偏置光OFDM（DCO-OFDM）的比较，显示出不同的可靠的操作制度的两个计划。在低功率情况下，ACO-OFDM优于DCO-OFDM;而在高功率情况下，后者更优选。
2022-10-25 cs.IT eess.SP math.IT
Improved Receivers for Optical Wireless OFDM: An Information Theoretic Perspective
我们考虑的性能增强的非对称限幅光正交频分复用（ACO-OFDM）和相关的光OFDM方案，这是强度调制光无线通信中的OFDM的变化。与大多数现有的研究改进的接收机的具体设计，本文研究了所有可能的接收机的信息理论的限制。对于独立同分布的复高斯输入，我们得到了ACO-OFDM的信息速率的一个精确的描述与改进的接收机的所有SNR。证明了改进接收机的高信噪比增益渐近达到1/4比特/信道使用，相当于3 dB的电信噪比或1.5 dB的光信噪比;随着信噪比的降低，改进接收机的最大可达信噪比增益单调下降到一个非零的低信噪比极限，对应的信息速率增益为36.3%。对于实际使用的星座，我们得到一个上界的增益改进的接收机。数值结果表明，结合现有的改进接收机和编码调制，可以接近上界的光信噪比在1 dB以内。我们还表明，我们的信息理论分析可以扩展到Flip-OFDM和PAM-DMT。我们的研究结果意味着，对于所考虑的方案，改进的接收机可以在低到中等的SNR下显著地减少与信道容量的差距。
2022-05-04 cs.IT math.IT
5G Wireless and Wired Convergence in a Passive Optical Network using UF-OFDM and GFDM
在光接入域中提供无线和有线服务将是未来无源光网络（PON）的重要功能。随着第五代（5G）移动通信的出现，预见到了结合云无线电接入网络（C-RAN）架构的小型小区天线站点的密集部署的趋势。这种类型的网络架构大大增加了对高容量移动前传和回程链路的需求。实现这种连接的有效方式是利用波分复用（WDM）PON基础设施，其中无线和有线服务可以被融合以用于分发。在这项工作中，首次在PON中展示了5G无线候选波形与单载波有线信号的融合。通用滤波正交频分复用（UF-OFDM）和广义频分复用（GFDM）的三个频带在下行链路方向上结合数字10 Gb/s脉冲幅度调制（PAM）信号以中频发送。正交频分复用（OFDM）也被评估为基准。结果显示，对于每个波形，性能如何因5G信道间隔而变化-表明UF-OFDM在PON收敛方面的优势。所有波形的成功传输超过25公里的光纤也被证明。
2017-03-06 cs.IT math.IT
Variance Based Algorithm for Grouped-Subcarrier Allocation in OFDMA Wireless Systems
针对OFDMA分组接入无线系统下行链路的分组子载波和功率分配问题，提出了一种降低复杂度的算法。用于数据通信的可用子载波被分组为分区（组），其中每个组被定义为子信道。位于基站的调度器基于子信道增益的方差向用户分配子信道。所提出的组分配算法是一个两步算法，分配组的用户的方差的降序的基础上，以解决冲突的选择问题，其次是一个公平的比例增强的步骤。为了减少反馈负担和功率分配算法的复杂度，每个用户反馈每个组上的CSI，如果它内部的子载波的增益的方差小于预定义的阈值。为了显示所提出的方案的性能，选择的仿真结果。
2012-07-20 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
Spectral Efficient Optimization in OFDM Systems with Wireless Information and Power Transfer
本文研究了一种同时具有无线信息和功率传输的正交频分复用（OFDM）点对点无线通信系统。我们研究了一种接收机，它能够从所需的信号，噪声和干扰中收获能量。特别是，我们考虑一个功率分配接收器，它动态地将接收到的功率分成两个功率流，用于信息解码和能量收集。我们设计的功率分配算法，最大限度地提高频谱效率（位/秒/赫兹）的数据传输。特别地，算法设计被公式化为非凸优化问题，该问题考虑了对传送到接收器的最小功率的约束。问题的解决，使用凸优化技术和一维搜索。最优功率分配算法由于其高复杂度而被用作系统基准方案。为了在系统性能和计算复杂性之间取得平衡，我们还提出了两个次优算法，需要一个低的计算复杂性。仿真结果表明，所提出的次优算法的优良性能。
2013-03-02 cs.IT math.IT
Wireless Power Meets Energy Harvesting: A Joint Energy Allocation Approach in OFDM-based System
本文研究了一种基于正交频分复用（OFDM）的无线供电通信系统，其中一个用户从能量接入点（EAP）获取能量，以向数据接入点（DAP）传输信息。从EAP到用户的通道，即，无线能量传输（WET）链路，以及从用户到DAP，即，无线信息传输（WIT）链路通常在时隙和子信道（SC）上变化。为了避免DAP处的干扰，WET和WIT在任何时隙在正交SC上被调度。我们的目标是最大限度地提高可实现的速率在DAP通过联合优化SC分配随着时间的推移和功率分配随着时间的推移和SC的WET和WIT链路。假设信道状态信息（CSI）的可用性，最优SC/功率分配的结构性结果，并提出了一种离线算法来解决这个问题。此外，我们提出了一个低复杂度的在线算法时，因果CSI可用。
2016-01-18 cs.IT math.IT
Modulation Formats and Waveforms for the Physical Layer of 5G Wireless Networks: Who Will be the Heir of OFDM?
