Mapper Side Geometric Shaping for QAM Constellations in 5G MIMO Wireless Channel with Realistic LDPC Codes
在无线通信系统中，存在用于信号传输的许多阶段。其中，映射和解映射将比特序列转换为复数序列，反之亦然。这个操作是由星座系统来完成的--由复平面上的一组标记点来完成。通常，星座的几何形状是固定的，并且星座点是均匀间隔的，例如，相同的正交幅度调制（QAM）用于宽范围的信噪比（SNR）。通过消除星座的一致性，可以实现更大的容量值。由于当前标准的限制，很难在映射器或解映射器侧改变星座。在这种情况下，可以使用原始方法仅在映射器或解映射器侧优化星座。通过容量的数值计算，说明了最佳几何星座的选择依赖于信噪比。通过最大化互信息（MI）来进行优化。MI函数描述通过具有最佳编码的信道传输的信息量。为了证明这种方法的有效性，我们使用现实的LDPC码和MIMO 5G OFDM信道在现代物理级Sionna仿真器中提供了数值实验。
2023-03-05 cs.IT cs.NI eess.SP
Linear Precoding for MIMO Channels with QAM Constellations and Reduced Complexity
本文研究了结合正交幅度调制（QAM）的多输入多输出（MIMO）系统中线性预编码器的设计问题。首先，基于Gauss-Hermite求积准则，提出了一种新的有效的方法来计算一般多输入多输出（MIMO）系统的输入输出互信息及其相应的梯度。然后，该方法被利用在块坐标梯度上升优化过程中，以确定全局最优的线性预编码器相对于MIMO输入输出互信息的QAM系统与相对适中的MIMO信道大小。所提出的方法接下来与复杂度降低的每组处理（PGP）技术结合应用，该技术是半最优的，以在发射机（CSIT）处完美的信道状态信息以及统计信道状态信息（SCSI）场景，具有高发射和接收天线尺寸，并且星座尺寸高达$M=64$。我们的数值结果表明，开发的预编码器提供显着更好的性能比没有预编码器的配置，和最大分集预编码器的QAM星座大小$M=16,~32$，$~64$和MIMO信道大小$100\times100$。
2016-03-09 cs.IT math.IT
One-Bit Precoding and Constellation Range Design for Massive MIMO with QAM Signaling
使用低分辨率数模转换器（DAC）进行发射预编码为大规模多输入多输出（MIMO）实现提供了至关重要的能效优势。针对下行大规模MIMO传输中的平均符号出错率（SER）最小化问题，提出了一种正交幅度调制（QAM）星座范围和1比特符号级预编码设计方法。首先推导出具有低分辨率DAC预编码的SER的严格上限。推导出的表达式表明，一比特预编码的性能下降可以解释为QAM星座的有效最小距离的减少。使用所获得的SER表达式，我们提出了一个QAM星座范围设计的单用户的情况下。结果表明，在大规模MIMO限制下，采用1比特预编码的星座图范围的合理选择是采用每符号功率约束的无限分辨率预编码，但要减小$\sqrt{2/π}$或约$0.8$。相应的最小距离减少转化为1比特预编码和无限分辨率预编码的性能之间的约2dB的差距。本文进一步提出了一种低复杂度的启发式算法的一比特预编码器的设计。最后，提出的QAM星座范围和预编码器的设计推广到多用户下行链路。我们建议通过与一比特预编码的$\sqrt{2/π}$相同的因子来缩放具有每符号功率约束的无限分辨率迫零（ZF）预编码的星座范围。所提出的一比特预编码方案被示出为在无限分辨率ZF的2dB内。在天线数量方面，一比特预编码需要大约50%的天线来实现与无限分辨率预编码相同的性能。
2018-03-14 cs.IT math.IT
CP-OFDM Achieves the Lowest Average Ranging Sidelobe Under QAM/PSK Constellations
本文研究ISAC中以通信为中心的最优测距波形，证明CP-OFDM在QAM/PSK星座下实现全局最低P-ACF旁瓣，并在无CP情况下对A-ACF达到局部最优，且数值结果验证无其他正交波形能超越OFDM。
2025-07-21 cs.IT eess.SP math.IT
Achievable Sum-rate of variants of QAM over Gaussian Multiple Access Channel with and without security
本文研究了多种QAM变体及混合星座在高斯多址信道下的可达和速率，并拓展至高斯多址窃听信道场景，分析了不同SNR下各调制方案的保密和速率性能，给出了最优调制组合结论。
2023-08-22 cs.IT eess.SP math.IT
Low Correlation Sequences over the QAM Constellation
本文首先介绍了在大小为M^2=4^m的QAM星座上的低相关序列族及其作为CDMA设置中的扩频序列的潜在适用性。五个结构，它示出了如何这样的序列家庭有能力传输更大量的数据，以及使可变速率的反向链路上的信令。规范族CQ具有周期N，归一化最大相关参数theta_max由A sqrt（N）限制，其中“A”的范围从16-QAM情况下的1.8到大M的3.0。在CDMA设置中，每个用户能够在扩频序列的每个周期传送2 m比特的数据，通过将序列族的大小减半，该扩频序列可以增加到3 m比特的数据。用于构建CQ的技术很容易扩展到产生更大的序列家族，并提供了一个例子。所选系列SQ具有较低的theta_max值，但仅允许（m+1）比特数据调制。交织的16-QAM序列族IQ具有theta_max <= sqrt（2）sqrt（N）并且支持3比特数据调制。剩余的两个族在M^2-QAM星座的大小为2 M的正交PAM（Q-PAM）子集上。与系列SQ相比，系列P具有较低的theta_max值，同时仍然允许（m+1）比特数据调制。在8进制Q-PAM星座上的交织族IP允许3比特数据调制，并且有趣的是，实现了theta_max的Welch下界。
2007-11-28 cs.IT math.IT
Experimental Demonstration of Geometrically-Shaped Constellations Tailored to the Nonlinear Fibre Channel
一个几何形状的256-QAM星座，量身定制的非线性光纤信道，实验证明。所提出的星座优于均匀和AWGN定制的256-QAM，因为它旨在优化整形增益，非线性和收发器损伤之间的权衡。
