Hybrid ARQ in Multiple-Antenna Slow Fading Channels: Performance Limits and Optimal Linear Dispersion Code Design
本文主要研究MIMO-ARQ慢衰落信道的基本性能限制和线性色散码的设计。分析了现有HARQ协议的最优平均速率。讨论了MIMO-ARQ信道中空时编码的优化设计问题。信息论的措施被用来优化的速率分配，并推导出最佳的设计准则，然后使用现有的空时码的最优性进行评估。通过对空时编码MIMO-HARQ的误码率分析，提出了一种不同的设计准则。最后通过仿真研究了空时编码MIMO系统中ARQ反馈的增益。
2009-05-25 cs.IT math.IT
Deterministic $K$-identification For Slow Fading Channel
确定性$K$识别（DKI）的高斯信道慢衰落（GSF），其中发射机被限制到一个平均功率约束和信道侧信息是在解码器。当可识别消息的数量$K$可以随着码字长度$n$次线性地增长时，我们推导出DKI容量的上下界。作为一个关键的发现，我们建立，对于确定性编码，假设可识别的消息的数量$K = 2^{κ\log n}$与$κ\in [0,1)$是识别目标速率，码本大小缩放为$2^{(n\log n)R}$，其中$R$是编码速率。
2022-12-08 cs.IT math.IT
Transmitter Optimization in Slow Fading MISO Wiretap Channel
本文研究了慢衰落多输入单输出（MISO）窃听信道中的发射机优化问题。在存在$J$非合谋窃听者的情况下，源发送意图用于$K$用户的秘密消息，并且在总功率约束下操作。假设信源与所有用户和窃听者之间的信道是慢衰落的，并且在信源处仅知道统计信道状态信息（CSI）。对于给定的窃听码的码率和保密率对，用$(R_{D}, R_{s})$表示，我们将非中断事件定义为到$K$用户的链路信息速率大于或等于$R_{D}$和到$J$窃听者的链路信息速率小于或等于$(R_{D} - R_{s})$的联合事件。我们最小化发射功率服从总功率约束，并满足非中断事件的概率大于或等于期望的阈值$(1-ε)$。
2016-01-31 cs.IT math.IT
Linear shrinkage receiver for slow fading channels under imperfect channel state information
本文研究了单输入多输出（SIMO）慢衰落信道中接收端仅具有不完全信道状态信息（CSI）的接收机设计问题。以广义互信息（GMI）为可达速率，研究了接收端采用某种广义最近邻译码规则时的中断行为。我们的研究表明，线性收缩的线性最小均方误差（LMMSE）估计的CSI降低中断概率时，接收天线的数量是有限的。只有在接收天线数量无限增长的渐近状态下，CSI的LMMSE估计才能最小化中断概率。数值结果表明，提出的线性收缩接收机实现了显着的中断概率降低。
2022-08-18 cs.IT math.IT
Outage-Limit-Approaching Protograph LDPC Codes for Slow-Fading Wireless Communications
块衰落（Block-fading，BF）信道，又称慢衰落信道，是一种简单实用的信道模型，它能够描述许多中低移动性无线通信应用的主要特征。虽然BF信道在过去的二十年里受到了极大的研究关注，但设计低复杂度的接近超限的纠错码（ECC）仍然是一个具有挑战性的问题。为此，一种新的原型图低密度奇偶校验（LDPC）码族，称为根原型图（RP）LDPC码，最近已经构思。RP码不仅可以实现线性复杂度的编码和高速解码的准循环（QC）结构的帮助下，但也实现了近中断极限性能在各种BF场景。在这篇文章中，我们简要地回顾了这样的原型代码的设计准则，旨在启发在这一领域的进一步研究活动。
2021-07-21 cs.IT math.IT
Deterministic Identification Codes for Fading Channels
研究事件触发通信的识别容量，提出Gaussian AWGN及快慢衰落信道的确定性识别码构造，证明其容量下界，并揭示与Shannon范式完全不同的容量缩放规律。
2025-02-03 cs.IT math.IT
On slow-fading non-separable correlation MIMO systems
在MIMO系统中的频率选择性慢衰落信道中，信道矩阵具有块矩阵的形式。本文提出了一种计算分块矩阵特征值分布极限的方法。我们还将计算$HH^*$的渐近本征值分布，其中$H$的元素是联合高斯的，相关性为$E[h_{pj}\bar h_{qk}]= \sum_{s=1}^t Ψ^{(s)}_{jk}\hatΨ^{(s)}_{pq}$形式（其中$t$是固定的，不随矩阵的大小而增加）。我们将使用算子值自由概率方法来实现这一目标。使用这种方法，我们推导出一个方程组，它可以数值求解计算所需的本征值分布。
2007-07-12 cs.IT math.IT
On Outage Behavior of Wideband Slow-Fading Channels
本文研究了宽带慢衰落信道上的点对点信息传输，该信道被建模为（渐近）大量独立同分布的并行信道，在整个编码块上随机信道衰落实现保持恒定。一方面，在宽带限制下，可靠传输所需的每nat的最小可达能量作为随机变量，在概率上收敛到某个确定性的量。另一方面，中断概率的指数衰减率（称为宽带中断指数）表征并行信道的数量{ \it，即}，“带宽”，应该渐近缩放，以实现目标中断概率在每nat的目标能量。我们检查两种情况：当发射机没有信道状态信息，并采用均匀的发射功率分配之间的并行信道;和当发射机被赋予一个比特的信道状态反馈为每个并行信道，并相应地分配其发射功率。对于这两种情况下，我们评估的宽带最小能量每nat和宽带中断指数，并讨论其对系统性能的影响。
2007-11-28 cs.IT math.IT
