An Exploration of the Heterogeneous Unsourced MAC
无源MAC模型最初是为了研究通信场景而引入的，在该通信场景中，许多具有低复杂度和低能量的设备希望将其各自的消息上传到基站。在原始问题公式中，所有设备使用相同的信息速率进行通信。这在设备处具有变化的信道条件、功率预算和有效载荷要求的某些无线情况下可能是非常低效的。本文扩展了原来的问题设置，以便允许这种变化。更具体地说，我们考虑的情况下，设备集群成两个类，可能具有不同的SNR水平或不同的有效载荷要求。在具有较高功率的集群中，设备使用两层叠加调制进行传输。在具有较低能量的簇中，用户使用与在高功率簇中相同的基本星座进行发送。在每一层内，设备采用相同的码本。在接收机处，使用近似消息传递（AMP）来恢复信号分组，并且使用连续干扰消除（SIC）从高功率电平进行到低功率电平。该分层架构在每个分组内使用编码压缩感知（CCS）来实现。一个外部的树代码被用来缝合片段在一起的时间和层，根据需要。这种务实的方法，异构CCS的数值验证和设计指导方针确定。
2020-11-22 cs.IT math.IT
Design and Analysis of Massive Uncoupled Unsourced Random Access with Bayesian Joint Decoding
本文针对6G大规模机器类通信，提出一种无需奇偶校验比特的无耦合无源随机接入框架，并设计基于贝叶斯最优正交近似消息传递的低复杂度联合解码算法，通过码字检测与拼接恢复消息，提升频谱效率，仿真验证了方案有效性。
2024-05-06 cs.IT math.IT
How to Identify and Authenticate Users in Massive Unsourced Random Access
识别和认证是传统随机接入协议的两个基本功能。在基于ALOHA的随机接入中，分组通常包括具有唯一用户地址的字段。然而，当用户的数量是巨大的并且相对小的分组被发送时，包括这样的字段的开销变得受限。在无源随机接入（U-RA）中，数据包不包括用户的任何地址字段，这使得传输的有用比特数最大化。然而，根据定义，U-RA协议不提供用户标识。本文提出了一个基于U-RA协议的方案，解决了用户身份识别和认证问题。在我们的方案中，用户生成一个消息认证码（MAC），提供这些功能，而不违反无源随机访问的主要原则：从一个共同的码本码字的选择是i.i.d.在所有用户中。
2021-10-11 cs.IT math.IT
Iterative Gaussian Approximation for Random Spreading Unsourced Random Access
Purple Mountain Laboratories（紫金山实验室）
本文提出了一种通用的RS-URA类别的迭代高斯近似解码器，通过迭代软信息提升解码性能，仅需少量迭代即可收敛，验证了其在性能和鲁棒性上的有效性。
2025-12-24 cs.IT math.IT
Multi-Class Unsourced Random Access via Coded Demixing
无源随机访问（URA）是最近提出的一种适合机器驱动数据传输的通信范式。在原始URA公式中，所有活动设备共享每个数据包的相同比特数。到目前为止，几类设备同时传输的情况很少受到关注。该问题的初始解决方案采取组连续干扰消除的形式，其中首先恢复来自具有更多资源的一类设备的码字，然后解码剩余消息。本文介绍了一种基于近似消息传递的联合迭代译码方法。该框架具有从单类编码压缩感知借用的级联编码结构，并且承认以很少增加的计算复杂性提供性能改进的解决方案。我们的研究结果指出了多类URA和压缩分层之间的新联系。通过数值仿真验证了所设想的算法的性能。
2021-02-15 cs.IT math.IT
Massive Unsourced Random Access over Rician Fading Channels: Design, Analysis, and Optimization