2018-05-15 cs.IT math.IT
Efficient Multi-Dimensional Mapping Using QAM Constellations for BICM-ID
比特交织编码调制与迭代解码（BICM-ID）提供了非常好的错误性能，在加性高斯白噪声（AWGN）和衰落信道，如果它使用一个明智的设计信号映射。此外，通过采用多维（MD）调制，可以显著改善BICM-ID的错误性能。然而，除了使用较小星座的MD调制之外，通过计算机搜索技术获得合适的MD映射，二进制相移键控（BPSK）、正交相移键控（QPSK）和$8$进制相移键控（$8$ -PSK）作为基本调制。MD调制的字母表大小随着基本调制的阶数的增加而呈指数增加，并且计算机搜索变得棘手。在本文中，我们提出了一个系统的映射方法的MD调制。我们提出的方法的创新之处在于，它产生MD映射使用$16$ -和$64$ -正交幅度调制（QAM）非常有效。数值结果表明，该方法提高了BICM-ID的出错率。
2016-12-30 cs.IT math.IT
Ber analysis of iterative turbo encoded miso wireless communication system under implementation of q-ostbc scheme
本文对MISO无线通信系统的性能进行了全面的研究。所研究的4 × 1空间复用Turbo编码系统结合了QPSK、QAM、16 PSK和16 QAM数字调制下的准正交空时分组编码（Q-STBC）和ML信号检测方案。仿真结果表明，QAM调制方式能显著改善系统性能。结果还表明，在Turbo编码/解码方案中，随着迭代次数的增加，系统性能显著增强。
2012-03-08 cs.IT math.IT
High-Rate Regular APSK Constellations
大多数现代通信系统采用正交幅度调制（QAM）星座作为传输方案。然而，由于它们的方形结构，QAM不能随着星座点数量的增长而对相位噪声效应提供令人满意的保护，同时增加了它们的峰均功率比（PAPR）。这需要在发射机处使用昂贵的功率放大器和振荡器来保证低失真，从而使实际高数据率系统中密集传输方案的采用变得复杂。在本文中，我们构建了一个编码调制方案的基础上，定期幅度和相移键控（RAPSK）调制。我们提出了一种新的多级编码（MLC）标记的星座点分离幅度和相位域。我们提供了一种新的多级解码（MSD）方案，允许低复杂度的对数似然比（LLR）计算的软输入解码的分量码，以及一个合适的速率设计。最后，我们比较了所提出的方案与国家的最先进的QAM星座和优化星座的相位噪声的存在。
2018-12-06 cs.IT math.IT
Constant Envelope Precoding with Adaptive Receiver Constellation in MISO Fading Channel
恒包络预编码是一种能够实现高功率放大器效率的传输技术。对于单用户多输入单输出（MISO）信道中的CE预编码，当且仅当期望的星座可以被缩放为位于环形中时，期望的星座在接收器处是可行的，环形的边界由瞬时信道实现表征。因此，如果固定的接收机星座被用于衰落信道中的CE预编码，其中环是时变的，则通常存在遇到使得CE预编码不可行的信道的非零概率，从而导致高概率的错误。针对这一问题，本文研究了在单用户MISO平坦衰落信道中，发射端具有任意数量天线的CE预编码的自适应接收星座设计。我们首先研究固定速率自适应接收机星座设计，以最大限度地减少符号出错率（SER）。具体而言，提出了一种有效的算法，找到最佳的幅度和相移键控（APSK）星座与两个环，这是可行的，最大的最小欧几里德距离（MED），对于任何给定的星座大小和瞬时信道实现。数值结果表明，通过使用优化的固定速率自适应接收星座，我们提出的方案实现了显着改善的SER性能比CE预编码与固定的接收星座。基于最优固定速率自适应双环APSK星座集族，提出了一种可变速率CE传输方案，并进行了数值分析。
2016-07-15 cs.IT math.IT
Constellation Mapping for Physical-Layer Network Coding with M-QAM Modulation
Northeastern University（东北大学）；Imperial College London（帝国理工学院）；University of Sydney（悉尼大学）
针对M-QAM调制的物理层网络编码，提出一种将叠加M-QAM信号映射为编码符号的映射方案，并评估其误码性能，进而提出速率自适应方案。
2013-05-11 cs.IT cs.NI cs.SY
Blind Source Separation Algorithms Using Hyperbolic and Givens Rotations for High-Order QAM Constellations
本文研究了多输入多输出通信系统中瞬时混合信号的盲解混问题。主要目的是提出有效的盲声源分离（BSS）算法专用于中等或高阶QAM星座。针对多模（MM）和字母匹配（AM）准则，提出了四种新的迭代批量盲源分离算法。对于这些成本函数的优化，使用Givens和双曲旋转的迭代法。预白化操作也被用来降低设计问题的复杂性。值得注意的是，所设计的算法使用Givens旋转给出了令人满意的性能，只有大量的样本。然而，对于少量的样本，通过结合Givens和双曲旋转设计的算法补偿了在这种情况下发生的病态白化，从而提高了性能。针对中阶QAM信号（如16-QAM），提出了两种处理MM准则的算法。另外两个处理的AM标准提出了高阶QAM信号。最后从信干噪比、符号出错率和收敛速度等方面与现有的批处理盲源分离算法进行了比较。仿真结果表明，所提出的方法优于当代批BSS算法。
2016-06-29 cs.IT math.IT stat.ML
A Low ML-decoding Complexity, Full-diversity, Full-rate MIMO Precoder
