Capacity of the AWGN Channel with Random Battery Recharges
我们考虑在AWGN信道与发射机的电池充电与RF能量转移在随机时间已知的接收器的通信。我们假设充电过程是独立同分布的。伯努利我们的特点是该信道的容量作为一个$n$ -字母的最大互信息率的限制下的因果关系和非因果关系的发射机知识的电池充电。与非因果知识，它是可以明确地确定最大化的输入分布，我们用它来证明，电池充电的非因果知识的容量是严格大于因果知识。然后，我们继续推导出明确的上限和下限的能力，这是在1.05位/秒/赫兹的所有参数值。
2015-06-09 cs.IT math.IT
Second-Order Identification Capacity of AWGN Channels
本文建立了AWGNC的二阶随机识别容量，通过改进Hayashi定理证明可达性，并利用更精细的量化方法证明逆部分，发现其与二阶传输容量形式相同，仅最大消息数随块长呈双指数增长。
2024-06-27 cs.IT math.IT
Achieving AWGN Channel Capacity With Lattice Gaussian Coding
本文提出了一种新的编码方案，当信噪比为$\SNR>e-1$时，该方案仅使用一个格，实现了加性高斯白噪声（AWGN）信道的$\frac{1}{2}\log(1+\SNR)$容量。该方案在AWGN良好晶格上应用离散高斯分布，但不需要成形晶格或抖动。因此，它大大简化了Erez和Zamir的默认网格编码方案，该方案涉及量化良好的网格以及AWGN良好的网格。使用平坦因子，我们表明，所提出的计划下的最小均方误差（MMSE）格型解码的错误概率几乎是相同的Erez和Zamir，为任何速率的AWGN信道容量。我们引入了良好星座的概念，它携带几乎相同的互信息的连续高斯输入。我们还解决了建议的格型高斯编码方案的高斯成形的实施。
2018-06-27 cs.IT math.IT
Covert Capacity of AWGN Channels under Average Error Probability
本研究推导了平均错误概率下AWGN信道隐蔽容量的上下界，证实该场景在可靠性和隐蔽性参数上均无强逆定理，核心方法是分析含全零码字的BPSK调制码本。
2025-06-17 cs.IT math.IT
Bounds on the Capacity of the Blockwise Noncoherent APSK-AWGN Channels
研究了在加性高斯白噪声（AWGN）信道中引入未知载波相位旋转的M进制幅度相移键控（M-APSK）的容量。相位在L个符号的块上保持恒定，并且它与块无关。为了设计具有等概率符号的码，假设均匀分布的信道输入。基于Peleg和Shamai关于M进制相移键控（M-PSK）调制的结果，推导出了易于计算的M-APSK有效容量的上下界。对于中等的M和L以及宽范围的信噪比（SNR），界限接近在一起。如在M-PSK调制的情况下，对于大L，接近相干容量。
2005-08-04 cs.IT math.IT
The Capacity of Three-Receiver AWGN Broadcast Channels with Receiver Message Side Information
本文研究了三接收机AWGN广播信道的容量区域，其中接收机（i）具有私有消息请求，（ii）知道其他接收机请求的消息作为边信息。我们将这些信道根据它们的边信息分为八组，并为各组构造不同的传输方案。对于六组，我们的能力区域的特点，并表明，它提高了最知名的内部和外部边界。对于剩下的两组，我们在接收机的信道解码期间通过使用边信息来改进最已知的内界。
2014-01-06 cs.IT math.IT
On Capacity-Achieving Distributions for Complex AWGN Channels Under Nonlinear Power Constraints and their Applications to SWIPT
研究了在输入平均功率、输入幅度和输出传递功率三个约束条件下，复数离散无记忆加性高斯白噪声（AWGN）信道的容量。输出传递功率约束被建模为大于阈值的信道输入的偶矩的线性组合的平均值。它示出了发送平均功率和接收机发送功率约束下的AWGN信道的容量是相同的平均功率约束下的AWGN信道的容量。然而，取决于这两个约束，容量可以通过高斯分布来实现，或者通过使用高斯分布和开关键控之间的分时来任意接近。作为一个应用，同时无线信息和功率传输（SWIPT）的问题进行了研究，其中使用的收获器的实验验证的非线性模型。它示出的传输功率取决于信道输入的高阶矩。两个内界，一个基于复高斯输入，另一个基于进一步限制所传递的功率的速率功率（RP）区域。对于高斯输入，最佳的输入是零均值和传输的信息和传输功率之间的权衡被认为是通过考虑同相和正交子信道之间的非对称功率分配。通过数值算法观察到，与高斯输入分布相比，输入分布（通过限制传输功率获得）获得更大的RP区域。
2020-04-24 cs.IT math.IT
Super-Linear Growth of the Capacity-Achieving Input Support for the Amplitude-Constrained AWGN Channel
本文研究了幅度受限AWGN信道容量实现输入支撑大小的增长，证明支撑点数$K_A$随幅度限制A的增加而呈现超线性增长。
2025-12-02 cs.IT math.IT
Achieving Positive Covert Capacity over MIMO AWGN Channels