On Outage Behavior of Wideband Slow-Fading Channels
本文研究了宽带慢衰落信道上的点对点信息传输，该信道被建模为（渐近）大量独立同分布的并行信道，在整个编码块上随机信道衰落实现保持恒定。一方面，在宽带限制下，可靠传输所需的每nat的最小可达能量作为随机变量，在概率上收敛到某个确定性的量。另一方面，中断概率的指数衰减率（称为宽带中断指数）表征并行信道的数量{ \it，即}，“带宽”，应该渐近缩放，以实现目标的中断概率在每nat的目标能量。我们检查两种情况：当发射机没有信道状态信息，并采用统一的并行信道之间的发射功率分配;和当发射机被赋予一个比特的信道状态反馈为每个并行信道，并相应地分配其发射功率。对于这两种情况下，我们评估的宽带最小能量每nat和宽带中断指数，并讨论其对系统性能的影响。
2007-10-01 cs.IT math.IT
Diversity Multiplexing Tradeoff of the Half-duplex Slow Fading Multiple Access Channel based on Generalized Quantize-and-Forward Scheme
研究了半双工慢衰落多址接入中继信道（HD-MARC）下广义量化转发（GQF）中继方案的分集复用折衷（DMT）问题。压缩和转发（CF）方案已被证明，以实现最佳的DMT时，中继的目的地链路的信道状态信息（CSI）是在中继。然而，由于无线系统的实际考虑，在中继处具有中继-目的地链路的CSI并不总是可能的。相比之下，在这项工作中，DMT的GQF方案推导没有中继目的地链路CSI在中继。它示出，即使没有知识的中继目的地CSI，GQF计划实现相同的DMT，实现CF计划与CSI的全部知识。
2014-06-20 cs.IT math.IT
Cooperative Secret Key Generation from Phase Estimation in Narrowband Fading Channels
通过利用多径衰落信道作为公共随机性的来源，基于物理层（PHY）的密钥生成协议允许具有相关观测的两个终端生成具有信息理论安全性的密钥。然而，现有技术仍然受到主要限制，例如，低密钥生成速率、低密钥比特熵以及对节点移动性的高度依赖。本文提出了一种新的协作密钥生成协议，该协议在窄带衰落信道中由两个密钥节点在中继节点的帮助下提取衰落信道的相位随机性，从而实现高速率的密钥生成。第一次，我们明确地考虑估计方法的效果提取的秘密密钥比特从潜在的衰落信道，并专注于一个流行的统计方法-最大似然估计（MLE）。从理论上分析了该方案的性能。我们成功地建立了一个理论上的最大秘密密钥速率的上界相关的随机源的互信息和Cramer-Rao界（CRB）估计理论中的一个更实际的上限。数值例子和仿真研究也展示了合作密钥生成系统的性能。实验结果表明，与现有的方法相比，该方法可以提高密钥速率几个数量级。
2011-09-06 cs.CR cs.IT math.IT
On the performance of Golden space-time trellis coded modulation over MIMO block fading channels
针对慢衰落信道下的高速多输入多输出（MIMO）$2\times 2$系统，提出了一种基于\cite{Hong06}的Golden空时网格编码调制（GST-TCM）方案。在这封信中，我们提出的性能分析GST-TCM块衰落信道，其中信道矩阵是恒定的码字长度的一部分，并从一个分数到另一个，独立。实际上，针对特定的块衰落信道参数设计这样的码是没有用的，并且鲁棒的解决方案是优选的。然后，我们分析和模拟表明，GST-TCM设计的慢衰落信道确实是强大的所有块衰落信道条件。
2007-11-08 cs.IT math.IT
Performance Analysis over Slow Fading Channels of a Half-Duplex Single-Relay Protocol: Decode or Quantize and Forward
在这项工作中，一个新的静态中继协议介绍了半双工单中继网络，其性能进行了研究的背景下，通信慢衰落无线信道。所提出的协议是基于解码或量化和转发（DoQF）的方法。在慢衰落的情况下，两个性能指标是相关的和互补的，即中断概率增益和分集复用权衡（DMT）。首先，我们分析了当信噪比趋于无穷大时，与所提出的协议相关联的中断概率P_o的行为。在这种情况下，我们证明了SNR^2 P_o收敛于一个常数。我们指的是这个常数的中断增益，我们推导出其封闭形式的表达为一般类的无线信道，包括瑞利和赖斯信道作为特殊情况。我们还证明了DoQF协议具有最好的可实现的中断增益在宽类的半双工静态中继协议。还提供了一种用于最小化关于源和中继之间的功率分布以及关于时隙的持续时间的中断增益的方法。接下来，我们专注于瑞利分布衰落信道推导出DMT与建议的DoQF协议。我们的结果表明，对于复用增益r < 0.25，DoQF的DMT达到2 × 1 MISO上限。
2009-08-28 cs.IT math.IT
Space-Time Signal Design for Multilevel Polar Coding in Slow Fading Broadcast Channels
慢衰落广播信道在无线网络中有着广泛的应用。由于延迟要求和信道状态信息在发射机（CSIT）处的不可用性，这些信道对于许多应用是非遍历的。在非遍历信道中设计信号的适当度量是中断概率。在本文中，我们提供了一种方法来优化空时分组码的基础上中断概率在中等信噪比。多电平极化编码调制是一种新型的编码调制技术，它具有低复杂度的解码器和简单的速率匹配。在本文中，我们推导出中断最优性条件的多级解码，并提出了一个规则，用于确定分量码速率。我们还推导出了一个上界的中断概率的空时分组码设计的集合划分为基础的标签。最后，由于最小化长码空时分组码的最优性，我们介绍了一种新的方法，用于联合优化的短到中等长度的极化码和空时分组码。