多输入多输出（MIMO）天线系统的预编码被认为是在发射机和接收机的完美的信道知识。对于2个发射天线和QAM星座，一个近似最佳的（相对于在接收信号空间中的点之间的最小欧几里德距离）实值预编码器的基础上提出的奇异值分解（SVD）的信道，它示出提供一个最大似然（ML）解码复杂度为$\mathcal{O}(\sqrt{M})$的平方$M$ -QAM。所提出的预编码器对于任意QAM星座是容易获得的，不像Collin等人的用于2个发射天线的已知复值最佳预编码器，其对于4-QAM单独存在，ML解码复杂度为$\mathcal{O}(M\sqrt{M})$（M=4），并且对于较大的QAM星座是极难获得的。与复值最优预编码器相比，所提出的预编码器在4-QAM的错误性能方面的损失仅是微不足道的。我们的预编码方案被扩展到更多数量的发射天线上的E- $d_{min}$预编码器的4-QAM的Vrigneau等人。这是一个扩展的复值最佳预编码器4-QAM。与最近提出的$X-$和$Y-$预编码器相比，我们的预编码器的错误性能明显更好。结果表明，我们的预编码器提供了全分集QAM星座，这是支持的字错误概率为$2\times2$，$4\times4$和$8\times8$系统的仿真图。
2011-01-13 cs.IT math.IT
A General Conditional BER Expression of Rectangular QAM in the Presence of Phase Noise
本文通过对比特判决区域和位置的解析描述，给出了加性高斯白噪声（AWGN）信道下$M$ -ary脉冲幅度调制（$M$ -PAM）系统的比特出错率（BER）表达式。得到的表达式，然后用于推导出的条件BER的矩形正交幅度调制（QAM）的相位噪声的给定值。数值结果表明，相位噪声对条件误码率性能的影响与星座尺寸成正比。此外，据观察，给定星座大小，与其他矩形星座相比，方形QAM实现了最低的相位噪声引起的性能损失。
2021-01-04 cs.IT cs.SY eess.SY
A Machine Learning Approach for Simultaneous Demapping of QAM and APSK Constellations
Centrum Wiskunde & Informatica（荷兰数学和计算机科学研究学会）；Vrije Universiteit（自由大学）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；Ministry of Defence（国防部）
针对电信系统中DNN接收机精度与灵活性难权衡的问题，提出可同时解映射多类QAM、APSK星座的概率框架，利用星座层级关系减少输出且不提升误码率，接近AWGN信道下最优解调误差下界，提升DNN接收机实用性。
2024-05-16 cs.AI cs.IT cs.LG
Performance analysis of FSO using relays and spatial diversity under log-normal fading channel
研究了在源端采用中继和空间分集的自由空间光通信系统的性能。分析中还考虑了不同天气条件和几何损失引起的大气湍流和衰减的影响。给出了对数正态衰落信道下多跳多输入单输出（MISO）自由光通信系统中M进制正交幅度调制（M-QAM）技术的误比特率的精确解析表达式。此外，多跳MISO和多跳单输入单输出（SISO）FSO系统的链路性能进行了比较，不同的系统使用开关键控（OOK），重复码（RC）和M进制脉冲幅度调制（M-PAM）技术。一个显着的性能增强的BER分析和SNR增益方面的多跳MISO和多跳SISO FSO系统与M-QAM比其他现有的系统具有不同的调制方案。此外，Monte-Carlo模拟被用来验证所推导的分析结果的准确性和一致性。仿真结果表明，在相同频谱效率的情况下，采用中继和空间分集的M-QAM调制多跳MISO和多跳SISO FSO系统的性能优于其他系统。
2018-03-31 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Constellation Rotation and Symbol-level Precoding Optimization in the Downlink of Multiuser MISO Channels
研究了无线多天线系统下行链路中多个用户间的同时干扰问题。为了利用多用户干扰并在接收机侧将其转换为有用功率，通过联合利用来自每个单独用户的数据和信道状态信息来利用符号级预编码。本文介绍了一种复杂性降低计划，利用星座的对称性，以减少可能的计算和符号级优化问题的约束条件的数量。本文还提出了一种新的传输技术，联合优化发送符号级预编码和星座旋转的数据流为每个用户。其目的是增加具有相长干涉的概率，从而提高性能。我们专注于提高能源效率，通过降低所需的功率，以满足一定的服务质量的约束，通过解决一个符号级的预编码问题，并找到每个用户星座旋转的最佳相位。该问题是非凸的，因此，我们提出了一个有效的分支定界算法结合半定松弛来解决问题，并找到一个有效的解决方案。数值结果以比较的方式示出所提出的技术的有效性，其在能量效率和功耗方面优于最先进的符号级预编码方案。
2020-11-08 cs.IT eess.SP math.IT
A Low-Complexity, Full-Rate, Full-Diversity 2 X 2 STBC with Golden Code's Coding Gain
本文提出了一种适用于2发射天线、2接收天线多输入多输出（MIMO）系统的低ML译码复杂度、全速率、全分集空时分组码（STBC），其编码增益等于任何QAM星座的最佳和众所周知的Golden码。最近，已经提出了两种码（由Paredes、Gershman和Alkhansari以及由Sezginer和Sari），其相对于Golden码享有较低的解码复杂度，但是具有较小的编码增益。本文提出的$2\times 2$空时分组码对非正方形QAM星座的译码复杂度低于Golden码，而对正方形QAM星座的译码复杂度与Golden码相同。与Paredes-Gershman-Alkhansari码和Sezginer-Sari码相比，该码在非矩形QAM星座中具有相同的译码复杂度。仿真结果，比较码字出错率（CER）的性能，提出。
2008-06-11 cs.IT math.IT
$M$-QAM Precoder Design for MIMO Directional Modulation Transceivers
随着服务需求的持续增加，频谱高效的多天线无线通信系统是一个关键挑战。与此同时，为无线电接入网络供电正面临环境和监管限制。为了实现更高的功率效率，我们通过考虑$M$星座，特别是利用$M=4,8,16,32$，设计了定向调制预编码器。首先，扩展的检测区域被定义为所需的星座使用解析几何。然后，星座点被放置在这些区域的最佳位置，同时与传统的$M$ -QAM调制一样保持到相邻星座点和检测区域边界的最小欧几里德距离。为了进一步提高功率效率和类似于高SNR下固定设计的出错率，针对$M=16,32$星座的内部点对松弛检测区域进行建模。模型化的扩展和放松的检测区域以及调制特性被用来制定符号级预编码器的设计问题，定向调制，以最小化传输功率，同时保持在目的地所需的最小信噪比。此外，扩展和放松的检测区域用于预编码器设计，以最小化每个功率放大器的输出。我们将设计问题转化为凸问题，并设计了一个内点路径跟踪迭代算法来解决上述问题，并提供了详细的参数和起点的初始值。结果表明，与基准方案相比，该方法在较宽的信噪比范围内具有更好的功率和峰值功率降低以及符号出错率降低性能。
