A Sphere-Packing Error Exponent for Mismatched Decoding
我们推导出一个球包装误差指数编码传输离散无记忆信道与固定的解码度量。通过研究辅助信道上码的错误概率，得到了非匹配译码错误概率的一个下界。该界是指数衰减小于本文建立的一个新的上限的失配容量的编码率。对于高于新的上限率，错误概率被证明是有界远离零。新的上限示出，以改善比以前的上限的失配能力。
2022-12-27 cs.IT math.IT
On Mismatched Oblivious Relaying
本文研究了两跳IB信道中盲中继的两种失配场景，推导了对应的随机编码容量界，且部分界具有集合紧性，为失配中继通信的性能分析提供了理论依据。
2023-05-01 cs.IT math.IT
Ratio List Decoding
我们将列表解码的概念扩展到{ \em比率列表解码}，其涉及列表解码器，该列表解码器的列表大小被指定为消息数$M_n$和块长度$n$的函数。我们提出的必要和充分条件$M_n$的存在的代码序列，使可靠的列表解码相对于所需的列表大小$L(M_n,n)$。它示出的比率容量，定义为可实现的归一化的比值$r(M_n,n)=M_n/L(M_n,n)$的上确界等于香农信道容量$C$，随机和确定性编码。允许随机列表的大小，我们能够推导出一些属性的识别码，其中解码器的输出可以被看作是一个列表的消息对应的决策区域，包括信道输出。我们进一步解决了不匹配列表解码的制度，其中列表由根据某个给定函数累积最高得分值（与通道输出一起）的码字组成。我们研究的情况下，确定性编码和不匹配的比率列表解码。我们建立类似的必要和充分条件的存在的代码序列，使可靠的不匹配列表解码相对于所需的列表大小$L(M_n,n)$，我们表明，与不匹配解码的比率容量等于不匹配的容量。聚焦于指数列表大小$L_n=e^{n Θ}$的情况，其与普通失配解码的比较示出了容量的增加是针对所有信道和解码度量的每个信道使用$Θ$比特。本文给出了确定表长的失配表译码建立过程中平均错误概率的几个性质。
2018-10-18 cs.IT math.IT
Finding the Optimal Demodulator Under Implementation Constraints
设计通信设备的常见方法是最大化明确定义的目标函数，例如，信道容量和截止速率。我们提出了易于实现的解决方案，高斯信道近似这些最大化问题的最佳结果。讨论了三个主题。首先，我们考虑信道输出被量化的情况，并且我们找到使互信息最大化的量化阈值。当采用2-PAM调制时，从渐近解导出的近似在整个SNR范围上具有可忽略的损失，并且其量化阈值线性地依赖于噪声的标准偏差。我们还推导出一个简单的估计，由于量化的相对容量损失，基于高速率的限制。然后考虑译码度量的整数约束，最大化失配信道容量。我们研究的最佳度量分配的渐近解，并表明，我们在匹配解码的情况下得出的相同的近似仍然适用于不匹配的解码器。最后，我们考虑了8 PSK比特交织编码调制（BICM）的解调问题。我们推导出近似的最佳解调指标，最大化一般的截止速率或失配的容量使用最大对数近似。基于RS码，比较了两种度量分配的出错率性能，发现失配容量度量分配的性能更好。所提出的近似可以使用有效的固件算法来计算，并且提高了商业芯片的系统性能。
2016-03-23 cs.IT math.IT
Theoretic Shaping Bounds for Single Letter Constraints and Mismatched Decoding
在通过码字选择过程从较大码本中选择成形子码的方案中获得成形增益。这包括流行的网格整形（TS）方法，最初由Forney提出，用于降低平均功率。这种方案的解码过程是不匹配的，因为它只知道大的码本。本研究通过随机码构造对此类方案进行建模，并推导出匹配和不匹配解码下传输速率的可实现界限。对于匹配解码的界限是使用修改后的渐近均分性质（AEP）定理推导出适合这个特定的代码建设。对于失配解码，依赖于大码本性能通常是错误的，因为大码本内的非典型码字的性能可能与典型码字的性能显著不同。因此，我们提出了两个新的下界不匹配解码的能力。第一种是基于Gallager的随机指数，而第二种是基于联合典型性解码器的修改版本。