我们认为隐蔽通信，即，针对多输入多输出（MIMO）加性高斯白噪声（AWGN）信道向对手隐藏通信的存在。我们的特点是在各种设置下的最大隐蔽编码率，包括不同的制度，无论是发射天线的数量或块长度按比例增加。我们表明，一个非零的隐蔽容量可以实现在大规模多输入多输出制度，其中发射天线的数量按比例增加，但在特定的条件下。在此条件下，我们证明了MIMO AWGN信道的隐蔽容量收敛于MIMO AWGN信道的容量。此外，我们推导出了隐藏容量为零的情况下隐藏位数的阶最优缩放。我们提供了一个有见地的比较分析，在不同的情况下，秘密和能源不可探测性的限制，分别或共同施加。
2021-01-21 cs.IT eess.SP math.IT
AWGN-Goodness is Enough: Capacity-Achieving Lattice Codes based on Dithered Probabilistic Shaping
在本文中，我们表明，任何序列的无限格星座，这是良好的无约束高斯信道可以塑造成一个容量实现序列的代码的功率约束高斯信道下格解码和非均匀信令。与文献中以前的结果不同，我们的计划没有额外的条件格（例如，量化善良或消失的平坦因子），从而建立一个直接的含义之间的AWGN善良，在Poltyrev的意义上，和能力实现代码。我们的分析使用的离散高斯分布的属性，以获得精确的边界上的错误概率和可实现的速率。特别是，我们得到一个简单的表征的有限块长度的行为的计划，表明它接近最佳的色散系数\textit{high}的信号-噪声比。我们进一步表明，对于\textit{low}的信号-噪声比的离散高斯在中心晶格星座不能实现容量，因此移位（或“抖动”）是必要的。
2018-06-23 cs.IT math.IT
On the Capacity of the AWGN Channel with Additive Radar Interference
本文研究了通信信道的容量，除了加性高斯白噪声，也遭受干扰所造成的共存的雷达传输。雷达干扰（短占空比和更宽的带宽比预期的通信信号）被建模为一个附加项，其幅度是已知的和恒定的，但其相位是独立的，在每个信道使用相同的均匀分布。在标准平均功率约束下，实现输入分配的容量具有独立的模和相位。相位在$[0,2π]$中均匀分布。模是离散的，有可数无穷多个质点，但在任何有界区间内只有200个质点。从数值计算，适当的复杂的高斯输入被认为是执行相当不错的弱雷达干扰。我们还表明，对于非常大的雷达干扰，容量等于$1/2\log (1 + S)$和一个适当的复杂的高斯输入实现it.It的结论是，雷达干扰的存在下的自由度损失的一半相比，没有雷达干扰的AWGN信道。
2017-01-30 cs.IT math.IT
On the Equal-Rate Capacity of the AWGN Multiway Relay Channel
研究了L个用户加性高斯白噪声多路中继信道，其中L个用户通过单个中继以相同的速率交换信息。基于函数解码前向编码策略，推导出一个新的可达码率域。对于存在三个或更多个用户并且所有节点以相同功率发送的情况，获得容量。对于中继功率与用户数量成比例的情况下，它示出了压缩转发和功能解码转发实现速率在所有SNR水平的容量的恒定比特数内;此外，功能解码转发优于压缩转发和完全解码转发在高SNR水平。
2012-07-16 cs.IT math.IT
Scaling Exponent and Moderate Deviations Asymptotics of Polar Codes for the AWGN Channel
本文研究了加性高斯白噪声（AWGN）信道下的极化码。对于固定的$\varepsilon \in (0, 1)$，容量$q_{Y|X}$与由具有平均错误概率$\varepsilon$的长度- $n$极化码实现的最大非渐近速率$R_n^*$之间的间隙缩放为$n^{-1/μ}$，即，$I(q_{Y|X})-R_n^* = Θ(n^{-1/μ})$。众所周知，具有$I(q_{Y|X})\in(0,1)$的任何二进制输入无记忆信道（BMC）的标度指数$μ$由$4.714$上界，这由极化码的显式构造示出。我们的主要结果表明，$4.714$仍然是一个有效的上界的AWGN信道的标度指数。我们的证明技术包括以下两个思想：（i）通过使用由$n$星座组成的输入字母表并限制输入分布均匀，AWGN信道的容量可以在$O(n^{-1/μ}\sqrt{\log n})$的间隙内实现;（ii）多址接入信道的容量通过使用$\log n$二进制输入极化码的叠加，可以在$O(n^{-1/μ}\log n)$的间隙内实现由$n$星座组成的输入字母表。此外，我们研究了极化码的性能在中等偏差制度的差距，容量和错误概率消失的$n$增长。提出了一种明确的极化码构造，以服从AWGN信道的容量间隙和错误概率衰减率之间的某种折衷。
2017-06-08 cs.IT math.IT
Capacity Theorems for the AWGN Multi-Way Relay Channel
研究了L用户加性高斯白噪声多路中继信道，多个用户通过一个中继站以相同的速率进行信息交换。现有的编码策略，即，完全解码前向和压缩前向被示出为在高信噪比（SNR）处远离割集上界。已知的是，在高SNR处，压缩转发速率与容量上限之间的间隙是恒定的，并且在高SNR处，完全解码转发速率与上限之间的间隙随着SNR而增加。本文提出了一种函数-解码-前向编码策略。结果表明，当L >= 3时，完全解码转发在SNR <= 0 dB时达到最大容量，而功能解码转发在SNR >= 0 dB时达到最大容量。对于L=$，函数解码前向实现的容量渐近SNR的增加。
2010-04-14 cs.IT math.IT
Capacity of the Discrete-Time AWGN Channel Under Output Quantization