2018-11-24 cs.IT math.IT
Coded Modulation Schemes for Voronoi Constellations
本文针对多维Voronoi星座图（VCs）在前向纠错编码后缺乏保持增益方案的问题，设计了基于软判决FEC码的BICM和MLCM编码调制方案及三种映射与LLR计算算法，仿真表明在AWGN信道下VCs比QAM获得最高1.84 dB和0.99 dB的SNR增益且复杂度极低。
2023-08-01 cs.IT math.IT
Symbol-Level Precoding Design for Max-Min SINR in Multiuser MISO Broadcast Channels
本文研究了多用户多输入单输出（MISO）信道下行链路中最大最小信干噪比（SINR）准则下的符号级预编码（SLP）设计问题。首先，我们证明了距离保持建设性干涉区域（DPCIR）总是多面体角（移动尖锥）的任何给定的星座点与无界的决策区域。然后证明了在一个给定的无界DPCIR中，任何信号的范数大于对应顶点的范数当且仅当星座的凸包包含原点。利用这些性质，我们表明，无噪声的接收信号躺在一个无界的DPCIR的功率是两个参数的严格递增函数。这允许我们将原始非凸SLP最大-最小SINR重新公式化为凸优化问题。我们讨论的损失，由于我们提出的凸重构，并提供了一些模拟结果。
2018-03-19 cs.IT eess.SP math.IT
End-to-end Learning for GMI Optimized Geometric Constellation Shape
提出了基于自动编码器的几何整形，包括优化比特映射。对于各种数据率和存在收发器损伤的情况，在GMI中实现高达0.2比特/QAM符号增益。增益可以收获与标准的二进制FEC在没有成本w.r.t.常规BICM。
2019-07-19 cs.IT eess.SP math.IT
FTN Signaling: Spectral Efficiency from BPSK to 16-QAM
Atilim University（阿提利姆大学）；Cankiri Karatekin University（昌克勒卡雷特金大学）；Middle East Technical University（中东技术大学）；Ankara Yildirim Beyazit University（安卡拉耶尔德勒姆贝亚齐特大学）；Izmir Bakircay University（伊兹密尔巴希切希尔大学）；Carleton University（卡尔顿大学）
该研究针对 BPSK、QPSK 和 16-QAM 的 FTN 信号，在 MMSE-CS 检测框架下分析其可实现信息率，发现星座阶数越高，最佳加速因子越接近奈奎斯特极限，为 FTN 信号工作点选择提供依据。
2026-10-09 cs.IT eess.SP math.IT
Optimizing Quasi-Orthogonal STBC Through Group-Constrained Linear Transformation
本文首先推导了准正交空时分组码（QO-STBC）的一般代数结构。接下来，我们提出了组约束线性变换（GCLT）作为一种手段，以优化分集和编码增益的QO-STBC与正方形或矩形QAM星座。与采用星座旋转（CR）的QO-STBC相比，采用GCLT的QO-STBC只需要一半的符号数进行联合检测，从而降低了最大似然译码的复杂度。我们还推导出最佳的GCLT参数与方形QAM星座的QO-STBC。优化后的GCLT QO-STBC能够实现全发射分集，并且在相同码率下与CR QO-STBC相比性能损失可以忽略不计。
2008-06-20 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Full Diversity Collaborative Unitary Space-Time Block Code Design via Unique Factorization of Signals
在本文中，一个新的概念称为\textit{uniquely factorable constellation pair}（UFCP）提出了一个非相干全分集协作酉空时分组码的系统设计，通过规范化两个Alamanti码的无线通信系统具有两个发射机天线和一个接收机天线。证明了这种酉UFCP码在无噪声情况下保证了信道系数和发送信号的唯一标识，在有噪声情况下保证了非相干最大似然（ML）接收机的全分集。为了进一步提高误码性能，在传输比特率受限的情况下，通过对一对能量有效的正交幅度调制（QAM）星座图进行适当且唯一的分解来设计最优酉UFCP码，以最大化编码增益.在深入研究分数编码增益函数的基础上，本文提出了一种最大化编码增益的技术方法，即精心设计能量尺度，将QAM星座角上的前三个最大能量点压缩到目标的分母中，并精心设计星座三元组，形成两个UFCP，其中一个与另外两个协作以使得在目标的分子中沿着两个发射机天线的累积最小欧几里得距离尽可能大，并且同时，以避免具有最大能量的QAM星座的尽可能多的角点，以实现分子的最小值。换句话说，通过智能星座协作和有效的能量压缩来获得最佳编码增益。
2011-09-19 cs.IT math.IT
Confusion-Erasure Bounds of Error-Bounded Decoders under QAM
RPTU University Kaiserslautern-Landau（凯泽斯劳滕-兰道理工大学）；German Research Center for Artificial Intelligence (DFKI)（德国人工智能研究中心）
本文针对QAM星座在有限块长度下推导误差有界译码器的块混淆率上下界，证明其随符号能量和块长度单调递减，并确认擦除成为主要残余错误。
2026-11-04 cs.IT math.IT
Physical Layer Network Coding for Two-Way Relaying with QAM and Latin Squares