2013-08-27 cs.IT math.IT
A Single-Letter Upper Bound to the Mismatch Capacity
我们推导出离散无记忆信道失配解码能力的单字母上限。该界限被表示为信道的变换的互信息，使得在经变换的信道上的最大似然解码误差意味着在原始信道中的失配解码误差。特别是，一个强大的逆，以保持这个上限：如果速率超过上限，错误的概率趋于1指数时，块长度趋于无穷大。我们还表明，基本的优化问题是一个凹凸问题，一个有效的迭代算法收敛到最优解。此外，我们表明，与文献中的可实现的速率，多字母版本的约束并没有改善。在整个文件中讨论了一些例子。
2021-02-14 cs.IT math.IT
Pre-Decoder Processing Functions for a DMC with Mismatched Decoding
针对带固定失配译码器的离散无记忆信道，研究预译码处理函数的特性，给出容量上下界、最优预处理性质及错误指数，验证逐向量预处理的分离原理与确定性函数的最优性。
2024-06-25 cs.IT math.IT
Optimal and Suboptimal Decoders under Finite-Alphabet Interference: A Mismatched Decoding Perspective
针对通信系统中干扰次优处理导致现有性能指标评估不准的问题，基于失配解码理论推导有限字母干扰信道下的匹配容量与失配容量下界，构建可准确刻画干扰影响的接收机设计与性能评估框架。
2025-11-13 cs.IT eess.SP math.IT
A Capacity Region Outer Bound for the Two-User Perturbative Nonlinear Fiber Optical Channel
从干涉信道的角度研究了交叉相位调制和色散对非线性光纤信道的影响。我们的特征的同时可达速率对的容量区域上的一个外边界，假设一个两个用户的扰动信道模型。
2021-07-05 cs.IT math.IT
Converse Theorems for the DMC with Mismatched Decoding
解决了离散无记忆信道$W$的加性度量$q$的失配解码问题。Csiszár和Narayan引入了失配容量随机编码下限$C_q^{(\infty)}(W)$的“乘积空间”改进。我们研究了两种解码器。{ \it $δ$ -容限失配解码器}输出一个消息，该消息的信道输出度量至少超过所有其它码字的度量$δ$。{ \it $τ$ -阈值解码器}输出单个消息，该消息与信道输出的度量超过阈值$τ$。如果两个解码器都没有找到满足要求的消息，则会声明错误。假设$q$是有界的。证明了$C_q^{(\infty)}(W)$等于恒定裕度译码器的失配容量。接下来，我们考虑$P$序列-恒定组成码本，其码字的经验分布在$P$的$L_1$距离意义上至少接近$o(n^{-1/2})$。使用中心极限定理，它表明，对于这样的序列的码本的上确界的可实现的速率与恒定阈值解码的上确界的可实现的速率与恒定的余量解码器，因此也由$C_q^{(\infty)}(W)$。此外，证明了一个软逆，即如果码本序列的平均错误概率足够快地收敛到零，则码序列的速率由$C_q^{(\infty)}(W)$上界。特别地，如果$q$是有界有理度量，并且错误的平均概率比$O(n^{-1})$更快地收敛到零，则$R\leq C_q^{(\infty)}(W)$。最后，给出了一个与$C_q^{(\infty)}(W)$类似的失配容量的最大-最小多字母上界.
