Improper Signaling in Two-Path Relay Channels
中继间干扰（IRI）对双径中继系统的工作提出了挑战。此外，信道状态信息（CSI）的不可用在源和有限的检测能力在中继站既不消除干扰，也不采取联合检测在中继节点。不正确的信令是一种强大的信令方案，其能够减少接收机侧的干扰影响并提高可实现的速率性能。因此，在可以访问全局CSI的两个中继处采用不适当的信令。然后，不适当的信号特性被设计为最大化中继器处的总端到端可实现速率。为此，在继电器处优化功率和圆度系数，圆度系数是信号的不适当程度的量度。虽然优化问题不是凸的，最优功率分配为两个继电器为一个固定的圆形系数。此外，圆度系数被调谐以最大化针对给定功率分配的速率。最后，提出了一个联合解决方案的优化问题，使用坐标下降法交替优化的基础上。仿真结果表明，在中高IRI时，采用适当的信令可以提高可达速率。
2017-03-07 cs.IT math.IT
Sharing the Licensed Spectrum of Full-Duplex Systems using Improper Gaussian Signaling
在认知无线电系统中，与带内全双工主用户共享频谱是一个具有挑战性和有趣的问题。在主网络处引入的自干扰可显著地阻碍次用户（SU）接入频谱的机会。在这项工作中，我们试图解决这个问题，通过使用所谓的不正确的高斯信号。这样的信令技术已经证明了其在改善干扰受限网络中的整体性能方面的优越性。特别地，我们假设具有在半双工模式下工作的SU对的系统使用不正确的高斯信令，而FD PU对实现常规的正确的高斯信令技术。首先，我们推导出一个封闭形式的SU中断概率和PU中断概率的上限表达式。然后，我们优化SU信号参数，以最小化其中断概率，同时保持所需的PU服务质量的基础上的平均信道状态信息。最后，我们提供了一些数值结果，验证了PU中断概率界的紧密性，并证明了对SU使用不正确的高斯信令以访问FD PU的频谱的优势。
2015-10-10 cs.IT math.IT
Transmit Optimization with Improper Gaussian Signaling for Interference Channels
本文研究了在加性高斯白噪声（AWGN）干扰信道中，当采用不适当或循环非对称复高斯信号时的可达速率。对于高斯多输入多输出干扰信道（MIMO-IC），将干扰视为高斯噪声，证明了用户的可达速率可以表示为传统的正常或循环对称复高斯信号可达速率与用户的发送协方差矩阵之和，其是用户的发射协方差和伪协方差矩阵的函数。伪协方差矩阵中的附加自由度（其对于适当的高斯信令的情况通常被设置为零）提供了通过采用不适当的高斯信令来进一步提高高斯MIMO-IC的可实现速率的机会。为此，本文提出了广泛的线性预编码，有效地映射适当的信息承载信号不适当的发送信号在每个发射机的任何给定的一对发送协方差和伪协方差矩阵。特别地，针对两用户高斯单输入单输出干扰信道（SISO-IC）的情况，提出了一种基于非正常高斯信令的协方差和伪协方差联合优化算法，以实现Pareto最优速率。通过利用可达速率表达式的可分离结构，提出了一种基于协方差和伪协方差分离优化的算法，保证了比传统的正高斯信号更高的速率。
2013-03-11 cs.IT math.IT
Benefits of improper signaling for underlay cognitive radio
在这封信中，我们研究的潜在好处不正确的信令的辅助用户（SU）在认知无线电网络。我们考虑一个基本但说明性的场景，其中主用户（PU）总是发送适当的高斯信号，并具有最小的速率约束。参数化后的SU发送信号在其功率和圆系数（衡量的程度不适当），我们证明了SU提高其速率传输不适当的信号，只有当SU-PU干扰链路和SU直接链路之间的平方模的比率超过一个给定的阈值。作为这种分析的副产品，我们得到了最佳的圆形系数，必须使用SU取决于其功率预算。一些仿真结果表明，SU受益于传输不适当的信号，特别是当PU不是高负载。
2014-09-19 cs.IT math.IT