5G蜂窝通信有望为移动用户提供千兆体验，相对于当前的LTE系统，容量增加高达三个数量级。人们普遍认为，这一雄心勃勃的目标将通过涉及不同网络层的创新技术的组合来实现。在物理层，OFDM调制格式及其多址接入策略OFDMA并不被认为是理所当然的，并且正在考虑几种有望获得更大频谱效率值的替代方案。本文综述了一些适合5G的调制格式，通过比较分析它们在蜂窝环境中的性能，以及讨论它们与特定5G成分的相互作用，丰富了这些调制格式。采用实际信道测量，与大规模MIMO系统的相互作用也进行了讨论。
2014-07-22 cs.IT math.IT
Comparison of OFDM and Single-Carrier for Large-Scale Antenna Systems
大规模天线（LSA）或大规模多输入多输出（MIMO）由于其显著提高系统吞吐量的潜力而获得了很多关注。作为传统MIMO-正交频分复用（OFDM）的自然演进，LSA已经在大多数现有的工作中与OFDM相结合来处理无线信道的频率选择性。作为一种替代方法，单载波（SC）由于其低实现复杂度也被提出用于LSA系统。本文对LSA-OFDM和LSA-SC进行了全面的比较，对下一代无线通信系统的波形设计具有一定的参考价值。
2016-06-28 cs.IT math.IT
Power of Deep Learning for Channel Estimation and Signal Detection in OFDM Systems
本文介绍了我们在深度学习方面的初步成果，用于正交频分复用（OFDM）中的信道估计和信号检测。正交频分复用（OFDM）技术已被广泛应用于无线宽带通信中，以对抗无线信道中的频率选择性衰落。在本文中，我们利用深度学习以端到端的方式处理无线OFDM信道。与现有的OFDM接收机先显式估计CSI，然后用估计的CSI检测/恢复发送的符号不同，我们基于深度学习的方法隐式估计CSI，并直接恢复发送的符号。为了解决信道失真问题，首先使用基于信道统计的模拟生成的数据离线训练深度学习模型，然后直接用于恢复在线传输的数据。从我们的仿真结果来看，基于深度学习的方法能够解决信道失真问题，并检测传输符号，其性能与最小均方误差（MMSE）估计器相当。此外，当使用更少的训练导频、省略循环前缀（CP）并且存在非线性限幅噪声时，基于深度学习的方法比传统方法更鲁棒。总之，深度学习是用于具有复杂信道失真和干扰的无线通信中的信道估计和信号检测的有前途的工具。
2017-08-28 cs.IT math.IT
An OFDM Signal Identification Method for Wireless Communications Systems
OFDM信号与单载波信号的区分对于自适应接收算法和信号识别应用是非常重要的。OFDM信号在时域上具有高斯分布特性，高斯分布信号的四阶累积量与其它信号的四阶累积量相反，为零。因此，四阶累积量可以用于OFDM信号识别。本文首先给出了OFDM信号四阶累积量的估计公式。然后，这些估计的影响显着的无线信道损伤，频率偏移，相位偏移和采样失配。为了克服这些问题，一般卡方恒虚警率高斯检验，采用估计的累积量和它们的协方差是适应无线OFDM信号的具体情况。对于OFDM信号，四阶累积量的协方差矩阵的估计被大大简化。一个测量设置的开发，以分析性能的识别方法和比较的目的。根据调制阶数、信噪比、符号数和基础测试的自由度提供参数测量分析。所提出的方法优于基于固定阈值或经验值的统计测试，而所提出的方法的先验信息要求和复杂度低于相干识别技术。
2014-12-29 cs.IT cs.NI math.IT
OFDM Synthetic Aperture Radar Imaging with Sufficient Cyclic Prefix
现有的线性调频（LFM）（或步进频率）和随机噪声合成孔径雷达（SAR）系统可以对应于过去的第二代和第三代无线通信中的跳频（FH）和直接序列（DS）扩频系统。类似于当前和未来的无线通信代，在本文中，我们提出了OFDM SAR成像，其中一个足够的循环前缀（CP）被添加到每个OFDM脉冲。充分的CP插入将来自多径的符号间干扰（ISI）信道转换为多个无ISI子信道作为无线通信系统中的关键，并且类似地，它在SAR系统中提供无距离单元间干扰（IRCI）（高距离分辨率）的SAR图像。充分的CP插入以及我们新提出的SAR成像算法，特别是OFDM信号也区分本文从所有现有的研究文献中的OFDM雷达信号处理。仿真结果表明，我们提出的基于CP的OFDM SAR成像算法的高距离分辨率性能。
2014-05-07 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Resource Allocation in Multiuser OFDM Systems with Wireless Information and Power Transfer
本文研究了多用户正交频分复用（OFDM）下行链路系统中同时进行无线信息和功率传输的资源分配算法设计。算法设计被公式化为用于最大化数据传输的能量效率（传送到用户的比特/焦耳）的非凸优化问题。特别地，该问题公式化考虑了最小所需系统数据率、向用户的异构最小所需功率传输以及电路功耗。随后，通过利用分时方法和非线性分式规划的性质，所考虑的非凸优化问题是解决使用一个有效的迭代资源分配算法。对于每一次迭代，最优功率分配和用户选择的解决方案推导出基于拉格朗日对偶分解。仿真结果表明，所提出的迭代资源分配算法实现了系统的最大能量效率，并揭示了能量效率，系统容量和无线功率传输如何受益于系统中的多个用户的存在。
2012-12-31 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Turbo Decoding Algorithms in Wireless OFDM Systems
本文分析Max-Log-MAP和SOVA两种Turbo译码算法在无线OFDM系统中的性能与复杂度权衡，评估其适用于蜂窝和广播用户终端，并通过不同编码器结构和块大小的仿真验证。
2025-01-23 cs.IT math.IT