针对物理层网络编码双向中继场景的调制方案的设计最近已经被广泛地研究，该协议采用两个阶段：多址（MA）阶段和广播（BC）阶段。Koike-Akino等人观察到，根据信道条件自适应地改变在中继器处使用的网络编码映射极大地降低了在MA阶段期间在中继器处发生的多址干扰的影响，并且所有这些网络编码映射应满足称为排他性定律的要求。在使用Latin Squaures的\cite{NVR}中，仅对端节点使用M-PSK信号集的情形进行了广泛研究。在本文中，我们解决了端节点使用M-QAM信号集（其中M具有$2^{2λ}$的形式，$λ$是任何正整数）的情况。在衰落情形中，对于称为奇异衰落状态的某些信道条件$γe^{j θ}$，MA相位性能大大降低。我们发现，平方QAM信号集的奇异衰落状态的数量较少的PSK信号集相比。正因为如此，中继的复杂性大大降低。此外，在BC阶段中需要较少数量的开销比特。衰落状态$γe^{j θ}=1$对于包括PSK和QAM的任意大小的所有星座是奇异的。对于任意PSK星座，众所周知，通过逐位XOR映射获得的拉丁方消除了这种奇异性。我们表明，XOR映射未能消除这种奇异性QAM的大小大于4，并表明，一个双块循环拉丁方消除这种奇异性。仿真结果表明了QAM优于PSK。
2012-03-15 cs.IT math.IT
Bit Error Rate Analysis of M-ARY PSK and M-ARY QAM Over Rician Fading Channel
本文主要研究了莱斯衰落信道中不同信噪比下多进制QAM和多进制PSK的误比特率性能。信号在无线通信系统中经历多径传播，这导致信号幅度在时间上迅速波动，被定义为衰落。莱斯衰落是一种小信号衰落。莱斯衰落是无线电传播不一致性的假设模型，其由无线电信号自身的分数抵消产生，并且因此信号通过几个不同的路径到达接收器。在这种情况下，至少一个目的地路径被延长或缩短。从本文中可以看出，对于M进制QAM和M进制PSK（如256 QAM，64 PSK等），当信噪比以分贝为单位增加时，其误比特率值减小，并利用MATLAB仿真给出了M进制QAM和M进制PSK的星座图。在信噪比一定的情况下，随着分集阶数的增加，误比特率也随之下降。分集是一种有影响的接收机系统，它提供了对接收信号强度的改善。
2020-02-16 cs.IT eess.SP math.IT
Fast Maximum-Likelihood Decoder for 4*4 Quasi-Orthogonal Space-Time Block Code
介绍了两种4 × 4准正交空时分组码（QOSTBC）的快速最大似然（ML）检测方法。第一种算法的设计相对简单，它利用正交幅度调制（QAM）星座的结构来实现其目标，第二种算法虽然稍微复杂一些，但可以应用于任何任意星座。这两种解码器都利用了一种新的ML度量分解技术，将度量分为独立的正部分和正干扰部分。通过使用噪声的独立部分和统计量，大大减少了符号的搜索空间。最后，搜索空间的成员被连续地评估，直到度量被最小化。仿真结果证实，建议的解码器是优于一些最近公布的方法在复杂度水平。更具体地，结果验证了与使用16-QAM的现有技术解决方案相比，使用1024-QAM的新算法的应用将需要降低的计算复杂性。
2017-06-12 cs.IT math.IT
MIMO Detection for High-Order QAM Based on a Gaussian Tree Approximation
针对采用高阶QAM星座的MIMO通信系统，提出了一种新的检测算法。对应于这个问题的因子图是非常循环的;事实上，它是一个完全图。因此，直接应用置信传播（BP）算法会产生非常差的结果。我们的算法是基于无约束线性系统的高斯密度的最优树近似。然后应用有限集约束来获得无环离散分布。结果表明，即使近似不直接应用于精确的离散分布，应用BP算法的无环因子图优于目前的方法在性能和复杂性方面。在MIMO检测问题上证明了该算法的性能改进。
2010-01-29 cs.IT math.IT
Low ML-Decoding Complexity, Large Coding Gain, Full-Rate, Full-Diversity STBCs for 2 X 2 and 4 X 2 MIMO Systems
本文（该手稿的部分内容已被接受用于在新奥尔良举行的IEEE Globecom 2008上的演示）涉及低最大似然（ML）解码复杂度、全速率和全分集空时分组码（STBC），其也提供大的编码增益，用于2个发射天线，2个接收天线（$2\times 2$）和4发射天线2接收天线（$4\times 2$）MIMO系统。目前，用于$2\times2$系统的最公知的STBC是Golden码，而用于$4\times2$系统的STBC是DjABBA码。本文在Biglieri、Hong和Viterbo的基础上，提出了一种新的适用于$2\times 2$系统的空时分组码。对于正方形QAM星座，该码在性能和ML解码复杂度上与Golden码相匹配，而对于非矩形QAM星座，该码具有较低的ML解码复杂度，具有相同的性能。该代码也被证明是\emph{information-lossless}和\emph{diversity-multiplexing gain}（DMG）权衡最优的。然后，将该设计过程扩展到$4\times 2$系统，并给出了一种编码，其性能优于QAM星座的DjABBA码，具有较低的ML解码复杂度。到目前为止，对于大小为$M$的平方QAM，已经报道了Golden码具有$M^4$量级的ML解码复杂度。本文提出了一种将其ML译码复杂度降低到$M^2\sqrt{M}$的方案。
2008-09-03 cs.IT math.IT
On the Capacity of MISO Channels with One-Bit ADCs and DACs
一位无线收发器是一种很有前途的通信架构，它不仅可以方便毫米波通信系统的设计，而且可以极大地降低功耗。然而，在收发器处由一比特量化引起的非线性失真效应改变了通信速率的基本限制。在本文中，一个多输入单输出（MISO）衰落信道的容量与1比特收发机的特点是在一个封闭的形式时，完美的信道状态信息（CSI）在发送器和接收器都可用。一个主要的发现是，容量实现传输策略是均匀地使用四个多维星座点。四个多维星座点被最佳地选择为信道和信噪比（SNR）的函数之间的信道输入集构造的空间点阵调制方法。作为一个副产品，它示出，几个比特的CSI反馈足以实现的能力。对于CSI不完全知道的情况下，接收机，实际的信道训练和CSI反馈方法，有效地利用推导出的容量实现传输策略。
2018-11-14 cs.IT math.IT
Communicating Under Channel Uncertainty
