Average Secrecy Capacity of Free-Space Optical Communication Systems with On-Off Keying Modulation and Threshold Detection
本文研究了自由空间光（FSO）链路中的安全通信问题。特别是，我们研究了平均保密能力的应用物理层安全，以实现安全的FSO通信系统中的二进制电平开关键控强度调制和阈值检测，广泛使用的系统在FSO通信。我们首先定义了我们的系统的瞬时保密容量，然后提供了一个下界，这是基于一个简单的设计原则，为实际应用，并产生一个更简单的方程。接下来，我们推导出平均保密容量的一般表达式和相应的下界的基础上的比特错误概率。最后，对相关对数正态衰落模型的特殊情况进行了数值分析，分析了衰落和信道相关性对平均保密容量的影响。
2016-01-24 cs.IT math.IT
Effective capacity of communication systems over $κ$-$μ$ shadowed fading channels
本文研究了广义$κ$ - $μ$阴影衰落信道下通信系统的有效容量。利用广义双变量Meijer- $G$函数推导出了一种新的精确有效容量的解析表达式。为了直观地揭示系统和信道参数对有效容量的影响，我们还推导出了渐近高信噪比状态下有效容量的封闭式表达式。结果表明，有效容量是信道衰落参数$κ$和$μ$以及阴影参数$m$的单调递增函数，而当时延约束为$θ\rightarrow \infty$时，有效容量衰减为零.
2015-07-20 cs.IT math.IT
Upper-Bounding the Capacity of Relay Communications - Part I
本文重点研究了点对点中继通信的容量，其中发送端由中间中继辅助。详细介绍了割集和放大转发（AF）保护策略的数学模型。从信息论的角度和高斯信道的网络中，我们提出了每种中继策略的容量上限。通过两个不同的案例研究，我们分析了所述策略的各种外部区域能力。结果表明，在低信噪比环境下，割集策略的性能优于放大和前向策略。
2013-01-11 cs.IT math.IT
The New Purity and Capacity Models for the OAM-mmWave Communication Systems under Atmospheric Turbulence
轨道角动量（OAM）无线通信技术是近年来研究的热点。但是在分析基于OAM的毫米波（OAM-mmWave）通信系统的容量时，很少考虑大气湍流的影响。在大气环境中传播的OAM毫米波通常会受到大气湍流的干扰，导致OAM信道间的串扰、容量下降等。考虑大气湍流的影响，提出了一种新的OAM毫米波通信系统的纯度模型和容量模型。仿真结果表明，大气湍流对OAM-mmWave的传输有明显的干扰作用，随着传输频率的增加，OAM-mmWave通信系统的容量逐渐减小。
2019-09-10 cs.IT cs.NI eess.SP
Tight Capacity Bounds for Indoor Visible Light Communications With Signal-Dependent Noise
推导了信号相关高斯噪声下点对点室内可见光通信（VLC）系统的信道容量界。同时考虑照明和通信，VLC的非负输入受到峰值和平均光强约束。考虑了两种情况：一种情况具有平均和峰值光强约束，另一种情况仅具有平均光强约束。对于这两种情况下，我们推导出封闭的容量下限和上限的表达式。利用变分方法和输出熵总是大于输入熵的性质，推导出了系统容量的下界。利用容量的对偶表达式和“逃逸到无穷远的达容源分布”原理，得到了系统容量的上界。此外，渐近分析表明，容量下限和上限之间的渐近性能差距接近于零。最后，所有推导出的能力界限，确认使用数值结果。
2020-10-31 cs.IT math.IT
RIS-Aided Communications over Dirty MAC: Capacity Region and Outage Probability
我们的特点的容量区域的两个用户多址接入信道（MAC）在可重构的智能表面（RIS）辅助通信系统与边信息（SI）在发射机。我们考虑两种上行链路通信场景：（i）双脏MAC，其中干扰对于两个用户都是非因果已知的;以及（ii）单脏MAC模型，其中只有一个用户知道干扰，而另一个用户不知道干扰。考虑到每个用户是由一个不同的RIS与Mi元素的协助下，我们推导出封闭形式的表达式的容量区域和中断概率（OP）的两个系统模型。结果表明，在两种情况下，RISs的使用都有利于扩展容量区域和提高OP。
2022-08-15 cs.IT math.IT
The Capacity of Anonymous Communications
我们考虑的通信场景中，K个发射机每个连接到一个共同的接收机与正交无噪声链路。其中一个发送器有一个消息给接收器，接收器被禁止从信息论的意义上了解关于哪个发送器发送消息的任何信息（发送器匿名是有保证的）。匿名通信的容量是每比特总通信中可以匿名通信的所需信息的最大比特数。对于这个匿名通信问题，在一个具有K个发送器和1个接收器的并行信道上，我们证明了容量是1/K，即，为了匿名地传送1比特，每个发射机必须发送1比特信号。此外，要求每个发射机每消息比特具有至少1比特相关随机性（与消息无关），并且在所有K个发射机处的相关随机性的大小为每消息比特至少K-1比特。
2018-04-04 cs.IT math.IT
