Degrees-of-Freedom Region of Time Correlated MISO Broadcast Channel with Perfect Delayed CSIT and Asymmetric Partial Current CSIT
不完全CSIT对时间相关MISO广播信道的自由度（DoF）的影响最近引起了很多关注。Maddah-Ali和Tse已经证明，完全陈旧的CSIT仍然有利于DoF。在最近的工作中，Yang等人通过对双用户MISO广播信道的部分电流CSIT进行积分来扩展结果。然而，迄今为止，这些研究都集中在对称的情况下。在这方面的贡献，我们调查了一个更一般的情况下，发射机具有知识的当前CSI的两个用户具有不平等的质量。在我们的工作中的重要组成部分在于组播的方式偷听到的干扰，以提高自由度。最佳的自由度区域简单地证明，并使用一种新的传输方案，假设无限数量的信道使用，它的可扩展性。
2012-11-19 cs.IT math.IT
Asymmetric Degrees of Freedom of the Full-Duplex MIMO 3-Way Channel with Unicast and Broadcast Messages
在本文中，我们描述了非对称的总自由度（DoF）的多输入多输出（MIMO）3路信道。每个节点都有一个单独的天线全双工MIMO收发器，具有不同数量的天线，其中每个天线可以被配置用于信号发送或接收。我们研究这个系统下的两个消息配置;第一个配置是当每个节点有两个单播消息传递到其他两个节点，而第二个配置是当每个节点有两个单播消息以及一个广播消息传递到其他两个节点。对于每种配置，我们首先推导出系统总自由度的上限。割集界结合基因辅助界推导出可实现的总自由度的特征。之后，我们分析得出的最佳数量的发射和接收天线在每个节点，以最大限度地提高系统的总自由度，在每个节点的天线总数。最后，每个配置的可实现的方案构造。所提出的方案主要是基于迫零和零空间发射波束成形。
2016-07-31 cs.IT math.IT
An Achievable Rate Region for the Broadcast Wiretap Channel with Asymmetric Side Information
在本文中考虑的通信场景对应于一个多用户信道边信息，并由两个合法的接收器和窃听器的广播信道。主要得到以下结果。首先，一个可实现的速率区域提供了（一般）情况下的离散输入离散输出通道，推广现有的结果。其次，所得到的定理是用来获得可实现的传输速率为两个实际情况下的高斯信道。结果表明，已知扰动可以扩大带边信息的广播窃听信道的速率域，在解码端加入边信息也可以提高带边信息的广播窃听信道的保密率。第三，我们首次建立了动态游戏中多用户通道和观察结构之间的明确联系。在这方面，我们将展示如何利用证明的可扩展性定理（离散情况下），得出一个通信兼容的上限上的最小最大水平的球员。
2012-10-23 cs.GT cs.IT math.IT
Preserving Confidentiality in The Gaussian Broadcast Channel Using Compute-and-Forward
本文研究了具有K>2个接收机和K个辅助机的无线广播信道中机密信息的传输。其目标是将所有消息可靠地传输到其预期接收者，同时对非预期接收者保密。基于嵌套格型结构、协同干扰、格型对齐和独立同分布设计了一种码书。编码此外，我们利用非对称计算和转发解码策略来处理有限的SNR制度。与以前的对齐方案，我们可以达到的速率是在任何有限的SNR值。此外，我们表明，我们的计划实现了最佳和安全的自由度自由度为1的K-接收机高斯广播信道与K个机密消息和K个助手。
2017-03-03 cs.IT math.IT
Asymmetric Error Correction and Flash-Memory Rewriting using Polar Codes