Direct Data Detection of OFDM Signals Over Wireless Channels
本文提出了一种新的高效接收机设计的无线通信系统，包括正交频分复用（OFDM）传输。所提出的接收机不需要信道估计或均衡来执行相干数据检测。相反，信道估计、均衡和数据检测被组合成单个操作，因此，检测器被表示为直接数据检测器（D^{3}）。该系统的性能进行了深入的理论分析，在出错率（BER），并通过蒙特卡罗仿真验证。理论分析和仿真结果表明，在平坦衰落信道中，该检测器的误码率与完全了解信道状态信息（CSI）的相干检测器相比仅相差3 dB，在频率选择性信道中，该检测器的误码率与完全了解信道状态信息的相干检测器相比也相差3 dB。如果CSI不是完全已知的，那么D^{3}的性能大大优于相干检测器，特别是在使用线性插值的高SNR下。D^{3}的计算复杂性取决于待检测序列的长度，然而，使用维特比算法可以实现显著的复杂性降低。
2019-12-05 cs.IT math.IT
Simultaneous Wireless Information and Power Transfer for Two-hop OFDM Relay System
研究了两跳正交频分复用（OFDM）解码转发（DF）中继通信系统中的无线信息和功率同步传输（SWIPT）问题，中继从信源发送的射频信号中获取能量，然后利用获取的能量辅助信源到目的地的信息传输。在中继站处考虑功率分裂接收器，其将接收到的信号分裂成两个功率流以分别执行信息解码（ID）和能量收集（EH）。为了更好地理解这样的系统的行为和探索的性能极限，资源分配进行了研究，以最大化的总可实现的传输速率。一个优化问题，它联合考虑到功率分配，子载波配对和功率分裂，制定。针对其非凸性，设计了一种基于分离原则的低复杂度资源分配策略。仿真结果表明，该策略可以显著提高系统性能。研究结果表明，在采用EH中继的两跳OFDM系统中，中继应部署在源端附近，而在采用传统非EH中继的两跳OFDM系统中，中继应部署在源端和目的端之间。
2014-07-01 cs.IT math.IT
Wireless Information and Energy Transfer for Two-Hop Non-Regenerative MIMO-OFDM Relay Networks
研究了非再生多输入多输出正交频分复用（MIMO-OFDM）中继系统中的无线信息和能量同步传输问题。通过考虑两种实际的接收机结构，我们提出了两种协议，基于时间切换的中继（TSR）和基于功率分配的中继（PSR）。为了探索系统的性能极限，我们制定了两个优化问题，以最大限度地提高端到端的可实现的信息速率与完整的信道状态信息（CSI）的假设。由于这两个问题都是非凸的，且没有已知的求解方法，我们首先通过理论分析得到了一些显式的结果，然后设计了有效的算法。数值结果表明，这两个协议的性能有很大的影响中继位置。其中，PSR和TSR对继电器位置的变化表现出非常不同的行为。PSR的可达信息速率随着中继从源节点向目的节点移动而单调下降，而TSR的性能随着中继位于源节点和目的节点中间而变差。这是第一次观察到这样的现象。此外，它也表明，PSR总是优于TSR在这样的MIMO-OFDM中继系统。此外，还讨论了天线数和子载波数对系统性能的影响。
2014-12-29 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Power Allocation in OFDM Systems with Wireless Information and Power Transfer
本文考虑了一种同时具有无线信息和功率传输的正交频分复用（OFDM）下行链路点对点系统。假设接收机能够从噪声、干扰和期望信号中收获能量。我们研究的功率分配算法的设计，最大限度地提高数据传输的能源效率（位/焦耳交付给接收机）。特别地，算法设计被公式化为考虑电路功耗、最小所需数据率和对传送到接收器的最小功率的约束的高维非凸优化问题。随后，通过利用非线性分式规划的性质，所考虑的非凸优化问题，其目标函数是在分数形式，被转换成一个等价的优化问题，其目标函数在减法形式，这使得一个有效的迭代功率分配算法的推导。在每次迭代中，最优功率分配的解决方案是基于对偶分解和一维搜索。仿真结果表明，所提出的迭代功率分配算法收敛于最优解，并揭示了能量效率、系统容量和无线功率传输之间的权衡关系：（1）在低发射功率条件下，最大化系统容量可以最大化能量效率。(2)无线功率传输可以提高能量效率，特别是在干扰受限的情况下。
2013-01-31 cs.IT math.IT
Wireless Information and Power Transfer in Multiuser OFDM Systems
本文研究了下行多用户正交频分复用（OFDM）系统中同时进行无线信息和功率传输（SWIPT）的优化设计。对于信息传输，我们考虑两种类型的多址方案，即时分多址（TDMA）和正交频分多址（OFDMA）。在接收器侧，由于用于从无线电信号收集能量的电路还不能直接解码所携带的信息的实际限制，每个用户应用时间切换（TS）或功率分割（PS）来协调能量收集（EH）和信息解码（ID）过程。对于基于TDMA的信息传输，我们在接收端采用TS;对于基于OFDMA的信息传输，我们在接收端采用PS。在上述两种情况下，我们通过改变时间/频率功率分配以及TS或PS比来解决最大化所有用户的加权和速率的问题，受到每个用户的最小收获能量约束以及峰值和/或总传输功率约束。对于TS方案，通过适当的变量变换，将问题转化为凸问题，并利用Lagrange对偶方法得到了最优功率分配和TS比。对于PS方案，我们提出了一种迭代算法来优化每个用户的功率分配，子载波（SC）分配和PS比。这两个计划的性能进行了比较，以及分析的特殊情况下，单用户设置。结果表明，施加在每个OFDM SC的峰值功率约束，以及在系统中的用户数量起着关键作用的速率-能量性能的比较，由两个建议的计划。
2014-02-13 cs.IT math.IT
Securing OFDM-Based Wireless Links Using Temporal Artificial-Noise Injection