2019-07-22 cs.IT math.IT
On the Design of Artificial-Noise-Aided Secure Multi-Antenna Transmission in Slow Fading Channels
本文研究了慢衰落信道中人工噪声辅助的安全多天线传输系统的设计。主要的设计问题包括发射功率分配和窃听码的速率参数。我们考虑具有不同复杂度水平的两种情形：i）设计参数被选择为对于所有传输是固定的，ii）它们基于来自预期接收器的瞬时信道反馈而被自适应地调整。在这两种情况下，我们提供了明确的设计解决方案，以实现最大的吞吐量受到保密约束，由最大允许的保密中断概率。然后，我们得出准确的近似值的最大吞吐量在这两种情况下，在高信噪比区域，并提供新的见解，为实现更高的安全级别的额外的功率成本，同时保持指定的目标吞吐量。最后，对自适应传输相对于非自适应传输的吞吐量增益进行了量化和分析。
2013-01-20 cs.IT math.IT
Deterministic Identification Over Fading Channels
确定性识别（DI）解决了高斯信道的快速和缓慢的衰落，其中信道侧信息是在解码器。特别地，确定消息的数量按$2^{n\log(n)R}$缩放，其中$n$是块长度，而$R$是编码速率。DI容量的下限和上限在这个规模的快速和缓慢衰落。因此，无论信道噪声如何，DI容量在指数尺度上是无限的，在双指数尺度上是零。
2021-10-10 cs.IT math.IT
A Broadcast Approach To Secret Key Generation Over Slow Fading Channels
针对慢衰落信道，提出了一种基于分层广播策略的密钥生成方案。在所考虑的模型中，Alice希望与Bob共享密钥，同时将密钥保密给Eve，Eve是一个被动的窃听者。假设Alice-Bob和Alice-Eve信道都经历慢衰落，并且假设在传输期间仅在接收器处知道完美的信道状态信息（CSI）。在每个衰落时隙中，Alice广播编码层的连续体，因此允许Bob以与衰落状态对应的速率（Alice未知）解码。可靠解码的层的索引经由公共且无差错的信道从Bob发送回Alice，并且用于生成公共秘密密钥。在本文中，可实现的保密密钥速率推导出一个给定的功率分布在编码层。最佳功率分布的特点。结果表明，分层广播编码可以提高保密密钥速率显着相比，单级编码。
2011-03-16 cs.CR cs.IT math.IT
Outage Capacity of the Fading Relay Channel in the Low SNR Regime
在慢衰落场景中，节点之间的合作可以增加通信的分集量。通过分析慢衰落中继信道的中断容量，我们研究了在这种情况下的性能极限。我们的重点是低信噪比和低中断概率制度，衰落的不利影响是最大的，但合作的潜在收益。我们表明，虽然标准的放大转发协议在这种情况下表现非常差，但我们称之为突发放大转发协议的修改版本是最佳的，并实现了网络的中断容量。此外，这种性能可以在接收机处没有先验信道知识的情况下实现。相比之下，解码转发协议在这种情况下是严格次优的。我们的结果直接产生单位能量的衰落中继信道的中断容量。
2006-02-14 cs.IT math.IT
Outage behavior of slow fading channels with power control using noisy quantized CSIT
本研究的主题是在多天线慢衰落信道下，量化反馈和部分功率控制的中断行为。一个固定速率的通信系统被认为是。从文献中得知，在无误差反馈的情况下，用于功率控制的中断最优量化器具有循环结构。此外，系统的分集增益与功率控制码本的基数成多项式增加。在这里，一个类似的系统进行了研究，但当反馈链路是容易出错的。我们证明，在高信噪比制度，最佳量化器结构与噪声反馈仍然是圆形的，最佳Voronoi区域是连续的非零概率区间。此外，最优功率控制码本类似于信道优化标量量化器（COSQ），即，Voronoi区域与错误的反馈信息合并。使用COSQ，系统的中断性能优于无反馈方案。然而，渐近分析表明，系统的分集增益是相同的no-CSIT计划，如果有一个非零和非零的反馈错误概率。
2008-04-04 cs.IT math.IT
Capacity of Fading Channels without Channel Side Information
衰落信道的容量理论有多种，包括快衰落信道的遍历容量和慢衰落信道的中断容量。然而，分析表明，停电能力是一个误解。本文采用具有相干系数的一阶高斯-马尔可夫过程$α$作为慢衰落信道和快衰落信道的统一模型，研究了在不考虑信道边信息的情况下信道的容量。我们证明了衰落信道的信息速率具有一个结构，即用户消息速率总是伴随着信道信息速率。推导了信道信息速率的计算公式，并证明其为$α$的非增函数。证明了在高信噪比条件下，当输入信号为独立同分布高斯分布时，用户信息速率关于$α$具有渐近单调性.进一步证明了用户信息速率关于$α$的单调行为是普遍的。
2019-03-29 cs.IT math.IT
Wireless Covert Communications Aided by Distributed Cooperative Jamming over Slow Fading Channels
在本文中，我们研究了在慢衰落信道上，合法的收发器与警惕的看守者之间的隐蔽通信。存在多个友好的帮助节点，它们愿意保护隐蔽通信不被监狱长检测到。我们提出了一个不协调的干扰机选择方案，这些助手的瞬时信道增益的合法接收器下降到一个预先建立的选择阈值将被选为干扰机辐射干扰信号击败典狱长。通过这样做，看守的检测精度预计将严重下降，而所需的隐蔽通信很少受到影响。然后，我们共同设计的最佳选择阈值和消息传输速率最大化的隐蔽吞吐量的前提下，检测错误的监狱长超过一定水平。数值结果验证了我们的理论分析。仿真结果表明，多干扰源辅助隐蔽通信在隐蔽吞吐量方面优于传统的单干扰源方法，且最大隐蔽吞吐量随着辅助者总数的增加而显著提高，验证了该方案的有效性和优越性.