我们提出了两种通信设置有效的编码方案：1。不对称信道，以及2.信道具有通知的编码器。这些设置在非易失性存储器以及光学和广播通信中很重要。这些方案基于非线性极化码，它们建立在这些设置的基础上并改进了最近的工作。在非对称通道中，我们解决了以前已知的计划，导致使用大型布尔函数的指数存储要求。提出了一种改进的方案，该方案在满足多项式计算复杂性和存储要求的情况下达到了非对称信道的容量。所提出的非线性计划，然后推广到设置信道编码与一个知情的编码器，使用多编码技术。我们认为具体的情况下，该计划的闪存，将纠错能力与重写。由于所考虑的代码是非线性的，它们消除了先前已知的方案（称为极性一次写入存储器代码）对编码器和解码器之间的共享随机性的要求。最后，我们提到的多编码方案也是有用的广播通信在马顿的区域，改善以前的计划，这种设置。
2015-12-28 cs.IT math.IT
Gaussian Broadcast Channels with an Orthogonal and Bidirectional Cooperation Link
本文考虑了一个系统，其中一个发射机广播一个单一的公共消息，两个接收机链接的双向合作信道，这是假设是正交的下行链路信道。假设一个简化的设置，特别是，标量中继协议的使用和信道编码不利用，我们要提供的几个问题的实际利益的响应元素。以下是主要的潜在问题：1。在接收机处重新组合信号的方式; 2.最佳合作轮数; 3.合作的方式（对称或不对称;在后一种情况下，哪个接收器应该开始合作）; 4.频谱资源的影响。这些问题被认为是通过研究假设系统的性能，通过分析结果时，他们是可推导的，并通过仿真结果。对于我们所做的特定选择，结果有时并不与所研究的信道的离散对应物的结果一致。
2010-11-20 cs.IT math.IT
MISO Broadcast Channel with Delayed and Evolving CSIT
这项工作考虑了两个用户MISO广播信道与逐步和延迟积累的信道状态信息在发射机（CSIT），并解决了有多少反馈是必要的，以及何时，为了实现一定程度的自由度（DoF）的性能的问题。受可能不会立即传达完美CSIT的有限容量反馈链路的激励，并且关注块衰落场景，我们考虑随着时间在相干周期（T信道使用-演进的当前CSIT）上的进展或在之后的任何时间（延迟的CSIT）逐渐增加的CSIT质量。具体地说，对于任何一组反馈质量指数a_t，t=1，.，T，描述在时间t<=T时当前CSIT估计的均方误差的高SNR衰减率（在相干周期期间），该工作描述了在几个不同的演变CSIT设置中的最佳DOF区域，包括具有完美延迟CSIT的设置，反馈质量因用户而异的非对称设置，以及在存在对应于具有有限数量的总反馈比特的不完美延迟CSIT的情况下考虑DoF区域。这些结果支持新的多阶段预编码方案，利用逐步提高CSIT。这里的方法自然地结合了不同的设置，例如Maddah-Ali和Tse的完美延迟CSIT设置，Yang等人以及Gou和Jafar的不完美电流CSIT设置，Maleki等人的不对称设置，以及Lee和Heath的不那么延迟的CSIT设置。
2012-11-07 cs.IT math.IT
Noisy Broadcast Networks with Receiver Caching
我们研究噪声广播网络与本地缓存存储器的接收器，其中发送器可以预先存储信息，甚至在学习接收器的请求。我们主要集中在包擦除广播网络与两个不相交的接收器：一组弱接收器与所有相等的擦除概率和相等的缓存大小和一组强接收器与所有相等的擦除概率和没有缓存。我们提出了这个网络的容量-内存权衡的下限和上限。通过新的联合高速缓存-信道编码思想实现了该下界，并且显著改进了基于单独高速缓存-信道编码的方案。我们将讨论如何将这种编码思想扩展到更一般的离散无记忆广播信道和不平等的缓存大小。我们的上界适用于所有随机退化的广播信道。对于所描述的包擦除广播网络，当存在单个弱接收器（以及任何数量的强接收器）并且缓存大小不超过给定阈值时，我们的下限和上限是紧的。当有一个弱接收器，一个强接收器和两个文件时，我们可以加强我们的上限和下限，以便它们在缓存大小的广泛范围内一致。最后，当所有接收器总是要求完全相同的文件时，我们完全忽略了具有任意缓存大小和任意（不对称）速率的一般离散无记忆广播信道的速率-内存权衡。