我们研究了在离散时间加性高斯白噪声（AWGN）信道上，当信道输出使用少量比特进行量化时，通信的限制。我们首先提供了一个证明我们最近的猜想在这种情况下的离散输入分布的最优性。具体地，我们表明，对于任何给定的输出量化器选择与K量化箱（即，log 2K比特的精度），在平均功率约束下，输入分布不需要具有任何多于K + 1个质量点来实现信道容量。切割平面算法被用来计算这个能力，并产生最佳的输入分布。数值优化的量化器的选择，然后进行（2位和3位对称量化），我们得到的结果表明，由于低精度输出量化，这是小的，在低信噪比（SNR）的损失，可以是相当可以接受的，即使是中等到高的SNR值。例如，在高达20 dB的SNR下，2-3比特量化实现了使用无限精度量化可实现的容量的80-90%。
2008-05-15 cs.IT math.IT
Secure Joint Source-Channel Coding for the AWGN Channel with Feedback: A Finite Blocklength Analysis
Southwest Jiaotong University（西南交通大学）；Xihua University（西华大学）
本文研究了在有限块长条件下，改进的SK方案在有反馈的AWGN窃听信道中的性能，并建立了相应的反向结论。
2026-01-14 cs.IT math.IT
SWIPT Signalling over Complex AWGN Channels with Two Nonlinear Energy Harvester Models
同步无线信息和功率传输（SWIPT）在能量收集器处受到非线性的影响，这导致与传统无线通信相比发射信号设计的显著变化。本文研究了接收端存在非线性能量采集器时，离散时间、无记忆、复加性高斯白噪声（AWGN）信道的容量。考虑到文献中介绍的两种常见的非线性能量采集器模型，考虑了两组约束。首先，在平均功率（AP），峰值幅度（PA）和接收机发送功率（RDP）的约束下的容量进行了研究。RDP约束被建模为大于阈值的信道输入的偶矩统计的线性组合。它示出的AP和RDP约束下的AWGN信道的容量是相同的AP约束下的AWGN信道的容量，然而，取决于这两个约束，它可以实现或任意接近。它也表明，AP，PA和RDP约束下，最优输入的振幅是离散的有限数量的质点。其次，在AP、PA和输出中断概率（OOP）约束下研究了系统容量。OOP被建模为满足接收信号的幅度在给定间隔之外的某个概率不等式。同样，它示出的最佳输入的振幅是离散的有限数量的质量点。
2018-05-09 cs.IT math.IT
Geometric Relationships Between Gaussian and Modulo-Lattice Error Exponents
格型编码和解码已被证明可以实现加性高斯白噪声（AWGN）信道的容量。这是通过使用最小均方误差缩放和随机化来将AWGN信道变换为具有相同容量的模格加性噪声信道来实现的。已经进一步示出，当以低于容量但高于信道的临界速率的速率操作时，存在速率相关缩放，使得相关联的模格信道达到AWGN信道的误差指数。一个几何解释这一结果的发展。特别是，它示出了模格通道的典型错误事件的几何形状如何与AWGN通道的球形码相一致。
2013-08-07 cs.IT math.IT
A Geometric Analysis of the AWGN channel with a $(σ, ρ)$-Power Constraint
在本文中，我们认为AWGN信道的功率约束称为$(σ, ρ)$功率约束，这是出于能量收集通信系统。给定码字，该约束对任何$k\geq 1$连续发送符号的总功率施加$σ+ k ρ$的限制。这样的通道具有无限的内存，并且评估其确切容量是一项困难的任务。因此，我们建立了一个$n$字母的能力表达，并寻求相同的界限。通过考虑${\cal S}_n(σ, ρ) \subseteq \mathbb{R}^n$的容量，我们得到了一个容量的下界，${\cal S}_n(σ, ρ) \subseteq \mathbb{R}^n$是满足$(σ, ρ)$ -功率约束的所有长度的$n$序列的集合.对于$ν$的噪声功率，我们通过考虑${\cal S}_n(σ, ρ) \oplus B_n(\sqrt{nν})$的体积得到容量的上界，该体积是${\cal S}_n(σ, ρ)$和$n$ -维半径为$\sqrt{nν}$的欧几里得球的Minkowski和。我们分析这个界限使用凸几何的结果被称为施泰纳公式，它给出了这个闵可夫斯基和的内在体积的${\cal S}_n(σ, ρ)$方面的体积。我们发现，随着$n$维数的增加，$\{{\cal S}_n(σ, ρ)\}$的内禀体积序列的对数收敛到一个极限函数下适当的缩放。容量的上限，然后表示在这个限制功能。我们推导出在低和高噪声制度的$(σ, ρ)$功率约束的AWGN信道的…
2015-04-20 cs.IT math.IT
Anytime coding on the infinite bandwidth AWGN channel: A sequential semi-orthogonal optimal code
众所周知，在没有带宽约束的情况下，正交编码可以用来逼近功率受限的AWGN信道的香农容量。这种对应关系描述了脉冲位置调制的半正交变化，其本质上是顺序的--比特可以被"流传输“，而不必在发射机处缓冲比特块。ML解码导致作为容许的接收器延迟的函数的指数小的错误概率，并且因此最终导致每个发送比特上的零错误概率。在高速率的制度，匹配上界给出的延迟误差指数。最后，我们对反馈案例以及与单位成本容量问题的联系进行了一些评论。
2006-10-26 cs.IT math.IT
Optimal Coding Schemes for the Three-Receiver AWGN Broadcast Channel with Receiver Message Side Information