我们调查的物理层安全的无线单输入单输出正交分复用（OFDM）时，发射机，我们称之为爱丽丝，发送她的信息给接收机，我们称之为鲍勃，在存在的窃听节点，夏娃。为了防止信息泄漏，Alice发送一个叠加在她的信息信号上的人工噪声（AN）信号。我们研究了信道延迟扩展，OFDM循环前缀，信息/AN功率分配，以及信息和AN预编码器设计对可实现的平均保密率的影响。我们考虑两种情况下的已知和未知的信道状态信息（CSI）在爱丽丝。此外，我们比较了每子信道处理和联合子信道处理在夏娃的接收机的情况。我们的数值计算结果表明，在不同的OFDM操作条件下的平均保密率的增益AN注入。此外，基于我们的新见解，我们证明了AN辅助方案是有效的，并实现了几乎相同的平均保密率的全CSI的情况下，而不需要夏娃的瞬时CSI在爱丽丝。
2018-03-01 cs.IT cs.NI math.IT
Channel-Adaptive Wireless Image Transmission with OFDM
提出了一种基于学习的信道自适应联合信源和信道编码（CA-JSCC）方案，用于多径衰落信道下的无线图像传输。所提出的方法是一个端到端的自动编码器架构，采用正交频分复用（OFDM）传输的双注意力机制。与以前的作品，我们的方法是自适应信道增益和噪声功率的变化，利用估计的信道状态信息（CSI）。具体来说，与建议的双重注意力机制，我们的模型可以学习映射的功能和分配传输功率资源明智的基础上估计的CSI。大量的数值实验表明，CA-JSCC实现了现有的JSCC方案的最先进的性能。此外，CA-JSCC对变化的信道条件是鲁棒的，并且可以通过在更好的子信道上发送关键特征来更好地利用有限的信道资源。
2022-09-08 cs.IT eess.SP math.IT
Toward Spectral and Energy Efficient 5G Networks Using Relayed OFDM with Index Modulation
下一代无线网络期望为更多数量的无线服务用户和机器类型节点提供更高的数据吞吐量和可靠的连接，这导致对频谱效率（SE）和能量效率（EE）的要求越来越严格。具有索引调制的正交频分复用（OFDM-IM）作为一种有前途的解决方案脱颖而出，以满足SE要求，同时合理地增加系统复杂度。然而，OFDM-IM的EE仍然需要增强。此外，在OFDM-IM系统中几乎不能收获分集增益，这阻碍了进一步的可靠性增强。在这方面，中继辅助OFDM-IM作为一种有前途的实现高SE和EE的联合范式被提出并自去年以来一直在研究。本文的目的是总结这种联合模式的最新成就，阐明其优点和缺点，并揭示相应的挑战和未来的工作。
2019-04-09 cs.IT math.IT
Performance Analysis of SPAD-Based Optical Wireless Communication with OFDM
近年来，单光子雪崩二极管（SPAD）在光无线通信（OWC）中的应用越来越受到人们的关注。SPAD在盖革模式下工作，可以作为光子计数接收器，从而无需跨谐放大器（TIA）。虽然SPAD接收机可以提供更高的灵敏度相比，传统的线性光电探测器，它遭受的死区时间引起的非线性。为了提高基于SPAD的OWC系统的数据率，可以采用光正交频分复用（OFDM）。本文提供了一个全面的理论分析的SPAD为基础的OWC系统使用OFDM信令考虑信号削波，SPAD非线性，和信号相关的散粒噪声的影响。提出了一种等效的加性高斯噪声信道模型来描述基于SPAD的OFDM系统的性能。该信道模型的统计特性以及信噪比（SNR）和出错率（BER）的解析表达式推导出封闭的形式。通过大量的数值计算，研究了接收机独特的非线性对系统性能的影响。结果表明，新的见解不同的光功率制度的可靠运行的SPAD为基础的OFDM系统，甚至远远超过SPAD饱和水平。
2022-06-04 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Joint Source Channel Coding for WirelessImage Transmission with OFDM
University of Michigan（密歇根大学）
提出了一种基于深度学习的联合信源信道编码（JSCC）方案，用于具有非线性信号限幅的多径衰落信道中的无线图像传输。提出的编码器和解码器使用卷积神经网络（CNN）和直接映射的源图像到复值基带样本的正交频分复用（OFDM）传输。所提出的模型驱动的机器学习方法消除了对单独的源和信道编码的需要，同时集成了OFDM数据路径以应对多径衰落信道。端到端JSCC通信系统将可训练的CNN层与表示多径信道模型和OFDM信号处理块的不可训练但可区分的层组合。我们的研究结果表明，通过将OFDM基带处理块注入到机器学习框架中来注入领域专家知识，与非结构化CNN相比，显着提高了整体性能。我们的方法优于传统的计划，采用国家的最先进的，但单独的源和信道编码，如BPG和LDPC与OFDM。此外，我们的方法被证明是强大的，对非线性信号削波在OFDM的各种信道条件下，不匹配的模型参数在训练过程中使用。
2021-05-24 cs.IT cs.LG eess.SP
Nonlinear RF Fingerprints Authentication for OFDM Wireless Devices based on Demodulated Symbols
射频指纹（RFF）认证是物理层信息安全的一种方法，它利用发送方的硬件特征来识别发送方的真实身份。为了提高基于固定长度前导的RFF的性能，针对QPSK比特映射方案的无线OFDM设备，提出了一种基于有效载荷符号的非线性RFF认证方法。该通信系统被建模为一个包含非线性发射机和无线多径衰落信道的Hammerstein系统。提出了一种基于正交多项式的参数分离方法，用于Hammerstein系统的参数估计。首先利用Hammerstein系统参数分离技术，利用训练信号估计出线性参数，用于补偿线性信道对后续有效载荷符号解调的不利影响。解调后的有效载荷符号进一步用于再次使用Hammerstein系统参数分离技术来估计发射机的非线性系数，其被用作用于QPSK-OFDM设备的认证的新RFF。数值实验表明，该方法是可行的。该方法也可以推广到其他比特映射方案的OFDM信号。