Capacity of Backscatter Communication under Arbitrary Fading Dependence
我们分析了反向散射通信系统中前向链路和后向链路之间的任意相关性的影响。具体来说，我们量化的积极和消极的影响，这些衰落链路之间的依赖信道容量，使用Copula理论。这种方法的好处是突出了基于皮尔逊相关系数的线性相关的经典框架，这也进行了分析。结果表明，对于一个固定的发射功率预算，容量增长与正相关，以及在低信噪比（SNR）制度的衰落的严重程度。相反，衰落相关性在高SNR状态下变得无关紧要。
2021-05-28 cs.IT math.IT
New Bounds on the Capacity of Fiber-Optics Communications
通过利用WDM系统中非线性相位噪声的时间相关性，我们证明了非线性光纤链路的容量明显高于目前假设的容量。这一优势转化为固定传输速率的链路距离加倍。
2013-10-18 cs.IT math.IT physics.optics
Channel Model and Upper Bound on the Information Capacity of the Fiber Optical Communication Channel Based on the Effects of XPM Induced Nonlinearity
在考虑交叉相位调制（XPM）非线性传播效应的模型中，导出了波分复用光纤通信系统信息容量的上限。这项工作是基于Mitra等人的论文，找到所述信道容量的下限，其中使用用于传播的物理模型来计算与单个WDM信道中的输入和输出相关的条件概率分布的统计特性。在本文中，我们提出了一个易于处理的信道模型，将交叉相位调制的影响。利用这个模型，我们找到了一个上限的信息容量的光纤通信信道在高信噪比。结果提供了物理洞察的方式，其中非线性降低信息容量。
2005-11-30 cs.IT math.IT
The Entanglement-Assisted Communication Capacity over Quantum Trajectories
量子力学独特而又怪异的性质允许信息载体同时通过量子信道的多个轨道传播。这最终将我们引向具有不确定因果顺序的量子信道的量子轨迹。已经表明，不确定的因果顺序使得突破瓶颈容量成为可能，瓶颈容量限制了通过具有明确因果顺序的量子信道的经典轨迹的可传递的经典和量子信息的量。在这篇论文中，我们调查这两个领域的纠缠辅助经典和量子通信有益的属性。为此，我们推导出封闭形式的容量表达式的纠缠辅助经典和量子通信的任意量子泡利通道的经典和量子轨迹。我们表明，通过利用量子信道的不确定因果顺序，我们获得了超过经典轨迹的容量增益以及各种实际情况下的瓶颈容量的违反。此外，我们确定了量子轨道上的纠缠辅助通信获得相对于经典轨道的容量增益以及量子轨道上的纠缠辅助通信违反瓶颈容量的操作区域。
2021-10-20 cs.IT math.IT quant-ph
Capacity-CRB Tradeoff in OFDM Integrated Sensing and Communication Systems
集成传感和通信（ISAC）已成为未来通信系统的关键技术。在本文中，我们提供了一个通用的框架来揭示OFDM系统中的传感和通信之间的基本权衡，其中利用统一的ISAC波形来执行这两项任务。特别是，我们定义的容量贝叶斯克拉默饶限（BCRB）区域的渐近情况下，当子载波的数量是大的。具体来说，我们证明了渐近最优的输入分布，实现帕累托边界点的容量BCRB区域是高斯和整个帕累托边界可以通过求解凸功率分配问题。此外，我们描述了结构的感知最优功率分配的渐近情况下。最后，数值模拟验证了理论分析，并提供了有益的见解。
2023-01-21 cs.IT math.IT
Strong converse for the classical capacity of optical quantum communication channels
我们建立的经典容量的光学量子信道之间的急剧过渡制度-这是一个错误的制度，通信速率低于容量，和其他的概率正确解码的经典消息收敛到零，如果通信速率超过经典容量。这一结果是通过证明所有相位不敏感玻色高斯信道的经典容量的强逆定理而获得的，玻色高斯信道是光量子通信信道的一个完善模型，例如有耗光纤，放大器和自由空间通信。该定理在特定的光子数占据约束下成立，我们在本文中详细描述了这一点。我们的研究结果支持了对这些通道的经典容量的理解，并为应用开辟了道路，例如证明具有光链路的密码学的噪声量子存储模型的安全性。
2015-02-11 cs.IT math.IT quant-ph
Capacity of Diffusion based Molecular Communication Networks over LTI-Poisson Channels
本文研究了线性时不变泊松信道模型下基于扩散的分子通信网络的容量问题。在分子通信的背景下引入的LTI-Poisson模型是传统的无记忆Poisson信道的自然扩展，以包括记忆。利用线性ISI信道上的现有技术，提供了单跳LTI-Poisson网络的容量的可计算有限字母表征。然后，找到更明确的能力上的界限的问题进行检查，其中点到点的情况下，提供了下限和上限。此外，在低信噪比制度使用对称化KL发散的方法，用于界定互信息的介绍和它的适用性泊松信道。在低信噪比条件下，得到了最大传输约束下Poisson信道容量的第一个非平凡上界，数值结果表明，该上界与低信噪比条件下的容量具有相同的数量级.