针对单发射和接收天线系统，提出了一种新的星座设计，以克服信道系数相位估计中的误差。所提出的星座是PSK和PAM星座的组合，其中PSK用于提供针对相位误差的保护，而PAM用于使用信道系数的幅度的知识来增加传输速率。所提出的星座的性能被证明是显着优于广泛使用的QAM方面的错误概率。所提出的策略也可以扩展到使用多个发射和接收天线的系统。
2010-10-08 cs.IT math.IT
Deterministic Sort-Free Candidate Pruning for Scalable MIMO Box Decoding
Vodafone Chair Mobile Communications Systems, Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）
本文提出两种确定性剪枝策略，用于实现可扩展的 MIMO 信框解码，通过减少计算复杂度并保持 QAM 阶数无关性，实现硬件高效实现。
2026-02-12 cs.IT eess.SP math.IT
BICM-compatible Rate Adaptive Geometric Constellation Shaping Using Optimized Many-to-one Labeling
提出并实验验证了一种与BICM兼容的速率自适应几何星座整形方案，通过优化QAM点位置和标签实现高信息速率，在非线性信道中性能与PAS相当，并显著优于传统QAM。
2024-03-13 cs.IT eess.SP math.IT
Capacity-based Spatial Modulation Constellation and Pre-scaling Design
为提升空间调制性能，本文提出无信道状态信息反馈下基于BICM容量最大化的非均匀星座图与预缩放系数优化设计方案，仿真证明其能带来显著性能增益，有望应用于未来6G。
2023-10-24 cs.IT eess.SP math.IT
NB QC-LDPC Coded QAM Signals with Optimized Mapping: Bounds and Simulation Results
本文的目的是研究非二进制低密度奇偶校验（NB LDPC）码在编码调制系统中使用时的特性。本文主要研究了在QAM信令中使用$m \le 6$的Galois域GF $(2^m)$的扩展上的具有实际意义的NB LDPC码。NB QC LDPC编码传输的性能强烈地依赖于非二进制符号到信号星座点的映射。我们获得了一个随机编码界的最大似然解码错误概率的合奏随机不规则NB LDPC码与QAM信令用于特定的符号到信号点映射。这个界限是基于这些映射导出的系综平均欧氏距离谱。给出了NB准循环LDPC码在不同映射下的置信传播译码的仿真结果。与优化的二进制QC-LDPC码在WiFi和5G标准，以及与新的界限，进行比较。
2022-05-23 cs.IT math.IT
Low-Complexity Multiuser QAM Detection for Uplink 1-bit Massive MIMO
本文研究了一比特大规模多输入多输出（MIMO）系统的多用户检测，以降低基站的功耗。设计了一种低复杂度的近最大似然（nML）多用户检测算法，假设每个基站天线端口连接一对单比特分辨率的模数转换器（ADC），每个用户设备（UE）从正交幅度调制（QAM）星座发送符号。首先，一个新的凸规划制定为ML检测器的凸代理，随后通过加速一阶方法求解。然后，利用凸优化问题的解来解决具有减小的搜索空间的精细组合问题，这需要UE数量的非指数复杂度。明智的仿真研究证实了所产生的两相检测算法的有效性。所提出的两阶段算法可以实现接近ML检测器的符号出错率（SER）性能，与现有技术中的nML检测方案相比，具有显著降低的计算成本。
2018-06-08 cs.IT math.IT
Symbol-Level Precoding Through the Lens of Zero Forcing and Vector Perturbation
符号级预编码（Symbol-level precoding，SLP）是多用户多输入多输出（multi-input-multi-output，MIMO）信道中物理层传输预编码的一种新方法。它利用了基本的符号星座结构，而传统的线性预编码的范例没有，以提高符号级的性能，如符号错误概率（SEP）。它还允许预编码器采取比线性预编码更一般的形式。本文旨在更好地理解SLP和线性预编码之间的关系，随后的设计影响，以及现有SLP范围之外的进一步连接。聚焦于正交幅度调制（QAM）星座，我们的研究是建立在一个基本的信号观察，即，SLP可以等价地表示为迫零（ZF）的线性预编码方案增加了一些适当选择的符号相关的扰动项，和一些扩展形式的SLP是等价的矢量扰动（VP）的非线性预编码方案增加了上述扰动项。我们研究如何从这种扰动ZF和VP解释产生的见解可以利用i）大大简化某些SLP设计标准的优化，即，总功率或峰值功率最小化受SEP质量保证;和ii）绘制与一些现有的SLP设计的连接。我们还触及的分析方面表明，在总功率最小化的标准下，基本的ZF计划是一个接近最佳的SLP计划时，QAM的顺序是非常高的-这给出了一个重要的含义，SLP是更有用的低阶QAM的情况下。数值结果进一步表明了不同的SLP设计的优点和局限性来自扰动ZF和VP的解释。
2022-02-14 cs.IT eess.SP math.IT
Full Diversity Codes for MISO Systems Equipped with Linear or ML Detectors
针对多发射单接收天线的无线通信系统，提出了空时分组码（STBC）在线性接收机下实现全分集的一般准则。特别地，具有Toeplitz结构的STBC满足该标准，因此能够实现全分集。对该Toeplitz STBC的进一步研究揭示了以下重要性质：a）可以使符号传输速率接近1。b）将Toeplitz码应用于在最近星座点之间具有非零距离的任何信令方案导致非零行列式。此外，如果QAM被用作信令方案，那么对于独立的MISO平坦衰落信道，Toeplitz码被证明是接近最佳的分集与复用的折衷与ZF接收机时，信道使用的数量是大的。到目前为止，这是第一个非正交STBC显示，以实现这种接收机的最佳权衡。另一方面，当在MISO系统中采用ML检测时，Toeplitz STBC实现了独立信道的最大编码增益。当信道衰落系数相关时，Toeplitz STBC的固有传输矩阵可以被设计为最小化平均最坏情况的成对错误概率。
2008-07-01 cs.IT math.IT
Constellation Shaping for WDM systems using 256QAM/1024QAM with Probabilistic Optimization