本文研究了三接收机AWGN广播信道的容量区域，其中接收机（i）具有私有消息请求，并且（ii）可能知道其他接收机请求的一些消息作为边信息。我们首先将所有64种可能的边信息配置分为8组，每组由8个成员组成。接下来，我们构造传输方案，并推导出新的内界和外界的群体。这为64个可能的边信息配置中的52个建立了容量区域。对于六组（即，组1，2，3，5，6，和8在我们的术语），我们建立了所有成员的容量区域，并表明，它收紧了最知名的内部和外部边界。对于群4，我们的内界和外界收紧了所有群成员的最佳已知内界和/或外界。此外，我们的边界在某些区域重合，这可以用两个阈值来表征。对于第7组，我们的内边界和外边界对于四个成员重合，从而建立容量区域。对于剩下的四个成员，我们的界限收紧了最著名的内部和外部界限。
2015-07-29 cs.IT math.IT
Precoding for the AWGN Channel with Discrete Interference
在具有附加$Q$元干扰的AWGN信道上的$M$元信号传输，其中i.i.d.干扰符号在发射机处是因果已知的。在发射机处具有边信息的信道的香农定理被用来制定信道的容量。它表明，通过使用最多$MQ-Q+1$出的$M^Q$输入符号的\emph{associated}信道，容量是可实现的。对于高斯噪声功率为零的特殊情况，给出了容量为每信道使用$\log_2 M$比特的充分条件，该条件与干扰无关。研究了在给定任意干扰符号的信道输入均匀分布于信道输入字母表的约束下，最大化传输速率的问题。对于这种设置，提出了具有最佳预编码的通信系统的一般结构。扩展所提出的预编码方案的连续信道输入字母表也进行了研究。
2007-03-10 cs.IT math.IT
Capacity-Approaching Polar Codes with Long Codewords and Successive Cancellation Decoding Based on Improved Gaussian Approximation
该文研究了在加性高斯白噪声（AWGN）信道下基于改进的高斯近似（GA）构造极化码并进行连续抵消（SC）译码。Arikan已经证明，具有低复杂度SC解码器的极化码可以接近任意对称二进制输入离散无记忆信道的信道容量，只要码长选择得足够大。然而，如何在AWGN信道上以低计算量构造这样的码一直是一个悬而未决的问题。与密度演化相比，GA被认为是一种低复杂度但功能强大的技术，它通过迭代非线性函数来跟踪平均对数似然比（LLR）值的演化。因此，随着代码长度的增加，其高精度数值计算至关重要。在这项工作中，通过分析这个非线性函数的渐近行为，我们提出了一种改进的遗传算法的方法，使一个准确的跟踪平均LLR的演变可行。通过数值分析和码长达到$N=2^{18}$的仿真，证明了该改进的遗传算法可以很容易地设计出具有长码字和容量逼近行为的各种码率的极化码。
2020-10-07 cs.IT math.IT
Thresholds of Braided Convolutional Codes on the AWGN Channel
在本文中，我们执行的编织卷积码（BCC）在加性高斯白噪声（AWGN）信道的阈值分析。解码阈值估计的蒙特卡罗密度演化（MC-DE）技术，并与近似阈值从擦除信道预测。结果表明，在空间耦合的情况下，预测的阈值非常准确，并且如果耦合记忆增加，预测的阈值很快接近容量。对于具有随机删余的非耦合系综，可以借助于未删余系综的AWGN阈值来改进预测。
2018-02-28 cs.IT math.IT
Diversity Order Vs Rate in an AWGN Channel
本文研究了加性高斯白噪声（AWGN）信道在整个容量范围内的分集阶数与速率的关系。我们发现，对于离散输入以及连续输入，Gallager的错误概率的上界有指数的多样性在低和高速率区域，但只有次指数在中等速率区域。对于最好的可用的下界和实际的代码观察指数多样性的整个容量区域。然而，我们也表明，实际的代码的性能接近Gallager的上界和中等速率的亚指数多样性有关系的实际代码的性能。最后，我们表明，即使对于有限星座，高斯输入的上界也能在整个容量区域提供良好的近似。
2011-10-08 cs.IT cs.NI math.IT
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
Interactive Schemes for the AWGN Channel with Noisy Feedback
本文研究了加性高斯白噪声（AWGN）信道中的通信问题。当反馈信道无噪声时，经典的Schalkwijk-Kailath（S-K）方案已知以简单的顺序方式实现容量，同时获得优于非反馈方案的可靠性。在这项工作中，我们展示了如何简单和可靠性，即使当反馈是嘈杂的，只要反馈通道是足够好的前馈通道。具体来说，我们引入了一个低复杂度低延迟的互动计划，接近容量的一个固定的比特错误概率（例如$10^{-6}$）。然后，我们建立在这个计划提供两个渐进的建设，一个基于高维格，和其他级联编码的基础上，承认一个错误指数显着超过最好的可能的非反馈指数。我们的方法是基于解释反馈传输作为一个边信息的问题，并采用了交互式模格的解决方案。
2017-01-03 cs.IT math.IT
Capacity Bounds for Discrete-Time, Amplitude-Constrained, Additive White Gaussian Noise Channels
实现容量的离散时间，加性高斯白噪声（AWGN）信道的输入分布与幅度约束是离散的，似乎很难明确地表征。一个双容量表达式被用来推导标量和矢量AWGN信道的解析容量上界。标量界改进了McKellips的界，并且对于所有信噪比（SNR）在0.1比特的容量内。二维界限是在0.15比特的容量可证明高达4.5 dB，和数值证据表明所有SNR的类似差距。
2015-11-27 cs.IT math.IT
Support Size of $\varepsilon$-Capacity-Achieving Inputs for the Amplitude-Constrained AWGN Channel
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Qualcomm Flarion Technology, Inc.（高通弗拉里昂科技有限公司）