在本文中，我们研究了一个无源的随机接入方案的大规模机器类型的通信（mMTC）在第六代（6G）无线网络与零星的数据流量。首先，我们建立了一个基于两层信号编码的大规模无源随机接入的一般框架，即，一个外码和一个内码。特别是，考虑到mMTC场景下的莱斯衰落，利用最大似然（ML）方法，设计了一种基于接收信号分布的无源随机接入内码码字活动检测算法.然后，我们分析了所提出的码字活动检测算法的性能，利用Fisher信息矩阵，这有利于导数的近似分布的码字活动向量的估计误差时，基站（BS）天线的数量是足够大的。此外，对于外码，我们提出了一种优化算法来分配消息位和奇偶检验位的长度，从而在错误概率和外码译码所需的复杂度之间取得平衡。最后，通过大量的仿真实验，与现有的检测算法和固定长度分配方案进行比较，验证了所提出的检测算法和优化长度分配方案的有效性。
2022-02-27 cs.IT math.IT
Type-Based Unsourced Multiple Access over Fading Channels with Cell-Free Massive MIMO
本文将基于类型的无源多址接入（TUMA）框架扩展至无蜂窝大规模MIMO衰落信道环境，利用空间分集和基于位置的码字划分，结合多源近似消息传递算法，实现了对传输消息集合及用户数量的有效估计，为大规模机器类通信提供了鲁棒且可扩展的架构。
2025-04-28 cs.IT math.IT
Coded Compressed Sensing with List Recoverable Codes for the Unsourced Random Access
我们考虑了一种编码压缩感知方法的无源随机访问和替代外树码Amalladinne等人提出的列表可恢复代码能够纠正t错误。一个有限长度的随机编码界，这样的代码推导。在单天线准静态瑞利衰落MAC中的数值实验表明，与基于树码的编码压缩感知方案相比，过渡到纠正t个错误的列表可恢复码可使编码压缩感知方案的性能提高7-10 dB。我们提出了两个实用的外码的结构。第一个是树代码的修改。它使用相同的代码结构，关键的区别是解码器能够纠正多达t个错误。第二种是基于Reed-Solomon码和Guruswami-Sudan列表译码算法。第一个方案提供了一个能量效率非常接近的随机编码界时，解码复杂度是无界的。但就实际参数而言，第二种方案更好，并且在活跃用户数小于200时改善了基于树码的方案的性能。
2022-01-19 cs.IT math.IT
Integrated Sensing and Communications for Unsourced Random Access: A Spectrum Sharing Compressive Sensing Approach
本文针对ISAC系统中的无源随机接入问题，提出基于频谱共享压缩感知的UNISAC方案，通过重叠通信与感知信号，实现比TDMA和ALOHA高20-30 dB的容量增益。
2025-04-24 cs.IT math.IT
Pilot-Free Unsourced Random Access Via Dictionary Learning and Error-Correcting Codes
本文提出一种无导频无源随机接入协议，利用字典学习与纠错码设计接收器及冲突解决策略，无需导频开销即可实现节能低延迟的海量接入。
2023-03-09 cs.IT math.IT
Unsourced Random Access: A Comprehensive Survey
本文针对6G场景下海量机器类通信的接入挑战，全面综述无源头随机接入（URA）方案，分类梳理不同信道模型下的现有技术，对比其性能与局限，指明未来研究方向。
2025-11-14 cs.IT math.IT
SPARCs for Unsourced Random Access
无源随机接入（Unsourced random-access，U-RA）是一种具有几乎无限数量的用户的免授权随机接入，其中在同一时隙上只有特定数量的$K_a$是活动的。用户使用完全相同的码本，接收机的任务是解码发送的消息列表。我们提出了一种级联编码结构的U-RA在AWGN信道，其中稀疏回归码（RESTAR）被用作内码，以创建一个有效的外部OR信道。然后在OR-MAC中引入外码来解决多址干扰问题。我们提出了一个修改后的版本的近似消息传递（AMP）算法作为内部解码器，并给出了精确的渐近分析的错误概率的AMP解码器和假设的最佳内部MAP解码器。该分析表明，级联结构可以实现在大的块长度和大量的活跃用户的限制下，在对称香农容量的总和速率，即只要$K_aR < 0.5\log_2(1+K_a\SNR)$的每个用户的错误概率为零。这将以前关于SPARC的点到点最优性结果扩展到无源多用户场景。此外，我们给出了一个优化算法，以找到最小化所需的$\SNR$的功率分配的内部扩频码。