2018-05-27 cs.IT math.IT
Next-to-leading order corrections to capacity for nondispersive nonlinear optical fiber channel in intermediate power region
本文考虑了具有零色散和加性高斯噪声的非线性薛定谔方程模型的光纤信道。利用Feynman路径积分方法对该模型进行了修正，得到了条件概率密度函数、输出信号分布、条件熵和输出信号熵以及大信噪比下的信道容量。我们证明，校正的信道容量是积极的大信号功率。因此，这种校正增加了先前计算的在中等功率区域中的非色散非线性光纤信道的容量。
2016-10-04 cs.IT math.IT
A General Formula for the Mismatch Capacity
解决了解码不匹配的信道的基本限制。建立了一般信道失配容量的一般公式，定义为具有一般解码度量序列的条件分布序列。推导出Verdú-Han一般信道容量公式与最大似然译码准则下的失配容量公式之间的一致性。此外，提供了几个上限的能力，并推导出一个更简单的表达式的下限的情况下，一个非负的解码度量。一般公式是专门的情况下，有限的输入和输出字母通道与类型相关的度量。本文还研究了与之密切相关的门限失配译码问题，得到了门限失配容量的一般表达式。作为阈值失配容量的一个例子，我们陈述了有限输入和输出字母信道的仅擦除容量的一般表达式。我们观察到，对于每个通道存在一个（匹配）阈值解码器，这是容量实现。此外，还给出了信道具有强逆的充要条件。对有界度量证明了Csiszár和Narayan的猜想，对[1]中提出的公开问题，即，较低的随机编码边界$C_q^{(\infty)}(W)$的“乘积空间”改进实际上是离散无记忆信道$W$的失配容量。最后，我们提出了一个身份之间的阈值容量和$C_q^{(\infty)}(W)$在DMC的情况下。
2013-09-30 cs.IT math.IT
Gaussian Intersymbol Interference Channels With Mismatch
本文研究了高斯码间干扰（ISI）信道下的信道编码问题。具体地，假设失配解码器对脉冲响应函数具有不正确的假设。失配容量是给定解码规则的最高可实现速率。现有的下限与内存的通道和解码度量的失配容量（如在我们的模型），仅在多字母的表达式，在实践中还没有计算的形式。因此，它们对不匹配问题提供了很少的见解。在本文中，我们推导出可计算的单字母下界的失配容量，并讨论了我们的结果的一些含义。我们的可实现速率基于两个集合，即自回归过程生成的码字集合，以及在实值序列的“类型类”上均匀绘制的码字集合。我们的可实现的速率的计算表明，作为失配参数的函数的可实现的速率的非平凡的行为。作为我们的技术的一个简单的应用程序，我们还推导出与不匹配的解码器，假设没有ISI在所有的随机编码指数。最后，我们比较我们的结果与通用的解码器，我们认为在本文中的真正的类以外的通道设计。
2017-06-19 cs.IT math.IT
Capacity-Achieving Input Distribution in Per-Sample Zero-Dispersion Model of Optical Fiber
考虑了光纤的逐样本零色散信道模型。它示出的能力是唯一实现的输入概率分布，具有连续的均匀相位和离散的幅度，采取了许多值。当信道受到包括峰值幅度约束和联合平均和峰值幅度约束的一般输入成本约束时，该结果成立。
2018-09-23 cs.IT math.IT
MIMO Communications over Multi-Mode Optical Fibers: Capacity Analysis and Input-Output Coupling Schemes
我们考虑多输入多输出（MIMO）通信的多模光纤（MMF）。当前的MMF标准，如OM 3和OM 4，使用纤芯半径为50 μm的光纤，允许数百种模式传播。不幸的是，由于物理和计算复杂性的限制，我们不能耦合和检测进出光纤的数百个数据流。为了规避这个问题，我们提出了输入输出耦合方案，允许用户耦合和提取合理数量的信号从光纤与许多模式。这种方法特别有吸引力，因为它是可扩展的;即，不必在每次增加发射器或接收器的数量时都更换光纤，这种现象在不久的将来很可能发生。我们提出了一个统计信道模型，包括模间色散，色散，模式相关损耗，模式耦合，和输入输出耦合。我们表明，光纤的频率响应的统计是独立的频率。这简化了光纤的平均香农容量的计算。我们还提供了一个输入输出耦合策略，导致整体能力的增加。只要信道状态信息（CSI）在发射机处可用，就可以使用该策略。我们证明了在具有M>>Nt个模的光纤上的Nt乘Nt MIMO系统的容量可以接近没有模相关损耗的NT模光纤的容量。最后，我们提出了一个统计输入输出耦合模型，以量化的容量损失时，CSI是不可用的发射机。结果表明，对于宽范围的信噪比（SNR）和合理范围的MDL，相对于NT模光纤的损耗最小（小于0.5 dB）。
2013-04-01 cs.IT math.IT
Channel Model and Upper Bound on the Information Capacity of the Fiber Optical Communication Channel Based on the Effects of XPM Induced Nonlinearity