2021-05-12 cs.IT math.IT
Jamming in Fixed-Rate Wireless Systems with Power Constraints - Part II: Parallel Slow Fading Channels
这是一个两部分的论文的第二部分，研究在一个固定速率的衰落传输系统的干扰问题。在第一部分中，我们研究了快衰落信道的情况下，并找到了混合策略的纳什均衡短期功率约束，平均功率约束和无信道状态信息（CSI）反馈。我们还用纯策略解决了同样重要的极大极小问题。每当我们处理平均功率约束时，我们将问题分解为两个级别的功率控制，我们分别解决。在本文的第二部分中，我们研究了并行慢衰落信道的情况，该信道通常模拟多载波传输，如OFDM。虽然框架与第一部分\cite{myself3}中的框架相似，但处理慢衰落需要更复杂的技术。不像在快衰落场景中，其中支持码字传输的帧是等效的并且完全由信道统计来表征，在我们的当前场景中，帧是唯一的，并且由特定的信道实现集合来表征。这导致更多涉及的帧间功率分配策略，并且在某些情况下甚至导致需要第三级功率控制。我们还表明，对于并行慢衰落信道，CSI反馈有助于对抗干扰的斗争，证明了显着的系统性能下降时，CSI不发回。我们期望这种退化随着并行通道$M$的数量增加而减小，直到它对于$M\to \infty$变得微不足道（这可以被认为是第I部分中的情况）。
2008-08-26 cs.CR cs.IT math.IT
Low-Density Graph Codes for slow fading Relay Channels
本文研究了块衰落中继信道下低密度奇偶校验码的迭代译码问题。我们考虑两个用户，采用编码合作，解码和转发的一个变种，具有比后者更小的中断概率。离散星座的中断概率分析表明，只有当编码速率不超过取决于合作水平的最大值时，才能实现全分集。我们推导出一个新的代码结构，通过扩展以前公布的全分集根LDPC码，设计的BF点对点信道，表现出速率兼容性的属性，这是必要的编码合作。我们通过一种新的密度演化分析来估计其渐近性能，并确定了有限长码的字出错率性能。我们表明，我们的代码结构具有近中断极限性能的所有块长度和编码率的范围高达0.5，这是最高的可能的编码率为两个合作用户。
2011-03-28 cs.IT math.IT
On Fading Channel Dependency Structures with a Positive Zero-Outage Capacity
随着6 G等新兴无线技术的发展，许多新的应用（如自治系统）也在发展，这些应用对数据通信的可靠性和延迟有着严格的要求。在通常研究的独立慢衰落链路的情况下，零中断容量（ZOC）为零，因此重传是不可避免的。在这项工作中，我们表明，一个积极的ZOC可以实现在相同的设置下的慢衰落恒定的发射功率和没有完善的信道状态信息在发射机，如果信道增益的联合分布遵循一定的结构。这允许在没有任何中断的情况下可靠接收，因此不需要重传。基于一个系统的Copula方法，我们发现，存在一组依赖结构，其中正ZOC可以实现最大比组合（MRC）和选择组合（SC）。我们的特点是在有限数量的位的最大ZOC。明确的瑞利衰落和Nakagami- $m$衰落的特殊情况下，以量化常见的衰落模型的ZOC的结果进行评估。
2021-07-12 cs.IT math.IT
On-Time Communications Over Fading Channels
我们考虑在衰落信道上的一系列数据包的准时传输，与传统的准时通信不同，我们研究了有多少数据包可以被$δ$准时接收，这意味着数据包的接收偏差不大于$δ$时隙。在这个框架中，我们首先推导出在衰落信道上的随机传输的准时接收率时，没有使用控制。为了提高准时接收率，我们进一步建议通过延迟，丢弃或重复数据包来调度传输。具体来说，我们在衰落信道上的调度建模为马尔可夫决策过程（MDP），然后使用一个有效的迭代算法获得最优的调度策略。对于一个给定的分组传输序列，我们分析了随机传输和最佳调度的准时接收率。我们的分析和仿真结果表明，随机传输的准时接收率随序列长度的增加而减小（到零），通过使用最优分组调度，准时接收率收敛到一个更大的常数。此外，我们表明，如果目标接收间隔和/或偏差容限$δ$增加，或衰落信道的随机性降低，准时接收率增加。
2022-02-17 cs.IT math.IT
FedRec: Federated Learning of Universal Receivers over Fading Channels
无线通信经常受到信道衰落的影响。已经提出了各种统计模型来捕获衰落中的固有随机性，并且传统的基于模型的接收机设计依赖于对这种潜在分布的准确了解，这在实践中可能是复杂和棘手的。在这项工作中，我们提出了一种基于神经网络的符号检测技术的下行衰落信道，这是基于最大后验概率（MAP）检测器。为了能够对不同的衰落实现进行训练，我们提出了一种联合训练方案，其中多个用户合作共同学习通用的数据驱动检测器，因此命名为FedRec。所得到的接收机的性能接近MAP性能在不同的信道条件下，而不需要知识的衰落统计，同时在其训练过程中诱导一个大大减少的通信开销相比，集中式训练。
2021-03-26 cs.IT eess.SP math.IT
Transforming Fading Channel from Fast to Slow: IRS-Assisted High-Mobility Communication
在本文中，我们研究了一种新的智能折射表面（IRS）辅助高移动性通信与部署在高速移动的车辆IRS，以协助其乘客的通信与静态基站（BS）在路边。车辆的高多普勒频率导致BS与乘客/用户之间的快速衰落信道，这使得与仅具有低移动性用户的常规情况相比，具有大量折射元件的IRS的信道估计成为更具挑战性的任务。为了减轻多普勒效应，并获得完整的IRS无源波束形成增益与低的训练开销，我们提出了一种新的和有效的传输协议来执行信道估计和IRS折射设计的数据传输。具体地说，通过利用准静态信道之间的IRS和用户都以相同的高速移动，我们首先估计级联的BS IRS用户信道的多普勒效应补偿。然后，我们估计的瞬时BS用户快衰落信道（没有IRS折射），并相应地调整IRS折射随着时间的推移对齐级联的信道与BS用户的直接信道，从而最大限度地提高IRS的被动波束形成增益，以及将它们的组合信道从快到慢衰落。仿真结果表明，所提出的信道估计方案和被动波束形成设计的有效性相比，各种基准计划。
2021-03-09 cs.IT eess.SP math.IT
How Good is Phase-Shift Keying for Peak-Limited Rayleigh Fading Channels in the Low-SNR Regime?