Improper Signaling for Virtual Full-Duplex Relay Systems
虚拟全双工（VFD）是一种功能强大的解决方案，可以补偿半双工中继的速率损失，而无需具有全双工能力的节点。中继间干扰（IRI）对VFD中继系统的运行提出了挑战。最近，在VFD的两个继电器处采用不适当的信令，以通过对两个继电器施加相同的信号特性来减轻IRI。为了进一步提高可达速率性能，采用了非对称分时VFD中继系统，在半双工中继上采用不同的非正常信号。这三个设计参数的联合调整提高了在不同IRI范围和不同中继位置处的可实现速率性能。广泛的仿真结果和分析，以显示所提出的系统的可实现的速率增益，并了解系统的行为。
2017-02-14 cs.IT math.IT
Improper Signaling on the Two-user SISO Interference Channel
在单输入单输出（SISO）干扰信道（IC）上，传统的非合作策略鼓励参与者自私地最大化他们的传输数据率，而忽略了由其他参与者引起的以及对其他参与者的性能损失。在适当的复高斯噪声的情况下，最大熵定理表明，最佳响应策略是用适当的信号（对称复高斯符号）进行传输。然而，由于干涉饱和，这种平衡导致自由度为零。对于不合适的信号（非对称复高斯符号），可以获得额外的优化自由度。在本文中，我们研究了不适当的信令对2用户SISO IC的影响。通过计算一个非合作博弈的纳什均衡，我们探索了非合作策略下的可达速率区域。然后，假设玩家之间的合作，我们研究了不适当的信号的可达速率区域。我们建议使用不适当的秩一信号，其简单性和易于实现。尽管它们的简单性，秩一信号实现接近最佳和率相比，满秩不当信号。我们刻画了具有单个实值参数的非正常秩1信号的可达速率区域的外边界Pareto边界;我们计算了具有非迫零策略的Pareto边界的封闭解、最大和速率点以及具有迫零策略的最大-最小公平解。对极端信噪比区域的分析表明，适当的信号使频谱效率的宽带斜率最大化，而不适当的信号使高信噪比功率偏移最优化。
2012-05-29 cs.IT math.IT
Improper signaling and symbol extensions: How far can we go with Gaussian P2P codebooks in the interfering MAC with TIN?
应对5G的挑战需要通过允许多方共享资源来更好地利用可用频谱。例如，辅助未许可系统可以与主许可系统的蜂窝上行链路共享资源，以提高频谱效率。这引起了在设计这种系统时必须考虑的干扰。一个简单而强大的策略是将干扰视为噪声（TIN），这在实践中得到了广泛的应用。因此，重要的是要研究在这种情况下的TIN的能力和局限性。在本文中，我们研究这种情况下建模为多址接入信道（MAC）干扰的点对点（P2P）信道。在这里，我们分别关注速率最大化和功率最小化问题。我们在发射机处使用不适当的高斯信令（而不是适当的）来增加设计灵活性，这提供了除了其方差之外还优化发射信号伪方差的自由度。此外，我们允许在正交资源基础上发送的信号之间的相关性（即，时间或频率），以便在扩展信道上进行最佳信令设计。我们制定的速率最大化问题作为一个半定规划，并使用半定松弛（SDR），以获得一个接近最优的解决方案。数值优化表明，通过不适当的高斯信令的可实现的速率可以提高到三倍，这取决于干扰链路的强度。此外，我们观察到显着的好处，在功耗不适当的高斯信号与符号扩展相比，传统的适当的高斯信号。有趣的是，通过最小化给定速率最大化问题的解的和功率，显著提高了能量效率。
2016-07-07 cs.IT math.IT
Spectrum Sharing Opportunities of Full-Duplex Systems using Improper Gaussian Signaling