2016-05-08 cs.IT math.IT
Throughput-Delay Analysis of Random Linear Network Coding for Wireless Broadcasting
在一个不可靠的单跳广播网络设置中，我们研究了随机线性网络编码的吞吐量和解码延迟性能作为编码窗口大小和网络大小的函数。我们的模型由一个源发送数据包的一个单一的流到一组$n$用户在独立的擦除通道。信源对$k$（编码窗口大小）分组执行随机线性网络编码（RLNC），并将其广播给用户。我们注意到，对于任何固定的$k.$，RLNC的广播吞吐量必须随着$n$的增加而消失。因此，与文献中的其他作品相比，我们研究了编码窗口大小$k$必须如何缩放以增加$n$。我们的分析表明，编码窗口大小的$Θ(\ln(n))$表示一个相变率，低于该吞吐量收敛到零，并在其之上收敛到广播容量。此外，我们描述了解码延迟的渐近分布，并提供近似表达式的平均值和方差的解码延迟的缩放制度的$k=ω(\ln(n)).$这些渐近表达式揭示了信道相关性的影响的吞吐量和延迟性能的RLNC。我们还展示了如何我们的分析可以扩展到其他无比率块编码方案，如LT码。最后，我们评论我们的结果的情况下，依赖的跨用户和非对称渠道模型的扩展。
2011-01-20 cs.IT math.IT
High SNR Analysis for MIMO Broadcast Channels: Dirty Paper Coding vs. Linear Precoding
我们研究了MIMO广播信道，并将脏纸编码的最优策略的可实现吞吐量与次优和较低复杂度的线性预编码（例如，迫零和块对角化）传输。这两种策略都利用了所有可用的空间维度，因此具有相同的复用增益，但在吞吐量方面确实存在绝对差异。这两种策略之间的总和速率差分析计算在渐近高SNR，可以看出，这种渐近统计提供了一个准确的表征，即使在中等SNR水平。此外，当每个用户a具有不同的平均SNR时，该差异不受非对称信道行为的影响。加权和速率最大化也被认为是，并进行类似的量化的吞吐量之间的差异，这两种策略。在这个过程中，它表明，用户的权力分配成正比的用户权重渐近最大化加权和率。对于多天线用户，在与用户权重成比例地分配功率之后，跨接收天线的均匀功率分配被应用。
2006-12-19 cs.IT math.IT
Degrees-of-Freedom Regions for $K$-User MISO Time-Correlated Broadcast Channel
本文研究了$K$ -用户多输入单输出（MISO）时间相关广播信道（BC）的可达自由度（DoF）区域。时间相关性引起具有估计误差$P^{-α}$的发射机处的当前信道状态信息（CSIT）的知识，其中$P$是信噪比（SNR）。我们考虑以下两个场景：$(i)$ $K$ -具有$K$的用户-天线基站（BS）和$(ii)$ $3$ -具有$2$的用户-天线BS。在对称DoF元组的情况下，其中所有用户获得相同的DoF，对于第一种情况，我们导出等于$\frac{K(1-α)}{1+\frac{1}{2}+\cdots+\frac{1}{K}}+Kα$的总DoF，对于第二种情况，导出等于$\frac{3+α}{2}$的总DoF。特别是，我们提供了这两个自由度元组的可扩展性计划。然而，我们也考虑了非对称的情况下，其中一个用户是保证{ \it一}自由度，并提供了可扩展性计划。值得注意的是，所提出的DoF区域与已经公布的外边界的一致性，以及与Maddah-Ali-Tse（MAT）的一致性，该MAT仅假设完美延迟CSIT，并且ZF波束成形方案（完美电流CSIT）同意所提出的波束成形方案的最优性。
2014-12-02 cs.IT math.IT
A Broadcast Approach To Secret Key Generation Over Slow Fading Channels