2014-10-16 cs.IT math.IT
On the Capacity of MIMO Broadband Power Line Communications Channels
在2 MHz以上的频率范围中的电力线上的通信（通常称为宽带（BB）电力线通信（PLC））近年来已经成为越来越多的研究关注和标准化努力的焦点。BB-PLC信道的特征在于主要有色非高斯加性噪声，以及信道脉冲响应和噪声统计的周期性变化。在这项工作中，我们研究了BB-PLC信道的基本速率限制，同时考虑到这些信道的独特属性，限制了它们的容量。我们得到明确的表达式推导出的几个BB-PLC噪声模型的界限，并说明所产生的基本限制在数值分析。
2018-05-17 cs.IT math.IT
Permutation Enhances Classical Communication Assisted by Entangled States
当编码中允许局域操作和全局置换，发送者和接收者之间预先共享二分态时，给出了噪声量子信道上经典通信的容量公式.这个公式的两个端点是Holevo容量（没有纠缠辅助）和纠缠辅助容量（无限纠缠辅助）。更重要的是，我们表明，能力满足强逆属性，从而公式作为一个尖锐的分界线之间实现和无法实现的通信速率。我们证明了辅助容量和Holevo容量之间的差异是上界的预共享状态的形成的不和谐。作为例子，我们推导出解析的经典容量的各种量子信道的利益。我们的结果见证了经典通信中的随机排列的力量，只要纠缠援助可用。
2020-01-09 cs.IT math.IT quant-ph
Capacity of the Aperture-Constrained AWGN Free-Space Communication Channel
在本文中，我们推导出上限和下限，以及一个简单的封闭形式的近似能力的连续时间，带限，加性高斯白噪声信道在三维自由空间电磁传播环境的约束下的总有效天线孔径面积的链路和总发射机功率约束。我们假设，通信范围是远远大于半径的球包含在两端的链路的天线，我们表明，在一般情况下，只能通过传输多个空间复用的数据流同时在信道上实现的容量。此外，通过在链路的任一端的一对物理上可实现的分布式天线阵列之间传输数据流，可以渐近地接近容量的下限。该结果的结果是，通常，当且仅当通信系统利用分布式MIMO天线阵列上的空间复用时，在实践中可以实现在深空通信链路上接近最大可实现数据率的通信。目前，任何国际空间机构或任何商业空间公司似乎都没有设想过这种深空通信方法。第二个结果是，远程自由空间通信链路的容量如果被适当地利用，则作为接收到的SNR的平方根的函数而渐进地增长，而不是仅在接收到的SNR中以几何方式增长。
2017-02-24 cs.IT math.IT
Upper-Bounding the Capacity of Relay Communications - Part II
本文重点研究了对等中继通信的容量，其中发送器由任意数量的并行中继辅助，即中继之间没有链路和协作。详细介绍了不同中继策略的数学模型，包括割集放大和转发策略。给出了割集容量的上界，作为比较其他现实策略的参考。我们提出了它的外区容量，这是低于现有文献中。我们表明，多个并行中继网络实现其最大容量凭借只有一个继电器或凭借所有继电器一起。增加一个中继甚至可能会减少整体容量，也可能不会改变它。我们讨论了各种外部区域容量的解决方案与两个不同的案例研究。结果表明，在低信噪比环境下，割集策略的性能优于放大转发策略，而在高信噪比环境下则相反。
2014-04-05 cs.IT math.IT
On General Capacity-Distortion Formulas of Integrated Sensing and Communication
该研究提出集成感知与通信在一般状态和信道分布下的容量-失真权衡公式，覆盖多种信道模型，并通过脏纸编码和衰落信道数值验证。
2023-10-17 cs.IT math.IT
Capacity and Performance Analysis of RIS-Assisted Communication Over Rician Fading Channels
研究了可重构智能表面（RIS）辅助下毫米波通信系统的遍历容量和符号出错率两个性能指标。我们假设独立同分布（i.i.d.）用户-RIS-接入点（AP）之间的Rician衰落，RIS表面由无源反射元件组成。首先，我们推导出一个新的统一的封闭式公式的平均符号错误概率的广义M-QAM/M-PSK信号在此毫米波链路。然后，我们得到新的封闭形式的表达式遍历能力与不信道状态信息（CSI）在AP。
2021-11-08 cs.IT eess.SP math.IT
Capacity and Error Rate Analysis of MIMO Satellite Communication Systems in Fading Scenarios
研究了静止轨道上单颗和多颗双极化卫星与地面移动多天线接收站构成的多输入多输出（MIMO）卫星系统的容量和出错率性能。我们评估了两个系统参数的影响，如卫星数量，接收天线的数量，和SNR和环境因素，包括大气信号衰减和信号相位干扰的整体系统性能上使用MIMO卫星系统的分析和空间模型。
2014-08-09 cs.IT math.IT
On the Capacity of Fractal D2D Social Networks With Hierarchical Communications