2021-12-09 cs.IT math.IT
HashBeam: Enabling Feedback Through Downlink Beamforming in Unsourced Random Access
无源随机接入（URA）已经成为下一代无线网络中大规模机器类型通信（MTC）的候选范例。虽然已经为URA开发了许多优秀的上行链路方案，但是这些方案没有指定用于提供关于用户的消息是否被成功解码的反馈的机制。虽然这在一些MTC场景中可能是可接受的，但是缺乏反馈对于需要高可靠性水平的应用是不够的。然而，向活动用户提供反馈的问题由于基站不知道活动用户的身份的事实而变得复杂。在本文中，提出了一种新的下行链路波束形成方案称为HashBeam，使基站提供反馈到URA内的活动用户，尽管不知道他们的身份。该方案的核心思想是用户的信道和消息的散列可以作为他们真实身份的代理。所提出的方案可以适用于任何数量的天线在基站，它示出所需的信道使用的数量是线性的用户数量确认。使用信道增益结合用户散列作为活跃用户的区分属性的思想是新颖的，并且扩展了URA方案的设计空间。
2022-06-03 cs.IT math.IT
Massive Unsourced Random Access: Exploiting Angular Domain Sparsity
本文研究了无源随机接入（URA）方案，以适应众多的机器类型的用户通信到一个基站配备了多个天线。现有的作品采用时隙传输策略，以降低系统的复杂性，他们的框架下工作的耦合压缩感知（CCS）级联的外部树码的内部压缩感知码时隙明智的消息拼接。我们建议，通过利用MIMO信道信息的角度域，冗余所需的CCS树编码器/解码器可以被删除，以提高频谱效率，从而设计一个解耦的传输协议。为了进行活动检测和信道估计，我们提出了一个期望最大化辅助广义近似消息传递算法与马尔可夫随机场的支持结构，它捕获的角度域信道的固有集群稀疏结构。然后，通过基于相似性识别每个活跃用户的时隙分布信道，以聚类解码器的形式执行消息重构。提出了时隙平衡的K-means算法作为聚类解码器的核心，解决了特定应用场景的约束和冲突问题。大量的仿真结果表明，该方案实现了更好的错误性能在高频谱效率相比，基于CCS的URA计划。
2022-02-16 cs.IT math.IT
Diffusion Denoiser Achievable Analysis for Finite Blocklength Unsourced Random Access
本文提出一种兼容扩散去噪器的解码器，用于有限块长无源多址接入信道问题，通过训练得分网络提升性能，理论分析得出更紧的随机编码可实现界限，并在现有解码器上实现至少0.5dB的E_b/N_0改进。
2026-04-10 cs.AI cs.IT math.IT
Unsourced Random Access
本专著系统梳理噪声信道中的无源随机接入（URA）问题，阐述其通过共享编码器简化接收、并将随机接入作为编码问题处理的核心思想。
2025-09-29 cs.IT math.IT
Coded Compressed Sensing with Successive Cancellation List Decoding for Unsourced Random Access with Massive MIMO
无源随机接入（URA）是一种日益流行的通信范例，其与\textit{Internet-of-Things}（IoT）网络中的机器驱动数据传输相协调。在典型的URA设置中，非常大的群体内的活动设备的小子集希望向中央基站发送短消息。最初定义的基站配备了一个单一的天线，URA范式最近已扩展到实际的情况下，涉及基站与大量的天线由Fengler等人提出的级联编码方案，其中利用了非贝叶斯稀疏恢复算法，再加上由Amalladinne等人介绍的树码。在编码压缩感知的背景下。目前，现有的MIMO实现方式孤立地使用这两个组件。本文介绍了一种增强的连续取消列表解码风格的计划，促进稀疏恢复算法和树解码器之间的动态交互。这种修改可以大大减少AD算法的搜索空间，并且它在错误性能和计算复杂性方面都有显着的改善。仿真结果表明，对于一个系统与100个活跃用户，建议的解码器减少所需的天线在基站的数量由23%，以实现类似于Fengler等人的方案的性能。