研究幅度受限的AWGN信道在近最优输入分布下的支持大小，提出K_ε(A)定义并证明其在不同ε规模下的渐进行为。
2026-09-01 cs.IT math.IT
Fundamental Limits of Covert Communication over MIMO AWGN Channel
在文献中已经研究了不同模型的标量信道的隐蔽通信的基本限制。结果表明，在$n$独立的信道使用，$\mathcal{O}(\sqrt{n})$比特可以可靠地发送在公共信道上，同时实现任意低的检测概率（LPD）的其他站。这个结果被称为平方根定律，甚至为了实现这种隐蔽通信的递减率，发送器和接收器之间需要某种形式的共享秘密。在本文中，我们建立了限制的LPD通信在MIMO AWGN信道。我们定义了$ε$ -检测概率（$ε$ -PD）的概念，并提供了一个公式来评估下的$ε$ -PD约束的最大可实现的速率。我们首先表明，实现能力的输入分布是零均值高斯分布。然后，假设信道状态信息（CSI）在发射机的主信道上，我们推导出最佳的输入协方差矩阵，因此，建立$ε$ -PD容量。我们评估$ε$ -PD率的限制制度的信道使用的数量（渐近块长度）和天线的数量（大规模MIMO）。我们表明，在渐进块长度机制中，虽然SRL仍然适用于MIMO AWGN，但可以秘密传输的比特数与发射天线的数量呈指数级关系。进一步推导出$ε$容量\textit{with no shared secret} .对于该场景，在大规模MIMO限制下，仍然可以实现高达非LPD约束容量的更高的隐蔽率，然而，与具有共享秘密的场景相比，具有慢得多的缩放。我们的研究结果的实际意义是，MIMO有可能提供一个文件大小的大幅增加，可以隐蔽地进行通信的一个合理的低…
2018-03-13 cs.IT math.IT
On the Evolution of the Capacity-Achieving Input Support for the Amplitude-Constrained AWGN Channel
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Qualcomm Flarion Technology, Inc.（高通Flarion科技有限公司）
本文研究幅度受限AWGN信道中容量可达输入分布支撑集随幅度约束的演化，证明原点为唯一退化点且支撑基数局部变化仅发生在原点，机制为原点出现/消失或分裂/合并。
2026-09-10 cs.IT math.IT
Coding Schemes for a Class of Receiver Message Side Information in AWGN Broadcast Channels
本文考虑了三个接收机的AWGN广播信道，其中接收机（i）具有私有消息请求，并且（ii）知道其他接收机请求的一些消息作为边信息。对于这种设置，最近已经将所有可能的边信息配置分类为八个组，并且已经为六个组建立了信道的容量（Asadi等人，ISIT 2014）。我们提出了两个剩余的组，组4和7的内部和外部边界。这两个组的区别特征是最弱的接收器知道最强的接收器的请求消息作为边信息，而中间的接收器不知道。对于组4，内边界和外边界在某些区域重合。对于第7组，内外边界重合，从而为该组所有8个成员中的4个成员建立容量;对于其余4个成员，建议的边界减少了最知名的内外边界之间的差距。
2014-08-26 cs.IT math.IT
Concatenated Coding Using Linear Schemes for Gaussian Broadcast Channels with Noisy Channel Output Feedback
线性编码方案已成为加性高斯白噪声广播信道（AWGN-BC）无噪声反馈编码的主要选择。这些方案的可实现速率区域远远超出了没有反馈的AWGN-BC的容量区域。在本文中，级联编码设计的$K$ -用户AWGN-BC噪声反馈的建议，依赖于线性反馈方案，以实现无反馈容量区域以外的速率元组。具体地，具有噪声反馈的AWGN-BC的线性反馈码被用作内码，该内码创建从发射机到每个接收机的有效单用户信道，然后开环编码被用于在这些单用户信道上编码。无噪声反馈的线性反馈方案的可实现的速率区域示出为足够小的反馈噪声水平的级联编码方案是可实现的。然后，提出了一种用于具有噪声反馈的$K$ -用户对称AWGN-BC的线性反馈编码方案，并针对级联编码方案进行了优化。最后，我们将级联编码设计应用于两用户AWGN-BC，其中一个接收器具有单个噪声反馈链路。
2013-07-11 cs.IT math.IT
Secrecy Capacity of Colored Gaussian Noise Channels with Feedback
本文研究了具有无噪声因果反馈的k阶自回归滑动平均（ARMA（k））高斯窃听信道，其中窃听者在前向信道和反馈信道中都接收到信号的噪声观测值。它示出的广义Schalkwijk-Kailath计划，一个容量实现编码方案的反馈高斯信道的一个变体，实现了相同的最大速率为同一信道的窃听者的存在。因此，保密容量等于反馈信道不存在窃听者时的反馈容量。此外，结果被推广到加性高斯白噪声（AWGN）信道与量化反馈。结果表明，所提出的编码方案实现了积极的保密率。当量化噪声的幅度降至零时，保密率收敛于AWGN信道的容量。
2018-01-20 cs.IT math.IT
Construction of Capacity-Achieving Lattice Codes: Polar Lattices