全双工（FD）主用户（PU）共享授权频谱给认知无线电操作带来了严格的限制。特别地，自干扰可能压倒PU接收机并且限制次级用户（SU）接入频谱的机会。非高斯信号（IGS）在改善干扰信道系统性能方面显示了其优越性。在本文中，我们假设使用适当高斯信令（PGS）的FD PU对和使用IGS的半双工SU对。我们的目标是最大限度地提高SU的瞬时可达速率，同时满足PU的服务质量。为此，我们提出了一种简化的算法，优化SU信号的参数，即发射功率和圆形系数，这是一个程度的不适当的SU信号的措施，以达到设计目标。数值结果表明，对于SU，特别是在弱PU直接信道和/或强SU干扰信道存在的情况下，采用IGS比PGS具有更好的性能。
2015-10-10 cs.IT math.IT
Two-User SIMO Interference Channel with TIN: Improper Signaling versus Time-Sharing
在具有高斯输入并将干扰视为噪声（TIN）的两用户高斯干扰信道中，如果不允许分时或者如果仅在几个传输策略上平均数据率（凸包公式），则不适当的复信号可能是有益的。另一方面，如果考虑编码的分时，则适当的（循环对称的）信号最近被证明是最佳的，即，如果数据率和发射功率都被平均。在本文中，我们表明，这两个结论保持不变，如果单输入多输出（SIMO）系统与多个天线的接收机被认为是。对于具有编码分时的情况的证明是经由用于两用户SIMO干扰信道的新颖的增强信道概念，其结果是向具有编码分时的TIN速率区域提供紧密的外边界。结果的情况下，没有编码的分时证明通过研究具体的例子中，一个新提出的复合实梯度投影方法不适当的信令可以优于全局最优的适当的信令策略。此外，我们讨论了如何实现三角网率区域与编码的分时可以计算数值。
2019-12-13 cs.IT math.IT
Rate Region of MIMO RIS-assisted Broadcast Channels with Rate Splitting and Improper Signaling
在本文中，我们研究了1层速率分裂（RS）的可实现的速率区域中存在的硬件损伤（HWI）和不正确的高斯信令（IGS）的单细胞可重构智能表面（RIS）辅助广播信道（BC）。我们假设收发器可能遭受带内和正交信号的不平衡，这被称为I/Q不平衡（IQI）。当存在像质计时，接收到的信号和噪声可能是不适当的。因此，我们采用IGS来补偿IQI以及管理干扰。我们的研究结果表明，RS和RIS可以显着扩大速率区域，其中RS的作用是管理干扰，而RIS主要是提高覆盖。
2023-01-02 cs.IT eess.SP math.IT
Improper Gaussian Signaling in Full-Duplex Relay Channels with Residual Self-Interference
我们研究了潜在的就业不适当的高斯信号（IGS）在全双工合作设置与残余自干扰（RSI）。IGS最近被证明优于传统的适当的高斯信号（PGS）在几个干扰有限的信道设置。在这项工作中，IGS是在试图减轻的RSI全双工中继（FDR）的不利影响。为此，我们推导出一个严格的上限表达式的端到端中断概率的中继信号参数表示在其功率和循环系数。我们进一步表明，推导出的上限是单调或单峰继电器的圆形系数。该结果允许使用已知的数值方法容易地定位全局最优点。根据分析，IGS允许FDR系统即使在高RSI下也能运行。它示出，而与PGS的通信完全失败的RSI增加，IGS中断概率接近一个固定值，取决于信道统计和目标速率。仿真结果表明，IGS可以利用比PGS更高的中继功率预算来改善性能，同时通过调整信号的不适当性来减轻其RSI影响。
2016-03-02 cs.IT math.IT
Full-Duplex Relaying with Improper Gaussian Signaling over Nakagami-m Fading Channels
本文研究了在Nakagami-m衰落信道下，非正常高斯信号（IGS）在具有不可忽略的残余自干扰（RSI）的全双工中继（FDR）中的应用。IGS最近被证明优于传统的适当的高斯信号（PGS）在几个干扰有限的设置。在这项工作中，IGS是作为一种尝试，以减轻RSI。我们使用两个性能指标，即中断概率和遍历率。首先，我们提供了上界和下界的中继发射功率和循环系数，衡量信号的不当的系统性能。然后，我们数值优化中继信号参数的基础上，仅信道统计，以提高系统的性能。根据分析，IGS允许FDR即使在高RSI下也能工作。结果表明，IGS可以利用更高的功率预算，以提高性能，同时它减轻了RSI的影响，通过调整信号的不适当。有趣的是，具有最大中继功率的圆形系数的一维优化提供了与联合优化相似的性能，这降低了优化复杂度。从吞吐量的角度来看，它表明，IGS-FDR可以优于不仅PGS-FDR，但也半双工中继与/无最大比组合在某些区域的目标源速率。