2021-05-05 cs.IT math.IT
Coded Demixing for Unsourced Random Access
无源随机接入（URA）是最近提出的一种多址接入模式，适用于机器类型通信网络的上行链路信道。通过利用URA和压缩感知之间的强连接，大规模多址接入问题可以被转换为压缩感知（CS）问题，尽管是一个非常大的维度。为了有效地处理问题的维度，编码压缩感知（CCS）已经成为一种实用的信号处理工具，当应用于URA时，以低复杂度提供良好的性能。虽然CCS在恢复相对于单个基稀疏的信号方面是有效的，但是它不能联合地恢复相对于单独的基稀疏的信号。在本文中，CCS框架被扩展到混音设置，产生了一种称为编码混音的新技术。提出了一种通用的编码解混框架，并提出了一种基于近似消息传递（AMP）的低复杂度恢复算法。编码解混被应用于异构多类URA网络和传统的单类网络。它的性能进行了分析，并提出了数值模拟，以突出编码解混的好处。
2022-06-27 cs.IT math.IT
Massive Unsourced Random Access for Massive MIMO Correlated Channels
本文研究了大量的用户设备服务的基站（BS）配备了大量的天线的大规模随机接入。我们考虑一个免授权的无源随机接入（U-RA）计划，其中所有用户拥有相同的码本和BS的目的是宣布一个列表中发送的码字和恢复的消息发送的活跃用户。现有的大多数工作集中于将U-RA应用于过于简化的独立同分布（i.i.d.）渠道在本文中，我们考虑了一个适用于现实户外无线传播环境的具有视线分量的相当通用的联合相关MIMO信道模型。我们进行活动检测的发射码字进行改进的坐标下降的方法与贝叶斯学习自动机，以解决基于协方差的最大似然估计问题。该算法具有更快的收敛速度比传统的下降方法。我们进一步采用耦合编码方案来解决在实际的大规模机器类型通信场景中，公共码本的维度随用户有效载荷大小呈指数增长的问题。我们的模拟表明，要实现0.05的错误概率在相关信道中的可靠通信，必须支付0.9至1.3 dB的惩罚相比，在i.i.d.所需的最小信噪比。在BS处配备有足够数量的接收天线的条件下，
2020-09-14 cs.IT math.IT
Unsourced Random Massive Access with Beam-Space Tree Decoding
大规模机器类型通信（mMTC）的核心要求是支持大量机器类型设备（MTD）的可靠和快速接入。在许多实际应用中，基站（BS）只关心接收到的消息列表而不关心源信息，从而引入了新兴的无源随机接入（URA）概念。虽然最近已经提出了一些大规模多输入多输出（MIMO）URA方案，但是在传统URA方案中没有充分利用毫米波（mmWave）大规模MIMO系统的独特传播特性。在免授权随机接入中，BS不能独立地执行接收波束成形，因为BS不知道活动用户的身份。因此，只有固有的波束划分属性可以被利用来提高解码性能。针对毫米波大规模MIMO系统，提出了一种基于波束空间树译码的URA方案。具体地说，两个波束空间树解码器的设计分别基于硬判决和软判决，利用波束划分属性。它们都利用波束划分属性来帮助区分从不同用户发送的子块。此外，第一解码器可以减少搜索空间，享受低复杂度。第二解码器利用列表解码的优点来恢复未检测到的分组。仿真结果验证了所提出的URA方案相比，传统的URA方案的错误概率的优越性。
2021-12-30 cs.IT eess.SP math.IT
Coding for the unsourced A-channel with erasures: the linked loop code
针对带擦除的无源A信道，本文提出链接循环码，利用奇偶校验位以咬尾方式链接符号，并通过两阶段解码恢复被擦除符号，验证了其在机器类通信和编码压缩感知中的有效性。