在本文中，我们提出了一类新的格构造的极化码，即极化格，以实现的加性白高斯噪声（AWGN）信道的容量$\frac{1}{2}\log(1+\SNR)$。我们的构造遵循Forney \textit{et al.}的多级方法，其中我们在每个级别上构造实现容量的极化码。分量极化码被示出为自然嵌套，从而满足多级格构造的要求。我们证明了极格是\emph{AWGN-good}。此外，利用源极化技术，我们提出了离散高斯成形的极性晶格，以满足功率约束。构造和成形都是显式的，并且对于任何固定的目标错误概率，编码和解码的总体复杂度为$O(N\log N)$。
2018-10-13 cs.IT math.IT
On the Capacity of the Wiener Phase-Noise Channel: Bounds and Capacity Achieving Distributions
研究了加性高斯白噪声（AWGN）信道在时变维纳相位噪声影响下的信道容量。严格的上限和下限的能力，这条通道的发展。上界是通过使用对偶方法，并考虑一个特定的分布在输出的通道。为了降低容量，首先通过求解信道互信息的函数优化来找到实现容量的输入分布族。然后，通过Monte-Carlo模拟从建议的分布中抽取样本，得到容量的下限。所提出的实现容量的输入分布是循环对称的、非高斯的，并且输入幅度随着时间的推移而相关。所评估的容量界限对于宽范围的信噪比（SNR）值是紧的，并且因此它们可以用于量化容量。具体而言，在低SNR下的界限遵循众所周知的AWGN容量曲线，而在高SNR下，它们与相位噪声信道的文献中可用的高SNR容量结果一致。
2015-09-21 cs.IT math.IT
On The Construction of Capacity-Achieving Lattice Gaussian Codes
在本文中，我们提出了一种新的方法来证明结果的信道编码计划的基础上建设-A格的加性高斯白噪声（AWGN）信道，产生新的表征的代码结构参数，即，素数和尺寸的代码，作为功能的块长度。我们采取的方法引入了一个平均参数，明确涉及所考虑的参数。这个平均参数适用于广义Loeliger系综提供了一个更实际的AWGN-良好的晶格的存在证明，并描述合适的参数Ling和Belfiore提出的格高斯编码方案。
2016-02-03 cs.IT math.IT
Precoding for the AWGN Channel with Discrete Interference
对于具有输入字母表$\mathcal{X}$和状态字母表$\mathcal{S}$的状态依赖DMC，其中i.i.d.状态序列在发射机处是因果已知的，它示出了通过使用香农\emph{associated}信道的$|\mathcal{X}|^{|\mathcal{S}|}$输入符号中的至多$|\mathcal{X}||\mathcal{S}|-|\mathcal{S}|+1$，容量是可实现的。作为在发射机处具有边信息的状态相关信道的示例，在具有附加$Q$元干扰的AWGN信道上的$M$元信号传输，其中i.i.d.干扰符号在发射机处是因果已知的。对于高斯噪声功率为零的特殊情况，给出了容量为每信道使用$\log_2 M$比特的充分条件，该条件与干扰无关。研究了在给定任意干扰符号的信道输入均匀分布于信道输入字母表的约束下，最大化传输速率的问题。对于这种设置，提出了具有最佳预编码的通信系统的一般结构。
2007-07-03 cs.IT math.IT
Power Management Policies for AWGN Channels with Slow-Varying Harvested Energy
在本文中，我们研究了能量收集加性高斯白噪声（EH-AWGN）信道的功率管理（PM）策略。假设收获的能量的到达速率在每个数据帧（块码）期间保持不变，并且在块码之间独立地改变。在发射机处，所收集的能量序列是因果（在线）已知的。发射器配备了具有无限储能容量的可充电电池。发射机能够根据PM策略来适配分配的能量和每个块的对应传输速率。建立了三种新的在线PM策略。该策略是通用的，在这个意义上的收获的能量的分布，和简单的，在这个意义上的复杂性，和渐近最优的，在这个意义上的最大可实现的平均速率（吞吐量）采取了一个长期的地平线上的块。
2018-08-01 cs.IT math.IT
Achievable Rates for Noisy Channels with Synchronization Errors
我们开发了具有同步误差的二进制输入对称输出信道的容量的几个下界，这些信道也遭受其他类型的损害，例如替换、擦除、加性高斯白噪声（AWGN）等。更确切地说，我们表明，如果具有同步误差的信道可以被分解为两个信道的级联，其中只有第一个信道遭受同步误差，而第二个信道是一个在无记忆信道的情况下，可以导出关于仅同步误差信道的容量的原始信道的容量的下限。为了实现这一点，我们推导出一个任意的输入分布的发送和接收序列（原始信道）之间的互信息率的下限，然后将此结果与信道容量。结果适用于没有知识的确切能力实现输入分布。我们的研究结果的一个主要应用是，我们可以采用任何下界推导出的第一个信道（同步误差信道的分解）的容量找到下界（原始）的噪声信道的容量与同步误差。我们将一般的想法应用到几个特定类别的通道，如同步误差通道与擦除和替换，对称的q元输出和AWGN明确，并获得易于计算的界限。我们说明，与我们的方法相比，对于某些类别的信道，与文献中当前可用的界限相比，可以推导出更严格的容量下限，例如，删除/替代信道和删除/AWGN信道（对于特定信噪比（SNR）范围）。
2012-03-28 cs.IT math.IT
Capacity Results for Two Classes of Three-Way Channels
本文考虑的三路通道，由三个节点，其中每个节点广播消息到其他两个节点。有限域三路信道的容量推导，并示出是可以实现的，使用一个非合作的计划，没有反馈。同样的方案也被示出，以实现发送端对称（每个节点从其他两个节点接收相同的SNR）相位衰落AWGN信道的等速率容量（当所有节点以相同的速率发送时）。鉴于非协作方案通常不是最优的，提出了一种利用中继和网络编码的协作反馈方案，并证明了该方案能够在相位衰落的互易AWGN三路信道（每对节点具有相同的前向和后向信噪比）中实现等速率容量。