2021-04-01 cs.CR cs.IT math.IT
On the Probability of Erasure for MIMO-OFDM
检测有效信号的存在是电信接收机的重要任务。当接收器由于噪声和衰落而不能检测到有效信号的存在时，它被称为擦除。研究了多输入多输出（MIMO）系统中正交频分复用（OFDM）信号的擦除概率计算问题。计算机模拟验证了理论分析的正确性。正交频分复用（OFDM）技术由于能够有效地抑制频率选择性衰落信道引起的码间干扰（ISI）而被广泛应用于无线通信系统中。MIMO系统提供了空间复用的优势，从而提高了比特率，这是5G等最新无线标准的主要要求。
2020-03-02 cs.IT math.IT
Uplink Hardware Impairments in OFDM-Based Cell-Free Massive MIMO With Impaired Wireless Fronthaul
Bilkent University（比尔肯特大学）
本文研究OFDM无小区大规模MIMO在硬件损伤下的上行性能，提出统一分析框架推导闭式表达式，并采用失真感知合并与最大最小公平资源分配以缓解性能下降。
2026-09-23 cs.IT eess.SP math.IT
An Artificial-Noise-Aided Secure Scheme for Hybrid Parallel PLC/Wireless OFDM Systems
我们研究了室内混合并行电力线/无线正交频分复用（OFDM）通信系统的物理层安全性。我们提出了一个人工噪声（AN）辅助计划，以提高系统的安全性，在窃听者的存在下，利用电力线和无线通信介质的解耦性质。该方案不要求合法节点知道窃听者链路的瞬时信道状态信息。在我们提出的方案中，合法的发射机（爱丽丝）和合法的接收机（鲍勃）合作，以确保混合系统，其中AN信号共享从鲍勃到爱丽丝的链路上具有较低的信道噪声比（CNR），而信息流除了噪声放大版本的接收到的AN信号从爱丽丝发送到鲍勃的链路上具有较高的CNR在每个OFDM子信道。此外，我们调查的发射功率电平在两个爱丽丝和鲍勃和数据和AN信号之间的功率分配比在爱丽丝的安全吞吐量的效果。我们调查了单链路窃听攻击，只有一个链路暴露于窃听攻击，和两个链路窃听攻击，两个链路暴露于窃听攻击。
2017-10-30 cs.IT cs.NI math.IT
Improved Peak Cancellation for PAPR Reduction in OFDM Systems
本文提出了一种改进的峰值抵消（PC）方案，用于降低正交频分复用（OFDM）系统中的峰均功率比（PAPR）。其主要思想是基于串行峰值消除（SPC）模式，以减轻传统方案的峰值再生。基于SPC模式，提出了两种在峰均比和计算复杂性之间进行不同折衷的算法。仿真结果表明，该方案在峰均比、复杂度和信号失真之间取得了较好的折衷。
2011-01-12 cs.IT math.IT
Wireless Powered Cooperative Jamming for Secure OFDM System
本文研究了正交频分复用（OFDM）系统中的保密通信，其中源在潜在窃听者存在的情况下向目的地发送机密信息。为了提高系统的保密率，我们采用了无线供电的协同干扰，协同干扰机工作在两个时隙的捕获然后干扰协议。在第一个时隙中，源发送专用能量信号来为干扰器供电;在第二个时隙中，干扰器使用收集的能量来干扰窃听者，以保护从源到目的地的同步保密通信。特别是，我们考虑两种类型的接收器在目的地，即类型I和类型II接收器，它们不具有和具有消除（先验已知的）干扰信号的能力，分别。对于这两种类型的接收机，我们最大限度地提高保密率在目的地通过联合优化的发射功率分配在源和干扰子载波，以及两个时隙之间的时间分配。首先，我们通过拉格朗日对偶方法，这是一个高的实现复杂度的全局最优解这个问题。接下来，为了平衡算法复杂度和性能之间的权衡，我们分别提出了基于最小化最大化和启发式连续优化的替代低复杂度解决方案。仿真结果表明，所提出的方法显着提高保密率相比，没有联合功率和时间分配的基准计划。
2017-07-24 cs.IT math.IT
Low-Complexity Recursive Convolutional Precoding for OFDM-based Large-Scale Antenna System
大规模天线（LSA）由于能够显著提高无线系统的性能，近年来得到了广泛的关注。类似于多输入多输出（MIMO）正交频分复用（OFDM）或MIMO-OFDM，LSA也可以与OFDM组合以处理无线信道中的频率选择性。然而，这样的组合遭受与LSA系统中的天线数量成比例的显著增加的复杂性。对于LSA-OFDM的常规实现，快速傅里叶逆变换（IFFT）的数量随着天线数量而增加，因为每个天线需要用于OFDM调制的IFFT。此外，迫零（ZF）预编码需要在LSA系统中支持更多的用户，所需的矩阵求逆导致了巨大的计算负担。在本文中，我们提出了一个低复杂度的递归卷积预编码，以解决上述问题。传统的ZF预编码可以通过时域的递归卷积预编码来实现，这样每个用户只需要一次IFFT，也可以避免矩阵求逆。仿真结果表明，该方法可以达到与ZF相同的性能，但复杂度要低得多。
2016-07-18 cs.IT math.IT
Low Complexity Null Subcarrier-Assisted OFDM PAPR Reduction with Improved BER
在这封信中，我们提出了一个低复杂度的数据空子载波切换为基础的正交频分复用（OFDM）系统的峰均功率比（PAPR）降低方案，它提供了改善的比特出错率。我们执行的数据和空子载波之间的切换，在这样的方式，任何两个切换的空子载波之间的距离保持不变。该方法可以实现高达3dB的信噪比增益，并摆脱了超过98%的传统系统的系统复杂度，与轻微的妥协的PAPR降低能力。
2018-03-31 cs.IT math.IT