本文通过数值模拟和实验研究了概率整形技术在正交幅度调制（QAM）波分复用（WDM）光通信系统中的应用。首先从光信道的改进的Blahut-Arimoto算法中找到QAM符号的优化概率质量函数（PMF）。然后应用turbo编码比特交织编码调制系统，其依赖于多对一标记来实现期望的PMF，从而实现成形增益。导频符号以最多2%的速率用于同步和均衡，使得可以接收大到1024 QAM的输入星座。该系统在10 GBaud，5信道WDM系统上进行了实验评估。最大系统范围增加了。在输入数据速率为4.65比特/符号时，标准1024 QAM的幅度可达20%，在5.46比特/符号时，幅度可达75%。结果表明，速率自适应不需要改变调制格式。所提出的1024 QAM整形系统的性能在WDM信号的所有5个信道上针对选定的距离和速率进行了验证。最后，通过EXIT图和BER分析表明，迭代解映射虽然通常对系统有益，但不是实现成形增益的要求。
2016-09-11 cs.IT math.IT physics.optics
Signal Constellations with Enhanced Energy Efficiency for High-Speed Communication Systems
Moscow Technical University of Communications and Informatics (MTUCI)（莫斯科通信与信息技术大学）
本文提出SCOPT方法，通过增加归一化信号持续时间提升多维信号星座的最小欧几里得距离，实现比传统方法更高的能效，且结构简单适用于QAM等标准调制方案。
2026-04-01 cs.IT math.IT
Vector Perturbation Channel Inversion for SWIPT MU-MISO Systems
本文研究了在多用户多输入单输出（MU-MISO）下行链路信道中采用矢量扰动（VP）预编码同时传输信息和能量的问题。我们表明，传统的VP除了信息容量的好处，提供线性信道反演技术，它提高了收获的能量在接收器由于扩展的符号星座。为了进一步提高收获性能，所提出的修改的VP技术（命名为VP-EH）设计VP整数偏移，以最大限度地提高交付的功率。该方案采用整数最小二乘问题，找到最接近的点，这是由瑞利商优化问题的一个点的格点。最后，提出了一种传统VP和VP-EH之间的凸组合，以实现最大化信息或能量之间的权衡。理论和仿真结果表明，VP是一种很有前途的技术，同时传递信息和能量的MU-MISO系统。
2022-08-30 cs.IT math.IT
A low-complexity 2D signal space diversity solution for future broadcasting systems
-DVB-T2是第一个采用旋转和循环Q延迟（RCQD）调制的工业标准，以提高衰落信道的性能。与传统的正交幅度调制（QAM）相比，这种调制方式在恶劣的信道条件下具有重要的增益，但相应的解调复杂度仍然阻碍了它的广泛应用。本文针对不同的QAM星座提出了不同的旋转角度和相应的低复杂度检测方法。结果表明，所提出的解决方案简化了发射机和接收机，通常比DVB-T2中提出的角度具有更好的性能。与目前DVB-T2中使用的最低复杂度解映射器相比，所提出的解决方案实现了超过60%的额外降低。索引项- DVB-T2、旋转和循环Q延迟（RCQD）调制、信号空间分集（SSD）、衰落信道、正交幅度调制（QAM）、最大对数、计算复杂度。
2015-11-04 cs.IT math.IT
On Fast-Decodable Space-Time Block Codes
我们专注于全速率，快速解码的空时分组码（STBC）的2x2和4x2多输入多输出（MIMO）传输。我们首先推导出降低复杂度的最大似然解码的条件，并将其应用到最近提出的两个家庭的2x2空时基广播公司的统一分析。特别是，我们描述了一个降低复杂度的球形解码算法适用于QAM信号星座。接下来，我们推导出一种新的降低复杂度的4x2 STBC，并表明它优于所有先前已知的代码与某些星座。
2008-03-18 cs.IT math.IT
Locally Diverse Constellations from the Special Orthogonal Group
为了优化旋转，多维星座在单输入，单输出瑞利衰落信道，家庭的旋转矩阵构造的所有维度是2的幂。这个家庭是一个单参数子群的旋转矩阵组，并使用梯度下降计划在这个李群。选择定义该族的参数以优化星座的截止率。最佳旋转参数的计算显式低信噪比。这些旋转优于全分集代数旋转的截止率在低SNR（信噪比）和比特出错率在高SNR的维度$n = 4$。然而，通过这样的矩阵旋转的QAM（正交幅度调制）星座缺乏全分集，这与良好的信号集表现出全分集的传统智慧形成对比。一个新的概念的多样性，被称为本地多样性，试图解释这种行为。粗略地说，一个局部完全多样的星座只有在很小的邻域内才是完全多样的。还介绍了一个本地的最小产品距离的变体，实验表明是一个优越的预测星座性能比最小产品距离尺寸$n = 4$。
2016-02-01 cs.IT math.IT
Uplink Non-Orthogonal Multiple Access with Finite-Alphabet Inputs
本文主要研究了有限字母输入的经典两用户多址接入信道（MAC）的非正交多址接入（NOMA）设计。我们认为实际的正交幅度调制（QAM）星座在两个发射机，其大小被假定为不一定是相同的。我们提出通过调整缩放因子（即，瞬时发射功率和相位）。制定的问题是一个混合的连续-离散优化问题，这是非平凡的解决一般。通过仔细观察目标函数的结构，我们发现Farey序列可以用来解决公式化的问题。然而，当两个用户的星座大小不相同时，现有的Farey序列不适用。受此启发，我们定义了一种新的类型的Farey序列，称为打孔Farey序列。在此基础上，我们设法实现一个封闭形式的最佳解决方案，原来的问题，首先将整个可行区域划分成有限数量的Farey区间，然后采取最大的所有可能的间隔。由此产生的和星座被证明是一个规则的QAM星座的一个更大的大小。严格证明了NOMA在最小欧氏距离方面优于时分多址（TDMA）。此外，在两个用户之间的最佳速率分配获得封闭形式，以进一步最大化所获得的最小欧几里德距离的接收信号受到总速率约束。最后，仿真结果验证了我们的理论分析，并证明了现有的正交和非正交设计的NOMA的优点。
2017-09-02 cs.IT math.IT
A Framework for One-Bit and Constant-Envelope Precoding over Multiuser Massive MISO Channels