2017-09-26 cs.IT math.IT
NOMA-based Improper Signaling for MIMO STAR-RIS-assisted Broadcast Channels with Hardware Impairments
本文提出结合IGS、NOMA和STAR-RIS的方案，以补偿收发机I/Q失衡并提升MIMO广播信道频谱效率，证明该方法能显著提高用户最低速率并改善系统性能。
2023-08-04 cs.IT eess.SP math.IT
Rate Splitting in MIMO RIS-assisted Systems with Hardware Impairments and Improper Signaling
在本文中，我们提出了一个优化框架速率分裂（RS）技术在多输入多输出（MIMO）可重构智能表面（RIS）辅助系统，可能与I/Q不平衡（IQI）。该框架可以应用于任何优化问题，其中目标和/或约束是速率和/或发射协方差矩阵的线性函数。这些问题包括最小加权和加权和速率最大化、目标速率的总功率最小化、最小加权能量效率（EE）和全局EE最大化。该框架可以应用于具有硬件损伤的任何干扰受限系统。为了说明的目的，我们考虑多小区MIMO RIS辅助广播信道（BC），其中基站（BS）和/或用户可能遭受IQI。由于IQI会产生不适当的噪声，我们认为不适当的高斯信号（IGS）作为一种干扰管理技术，可以额外补偿IQI。我们表明，RS与IGS相结合时，可以大大提高过载网络的频谱和能量效率（即，当每个小区的用户数量大于发射/接收天线的数量时）。
2022-11-15 cs.IT eess.SP math.IT
Heterogeneous Multi-Tier Networks: Improper Signaling For Joint Rate-Energy Optimization
未来通信系统中的无线节点需要克服三个障碍时，相比于他们的过渡对应，即支持显着更高的数据率，具有持久的能量供应，并保持在干扰有限的异构网络中完全操作。这可以通过提供三个有希望的特征来部分地实现，这三个特征是射频（RF）能量收集、不适当的高斯信令和在全双工通信模式下操作，即，在同一频带内同时发送和接收。在本文中，我们在多天线异构两层网络中联合考虑了这些方面。在该网络中，毫微微小区中的用户与宏小区中的蜂窝用户共享稀缺资源，并且必须应对来自宏小区基站的干扰以及由于不完美的全双工操作而导致的发射机噪声和残余自干扰（RSI）。有趣的是，虽然这些损伤从可实现速率的角度来看是有害的，但它们从能量收集方面是有益的，因为它们携带RF能量。在本文中，我们认为这种自然的权衡联合，并提出适当的波束成形和最佳资源分配的优化问题。此外，各种接收器结构被用于信息检测（ID）和能量收集（EH）能力。本文旨在描述可实现的速率和收获的能量之间的权衡。速率和能量最大化问题进行了深入研究。最后，数值例子表明能量收集的可达速率性能的影响。
2017-11-06 cs.IT math.IT
Improper Gaussian Signaling for the $K$-user MIMO Interference Channels with Hardware Impairments