Power and Bit Allocation for Wireless OFDM Channels with Finite-Rate Feedback and Subcarrier Clustering
研究了点对点正交频分复用信道的传输功率和比特的分配问题，假设接收端的信道信息是完美的，而发射端的信道信息是不完美的。信道信息在接收端被量化，并通过有限速率反馈信道被发送回发射端。基于来自接收器的有限反馈，对应的发射器调整跨子载波的功率电平和/或调制。为了减少反馈量，将子载波划分为不同的簇，并将基于开/关阈值的功率分配应用于子载波簇。此外，提出了两种选项来从一组量化信道增益内插信道频率响应，并应用基于信道内插的最优注水分配或贪婪比特分配。有限反馈率的建议计划执行接近最优分配，没有反馈率的约束。在数值示例中，当使用每个副载波一比特的反馈时，信道容量从最优值降低约6%。
2014-02-21 cs.IT math.IT
Joint Subcarrier and Power Allocation Methods in Wireless Powered Communication Network for OFDM systems
在本文中，我们研究了OFDM系统的无线供电通信网络，其中混合接入点（H-AP）在下行链路中向用户广播能量信号，并且用户基于正交频分多址方案在上行链路中向H-AP发送信息信号。我们考虑一个全双工H-AP，同时发送能量信号和接收信息信号。在这种情况下，我们解决了联合子载波调度和功率分配问题，以最大限度地提高两种情况下的总速率：完美的自干扰消除（SIC）的H-AP完全消除其自干扰（SI）和不完美的SIC的残留SI存在。一般来说，由于子载波调度，这两种情况下的问题都是非凸的，因此需要穷举搜索方法，这是非常复杂的，以获得全局最优解。为了降低复杂度，对于理想的SIC场景，我们通过应用拉格朗日对偶方法联合优化子载波调度和功率分配。接下来，对于不完美SIC情况，由于H-AP处的SI，问题更加复杂。为了解决这个问题，我们提出了一种基于投影梯度法的迭代算法。仿真结果表明，与最优算法相比，所提出的算法在理想SIC情况下的和速率性能损失可以忽略不计，而所提出的迭代算法在不理想SIC情况下的性能优于传统算法.
2015-11-24 cs.IT math.IT
Performance Evaluation of an Orthogonal Frequency Division Multiplexing based Wireless Communication System with implementation of Least Mean Square Equalization technique
正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）技术由于其高数据率传输能力、高带宽利用率以及对多径时延的鲁棒性，近年来被应用于无线通信系统中。衰落是接收机中考虑的主要方面之一。为了消除衰落的影响，接收端必须在数据解调之前进行信道估计和均衡。本文主要研究频率选择性衰落信道下OFDM通信中基于导频的信道估计技术。提出了一种针对正交频分复用（OFDM）系统的信道均衡方法。在FFT处理之前插入一个自适应均衡器，可以减轻可变延迟和多径的影响，以消除或大大减少保护间隔，并获得一定的频谱效率。自适应算法是基于自适应滤波与平均（AFA）的参数更新。在建立OFDM系统模型的基础上，通过大量的计算机模拟，研究了信道均衡系统的性能。结果表明，更高的收敛速度和适应速度相比，最常用的算法之一-最小均方（LMS）。
2012-12-30 cs.IT math.IT
Two Practical Random-Subcarrier-Selection Methods for Secure Precise Wireless Transmission
在安全的精确定向调制（DM）网络中，提出了两种实用的随机子载波选择（RSS）方法，通过构造随机子载波集并进行随机化处理，在每个正交频分复用（OFDM）符号上仅利用单个接收功率峰值向期望用户发送保密信息。该方案完全解决了安全精确无线传输（SPWT）所面临的关键问题，即如何实现每个OFDM符号的SPWT，而传统的SPWT仅在统计平均意义上成立。推导并提出了基于OFDM的SPWT的几个必要条件：随机分布的、稀疏的、相邻天线子载波间的距离不同。构造了两个随机子载波集：二次方子载波集（QSS）和素数子载波集（PSS），其中二次方子载波集表示任意天线上的子载波索引是天线索引的平方，素数子载波集表示任意天线上的子载波索引是素数。随后，遵循每个OFDM的SPWT的那些条件，定义随机因子，并且提出随机化过程（RP）。其详细过程包括以下步骤：整数模，排序，分块和块交织，其中BI重复直到随机因子大于预定义的阈值。这在期望位置处产生单个主接收能量峰值（SMREP），而在SMREP之外的其他位置仅收获被AN严重破坏的弱接收能量。
2018-08-06 cs.IT math.IT
Full-Duplex MIMO-OFDM Communication with Self-Energy Recycling
研究了全双工中继多输入多输出正交频分复用（OFDM）通信中的能量回收问题。由于全功率传输而导致的环路自干扰（SI）被视为能量受限的中继节点通过无线功率传输补充其能量需求的机会。在将源信息转发到目的地时，FD中继器可以同时从源无线传输以及还通过从其自身传输的能量回收来收获能量。其目标是通过设计OFDM子载波和发射天线上的最优功率分配来最大化整体频谱效率。由于大量的子载波，这个设计问题提出了一个大规模的非凸优化问题，涉及几千个变量的功率分配，这是非常具有挑战性的计算。提出了一种新的路径跟踪算法，该算法收敛于最优解。该算法是非常有效的，因为它是基于\textit{closed-form}计算。一个实际的模拟设置的数值结果表明，通过实现高频谱效率的有前途的结果。
2019-03-24 cs.IT math.IT
Towards Standardizing OTFS: A Candidate Waveform for Next-Generation Wireless Networks