研究了分形D2 D（device-to-device）社交网络在直接通信和分层通信两种情况下的最大容量问题。分形网络具有直接的社会联系和自相似性。首先，对于具有直接社交通信的分形D2 D社交网络，证明了如果用户随机地与他/她的一个直接联系人通信，则最大容量为$ Θ\left(\frac{1}{\sqrt{n\log n}}\right) $，其中$ n $表示网络中的用户总数，并且如果任何一对具有距离$ d $的社交联系人根据与$ d^{-β} $成比例的概率通信，则最大容量可以达到$ Θ\left(\frac{1}{\log n}\right) $。其次，由于用户可能会通过相互连接的多个用户与其他人接触，而没有直接的社会联系，因此也研究了具有这些分层通信的分形D2 D社交网络，并进一步推导了相关容量。我们的研究结果表明，这种能力主要是由分形结构的相关指数$ε$的影响。如果是$ 2<ε<3 $，则容量与$ \frac{1}{\log n} $成比例地减小，而如果是$ ε=3 $，则减小系数为$ \frac{1}{n} $。
2018-08-11 cs.IT math.IT
On the Capacity of Fractal D2D Social Networks with Hierarchical Communications
研究了分形D2 D（device-to-device）社交网络在直接通信和分层通信两种情况下的最大容量问题。分形网络具有直接的社会联系和自相似性。首先，对于具有直接社交通信的分形D2 D社交网络，证明了如果用户随机地与他/她的一个直接联系人通信，则最大容量为$ Θ\left(\frac{1}{\sqrt{n\log n}}\right) $，其中$ n $表示网络中的用户总数，并且如果任何一对具有距离$ d $的社交联系人根据与$ d^{-β} $成比例的概率通信，则最大容量可以达到$ Θ\left(\frac{1}{\log n}\right) $。其次，由于用户可能会通过相互连接的多个用户与其他人接触，而没有直接的社会联系，因此也研究了具有这些分层通信的分形D2 D社交网络，并进一步推导了相关容量。我们的研究结果表明，这种能力主要是由分形结构的相关指数$ε$的影响。如果是$ 2<ε<3 $，则容量与$ \frac{1}{\log n} $成比例地减小，而如果是$ ε>3 $，则减小系数为$ \frac{1}{n} $。
2020-02-26 cs.IT math.IT
Secrecy Capacity Bounds for Visible Light Communications With Signal-Dependent Noise
在物理层安全中，最基本的问题之一是保密容量。研究了由发射机、合法接收机和窃听接收机组成的室内可见光通信系统的保密容量。在这样的系统中，既考虑了信号无关的高斯噪声，也考虑了信号相关的高斯噪声。在非负性和平均光强约束下，首先利用变分法、保密容量的对偶表达式和“逃逸到无穷大的最优输入分布”的概念，推导出保密容量的上下界.数值结果表明，保密容量的上下界是紧的。通过在大光强下的渐近分析，在渐近上界和下界之间存在小的性能差距。然后，通过增加峰值光强约束，进一步分析了保密容量的精确界和渐近界。最后，数值结果验证了所导出的边界的严密性。
2021-09-23 cs.IT math.IT
Effective Capacity and Power Allocation for Machine-Type Communication
有效容量（EC）决定了在特定时延约束下的最大通信速率。在这项工作中，我们分析了EC的超可靠的机器类型通信（MTC）网络在有限块长度（FB）制度。首先，我们提出了一个封闭的形式近似EC准静态瑞利衰落信道。我们的分析确定了上界EC和延迟约束时，不同的传输功率。最后，我们的特点是固定EC的功率延迟权衡，并提出了一个最佳的功率分配方案，利用EC在高信噪比制度的渐近行为。结果表明，该方案提供了显着的节能与EC的损失可以忽略不计。
2019-02-19 cs.IT math.IT
Strategic Communication with Side Information at the Decoder
我们调查的问题，战略点到点的通信与边信息在解码器，其中的编码器和解码器有不匹配的失真函数。解码过程不受监督，它返回最小化解码器失真函数的输出序列。编码过程是预先设计的，并考虑到解码器的失真失配。当通信信道是完美的，解码器没有边信息时，这个问题在经济学文献中被称为Kamenica-Gentzkow的贝叶斯说服博弈。我们制定的战略通信的情况下，作为一个联合信源-信道编码的问题，边信息在解码器。源的信息内容影响编码的设计，因为它不同地影响两个不同的失真函数。边信息使分析复杂化，因为编码器不确定解码器对源统计的信任。我们通过控制由Wyner-Ziv源编码方案引起的后验信念来表征单字母最优解。这证实了即使解码过程不受监督也发送编码数据比特的益处。
2020-09-16 cs.IT math.IT
The necessity and sufficiency of anytime capacity for stabilization of a linear system over a noisy communication link Part I: scalar systems
我们回顾如何香农的经典概念的能力是不够的，以表征一个嘈杂的通信信道，如果该信道是用来作为一个反馈回路的一部分，以稳定一个不稳定的标量线性系统。虽然经典的能力是不够的，另一种意义上的能力（参数化的可靠性）被称为“随时容量”是必要的一个不稳定的过程的稳定。所需的速率由不稳定系统增益的对数给出，所需的可靠性来自所需的稳定性。这个必要性的结果的一个后果是一个连续的一般化的Schalkwijk/Kailath计划的AWGN信道上的反馈通信。在编码器和解码器之间的足够丰富的信息模式的情况下，足够的随时容量也被证明是足够的存在一个稳定的控制器。这些充分性的结果，然后推广到有噪声的意见，延迟的控制行动的情况下，没有任何显式的观察员和控制器之间的反馈。这两个必要条件和充分条件也被推广到连续时间系统。最后，我们讨论了一个层次的沟通问题的难度，以及如何建立这些结果稳定的问题，坐在该层次结构的评论。