研究了在硬件损伤（HWI）条件下，非正常高斯信号（IGS）在$K$ -用户多输入多输出（MIMO）干扰信道（IC）中的性能。HWI可能由于设备中的缺陷（如I/Q不平衡、相位噪声等）而出现。在I/Q不平衡的情况下，接收信号是发射信号和噪声的广泛线性变换。因此，接收器处的有效噪声变得不适当，这意味着其实部和虚部是相关的和/或具有不相等的功率。IGS可以在不适当的噪声和/或不适当的干扰的情况下改善系统性能。在本文中，我们研究IGS的好处，这种情况下的两个性能指标：可实现的速率和能源效率（EE）。我们考虑率区域，和率，EE区域和全局EE优化问题，以充分评估IGS的性能。为了解决这些非凸问题，我们采用优化框架的基础上优化最小化算法，这使我们能够获得一个稳定点的任何优化问题，其中无论是目标函数和/或约束是线性函数的利率。我们的数值结果表明，IGS可以显着提高性能的$K$ -用户MIMO集成电路的HWI和I/Q不平衡，其中它的好处与用户的数量，$K$，和不平衡的水平增加，并与天线的数量减少。
2020-08-06 cs.IT eess.SP math.IT
On The Efficiency of Widely Linear Precoding and Symbol Extension in Cellular Uplink
我们研究高斯广泛的线性预编码被称为不适当的高斯信令的蜂窝上行链路与小区间干扰，称为干扰多址信道（IMAC）。该传输方案通过不同地处理复高斯信号的实部和虚部来提供额外的自由度。由于目前的标准主要利用线性波束形成的波形生成，我们强调了广泛的线性波束形成的好处，在多个时间维度（符号扩展的时间）的IMAC。该方案实现了显着更高的信息速率相比，传统的适当的高斯信令在传输阶段的额外的复杂性为代价。研究了速率约束下的和功率最小化问题。该问题是一个凹函数差分（DC）程序，因此是一个非凸问题。通过数值模拟，我们观察到不适当的高斯信令的好处，以及符号扩展的功耗为单天线和多天线基站。有趣的是，我们观察到，在强干扰的情况下，不适当的高斯信令的效率优于传统的适当的高斯信令在低速率的要求。此外，在这种情况下，实现特定速率需求所需的总功率显著降低。
2018-05-30 cs.IT math.IT
NOMA-based Improper Signaling for Multicell MISO RIS-assisted Broadcast Channels
针对多小区 RIS 辅助广播信道的残余干扰问题，提出联合 NOMA 与 IGS 的优化方案，在过载场景下显著提升最小加权速率和能效。
2023-03-15 cs.IT eess.SP math.IT
Discrete Signaling and Treating Interference as Noise for the Gaussian Interference Channel
两个用户高斯干扰信道（G-IC）的重新审视，特别关注实际上顺从离散输入信号和治疗干扰噪声（TIN）接收器。首先研究了确定性干扰信道（D-IC），提出了在TIN下实现D-IC整个容量域的编码方案。这些计划，然后系统地转化为多层叠加编码方案的基础上纯离散输入的实值G-IC。我们的分析表明，该方案是能够实现整个容量区域内的所有信道参数的一个恒定的差距。据我们所知，这是第一个恒定的间隙下的结果，纯离散信令和TIN的整个容量区域和所有的干扰制度。此外，该方法被扩展到获得基于离散输入的复值G-IC的编码方案。对于这种情况下，最小距离和所提出的方案下TIN的可实现的速率进行了分析，其中考虑到随机相位旋转的信道引入的影响。仿真结果表明，我们的计划是能够接近容量区域的复值G-IC和显着优于高斯信令与TIN在各种干扰制度。
2021-03-17 cs.IT eess.SP math.IT
On the Rate Region of I.I.D. Discrete Signaling and Treating Interference as Noise for the Gaussian Broadcast Channel
Global College, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学全球学院）
本文研究高斯广播信道中采用离散输入和将干扰视为噪声解码的可达速率区域，证明其与容量区域之间常数间隙，并发现脉冲幅度调制在某些情况下优于高斯信号。
2026-06-02 cs.IT eess.SP math.IT