针对慢衰落信道，提出了一种基于分层广播策略的密钥生成方案。在所考虑的模型中，Alice希望与Bob共享密钥，同时将密钥保密给Eve，Eve是一个被动的窃听者。假设Alice-Bob和Alice-Eve信道都经历慢衰落，并且假设在传输期间仅在接收器处知道完美的信道状态信息（CSI）。在每个衰落时隙中，Alice广播编码层的连续体，因此允许Bob以与衰落状态对应的速率（Alice未知）解码。可靠解码的层的索引经由公共且无差错的信道从Bob发送回Alice，并且用于生成公共秘密密钥。在本文中，可实现的保密密钥速率推导出一个给定的功率分布在编码层。最佳功率分布的特点。结果表明，分层广播编码可以提高保密密钥速率显着相比，单级编码。
2011-03-16 cs.CR cs.IT math.IT
Designing Nonlinear Turbo Codes with a Target Ones Density
某些二进制非对称信道，例如两个交叉概率之一为零的Z信道，需要不同于50%的最佳密度。一些广播信道，例如广播二进制对称信道（BBSC），其中每个分量信道是二进制对称信道，由于叠加编码方案，也需要非均匀的输入分布，已知该叠加编码方案实现容量区域的边界。本文提出了一种系统的技术，用于设计非线性Turbo码，能够支持的密度从50%。为了证明我们的设计技术的有效性，我们设计和模拟的Z-信道和BBSC的非线性Turbo码。最好的非线性Turbo码的容量小于0.02比特。
2011-07-08 cs.IT math.IT
Incremental Relaying for the Gaussian Interference Channel with a Degraded Broadcasting Relay
本文研究了带内接收带外发送中继的两用户高斯中继干扰信道的增量中继策略，其中中继和两个接收机之间的链路被建模为退化的广播信道。结果表明，广义散列和转发（GHF）可以实现该信道的容量区域内的一个恒定的比特数在一定的弱中继制度，其中的发射机到中继链路增益不是无限强于发射机和接收机之间的干扰链路。GHF中继策略理想地适合于广播中继，因为它可以以增量方式实现，即，到一个接收机的中继消息是到另一个接收机的消息的降级版本。在高信噪比（SNR）状态下的广义自由度（GDoF）分析表明，在对称信道设置中，每个公共中继比特可以根据操作状态渐进地将和速率提高大约一个比特或两个比特，并且速率增益可以被解释为仅来自公共消息速率的提高，或者可替换地，在非常弱的干扰状态下，仅仅来自私有消息的速率改进。此外，本文研究了一个不对称的情况下，中继只有一个单一的链接到一个目的地。结果表明，只有一个中继目的地链路，近似容量区域可以建立一个较大的政权的信道参数。此外，从GDoF的角度来看，由于中继的总容量增益现在可以被认为是仅来自信号中继或仅来自干扰转发。
2012-12-12 cs.IT math.IT
Superimposed XOR: Approaching Capacity Bounds of the Two-Way Relay Channels
在双向中继信道中，按位异或和符号级叠加编码是两种流行的基于网络编码的中继方案。然而，当广播阶段的信道是不对称的时，它们都不能接近容量界限。在本文中，我们提出了一种新的物理层网络编码（PLNC）方案，称为\emph{superimposed XOR}。新方案通过具体考虑广播阶段的信道不对称性以及信息不对称性，改进了现有方案。结合两种已知的双向中继时间控制协议，我们得到了它在高斯信道上的可达速率区域。我们还证明了他们的平均最大和速率和服务延迟性能衰落信道。数值结果表明，所提出的叠加异或实现了一个更大的速率区域比异或和叠加，并表现出更好的衰落信道。我们进一步推导出其可达到的广播阶段的速率区域的边界的显式和解析表达式。基于这些结果，我们然后表明，在高信号噪声比的能力界的差距接近零。
2010-08-04 cs.IT math.IT
Minimum Expected Distortion in Gaussian Layered Broadcast Coding with Successive Refinement