2006-01-04 cs.IT math.IT
On the Ergodic Capacity for SIM-Aided Holographic MIMO Communications
University of Hertfordshire（赫特福德大学）；National Technical University of Athens（雅典国立技术大学）
本文提出了一种新的闭式下界方法，用于评估SIM辅助全息MIMO系统在瑞利衰落条件下的极限容量，并通过低SNR分析揭示了关键系统参数对容量性能的影响。
2025-12-26 cs.IT math.IT
Gaussian bosonic synergy: quantum communication via realistic channels of zero quantum capacity
与经典信息一样，纠错码使得量子信息能够通过噪声或有损信道进行可靠传输。与经典理论相反，不完美的量子信道表现出一种强烈的协同作用：存在成对的离散的无记忆量子信道，每个信道的量子容量为零，当它们一起使用时，它们获得正的量子容量。在这里，我们表明，这种“超激活”现象也发生在更现实的设置与衰减和高斯噪声的光通道。这为其在实际通信系统中的实验实现和应用铺平了道路。
2011-02-22 cs.IT math.IT quant-ph
Capacity Analysis and Joint Gaussian Beam Pattern Optimization for Positioning-Assisted Communications
National Mobile Communications Research Laboratory, Frontiers Science Center for Mobile Information Communication and Security, Southeast University（东南大学）；Purple Mountain Laboratories（紫金山实验室）
本文针对定位辅助通信系统，推导了二维和三维场景下含定位误差的瞬时与遍历容量闭式近似，并给出最大化渐近遍历容量的最优联合高斯波束模式，为波束设计提供理论依据。
2026-09-24 cs.IT math.IT
The communication complexity of achieving SK capacity in a class of PIN models
在Csisz $á$ r和Narayan的多终端源模型中，秘密密钥（SK）容量的通信复杂性是产生最大速率SK所需的公共通信的最小速率。众所周知，全知通信的最小速率（用$R_{\text{CO}}$表示）是通信复杂性（用$R_{\text{SK}}$表示）的上界。这个上界是紧的源模型称为$R_{\text{SK}}$ -极大。本文给出了定义在超图上的两两独立网络（PIN）模型的$R_{\text{SK}}$ -极大性的一个充分条件。这使我们能够计算$R_{\text{SK}}$正好在类的PIN模型满足这个条件。另一方面，我们还提供了一个反例，表明我们的条件一般不保证$R_{\text{SK}}$ -极大的来源超出PIN模型。
2015-04-03 cs.IT math.IT
Activated zero-error classical communication over quantum channels assisted with quantum no-signalling correlations
我们研究了激活的量子无信令辅助零错误经典容量，首先允许从一些无噪声的前向通信信道的援助，后来偿还的帮助者的成本。该激活的通信模型将附加的前向无噪声信道视为通信的催化剂。首先，我们表明，一次性激活容量可以制定为一个半定规划，我们得出了一些惊人的性能，这种能力。我们进一步提出了一个充分条件下，一个嘈杂的通道可以被激活。其次，我们证明了一比特无噪声经典通信能够完全激活任何经典量子信道，以实现其渐近容量，或半定（或分数）包装数。第三，我们证明了任何量子信道的渐近激活容量不能超过其初始渐近容量。我们还证明了量子信道的渐近无信令辅助零差错容量不等于半定填充数，这与经典量子信道的情况不同。
2017-12-18 cs.IT math.IT quant-ph
On the Capacity Advantage of a Single Bit
在这项工作中，我们研究的能力优势，通过增加一个单一的通信位-不是一个链接的能力1，但一个单一的位在所有的时间-到一个无记忆的网络。具体来说，我们提出了一个无记忆的网络中，增加一个比特的通信严格增加的容量区域。
2016-07-24 cs.IT math.IT
High-SNR Capacity of Wireless Communication Channels in the Noncoherent Setting: A Primer
本文，主要是教程性质，处理的问题，在高信噪比（SNR）政权的衰落信道的容量的特征。我们专注于实际相关的非相干设置，无论是发送器还是接收器都不知道的信道实现，但都知道的信道法。我们提出，在一个直观和方便的形式，两个工具，首先提出的Lapidoth和Moser（2003年），具有根本重要性的高信噪比容量分析：对偶方法和逃逸到无穷大的容量实现分布的属性。此外，我们应用这些工具来完善一些以前出现在文献中的结果，并简化相应的证明。