2012-08-01 cs.IT math.IT
Approaching the Gaussian channel capacity with APSK constellations
我们考虑功率约束P的高斯信道，在信道容量和等概率均匀间隔信号的最高可达速率之间存在一个缺口。几种方法能够克服这种限制，例如具有非均匀概率的星座或星座整形。在这封信中，我们专注于星座塑造。我们给出了一个幅度和相移键控（APSK）星座的建设与等概率信令，实现高斯容量的星座点数趋于无穷大。
2015-03-16 cs.IT math.IT
Peak-to-average power ratio of good codes for Gaussian channel
考虑加性高斯白噪声（AWGN）信道的前向纠错问题。对于有限块长度码，从信道容量的回退与块长度的平方根成反比。在本文中，它表明，实现这种折衷的代码必须有一定的峰均功率比（PAPR）成正比的对数的块长度。这被扩展到接近容量较慢的代码，并在OFDM调制器的输出端测量PAPR。作为一个副产品的收敛（史密斯的）幅度约束的AWGN容量香农的经典公式的特点是在大幅度的制度。这种反向型的结果建立在最近的贡献，在良好的信道码的经验输出分布的研究。
2014-08-11 cs.IT math.IT
AWGN Channel under Time-Varying Amplitude Constraints with Causal Information at the Transmitter
我们考虑经典的AWGN信道，其中信道输入被约束到在每个信道使用时随机变化的幅度约束，独立于消息。这是能量收集发射机的抽象，其中每个信道使用时的代码符号能量由外源能量到达过程确定，并且不存在用于能量存储的电池。在每个信道使用时，发射机因果地观察到幅度约束过程的独立实现。这种情况是一个状态依赖的信道，在发射机处具有完美的因果状态信息。我们推导出该信道的容量使用香农的编码方案与因果状态信息。我们证明了在容量实现方案中，码符号必须从有限集合中选择，如Smith的情况。我们数值研究了二进制开关能量到达的振幅约束是零或非零常数。
2012-01-23 cs.IT cs.NI math.IT
Keyless Authentication for AWGN Channels
这项工作建立了物理层可以用于在加性高斯白噪声信道中执行信息理论认证，只要对手不是无所不知的。所考虑的模型包括一个编码器，解码器，和对手，对手有机会获得的消息，一个非因果噪声观测编码器的传输，和无限的传输功率，而解码器观察到的编码器和对手的输出的总和的噪声版本。提出了一种修改通用现有信道代码以启用认证的方法。它示出，这种修改成本的编码速率的渐近可忽略不计的量，同时仍然使认证，只要对手的观察不是无噪声的。还值得注意的是，这种修改不是（渐近）对手的信道的统计特性的函数，而且不需要秘密密钥，因此为鲁棒的实际实现铺平了道路。使用这些结果，信道认证的容量计算和示出为等于非对抗性信道容量。虽然该模块化方案被设计用于给定的信道模型中，但它适用于广泛的设置。
2021-11-11 cs.IT math.IT
Uncoded Binary Signaling through Modulo AWGN Channel
模封装接收机在包括预编码和格型编码的数字通信的若干领域中引起了兴趣。模加性高斯白噪声信道的渐近容量和差错性能已经得到很好的证明。然而，由于渐近分析的基本假设，这些发现在物理世界的应用中可能并不总是现实的，这通常是维度或延迟有限的。在这项工作中，最佳的方式来实现最小的错误概率为二进制信令通过标量模AWGN信道下不同的情况下，接收机可以访问全部或部分信息进行检查。在接收端部分信息的情况下，提出了一种迭代估计规则，以降低出错率，并通过仿真实验验证了不同估计器的性能。
2021-05-20 cs.IT eess.SP math.IT
Approaching Waterfilling Capacity of Parallel Channels by Higher Order Modulation and Probabilistic Amplitude Shaping
并行，加性高斯白噪声（AWGN）信道的平均和功率约束。它示出了如何注水香农容量可以接近高阶调制和概率幅度成形（PAS）。这是通过一种新的分销匹配方法来实现的，称为产品分销匹配（PDM）。通过可达速率分析了PDM的渐近性能。提出了一种优化输入分布的启发式算法，它使信令在目标频谱效率与固定速率前向纠错（FEC）码，而最佳的功率分配是由汞注水和一个简单的比特加载策略确保。使用5G低密度奇偶校验码的有限块长度仿真结果显示，与具有均匀输入分布的传统方案相比，功率节省约1 dB。
2018-04-05 cs.IT math.IT
Achieving Secrecy Capacity of the Gaussian Wiretap Channel with Polar Lattices
在这项工作中，一个显式的窃听编码方案的基础上提出了极格实现的加性高斯白噪声（AWGN）窃听信道的保密容量。首先，利用极格构造了mod- $Λ_s$高斯窃听信道的第二好格。然后，我们提出了一个明确的整形方案，以消除这种模$Λ_s$前端和扩展极晶格真正的高斯窃听信道。成形技术是基于格型高斯分布，这导致一个二元非对称信道在每一级的多级格码。通过采用非对称极化编码技术，我们同时构造了一个具有最佳成形的AWGN-好格和一个具有最佳成形的second-good格。因此，发送方的编码复杂度和合法接收方的解码复杂度都是O（N logN log（logN））。该方案被证明是语义安全的。
2017-12-25 cs.IT math.IT
On the Capacity-Achieving Input of the Gaussian Channel with Polar Quantization