研究了在无信道状态信息（CSI）的频率非选择性瑞利衰落信道中，相移键控（PSK）的可达信息速率。衰落过程具有一般的时间相关性，其特征在于其谱密度函数。我们考虑离散时间和连续时间的信道，并找到它们的渐近在低信号噪声比（SNR）。与已知的峰值约束下的容量上限相比，这些渐近性通常导致在低SNR制度的慢时变衰落信道的速率损失可以忽略不计。我们进一步专注于高斯-马尔可夫和克拉克衰落模型的案例研究。
2005-08-27 cs.IT math.IT
Performance of Lattice Coset Codes on Universal Software Radio Peripherals
我们考虑一个实验设置的三个USRP实现窃听通道，两个USRP是合法的球员爱丽丝和鲍勃，而第三个USRP是窃听者，其位置不同，我们评估信息泄漏。实验的信道接近慢衰落信道，并且使用晶格星座的陪集编码进行传输，允许在发射机处引入受控的随机性。模拟和测量结果表明陪集编码可以提供何种程度的机密性，作为夏娃的位置的函数，和随机使用的量。
2017-01-13 cs.IT math.IT
Secret-Key Agreement Capacity over Reciprocal Fading Channels: A Separation Approach
研究了无线信道上秘密密钥协商的基本限制。我们考虑一个双向块衰落信道的信道增益在合法终端之间的前向和反向链路相关。合法终端之间的信道增益不被透露给任何终端，而窃听者的信道增益被透露给窃听者。我们提出了一个两阶段的传输方案，保留一定的部分，每个相干块的信道估计，和相关的源生成的相干块的其余部分。所得的秘密密钥涉及信道序列和源序列两者的贡献，随着相干周期的增加，后者的贡献变得占主导地位。我们还建立了一个上界的秘密密钥容量，它具有一个形式结构上类似的下界。我们的上限和下限在高信噪比（SNR）和大的相干周期的限制相吻合，从而建立在这个渐近制度的秘密密钥协议的能力。数值结果表明，即使在中等信噪比和小相干周期下，该方案也比仅训练方案获得了显著的增益，从而表明在实际的秘密密钥生成系统中随机性共享的必要性。
2012-11-07 cs.IT math.IT
Selection Combining for Differential Amplify-and-Forward Relaying Over Rayleigh-Fading Channel
本文提出并分析了慢瑞利衰落信道下差分放大前向（D-AF）中继的目的端选择合并（SC）算法。选择组合器选择具有判决变量的最大幅度的链路，用于发送符号的非相干检测。因此，与最大比合并（MRC）相反，在目的地不需要信道信息。精确的平均比特错误率（BER）的建议SC推导和验证与仿真结果。它还表明，SC方法的性能是非常接近的MRC方法，虽然具有较低的复杂度
2014-03-31 cs.IT math.IT
Filter and nested-lattice code design for fading MIMO channels with side-information
线性分配Gelfand-Pinsker编码（LA-GPC）是一种用于具有仅在发射机处已知的干扰的信道的编码技术，其中已知干扰被视为边信息（SI）。作为LA-GPC的一种特殊情况，脏纸编码已被证明能够实现最佳的无干扰速率的干扰信道与完美的信道状态信息在发射机（CSIT）。在只有发射机处的信道分布信息（CDIT）可用的情况下，LA-GPC在各种快衰落和慢衰落SI信道中也具有良好的（有时是最佳的）性能。在本文中，我们设计的滤波器嵌套格基编码，使其达到相同的速率性能的LA-GPC在多输入多输出（MIMO）信道。与以往的随机高斯码书相比，我们得到的编码方案具有代数结构，可以在实际系统中实现。在慢衰落信道下的仿真结果表明，该算法具有接近无干扰的误码性能。所提出的编码方案可以作为基本的构建块，以实现CDIT或完美CSIT的MIMO高斯广播信道的承诺速率性能
2009-02-24 cs.IT math.IT
On Optimizing Power Allocation For Reliable Communication over Fading Channels with Uninformed Transmitter
我们研究能量有效的数据包调度和功率分配问题的服务，需要可靠的通信，以保证一定的体验质量（QoE）。我们建立平均发射功率和数据传输的可靠性之间的联系，这取决于平均数据传输量和短期速率保证。我们考虑一个慢衰落的点对点信道，在发送端没有信道状态信息（CSIT）。在没有CSIT的情况下，慢衰落信道具有与每个发射功率相关联的中断概率。作为数据丢失容限参数的函数，以及最小速率和峰值功率约束，我们制定了一个优化问题，该优化问题适应速率和功率，以最小化用户设备（UE）的平均发射功率。然后，一个放松的优化问题，制定传输速率被假定为固定的每个分组传输。我们使用马尔可夫链模型的优化问题的约束。相应的问题是不凸的两个制定的问题，因此，随机优化技术，即模拟退火算法，是用来解决他们。数值计算结果量化了各种系统参数对平均发射功率的影响，并显示出显着的节能服务时，及时和可靠的通信要求不那么严格。
2018-07-26 cs.IT math.IT
On the Low SNR Capacity of Peak-Limited Non-Coherent Fading Channels with Memory
在渐近弱信号条件下，研究了峰值功率约束下具有记忆性的非相干平稳高斯衰落信道的容量。假设发射机和接收机都知道衰落规律，但都不知道衰落的实现。一个连接被证明之间的渐近行为的信道容量在这个制度和预测误差的渐近行为在预测衰落过程中产生的非常嘈杂的观察其过去。这种联系可以被看作是Lapidoth & Moser和Lapidoth最近的结果的低信噪比（SNR）模拟，该结果证明了高SNR容量增长与无噪声或几乎无噪声的预测误差之间的联系。我们区分两类衰退定律：“缓慢遗忘”和“快速遗忘”。对于前一类中的信道，低SNR容量由IID输入实现，而在后一类中，这样的输入通常是次优的。相反，渐近容量可以通过具有IID相位但块恒定幅度的输入来接近。
2006-04-07 cs.IT math.IT