University of Sydney（悉尼大学）；Queen’s University Belfast（贝尔法斯特女王大学）；Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；Trinity College Dublin（都柏林三一学院）；Massive Beams GmbH（Massive Beams有限公司）
本文探讨了OTFS调制作为6G无线网络候选波形的可行性，通过利用OFDM系统实现其在动态信道条件下的优势。
2026-01-21 cs.IT math.IT
Single-Carrier Modulation versus OFDM for Millimeter-Wave Wireless MIMO
本文介绍了在典型的5G场景中，在毫米波频率（mmWave）下工作的无线多输入多输出（MIMO）链路的可实现频谱效率和能量效率的结果。考虑两种不同的单载波调制解调器方案，即，在接收端采用线性均衡的传统调制方案，以及在接收端采用循环前缀、频域均衡和基于FFT处理的单载波调制方案;将这两种方案与传统MIMO-OFDM收发机结构进行比较。我们的分析共同考虑到毫米波频率的MIMO信道的特有特性，使用混合（模拟-数字）预编码和后编码波束形成器，调制结构的有限基数，以及发射机功率放大器的非线性行为。我们的研究结果表明，最好的性能是通过单载波调制与时域均衡，表现出最小的损失，由于非线性失真，其性能可以进一步提高，通过使用先进的均衡方案。结果还证实，当链路长度超过90-100米且发射功率低于0 dBW时，性能会严重下降。
2017-11-16 cs.IT cs.NI math.IT
Bi-Static Sensing in OFDM Wireless Systems for Indoor Scenarios
本文设计 ISAC OFDM 系统，利用 DDP 与 PDP 训练数据驱动 AI 检测器以实现室内被动目标检测，并在 LOS/NLOS 条件下验证其性能增益与损失。
2024-03-07 cs.IT eess.SP math.IT
Modeling Interference Between OFDM/OQAM and CP-OFDM: Limitations of the PSD-Based Model
为了应对下一代无线网络（5G）提出的挑战，在过去几年中已经进行了重要的研究工作，以找到比广泛部署的循环前缀正交频分复用（CP-OFDM）更好地频谱局部化并且对偏振效应更不敏感的新波形。研究最多的方案之一是基于PHYDYAS滤波器脉冲的OFDM偏移正交幅度调制（OFDM/OQAM）。在最近的文献中，OFDM/OQAM和CP-OFDM之间的频谱共存通常基于功率谱密度（PSD）模型进行研究。在本文中，我们表明，这种方法是有缺陷的，我们表明，实际的干扰注入到CP-OFDM的OFDM/OQAM系统是远远高于传统的预期与PSD为基础的模型在文献中。我们表明，虽然在二次系统中使用OFDM/OQAM仍然是有利的，但它在与现有CP-OFDM系统共存的情况下带来的增益有限。
2016-03-29 cs.IT math.IT
Low complexity resource allocation for load minimization in OFDMA wireless networks
为了应对不断增长的带宽需求，未来的无线网络将被设计为重用距离等于1。这种情况需要实现能够管理每个小区对其相邻小区产生的强多址干扰的技术。特别是，低复杂度和减少反馈是实用算法的重要要求。在本文中，我们研究了OFDMA网络的分配问题，制定的目标是最小化系统中的每个小区的负载的约束，每个用户满足其目标速率。我们将资源分配分解为两个子问题：确定性功率分配下的信道分配和连续功率分配优化。在图论中，信道分配问题被表述为寻找最大加权独立集的问题。此外，我们提出了一个最小加权度贪婪（MWDG）算法的近似因子进行了分析。在功率分配方面，提出了一种迭代功率重分配算法（DPRA）。执行分配所请求的控制信息是有限的，并且计算负担在基站和用户设备之间共享。在恒定比特率业务模型下进行了仿真，并与其他类似复杂度的分配方案进行了比较。MWDG具有优异的性能，优于所有其他技术。
2013-10-17 cs.IT cs.NI math.IT
Multipath Multiplexing for Capacity Enhancement in SIMO Wireless Systems
针对单输入多输出（SIMO）系统，提出了一种新颖、简单的正交快于奈奎斯特（OFTN）数据传输和检测方法。假设具有带宽$B$的信号通过具有$L$多径分量的无线信道发送。在此假设下，本论文提供了一种新的和简单的OFTN传输和逐符号检测的方法，利用宽带无线信道的多径特性获得的复用增益。所提出的设计可以实现比现有设计更高的传输速率（即，正交频分复用（OFDM））。此外，对于固定值的$L$，所提出的方法和OFDM的方法之间的可实现的速率间隙随着接收机天线的数量的增加而增加。这意味着所提出的方法的性能增益可以是非常显着的大规模多天线无线系统。所提出的方法的优越性从理论上证明，并通过数值模拟证实。具体地，在具有32个接收天线和15.3dB的信噪比（SNR）的瑞利衰落信道中，我们已经分别用OFDM和所提出的方法发现了15 bps/Hz和28 bps/Hz的{上限平均}速率。不同的系统设置和相关的研究问题所提出的方法的扩展进行了讨论。
2017-07-21 cs.IT math.IT
Flip-OFDM for Unipolar Communication Systems
单极通信系统可以仅使用实信号和正信号来传输信息。这包括各种物理信道，从光纤（光纤或自由空间）到使用非相干接收的幅度调制的RF无线，再到基带单线通信。单极OFDM技术能够有效地补偿单极通信系统中的频率选择性失真。单极OFDM的主要示例之一是最初针对光通信提出的非对称限幅光OFDM（ACO-OFDM）。Flip-OFDM是在专利中提出的替代方法，但其性能和全部潜力从未在文献中研究过。在本文中，我们首先比较了Flip-OFDM和ACO-OFDM，并表明这两种技术具有相同的性能，但不同的复杂度（Flip-OFDM提供50%的节省）。然后，我们提出了一种新的检测方案，这使得在Flip-OFDM接收机的噪声降低了近3dB。噪声滤波方案的分析性能得到了仿真结果的支持。