没有信道状态信息（CSI）的发射机希望在慢衰落信道上发送时延受限的高斯信源。源代码是在叠加层中编码的，每一层都连续地细化前一层中的描述。接收器解码由信道实现支持的层，并重建源直到失真。在无限层的连续体的限制下，最小化期望失真的最佳功率分布由一组线性微分方程的解给出，该解是关于衰落分布的密度的。在最佳功率分布中，随着SNR增加，在较高层上的分配保持不变;相反，额外的功率被分配给较低层。另一方面，当带宽比b（每个源符号的信道使用）趋于零时，使预期失真最小化的功率分布收敛到使预期容量最大化的功率分布。虽然可以通过在发射机处获取CSI（CSIT）或通过从独立衰落路径的实现中增加分集来改善预期失真，但是在高SNR下，来自分集的性能益处超过来自CSIT的性能益处，特别是当b较大时。
2007-04-24 cs.IT math.IT
Genie Tree and Degrees of Freedom of the Symmetric MIMO Interfering Broadcast Channel
研究了任意天线配置下对称多输入多输出（MIMO）干扰广播信道（IBC）的信息论最大自由度（DoF）。对于G小区K用户MXN MIMO-IBC网络，我们发现每个用户的信息论最大DoF与三个DoF界有关：1）分解DoF界d^{Decom}=MN/（M+KN），无限时频扩展的线性干扰对齐（IA）下界（称为渐近IA）; 2）适当的DoF界d^{Proper}=（M+N）/（GK+1），没有时间/频率扩展的线性IA的上界（称为线性IA）;以及3）量DoF界d^{Quan}，M和N的Z字形分段线性函数。整个M/N区域可分为两个区域，区域I和区域II。具体来说，对于区域I中的大多数配置，信息论最大自由度是分解自由度界，并且可以通过渐近IA来实现。对于区域II中的所有配置，信息论最大DoF是DoF界的数量，并且可以通过线性IA来实现。为了获得严格的上限，我们提出了一种统一的方式来构建精灵，精灵帮助每个基站或用户解决最大数量的干扰。根据所设计的具有相同维数的基因可以得到相同的DoF上界的特点，将信息论DoF上界问题转化为线性代数问题，得到了DoF上界的封闭表达式.此外，我们开发了一个非迭代的线性IA收发器，以实现在区域II中的天线配置的网络的自由度上限，这意味着导出的自由度上限是最紧的。推导自由度上界和设计线性IA收发器以实现自由度上界的基本原理可以扩展到一般的非对称网络。
2016-05-26 cs.IT math.IT
Distortion Minimization in Gaussian Layered Broadcast Coding with Successive Refinement
没有信道状态信息（CSI）的发射机希望在慢衰落信道上发送时延受限的高斯信源。源代码是在叠加层中编码的，每一层都连续地细化前一层中的描述。接收器解码由信道实现支持的层，并重建源直到失真。通过在源层之间最优地分配发射功率来最小化预期失真。对于两个源层，分配是最佳的，当功率首先分配给较高层的功率上限，仅取决于信道衰落分布，所有剩余的功率，如果有的话，分配给较低层。对于具有凸约束的凸失真代价函数，最小化问题被表述为凸优化问题。在无限层的连续体的极限中，最小期望失真由根据衰落分布的密度的一组线性微分方程的解给出。当带宽比b（每个源符号的信道使用）趋于零时，使预期失真最小化的功率分布收敛到使预期容量最大化的功率分布。虽然可以通过在发射机处获取CSI（CSIT）或通过从独立衰落路径的实现中增加分集来改善预期失真，但是在高SNR下，来自分集的性能益处超过来自CSIT的性能益处，特别是当b较大时。
2009-06-17 cs.IT math.IT
Tight Information Complexity of the Coin Problem in the Broadcast Model
Department of Pure Mathematics and Mathematical Statistics（纯数学与数学统计系）；University of Cambridge（剑桥大学）