A Case For Amplify-Forward Relaying in the Block-Fading Multi-Access Channel
本文论证了在慢衰落环境中，多址用户共享一个放大转发中继可以获得显著的增益。建议的协议，即多接入中继放大转发，允许一个低复杂度的中继，并实现了最佳的分集复用权衡高复用增益。协议的分析表明，它均匀地占主导地位的压缩转发策略，并进一步优于动态解码转发协议在高复用增益。所提出的协议的一个有趣的特点是，在高复用增益，它类似于一个多输入单输出系统，并在低复用增益，它为每个用户提供了相同的分集复用权衡，如果没有竞争的中继从其他用户。
2007-01-08 cs.IT math.IT
Network coding for multicasting over Rayleigh fading multi access channels
本文研究了在慢瑞利衰落信道下利用网络编码进行多播的速率分配问题。在该模型中，网络被视为一个集合的瑞利衰落多址信道。在这个模型中，速率分配方案，这是完全基于信道的统计。速率分配方案的目标是最小化中断概率。给出了衰落多址信道下中断概率的上界。给出了基于此界的次优解。提出了一种分布式的原始-对偶梯度算法来解决速率分配问题。
2014-03-26 cs.IT cs.NI math.IT
Opportunistic Spatial Orthogonalization and Its Application in Fading Cognitive Radio Networks
认知空间分集（OSO）是一种认知无线电方案，它允许次用户的存在，从而提高系统吞吐量，即使主用户一直占用所有的频带。值得注意的是，如果仔细选择干扰容限，则在不牺牲主用户的性能的情况下获得该吞吐量优势。其关键思想是利用空间维度正交用户，从而最大限度地减少干扰。然而，与时间和频率维度不同，所有多维空间信道的集合没有通用的基础，这促使了OSO的发展。一方面，OSO可以看作是一种利用信道随机性和独立性的多用户分集方案。另一方面，OSO可以被解释为机会干扰对准方案，其中来自多个次级用户的干扰在与主用户的信号空间正交的方向上机会对准。在多输入多输出（MIMO）信道的情况下，OSO方案可以被解释为在本征信道上“骑峰”，并且传统上被视为有害的病态MIMO信道被示出为相对于总吞吐量是有益的。提出的优势进行了深入研究，无论是分析和数值。
2009-04-28 cs.IT math.IT
Outage Probability of Energy Harvesting Relay-aided Cooperative Networks Over Rayleigh Fading Channel
能量收集技术具有部署灵活性和降低维护费用的优点，是协作网络中中继节点能量供应的一种潜在方式。与传统的功率源不同，这种情况下的中继节点可能会以一定的概率耗尽能量，这会降低中继辅助协作传输的效益。本文研究了慢衰落信道中能量收集中继节点辅助下的协作网络的中断行为，并尝试推导出该协作协议的中断概率的封闭表达式。通过与传统的直接传输协议的比较，得出了两个结论：1）除了能量耗尽概率为零的极端情况外，分集增益不会增加; 2）在最小化中断概率的前提下，可以获得一个用于提高系统性能的乘法增益。
2014-09-01 cs.IT math.IT
Adaptive Power and Rate Control for Real-time Status Updating over Fading Channels
信息时代（AoI）由于其能够表征信息的新鲜度而受到广泛关注。为了改善衰落信道上的信息新鲜度，无线传输非常需要有效的调度方法。然而，由于信道的不稳定性和到达的随机性，优化AoI是非常具有挑战性的。在本文中，我们感兴趣的AoI最优传输与速率自适应传输方案中的缓冲感知系统。更具体地说，我们利用概率调度方法，以尽量减少AOI，同时满足平均功率约束。通过描述概率调度策略与约束马尔可夫决策过程（CMDP），我们制定了一个线性规划（LP）问题。在此基础上，提出了一种低复杂度的算法来获得最优调度策略，并证明了该策略属于一组半阈值策略。仿真结果表明，该算法能够以较低的计算复杂性度获得较好的实时的【形】服务，并验证了半阈值策略的最优性和计算复杂度的降低.
2020-02-21 cs.IT cs.SY eess.SY
HARQ and AMC: Friends or Foes?
为了确保在随机变化和易于出错的信道中的可靠通信，无线系统使用自适应调制和编码（AMC）以及混合ARQ（HARQ）。为了阐明它们的兼容性和相互作用，我们比较了AMC，HARQ，和它们的组合（AMC-HARQ）在两个操作条件下提供的吞吐量：在慢和快块衰落信道。考虑到增量冗余HARQ（HARQ-IR）和重复冗余HARQ（HARQ-RR），我们优化AMC/HARQ的速率决策区域，并在可达到的吞吐量方面比较它们。在信道变化和解码功能的相当一般的模型下，我们得出结论：i）在AMC之上添加HARQ在用于快衰落信道的高平均信噪比状态中可能是适得其反的，以及ii）HARQ对于慢衰落信道是有用的，但是它提供中等的吞吐量增益。我们提供这些结果的解释，使我们能够提出路径，以改善AMC-HARQ系统。
2016-06-16 cs.IT math.IT
Stability Conditions for Remote State Estimation of Multiple Systems over Semi-Markov Fading Channels
针对共享无线时变信道中的多线性时不变系统远程状态估计，提出半马尔可夫信道模型，推导稳定性充要条件，并揭示CSI延迟、状态保持期及快/慢衰落对稳定性的影响。
2022-06-08 cs.IT cs.SY eess.SP
Multiple-Symbol Differential Detection for Distributed Space-Time Coding