2011-12-13 cs.IT math.IT
Interference Alignment Improves the Capacity of OFDM Systems
多用户正交频分复用（OFDM）和多输出多输出（MIMO）技术被广泛采用，以提高系统吞吐量和对抗无线信道的不利影响。最近，提出了干扰对准以利用干扰来实现多个信号的并发传输。在本文中，我们研究如何结合这些技术，以进一步提高系统的吞吐量。我们首先揭示了在对角信道中使用干扰对齐所带来的独特特性和挑战。然后，我们推导出的多用户（MIMO）的OFDM/干扰对齐系统的实际约束下的性能界，并展示了如何实现这个界的分解方法。仿真结果验证了该方案的优越性能。
2014-12-09 cs.IT math.IT
Improved Channel Estimation Methods based on PN sequence for TDS-OFDM
在时域同步正交频分复用（TDS-OFDM）方案中，伪噪声（PN）序列既作为OFDM数据符号的保护间隔（GI），又作为同步/信道估计的训练序列，准确的信道估计是该方案的关键。本文研究了基于PN序列互相关的信道估计方法。对该估计器进行了理论分析，并提出了几种改进的估计器，以减少PN相关估计器所遇到的估计误差地板。通过数学推导和模拟表明，新的估计方法，甚至达到Cramer-Rao界。
2012-12-11 cs.IT cs.NI math.IT
Bridging Neural Networks and Wireless Systems with MIMO-OFDM Semantic Communications
School of Integrated Technology, Yonsei University（延世大学整合技术学院）；Department of Electrical and Computer Engineering, University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校电气与计算机工程系）
本文研究MIMO-OFDM语义通信系统中功率放大器非线性和PAPR变化对性能的影响，提出针对性缓解策略，推动语义通信在实际无线环境中的发展。
2026-06-27 cs.AI cs.IT cs.NI
Indoor Positioning in High Speed OFDM Visible Light Communications
近年来，使用发光二极管（LED）的可见光通信（VLC）技术已经获得越来越多的关注，因为其对于诸如室内定位的广泛应用是有吸引力的。正交频分复用（OFDM）技术已经被应用于室内无线光通信中，以减轻光信道的多径失真的影响并提高数据率。在本文中，我们研究了基于光的OFDM技术用于VLC系统的室内定位精度。采用基于功率衰减的定位算法估计接收机坐标。我们进一步计算了房间内所有位置的定位误差，并将其与单载波调制方案的定位误差进行了比较，即，开关键控（OOK）调制。我们证明了OFDM定位系统优于其传统的同行。
2015-05-07 cs.IT math.IT
Secure Precise Wireless Transmission with Random-Subcarrier-Selection-based Directional Modulation Transmit Antenna Array
本文提出了一种基于正交频分复用（OFDM）和定向调制（DM）的无线传输方案，即RSCS-OFDM-DM，该方案综合利用人工噪声（AN）投影、相位对准（PA）/波束形成、随机子载波选择（RSCS）等多种技术，将保密信息安全、准确地传输到期望用户。该RSCS-OFDM-DM方案为发射机和期望的接收机提供了极其低的复杂度结构，并且使得安全和精确的无线传输在实践中是可实现的。对于非法窃听者来说，机密消息的接收能力非常弱，一旦被AN破坏，他们的接收机就无法成功地拦截这些机密消息。在这种方案中，相位对准/波束形成向量和AN投影矩阵的设计密切依赖于期望的方向角和距离。特别要注意的是，RSCS的使用导致重要的结果，即机密消息的接收功率主要集中在期望接收器周围的小的相邻区域上，并且其功率的仅小部分泄漏到剩余的大的宽区域。这个概念被称为安全精确传输。推导了实时接收信干噪比（SINR）的概率密度函数。同时，得到了平均信干噪比及其紧上界。通过分析信干噪比的第一个零值位置，明确窃听区域，推导出平均保密率的近似封闭表达式。
2017-05-27 cs.IT math.IT
Priori-Information Aided Iterative Hard Threshold: A Low-Complexity High-Accuracy Compressive Sensing Based Channel Estimation for TDS-OFDM
针对双选择性衰落信道下时域同步（TDS）正交频分复用（OFDM）系统的性能损失，提出了一种基于压缩感知（CS）的低复杂度信道估计方法。具体地说，首先提出了一种时域训练序列的加和方法，利用信道的时间相关性获得无线信道的信道长度、路径时延和路径增益的粗估计，以提高粗估计在严重衰落信道和长时延扩展下的鲁棒性。然后，我们提出了优先信息辅助（PA）迭代硬阈值（IHT）算法，它利用所获得的粗估计的无线信道的先验信息，因此能够获得准确的信道估计的双选择性衰落信道。与经典IHT算法的收敛性要求测量矩阵的$l_2$范数小于1相比，所提出的PA-IHT算法充分利用了测量矩阵的先验信息，消除了这一限制，同时减少了迭代次数.与现有的基于CS的TDS-OFDM信道估计方法相比，该算法在提高信道估计精度的同时，显著降低了信道估计的计算复杂性。仿真结果表明，在不牺牲频谱效率和改变现有TDS-OFDM信号结构的情况下，该方案在各种情况下，尤其是在严重双选择性衰落信道下，性能优于现有的TDS-OFDM信道估计方案。
2015-11-27 cs.IT math.IT