Uplink Multiple Access with Heterogeneous Blocklength and Reliability Constraints: Discrete Signaling with Treating Interference as Noise
针对 URLLC 与 eMBB 异构用户上行多址中因时延无法使用 SIC 导致频谱效率下降的问题，本文提出一种基于离散信令与 TIN 解码的新方案，在保持单用户编译码复杂度下逼近甚至超越理想 SIC 高斯信令基准。
2024-11-23 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Conditions for the Optimality of Interference Decoding Schemes for K-user Gaussian Interference Channels
Han-Kobayashi（HK）方案实现了K用户干扰信道（IC）的最佳已知可实现速率区域。简单的HK方案是具有高斯信令、没有分时和没有专用-公共功率分割的HK方案。简单HK方案的类别包括将干扰视为噪声（TIN）方案和涉及在每个接收机处的各种级别的干扰解码和消除的方案。我们推导出条件下，简单的HK计划实现一般K用户高斯IC的总容量。这些结果推广了现有的和容量的TIN计划类的简单HK计划的结果。
2019-01-21 cs.IT math.IT
A New Class of Structured Beamforming for Content-Centric Fog Radio Access Networks
多用户雾无线电接入网络（F-RAN）被设计用于支持以内容为中心的服务。所请求的内容被划分为子内容，然后由远程无线电头端（RRH）对子内容进行“波束成形”以传输给用户。由于必须设计大量的波束形成器，这就带来了计算上的挑战。我们通过提出一类新的正则化迫零波束成形（RZFB）来解决这一挑战，用于直接减轻内容间干扰，而“内容内干扰”则通过在用户端进行连续干扰消除来减轻。因此，每个波束形成器由单个实变量（对于适当的高斯信令）或由一对复变量（对于不适当的高斯信令）决定。因此，决策变量的总数大大减少，以促进易于处理的计算。为了解决受到多个约束的能量效率优化问题，例如单个用户速率要求和RRH与集中式基带信号处理单元之间的链路的前传约束，以及总发射功率预算，我们开发了低复杂度的路径跟踪算法。最后，我们通过仿真实现了它们的性能。
2021-08-14 cs.IT eess.SP math.IT
Low-Complexity Pareto-Optimal 3D Beamforming for the Full-Dimensional Multi-User Massive MIMO Downlink
全维（FD）多用户大规模多输入多输出（m-MIMO）系统采用大型二维（2D）矩形天线阵列来控制信号传输的方位角和仰角。我们引入了具有中等维度的方位和仰角波束形成向量的两个外积之和作为一类新的FD波束形成。我们表明，这种低复杂度的类是能够优于2D波束成形依赖于方位角和仰角波束成形向量的单个外积。它还能够在用户最小速率或其几何平均速率（GM速率）或和速率（SR）方面执行接近其大规模维度的FD对应物。此外，我们还表明，即使FD波束成形可能优于我们的外部产品为基础的不正确的高斯信号的解决方案。解释，我们的设计是基于低复杂度的算法依赖于凸问题的适度尺寸的最大-最小速率优化或封闭形式的表达式GM率和SR最大化。
2023-02-18 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-efficient Rate Splitting for MIMO STAR-RIS-assisted Broadcast Channels with I/Q Imbalance
针对存在 I/Q 失衡的多小区 MIMO STAR-RIS 广播信道，提出结合 IGS 补偿损伤与 RS 管理干扰的能效优化方案，证明 STAR-RIS 和 RS 可显著提升能效。
2023-06-02 cs.IT eess.SP math.IT