差分分布式空时编码（D-DSTC）技术被认为是中继网络提供分集增益和高吞吐量在缺乏信道状态信息。传统的差分检测（CDD）或两个符号的非相干检测慢衰落信道已被检查，并显示遭受3-4 dB的损失相比，相干检测。此外，它也已被证明，CDD的性能严重下降，在快衰落信道和一个不可约的错误地板存在于高信噪比区域。为了克服快衰落带来的误码平层问题，本文提出了一种近似最优的多符号差分检测（MSDD）。MSDD算法联合处理更大的接收信号检测窗口，显著提高了D-DSTC在快衰落信道中的性能。仿真结果表明，在不同的衰落情况下，MSDD算法的错误性能。
2014-04-08 cs.IT math.IT
Copula-Based Bounds for Multi-User Communications -- Part I: Average Performance
统计独立或正相关的衰落模型通常用于计算无线通信的平均性能。然而，存在具有负依赖性的场景，因此感兴趣的是不同的性能度量如何针对通道的不同的一般依赖性结构而表现。特别是最佳情况和最坏情况的界限是实际相关的系统设计准则。在这封由两部分组成的信中，我们提出了依赖建模的方法和工具，这些方法和工具可以应用于分析和设计利用和创建有效衰落信道的依赖关系的多用户通信系统。第一部分着重于快衰落与平均性能指标，而第二部分考虑慢衰落与中断性能指标。
2020-09-21 cs.IT math.IT
Bounds on the Secrecy Outage Probability for Dependent Fading Channels
无线传输的敏感数据量将随着未来技术的发展而增加。这引发了许多关于安全数据传输的问题。除了密码学之外，近年来信息理论安全越来越受到关注。除其他外，它处理的问题，安全的数据传输的物理层上的合法接收器（鲍勃）在窃听者（夏娃）的存在。在这项工作中，我们调查上界和下界的秘密中断概率缓慢衰落窃听信道之间的衰落信道鲍勃和夏娃的任意依赖结构。信道状态信息在发射机（CSI-T）和可用性的CSI-T的情况下，只有主信道的合法接收机被认为是缺乏。此外，我们推导出明确的表达式的上限和下限瑞利衰落，并比较它们的情况下，独立的信道。合法信道和窃听信道的联合分布对可实现的保密中断概率有着巨大的影响。该界限使开发保证保密方案，仅测量边缘信道分布。
2020-09-21 cs.IT math.IT
Quasi-Static Multiple-Antenna Fading Channels at Finite Blocklength
本文研究了在准静态多输入多输出（MIMO）衰落信道中，在发送端和/或接收端有和没有信道状态信息（CSI）的情况下，对于给定的块长度和错误概率的最大可达速率。主要的发现是，中断容量，尽管是一个渐近量，是一个尖锐的代理有限块长度的基本限制慢衰落信道。具体地说，信道色散被证明是零，无论衰落实现是在发射机和接收机，在只有一个，或在他们都没有。这些结果遵循从分析听话的逆和可扩展性界限。这些界限的数值计算验证了零色散可能确实意味着快速收敛到中断容量的块长度的增加。在特定$1 \times 2$单输入多输出（SIMO）莱斯衰落信道的示例中，与具有相同容量的AWGN信道所需的块长度相比，实现$90\%$容量所需的块长度大约小一个数量级。对于该特定场景，在高级LTE标准中采用的编码/解码方案针对有限块长度可扩展性和逆边界进行基准测试。
2014-04-16 cs.IT math.IT
On Multipath Fading Channels at High SNR
本文研究了多径衰落信道的容量。一个非相干信道模型被认为是，无论是发射机还是接收机是认识的路径增益的实现，但都认识到他们的统计。结果表明，如果延迟扩展是大的意义上说，路径增益的方差呈指数衰减或更慢，那么容量是有界的信噪比（SNR）。对于这样的信道，容量不会随着SNR趋于无穷大而趋于无穷大。相比之下，如果路径增益的方差比指数衰减得更快，则容量在SNR中是无界的。它进一步表明，如果路径的数量是有限的，然后在高信噪比容量增长的SNR的两倍，和容量pre-loglog，定义为限制比的容量log（log（SNR））作为SNR趋于无穷大，是1的路径的数量无关。
2009-01-05 cs.IT math.IT
Distributed Rate Adaptation and Power Control in Fading Multiple Access Channels
传统上，相干衰落多址接入信道（MAC）的容量区域分析在两个流行的上下文中。在第一个，一个集中式系统，在发射机（CSIT）的全信道状态信息，并共同选择每个衰落矢量实现的通信参数，如发射功率和数据速率。另一方面，在具有分布式CSIT的快衰落链路中，通过在足够多的信道实现上执行遍历平均来补偿完整CSI的缺乏。注意，分布式CSI可能需要分散式功率控制以实现最佳数据传输。除了这两个模型，慢衰落链路和分布式CSIT的情况下，虽然相关的许多系统，已收到少得多的关注。在本文中，块衰落的AWGN MAC与完整的CSI在接收端和分布式CSI在发送端被认为是。链路经历独立的衰落，但具有任意的衰落分布。信道统计和相应的长期平均发射功率对于所有各方都是已知的。我们首先考虑的情况下，每个编码器只知道自己的链路质量，而不是别人。对于这个模型，我们计算的自适应容量区域，即收集的平均速率元组下块的编码/解码，使得每个衰落实现的速率元组是在瞬时MAC容量区域。在我们的解决方案中的关键步骤是一个最佳的速率分配函数的任何给定的一组分布式功率控制法在发射机。这也使我们能够表征最佳功率控制的衰落模型的广泛的类。还提出了进一步的扩展以考虑发射机处的更一般的CSI可用性。
2014-09-16 cs.IT math.IT
Wireless networks of bounded capacity
我们考虑一个非相干的无线网络，其中的发射机和接收机是认知的衰落系数的统计，但他们的实现是无知的。我们证明，如果节点不合作，如果他们发送的符号都遵循相同的分布，如果衰落系数的方差呈指数或更慢地衰减，那么信道容量是有界的SNR。这证实了Lozano、Heath和Andrews的类似结果。
2015-07-01 cs.IT math.IT
Outage-Efficient Downlink Transmission Without Transmit Channel State Information