极化接收机架构是一种接收机设计，它捕获信号的包络和相位信息，而不是其同相和正交分量。一些研究已经证明了极坐标接收机对相位噪声和其他非线性的鲁棒性。然而，在文献中还没有研究过具有有限精度量化器的极性接收机的信息理论极限。这项工作的主要贡献是确定的最佳信令策略的加性高斯白噪声（AWGN）信道与极性量化的输出。更确切地说，我们表明，实现容量的调制方案具有幅度相移键控（APSK）结构。使用这个结果，在输出端具有极性量化的AWGN信道的容量通过数值优化幅度的概率质量函数来建立。最后给出了采用$b_1$比特相位量化器和优化的单比特幅度量化器的极化量化AWGN信道的容量。我们的数值研究结果表明，存在的信噪比（SNR）阈值，高于最佳APSK方案的幅度电平的数量和它们各自的概率突然改变。此外，实现容量的输入随SNR增加而演变的方式取决于相位量化比特的数量。
2022-07-06 cs.IT eess.SP math.IT
An Efficient Algorithm to Calculate BICM Capacity
比特交织编码调制（BICM）是在带宽受限的AWGN信道上实现可靠通信的一种实用方法。对于具有2^m个点的信号点星座，BICM用长度为m的位串标记信号点，然后在发射机和接收机处分别处理这m个比特。BICM容量被定义为某一可实现速率的最大值。必须对比特的概率质量函数（pmf）进行最大化。这是一个非凸优化问题。到目前为止，最佳比特pmf是通过穷举搜索确定的，其复杂度为m。在这项工作中，一个算法称为位交替凹凸方法（Bacm）的发展。该算法计算BICM容量的复杂度约为m^3。该算法迭代地应用凸优化技术。利用Bacm计算了4、8、16、32和64-PAM在AWGN网络中的BICM容量。对于超过8个点的PAM星座，给出的值是文献中已知的第一个结果。
2012-06-01 cs.IT math.IT
Channel Coding: The Road to Channel Capacity
从Shannon的著名的信道编码定理出发，追溯了信道编码从汉明码到容量逼近码的发展历程。我们专注于贡献，导致最显着的改进性能与实际应用的复杂性，特别是在加性高斯白噪声（AWGN）信道。我们讨论了代数分组码，以及为什么它们没有被证明是达到香农极限的方法。我们跟踪今天的容量接近码的前身：卷积码，级联码，和其他概率编码方案。最后，我们概述了这些代码的一些实际应用。
2006-11-22 cs.IT math.IT
On Optimizing Hierarchical Modulation in AWGN channel
分层调制（HM）能够为数据流提供不同级别的保护，并实现传统正交方案（如时分（TD））无法实现的速率区域。然而，在现有的文献中，没有通用的HM设计的准则和算法。在本文中，我们联合优化的星座位置和二进制标签HM用于加性高斯白噪声（AWGN）信道。基于具有连续干扰消除（SIC）能力的比特交织编码调制（BICM），我们的主要目的是在功率约束和其他数据流的速率应大于给定阈值的约束下，最大化一个数据流的速率。本文采用多起始邻域点算法进行星座优化，并提出了降低优化复杂度的方法。数值结果验证了优化HM与基于优化正交调制（QAM）的HM和其他正交传输方法相比的性能增益。
2016-10-18 cs.IT math.IT
On the Capacity of the Underwater Acoustic Channel with Dominant Noise Sources
本文给出了在噪声源占主导地位的广义衰落环境下水声信道容量的一个上限。以往的工作表明，水声信道噪声统计不一定是高斯分布，特别是在浅水环境中，这是由脉冲噪声源为主。在这种情况下，噪声最好由具有成形参数$β$的广义高斯（GG）噪声模型表示。另一方面，通常使用$α$ - $μ$分布来表示UWA信道中的衰落，该分布是广泛范围的公知衰落分布的概括。我们发现，加性白广义高斯噪声（AWGGN）的信道容量的上界的AWGN容量除了一个恒定的间隙的$\frac{1}{2} \log \left(\frac{β^{2} πe^{1-\frac{2}β} Γ(\frac{3}β)}{2(Γ(\frac{1}β))^{3}} \right)$位。当表征具有$α$ - $μ$衰落的AWGGN信道的遍历容量时，与衰落的AWGN信道容量相比，也存在相同的差距。我们证明我们的结果通过重新访问的球包装问题，这代表了几何interpertation的信道容量。此外，水下航行器信道保密率的特点和水下航行器信道保密的合法和窃听信道的成形参数的依赖性突出。
2014-04-27 cs.IT math.IT
On Achievable Rates of AWGN Energy-Harvesting Channels with Block Energy Arrival and Non-Vanishing Error Probabilities
本文研究了加性高斯白噪声（AWGN）能量收集（EH）信道的可达速率。EH过程的特征在于一系列收集的能量块，其在源处是因果已知的。所收集的能量在块内保持恒定，而跨不同块的所收集的能量的特征在于独立且同分布（i.i.d.）随机变量块具有长度$L$，其可以被解释为能量到达过程的相干时间。如果$L$是一个常数或次线性增长的块长度$n$，我们充分表征的最大传输速率的渐近展开的一阶项受到一个固定的可容忍的错误概率$\varepsilon$。一阶项称为$\varepsilon$ -容量。此外，我们还得到了渐近展开式中二阶项的上下界，这表明对于任何小于$1/2$的$\varepsilon$，二阶项都是$\sqrt{\frac{L}{n}}$.通过对保存传输策略的分析，得到了该策略的下界。如果$L$在$n$中线性增长，我们得到了$\varepsilon$ -容量的上下界，只要EH随机变量的累积分布函数（cdf）是连续的和严格增加的，它们就重合。为了达到这个下界，我们提出了一种新的自适应保存和发送策略，该策略根据块之间的能量变化在不同的块之间选择不同的保存和发送码。
2017-09-02 cs.IT math.IT