2011-05-06 cs.IT math.IT
Key Capacity with Limited One-Way Communication for Product Sources
我们表明，产品的来源，率分裂是最佳的秘密密钥协议，使用有限的单向通信在两个终端。这产生了另一种证明的张量化性质的一个强有力的数据处理的不平等最初研究Erkip和封面和最近修改的Anantharam等人。我们推导出一个“注水”的解决方案的通信速率-密钥速率权衡两个任意相关的矢量高斯源，与窃听者的情况下，和平稳的高斯过程。
2014-05-29 cs.IT math.IT
Toward Fast Reliable Communication at Rates Near Capacity with Gaussian Noise
Yale University（耶鲁大学）；Barron Field, LLC（巴伦菲尔德有限责任公司）
针对加性高斯噪声信道中码字平均功率受限的情况，提出了稀疏叠加码和自适应逐次译码方法。码字是向量子集的线性组合，消息由子集的选择索引。提出了一种可行的译码算法。通信是可靠的错误概率指数小的香农容量以下的所有速率。
2010-06-19 cs.IT cs.LG math.IT
Secure Communication over 1-2-1 Networks
本文首先假设一个1-2-1网络，即在[1]中被证明非常接近高斯容量的毫米波网络的抽象无噪声模型，并研究安全通信。首先，安全容量推导出1-2-1网络，其中源连接到目的地通过网络的单位容量的链路。然后，上下限的安全容量推导出的情况下，当源和目的地有一个以上的波束，这使得他们能够在多个方向上发送和接收的时间。最后，给出了菱形1-2-1网络在边容量不同时的安全容量结果。
2018-01-12 cs.IT math.IT
On the Capacity of Communication Channels with Memory and Sampled Additive Cyclostationary Gaussian Noise: Full Version with Detailed Proofs
本文研究干扰受限通信中具有记忆的加性采样循环平稳噪声信道的容量，通过将噪声建模为有限记忆随机过程，首次揭示了记忆、采样频率同步与容量之间的关系，为未来通信系统设计提供理论指导。
2023-06-01 cs.IT math.IT
The Channel Capacity of General Complex-Valued Load Modulation for Backscatter Communication
本文研究了后向散射通信系统的可实现的信息速率，其中标签进行负载调制与自由适应的被动终端。我们发现，复杂的相量的标签电流被约束到一个磁盘，因此，容量问题可以用现有的结果描述峰值功率有限的正交通道。这允许我们陈述信道容量和负载阻抗的实现容量的分布，其由右半平面中的非同心圆描述。对于低信噪比的情况下（SNR < 4.8 dB），我们发现，信道容量是由一个纯粹的电抗性负载与柯西分布电抗。该博览会是基于一个系统模型，抽象的所有相关类的后向散射通信系统，包括RFID。为了解决实用性，我们构建了一个符号字母表，允许在合理的高信噪比的近容量信息速率超过6位每负载切换周期。我们还发现，率几乎没有降低时，典型的值范围的限制施加在负载阻抗。
2022-01-14 cs.IT math.IT
On the Capacity of Intensity-Modulation Direct-Detection Gaussian Optical Wireless Communication Channels: A Tutorial
采用强度调制和直接检测（IM/DD）的光无线通信（OWC）具有一个信道模型，该模型由于对信道输入的约束而具有独特的特征。本教程的目的是概述与输入无关的高斯噪声作为OWC信道的模型的IM/DD信道的容量的结果。它为读者提供了一个切入点的主题，并强调了在这一领域的一些主要贡献。它首先讨论了信道模型以及IM/DD高斯信道模型是如何产生的，此外还解释了输入约束。然后讨论了单输入单输出信道的容量、容量的计算、容量界和容量的渐近结果。然后，它扩展到多输入多输出设置的讨论，并审查该信道模型的容量界限。最后，它讨论了多用户信道建模为一个广播信道（下行链路）或多址信道（上行链路），其相关的容量界限。
2021-10-12 cs.IT math.IT
On the Effective Capacity of Two-Hop Communication Systems
在本文中，两跳通信的源和目的地之间的一个中间中继节点的援助被认为是。假设源和中间中继节点都在作为缓冲区溢出概率的限制而施加的统计服务质量（QoS）约束下操作。进一步假设节点以固定功率电平发送信息并且具有完美的信道侧信息。在这种情况下，最大的恒定到达率，可以支持这个两跳链路的特点是找到有效的能力。通过这种分析，在源节点和中间跳节点的缓冲区的限制对吞吐量的影响被确定。
2010-09-30 cs.IT math.IT
Capacity Analysis and Sum Rate Maximization for the SCMA Cellular Network Coexisting with D2D Communications