考虑以下问题：多天线基站（BS）通过预编码向多个单天线用户发送多个符号流。然而，与传统的多用户预编码不同，发送的信号受到二进制，单位模，甚至离散单位模约束。这种约束出现在一位和恒定包络（CE）大规模MIMO场景中，其中高分辨率数模转换器（DAC）分别被一位DAC和移相器取代，以降低硬件成本和能耗。在一比特和CE限制下的多用户预编码造成了显著的设计困难。在本文中，我们建立了一个框架，设计多用户预编码下的一位，连续CE和离散CE的情况下-所有在一个主题。首先，我们制定了一个预编码设计，侧重于最小化的符号错误概率（SEP），假设正交幅度调制（QAM）星座。然后，我们设计了一个算法，我们的SEP为基础的设计。该算法结合了i）一种新的惩罚方法，用于处理二进制，单位模量和离散单位模量约束;和ii）一阶非凸优化配方定制的设计。具体地说，后者是一种通过加速投影梯度的不精确优化最小化方法，仿真结果表明，该方法运行速度非常快，可以处理大量的决策变量。仿真结果表明，所提出的设计提供了显着更好的比特出错率性能比现有的设计。
2019-08-17 cs.IT eess.SP math.IT
Detection Schemes with Low-Resolution ADCs and Spatial Oversampling for Transmission with Higher-Order Constellations in the Terahertz Band
本文研究太赫兹SIMO系统中低分辨率ADC与空间过采样下的检测方案，提出最优及次优检测器，并通过星座优化显著降低高阶QAM传输的符号错误率。
2025-02-05 cs.IT eess.SP math.IT
Noisy Index Coding with PSK and QAM
研究了AWGN信道下的噪声索引编码问题。对于给定的索引编码问题和所选择的长度为$N$的标量线性索引码，我们建议将$N$索引编码比特作为来自$2^N$ - PSK星座的单个信号进行传输。通过以这种方式发送索引编码比特，所消耗的带宽减少了$N/2$倍。此外，具有满足某些条件的边信息的接收机相对于没有边信息的接收机获得编码增益。该编码增益是由于它们的边信息的适当利用，因此被称为“PSK边信息编码增益（PSK-SICG）"。给出了接收机获得PSK-SICG的一个充分必要条件。给出了一种将索引编码比特映射到PSK信号集的算法，使得对于边信息最大的接收机，得到的PSK-SICG最大。我们继续示出，代替将$N$索引编码比特作为来自$2^N$ - PSK的信号发送，我们也可以将它们作为来自$2^N$ - QAM的信号发送，并且所有结果包括获得编码增益的必要和充分条件。我们证明，发送索引编码位作为QAM信号是优于发送他们作为PSK信号时，接收器看到一个有效的信号集的八个点或更多。
2016-03-10 cs.IT math.IT
On Constellations for Physical Layer Network Coded Two-Way Relaying
采用多址接入（MA）和广播（BC）两个阶段并使用物理层网络编码的双向中继网络的调制方案是当前研究的热点。最近，自适应调制方案使用拉丁方获得网络编码映射的去噪和转发协议已被报道具有良好的端到端性能。这些方案基于避免中继处的MA阶段结束时有效接收星座中的距离缩短的有害影响而工作。使用适当的拉丁方有效地去除了产生这种距离缩短的信道衰落状态，称为奇异衰落状态。该方案以及到目前为止研究的所有其他已知方案针对终端用户使用常规的常规PSK或QAM信号集，这导致中继器根据衰落状态针对BC阶段使用不同大小的星座。在这项工作中，我们提出了一个4点信号集，将始终需要一个4元星座的BC阶段的所有信道衰落条件。我们还提出了一个8点星座，提供更好的SER性能（1 dB的增益）比8-PSK，同时仍然使用8元星座的BC相位的情况下，与8-PSK。这是尽管所提出的8点信号集比8-PSK具有更多数目的奇异衰落状态的事实。
2013-03-29 cs.IT math.IT
Capacity Achieving Modulation for Fixed Constellations with Average Power Constraint
在平均功率约束下，有限信号星座的概率质量函数（PMF）容量在大多数情况下是不均匀的。产生非均匀输入PMF的一种常见方法是Huffman整形，其包括首先通过采样的高斯密度来近似实现PMF的容量，然后计算采样的高斯密度的Huffman码。霍夫曼码然后被用作无前缀调制码。这一办法在实践中显示出良好的效果，但可能导致能力方面的重大差距。在这项工作中，提出了一种方法，有效地构造最佳的前缀自由调制码的任何有限的信号星座的平均功率约束在加性噪声。建议的代码操作接近所需的能力。这项工作的主要部分阐述了这个属性的分析证明。将该方法应用于AWGN中的64-QAM，并给出了数值结果，结果表明，与Huffman整形相反，通过使用该方法，可以在整个参数范围内非常接近容量地操作。
2011-06-27 cs.IT math.IT
Secure Interference Exploitation Precoding in MISO Wiretap Channel: Destructive Region Redefinition with Efficient Solutions
在本文中，我们专注于物理层安全的K用户多输入单输出（MISO）窃听信道中存在的恶意窃听者，我们提出了几种干扰利用（IE）预编码方案，针对不同类型的窃听者。具体而言，在一个共同的窃听者直接解码的信号和夏娃的完整的信道状态信息（CSI）的情况下，可在发射机，我们表明，所需的发射功率可以进一步降低通过重新设计的“破坏性区域”的星座符号级预编码和重新制定的功率最小化问题。我们进一步研究的SINR平衡问题与推导出的“完全破坏性区域”与完整的，统计和没有夏娃的CSI，分别，并表明，SINR平衡问题变得非凸的统计或没有夏娃的CSI。另一方面，在存在使用最大似然（ML）检测的智能窃听者的情况下，所有现有方法都不能保证安全性。为此，我们进一步提出了一个随机干扰方案（RJS）和随机预编码方案（RPS），分别。为了有效地解决引入的凸/非凸问题，我们提出了一种基于Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件的凸问题的迭代算法，并通过Taylor展开来处理非凸问题.仿真结果表明，所提出的方案在保密性能上均优于已有的方案，且算法的计算效率得到了显著提高。
2019-09-20 cs.IT eess.SP math.IT