该文在广播模型中研究二元分布测试的信息复杂度，确定三类参数区域的最优协议，推导下界与通用界，还将结果应用于集合不交性等问题的下界增强。
2026-08-05 cs.CC cs.IT math.IT
Linear Precoders for Non-Regenerative Asymmetric Two-way Relaying in Cellular Systems
双向中继（TWR）减少了传统半双工中继中造成的频谱效率损失。当两个节点通过中继同时交换数据时，TWR是可能的。在蜂窝系统中，基站（BS）和用户之间的数据交换通常不是同时的，用户（TUE）在多址（MAC）阶段期间具有要发送的上行链路数据，但在广播（BC）阶段期间没有要接收的下行链路数据。这种非同时数据交换将TWR减少到频谱效率低的传统半双工中继。在基础设施中继中，多个用户通过中继进行通信，提出了一种新的传输协议来恢复频谱损失。TUE的MAC阶段之后的BC阶段现在由中继器用于向另一用户（RUE）发送下行链路数据。RUE将不能消除反向传播干扰。在多天线中继器处设计结构化预编码器以消除这种干扰。对于多输入多输出（MIMO）节点，所提出的预编码器还对复合MAC和BC相位MIMO信道进行三角测量。信道三角剖分将加权和速率优化问题转化为功率分配问题，并将其转化为几何规划问题。仿真结果表明，该协议的有效性比传统的解决方案。
2013-07-13 cs.IT math.IT
Interference Alignment with Asymmetric Complex Signaling - Settling the Host-Madsen-Nosratinia Conjecture
Host-Madsen和Nosratinia已经证明，具有恒定信道系数的复高斯干扰信道只有一个自由度，与用户的数量无关。虽然已知有几个例子的恒定通道，实现超过1个自由度，这些特殊情况下，只有跨越一个子集的测量零。换句话说，对于几乎所有的信道系数值，不知道是否可以实现多于1个自由度。本文对Host-Madsen-Nosratinia猜想作了否定的解决。我们表明，至少1.2度的自由度是可实现的复信道系数的所有值，除了测量零的子集。对于本文所考虑的线性波束形成和干扰对准方案的类，还示出了对于几乎所有的信道系数值，1.2是在具有恒定信道系数的复高斯3用户干扰信道上可实现的最大自由度。为了建立1.2自由度的可重复性，我们引入了不对称复杂信号的新思想-即，输入被选择为是复数的但不是循环对称的。它示出，不像高斯点到点，多址接入和广播信道，其中循环对称的复高斯输入是最佳的，干扰信道的最佳输入一般是不对称的。对于非对称复信令，我们还证明了具有恒定信道系数的2用户复高斯X信道达到4/3自由度的外界，即，不需要在先前工作中用于建立相同结果的时间变化/频率选择性的假设。
2009-04-01 cs.IT math.IT
Fast-Decodable Asymmetric Space-Time Codes from Division Algebras
多输入双输出（MIDO）码在不久的将来的无线通信中是重要的，其中便携式终端用户设备物理上很小并且通常将包含至多两个接收天线。特别诱人的是4 x 2通道，由于其在数字视频广播（DVB）中的直接适用性。这种信道最佳地采用由（4 × 4）矩阵组成的速率2空时（ST）码。不幸的是，这样的代码通常解码起来非常复杂，因此提出了对具有降低的复杂性的构造的要求。最近，已经提出了一些降低复杂性的结构，但它们主要是基于不同的特设方法，并导致孤立的例子，而不是在一个更一般的代码类。在本文中，它将被证明，一个家庭的划分代数为基础的MIDO码将始终导致至少37.5%的最坏情况下的复杂性降低，同时保持充分的多样性，并首次，非零行列式（NVD）属性。减少遵循的事实是，类似于阿拉姆码，代码将是哈密尔顿四元数的矩阵环的子集，因此允许简化解码。目前，这种减少是最有名的速率二MIDO码。通过计算机模拟，给出了几种显式结构，并证明了它们具有优良的性能。
2010-10-27 cs.IT math.IT math.RA