稀疏码多址接入（SCMA）是5G无线通信新接口的非正交多址接入（NOMA）技术中最受关注的方案。5G中旨在提高本地通信频谱效率的另一种有效技术是设备到设备（D2D）通信。因此，我们利用与D2D通信共存的SCMA蜂窝网络来满足物联网（IOT）的连接需求，并提高混合网络的系统和速率性能。我们首先推导出所有用户容量的信息论表达式，并根据蜂窝用户和D2D用户之间的相互干扰找到蜂窝用户的容量界限。然后，我们考虑蜂窝用户和D2D用户联合的功率优化问题，以最大化系统和速率。为了解决非凸优化问题，我们提出了一种基于几何规划（GP）的迭代功率分配算法。仿真结果表明，该算法收敛速度快，并能很好地提高和速率性能。
2022-09-21 cs.IT eess.SP math.IT
Improving the capacity of molecular communication using enzymatic reaction cycles
本文考虑了基于扩散的分子通信链路的容量，假设接收器使用化学反应。关键的贡献是我们表明，酶促反应循环，这是一类常见的化学反应，在细胞中包括一个向前和向后的酶促反应，可以提高通信链路的容量。分析酶促反应循环的技术难点在于其反应速率是非线性的。我们通过假设酶促反应循环中某些化学物质的量很大来处理这个问题。为了进一步简化问题，我们使用奇异摄动来研究一个特定的操作制度的酶促反应循环。这使我们能够推导出通道增益的封闭形式表达式。该表达式表明，我们可以通过增加酶促反应循环中底物的总量来提高通道增益。通过数值计算，我们表明，酶反应周期的影响是增加信道增益，降低噪声，从而导致更好的信噪比，从而提高通信容量。此外，我们表明，我们可以通过增加酶促反应循环中底物的总量来增加容量。
2017-07-20 cs.IT math.IT
Asynchronous Communication: Capacity Bounds and Suboptimality of Training
几个方面的问题，异步点对点通信没有反馈时，源是高度间歇性的。在感兴趣的系统模型中，码字在规定窗口内的随机时间被发送，该规定窗口的长度对应于发射机和接收机之间的干扰水平。解码器按顺序操作，通信速率定义为消息大小与传输开始和解码器做出决定之间所经过的时间之比。对于这样的系统，一般的上限和下限的能力作为一个函数的水平的martismism的建立，并显示在一些非平凡的情况下相吻合。从这些界限，这个异步容量的几个属性。此外，基于训练的计划的性能进行了研究。结果表明，这种方案，实现同步和信息传输的单独的自由度的编码，不能实现异步容量一般，和惩罚是特别显着的高速率制度。
2012-07-09 cs.IT math.IT
Large Intelligent Surface-Assisted Wireless Communication Exploiting Statistical CSI
大型智能表面（LIS）辅助无线通信已引起世界范围内的关注。通过在建筑物墙壁上使用低成本的LIS，信号可以被LIS反射并且通过控制其相位沿着期望的方向发送出去，从而为无线通信系统提供补充链路。在这项研究中，我们评估的LIS辅助的大规模天线系统的性能，通过制定一个严格的近似遍历容量，并调查在不同的传播情况下的遍历容量的相移的效果。特别地，我们提出了一种基于遍历容量近似和统计信道状态信息的最优相移设计。此外，我们推导出的量化位的LIS承诺一个可接受的容量下降的要求。数值结果表明，采用该相移设计可以实现最大遍历容量，并且2位量化器足以保证容量退化不超过1 bit/s/Hz。
2018-12-13 cs.IT math.IT
Infinite-fold enhancement in communications capacity using pre-shared entanglement
预共享纠缠可以显着提高在高热噪声和低亮度发射机的情况下的通信速率。在这种情况下，纠缠辅助容量和Holevo容量之间的比率，即量子力学在没有任何预共享纠缠作为资源的情况下所允许的最大可靠通信速率，被称为$\log(1/N_S)$，其中$N_S \ll 1$是每个模式的平均传输光子数。这在通过利用预共享光频纠缠，例如，由量子互联网发布。在本文中，我们提出了一种量子发射机和接收机的结构化设计，该设计利用了来自下变频源的连续变量预共享纠缠，可以利用这种所谓的无限倍容量增强-这是一个十多年来一直存在的问题。最后，这一结果的影响，以打破众所周知的{ \em平方根定律}的隐蔽通信，与预共享纠缠援助，进行了讨论。
2020-01-18 cs.IT math.IT quant-ph
Mathematical Foundations for Information Theory in Diffusion-Based Molecular Communications
分子通信是纳米技术中一种很有前途的通信模式。然而，分子通讯的信息论分析的坚实的数学基础尚未建立。特别地，没有人证明信道编码定理适用于分子通信，并且没有建立信息速率容量（最大互信息）和码速率容量（上确界可达码速率）之间的关系。在本文中，我们专注于分子通信的一个主要子类-基于扩散的分子通信。通过建立一个一般的基于扩散的分子通道模型，并证明其信道编码定理，为基于扩散的分子通信中的信息论提供了坚实的数学基础.还建立了信道容量的统计和业务定义之间的各种等价关系，包括最经典的信息速率容量和码率容量。作为副产品，我们已经证明了基于扩散的分子通道是“渐进减少的输入记忆和预期”和“d-连续”。基于扩散的分子通道的其他性质，如平稳性或遍历性也被证明。
2013-11-18 cs.IT math.IT q-bio.MN
On the Relationship Between the Multi-antenna Secrecy Communications and Cognitive Radio Communications