本文研究了在准静态衰落高斯广播信道（BC）下行链路传输，模型延迟敏感的应用程序在缓慢时变衰落信道。系统性能的特征在于中断可达速率区域。与以前的大多数工作相比，这里的问题是研究的关键假设下，发射机只知道衰落系数的概率分布，但不知道他们的实现。对于标量输入信道，提出了两种编码方案。第一种方案被称为盲脏纸编码（B-DPC），其利用脏纸编码的鲁棒性来在发射机处执行预编码。第二种方案被称为统计叠加编码（S-SC），其中每个接收器自适应地执行连续解码，其过程由实现的衰落统计地控制。B-DPC和S-SC方案导致相同的中断可达速率区域，该区域总是主导分时的中断可达速率区域，而不管特定的衰落分布。S-SC方案可以扩展到具有多个发射天线的BC。
2007-11-10 cs.IT math.IT
On the Sensitivity of Continuous-Time Noncoherent Fading Channel Capacity
平稳离散时间衰落信道的非相干容量对信道模型的细节非常敏感。更具体地，衰落过程功率谱密度（PSD）的支持的测量确定非相干容量在SNR中是按比例增长还是比按比例增长更慢。从工程角度来看，这种结果是不令人满意的，因为PSD的支撑不能通过测量来确定。本文的目的是评估是否，对于一般的连续时间瑞利衰落信道，这种敏感性有一个显着的影响，在实际感兴趣的SNR值的容量。为此，我们考虑一般类的带限连续时间瑞利衰落信道，满足广义平稳不相关散射（WSSUS）的假设，此外，欠扩展。我们表明，对于所有的SNR值的实际利益，在这个类中的每个信道的非相干容量接近的AWGN信道具有相同的SNR和带宽的能力，独立的散射函数（二维信道PSD）的支持的措施。我们的结果是基于一个下界的非相干容量，这是建立在一个离散化的信道输入输出关系引起的投影到Weyl-Heisenberg（WH）集。这种方法本身就很有趣，因为它产生了一种数学上易于处理的方法来处理某些连续时间随机信号之间的互信息。
2012-06-28 cs.IT math.IT
On-The-Fly Secure Key Generation with Deterministic Models
众所周知，可以利用无线信道互易性以及衰落来在两个合法通信伙伴之间生成公共秘密密钥。这可以通过在两个伙伴之间交换已知的确定性导频信号来实现，从中可以估计和处理随机衰落增益。然而，所生成的密钥的熵和质量取决于信道相干时间。这可能导致在低移动性环境中的差的密钥生成速率，其中衰落增益几乎是恒定的。因此，基于无线信道的秘密密钥生成的广泛部署受到限制。为了克服这些问题，我们跟进了最近的想法，使用未知的随机导频，并使“飞行”密钥生成。此外，该计划是能够纳入本地源的随机性，但性能界限是很难获得与标准方法。在本文中，我们分析了这样一个计划的分析，并得出可实现的密钥速率在爱丽丝鲍勃夏娃设置。为此，我们开发了一种新的近似模型，它的灵感来自线性确定性和下三角确定性模型。使用这个模型，我们可以推导出特定场景的关键利率。我们声称，我们的新方法提供了一个直观和清晰的框架来分析类似的密钥生成问题。
2017-05-03 cs.IT math.IT
Throughput and Delay Analysis in Video Streaming over Block-Fading Channels
我们研究视频流在一个缓慢衰落的无线信道。在流媒体应用中，视频数据包需要按照传输的顺序进行解码和显示，这就导致了每个数据包的时延约束，并且所产生的信道可以被建模为物理衰落的广播信道，其中虚拟用户的数量与数据包的数量一样多。在本文中，我们研究了两个重要的质量用户体验（QoE）指标，即吞吐量和解码间延迟。我们介绍了几种传输方案，并比较其吞吐量和最大解码间延迟性能。我们还引入了一个基因辅助方案，该方案提供了可实现性能的理论界限。我们观察到，在分组级别调整传输速率，即，周期性地丢弃分组的子集导致吞吐量和最大解码间延迟之间的良好折衷。我们还表明，基于初始缓冲的方法导致一个渐进消失的丢包率在一个相对较大的初始延迟的代价。对于这个计划，我们推导出一个条件的缓冲时间，导致吞吐量最大化。
2015-10-09 cs.IT math.IT
On the Secrecy Capacity of Fading Channels
我们考虑在存在窃听者的情况下，信息在遍历衰落信道上的安全传输。我们的窃听器可以被看作是怀纳窃听器的无线版本。这种系统的保密能力的特点下的假设渐近长的相干间隔。我们首先考虑完整的信道状态信息（CSI）的情况下，发射机有机会获得合法的接收机和窃听者的信道增益。当在发射机处仅知道合法接收机的CSI时，在该完全CSI假设下的保密容量用作保密容量的上限，这在下面被表征。在每种情况下，完美的保密容量，以及最佳的功率和速率分配策略。然后，我们提出了一个低复杂度的开/关功率分配策略，实现接近最佳的性能，只有主信道CSI。更具体地说，该方案被证明是渐近最优的平均信噪比趋于无穷大，有趣的是，在完整的CSI假设下，达到保密容量。值得注意的是，我们的研究结果揭示了衰落对保密能力的积极影响，并建立了基于主信道CSI的速率自适应的关键作用，以促进慢衰落信道上的安全通信。
2006-10-17 cs.IT math.IT
The Outage Probability of a Finite Ad Hoc Network in Nakagami Fading
一个ad hoc网络与一个有限的空间范围和数量的节点或手机进行了分析。可以从任何空间分布中提取移动位置，并且可以通过在每个无线电周围放置禁区来对移动设备之间的干扰避免协议或针对物理冲突的保护进行建模。信道模型考虑了每个接收信号的路径损耗、Nakagami衰落和阴影。Nakagami m参数可以在移动台之间变化，对于每个干扰信号取任何正值，对于所需信号取任何正整数值。该分析是由一个新的精确表达式的中断概率，定义为信号干扰噪声比（SINR）下降到阈值以下的概率，并以网络的几何形状和阴影因素，这比衰落的动态慢得多的时间尺度。通过对多个网络和阴影实现进行平均，计算平均中断概率和传输容量。通过分析，说明了网络性能的许多方面。例如，可以确定扩展因子的选择的影响、有限网络区域内的接收器位置的影响、以及衰落参数和衰减幂律两者的影响。
2012-08-19 cs.IT math.IT