2023-09-19 cs.IT cs.MM 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
Sub-optimality of Treating Interference as Noise in the Cellular Uplink
尽管将干扰视为噪声（TIN）的方案很简单，但在\cite{ShangKramerChen,MotahariKhandani,AnnapureddyVeeravalli}中，它在高斯2用户干扰信道中被证明是和容量最优的。在本文中，干扰网络由一个点到点信道干扰多址接入信道（MAC）被认为是，重点是弱干扰的情况下。该网络中的朴素TIN通过在发射机处使用高斯码、在MAC接收机处联合解码同时将干扰视为噪声、以及在点对点接收机处单用户解码同时将两个干扰视为噪声来执行。结果表明，在这种情况下，这种朴素的TIN方案从来都不是最佳的。事实上，结合时分多址和TIN的方案优于单纯TIN方案。给出了网络总容量的上界。
2011-05-26 cs.IT math.IT
On the Optimality of Treating Interference as Noise for Interfering Multiple Access Channels
在本文中，我们期待在高斯干扰多址接入信道（IMAC）的问题，作为噪声（TIN）的干扰。所考虑的网络包括$K$相互干扰的多址信道（MAC），每个MAC由两个发送器组成，发送独立的消息到一个接收器。我们定义的TIN方案为这个通道，其中每个MAC执行其容量实现策略的功率控制版本，同时将来自所有其他MAC的干扰视为噪声。我们描述了一个可实现的广义自由度（GDoF）的区域下的TIN计划，并确定一个政权的参数（在信道强度水平方面），该区域是最佳的。
2018-05-12 cs.IT math.IT
On the Optimality of Treating Inter-Cell Interference as Noise in Uplink Cellular Networks
在本文中，我们探讨了在蜂窝网络中的信息理论的最优处理干扰噪声（TIN）。我们专注于由高斯干扰多址接入信道（IMAC），包括$K$相互干扰的多址接入信道（MAC），每个由任意数量的发送器通信独立的消息，一个接收器形成的上行链路的情况下建模。我们将这种设置的TIN定义为一种方案，其中每个MAC（或小区）执行其容量实现策略的功率控制版本，使用高斯码本和连续解码，同时将来自所有其他MAC的干扰（即小区间干扰）视为噪声。我们的特点广义度的自由度（GDoF）区域实现通过建议的三角网计划，然后确定条件下，这个可实现的区域是凸的，而不需要分时。然后，我们收紧这些凸性条件，并确定一个制度，其中建议的TIN方案实现了整个GDoF区域的IMAC，并在一个恒定的间隙的整个容量区域。
2019-04-24 cs.IT math.IT
Sub-optimality of Treating Interference as Noise in the Cellular Uplink with Weak Interference
尽管将干扰视为噪声（TIN）的方案很简单，但在具有非常弱（噪声）干扰的高斯干扰信道（IC）中，它被证明是和容量最佳的。在本文中，通过引入一个额外的发送器来改变2用户IC，该发送器希望与IC的接收器之一进行通信。由此产生的网络由干扰多址接入信道（MAC）的点对点信道组成，并表示为PIMAC。研究了PIMAC算法的总容量问题，重点研究了TIN的最优性。事实证明，TIN在其朴素的变体中，所有发射机都是活动的，两个接收机都使用TIN进行解码，这不是PIMAC的最佳选择。事实上，结合时分多址和TIN（TDMA-TIN）的方案严格优于纯TIN方案。此外，它表明，在某些制度下，TDMA-TIN实现的和容量的确定性PIMAC和总容量在一个恒定的间隙高斯PIMAC。此外，它示出，即使对于非常弱的干扰，有一些制度，其中干扰对齐与功率控制和处理干扰作为噪声在接收机侧优于TDMA-TIN的组合。因此，一方面，在蜂窝上行链路中将干扰视为噪声在某些机制中是近似最优的。另一方面，这些制度不能简单地用干涉的强度来描述。
2015-04-20 cs.IT math.IT