研究了多个窃听者使用单天线或多天线时多天线或多输入多输出（MIMO）保密信道的容量。已知的是，MIMO保密容量是可实现的最佳传输协方差矩阵，最大化的秘密用户和窃听者的信道互信息之间的最小差异。因此，MIMO保密容量计算可以被公式化为非凸的最大-最小问题，这不能通过标准的凸优化技术有效地解决。为了处理这个困难，我们探索MIMO保密信道和最近开发的MIMO认知无线电（CR）信道之间的关系，其中多天线次用户在同一频谱上同时与多个主用户进行传输，受到主用户处的接收干扰功率约束，或者所谓的“干扰温度（ITF）”约束。通过构造一个辅助CR MIMO信道，具有相同的信道响应的MIMO保密信道，我们证明了最佳的传输协方差矩阵，以实现保密容量是相同的，以实现CR频谱共享容量与适当选择的IT约束。基于这种关系，提出了几种算法来解决非凸保密容量计算问题，将其转化为一系列凸的CR频谱共享容量计算问题。对于单天线窃听者的情况，该算法得到了MIMO保密信道的精确容量;对于多天线窃听者的情况，该算法得到了MIMO保密信道容量的上界和下界。
2009-01-30 cs.IT math.IT
On the Effect of Correlation on the Capacity of Backscatter Communication Systems
该研究分析反向散射通信系统中前后链路相关性对容量的影响，推导相关瑞利乘积衰落信道下平均容量解析及高低SNR闭式渐近式，发现固定目标SNR时相关性有害、固定功率预算时部分场景下有益。
2020-03-11 cs.IT eess.SP math.IT
Capacity of Diffusion-based Molecular Communication with Ligand Receptors
基于扩散的分子通信系统有两个主要组成部分：介质中的扩散和配体接收。以分子浓度的时间变化编码的信息比特通过介质中的分子扩散被传送到接收器前端。反过来，接收器测量其附近的分子浓度以检索信息。这通过配体接收过程完成。在本文中，我们开发的模型来研究在接收器侧的浓度传感所施加的约束，并推导出配体接收器可以接收信息的最大速率。因此，与配体受体的扩散通道的总容量可以通过结合本文中提出的结果与我们以前的工作在扩散通道上的分子通信的可实现的信息速率。
2012-05-22 cs.IT math.IT
Capacity and Optimal Resource Allocation for IRS-assisted Multi-user Communication Systems
研究了智能反射面（IRS）辅助多用户无线通信系统的基本容量限制。具体地，容量和速率区域的容量实现非正交多址接入（NOMA）和正交多址接入（OMA）传输方案的特点下的IRS重新配置次数的最大数量的约束。对于NOMA，考虑了IRS重构次数渐近多的理想情况，采用拉格朗日对偶方法得到了最优解。受此结果的启发，推导出有限数量的IRS重构次数的一般情况下的容量区域的内界。对于OMA，理想情况下的最佳传输策略是交替地为每个单独的用户提供服务，使其有效信道功率增益最大化。在此基础上，导出了一般情况下的速率区域内界。最后，数值结果表明：i）一个显着的容量和速率区域的改善可以通过使用IRS实现; ii）容量增益可以进一步提高通过动态配置IRS反射矩阵。
2021-08-02 cs.IT math.IT
Private communication via zero-private-capacity quantum channels
QudeLeap Research（量子跃迁研究）；Thrust of Artificial Intelligence, Information Hub,The Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou)（香港科技大学（广州）信息枢纽人工智能组）
本文通过构造两个零私有容量信道的联合使用实现超激活，证明私有容量不能单独决定信道安全通信价值，并给出超过0.0001903私有比特的编码方案。
2026-09-10 cs.IT math.IT quant-ph
Information-Theoretic Limits of Integrated Sensing and Communication with Finite Learning Capacity
University College London（伦敦大学学院）；Yonsei University（延世大学）
本文提出了一种信息论框架，研究有限学习能力对集成感知与通信性能的影响，并建立了学习-信息权衡定律，为下一代 ISAC 系统设计提供理论指导。
2025-12-15 cs.IT math.IT
Bounds on the Communication Rate Needed to Achieve SK Capacity in the Hypergraphical Source Model
在Csisz $\text{á}$ r和Narayan的多终端源模型中，用于秘密密钥（SK）生成的通信复杂性$R_{\text{SK}}$是实现SK容量所需的最小通信速率。$R_{\text{SK}}$的一个明显的上限由$R_{\text{CO}}$给出，它是\emph{omniscience}所需的最小通信速率。本文对多端信源模型的一个特例--超图信源模型，给出了一个较好的$R_{\text{SK}}$的上界。上界是基于分数去除超边的思想。它进一步表明，这个上限可以计算在多项式时间。我们猜想我们的上界是紧的。对于图形源模型的特殊情况，我们也给出了一个明确的下界$R_{\text{SK}}$。然而，正如反例所证明的那样，这个界限并不紧。
2016-01-28 cs.IT math.IT