在考虑交叉相位调制（XPM）非线性传播效应的模型中，导出了波分复用光纤通信系统信息容量的上限。这项工作是基于Mitra等人的论文，找到所述信道容量的下限，其中使用用于传播的物理模型来计算与单个WDM信道中的输入和输出相关的条件概率分布的统计特性。在本文中，我们提出了一个易于处理的信道模型，将交叉相位调制的影响。利用这个模型，我们找到了一个上限的信息容量的光纤通信信道在高信噪比。结果提供了物理洞察的方式，其中非线性降低信息容量。
2005-11-30 cs.IT math.IT
Constrained Capacity for Faster-than-Nyquist Signaling in Frequency-Selective Fading Channels
Carleton University（卡尔顿大学）；Middle East Technical University（中东科技大学）
本文研究频率选择性信道下DFT预编码FTN信号的受限容量，通过CP/CS分解干扰并推导失配解码速率，证明FTN优于奈奎斯特传输。
2026-09-09 cs.IT eess.SP math.IT
New Bounds on the Capacity of Fiber-Optics Communications
通过利用WDM系统中非线性相位噪声的时间相关性，我们证明了非线性光纤链路的容量明显高于目前假设的容量。这一优势转化为固定传输速率的链路距离加倍。
2013-10-18 cs.IT math.IT physics.optics
A SIMO Fiber Aided Wireless Network Architecture
光纤辅助无线网络架构（FAWNA）的概念在[Ray等人，Allerton Conference 2005]，它通过利用光网络的速度来实现高速移动连接。在本文中，我们考虑一个单输入，多输出（SIMO）FAWNA，它由一个SIMO无线信道和一个光纤信道，通过无线光接口连接。我们提出了一个方案，在每个接口接收到的无线信号进行量化，并通过光纤发送。虽然我们的结构类似于经典的CEO问题，但我们的问题与之不同，我们证明了我们的方案的容量接近于结构的容量，与光纤容量呈指数关系。我们还表明，对于一个给定的光纤容量，有一个最佳的操作无线带宽和最佳数量的无线光接口。我们的方案的无线光接口具有低复杂度，不需要发射机码本的知识。它们还可扩展到具有大量发射机和接口的FAWNA，并提供对可变速率、变化的信道条件和节点位置的适应性。
2006-03-25 cs.IT math.IT
A Sequence Selection Bound for the Capacity of the Nonlinear Fiber Channel
提出了一种新的方法来优化非线性光纤信道的输入分布和计算信道容量的下限。该技术提高了以前的边界获得的加性高斯白噪声解码度量。
2021-06-08 cs.IT eess.SP math.IT
Bounds on the Per-Sample Capacity of Zero-Dispersion Simplified Fiber-Optical Channel Models
基于微扰理论，已经提出了一些简化的光纤信道模型，并在文献中得到了广泛的应用。虽然这些模型主要是为低功率状态开发的，但它们也用于中等或高功率。目前尚不清楚这些模型的能力在多大程度上受到其简化假设的影响。在本文中，我们考虑基于三个连续时间光学模型的单信道数据传输i）一个规则的微扰信道，ii）一个对数微扰信道，和iii）随机非线性薛定谔（NLS）信道。我们应用两个简化的假设，这些渠道，以获得易于分析的离散时间模型。也就是说，我们忽略了信道记忆（光纤色散），我们使用采样接收机。这些假设使人们对本文所研究的模型的物理相关性提出了质疑。因此，结果应被视为分析更现实的渠道的第一步。我们研究了简化的离散时间模型的每样本容量。具体而言，i）我们建立严格的限制上的能力的定期扰动信道; ii）我们得到的对数扰动信道的容量;和iii）我们提出了一个新的上限的零色散NLS信道的容量。我们的研究结果表明，这些模型的容量偏离彼此在高功率，因为这些模型产生不同的容量前日志。由于这三种模型都是基于相同的物理信道，我们的研究结果强调，必须小心使用简化的信道模型在高功率政权。
2018-09-19 cs.IT math.IT
Information-Theoretic Foundations of Mismatched Decoding
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA)（加泰罗尼亚高级研究学院）；Universitat Pompeu Fabra（庞培法布拉大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；Bar-Ilan University（巴伊兰大学）
本专著综述失配解码问题，聚焦无记忆信道上的随机编码可达速率，介绍GMI和LM速率及其改进，并探讨失配容量上界与相关应用。
2026-09-23 cs.IT math.IT
Designing Cost- and Energy-Efficient Cell-Free Massive MIMO Network with Fiber and FSO Fronthaul Links
新兴的无小区大规模多输入多输出（CF-mMIMO）是解决无线网络容量危机的一种有前途的方案。在CF-mMIMIO中设计最佳前传网络对于部署具有成本和能源效率的网络至关重要。在本文中，我们提出了一个框架，以优化设计的前传网络的CF-mMIMO利用光纤和自由空间光（FSO）技术。我们研究了CF-mMIMO网络的上行链路数据传输，其中每个分布式接入点（AP）通过容量有限的前传连接到中央处理单元（CPU），这可能是光纤或FSO。在这里，我们已经推导出可实现的速率，并研究了网络的能源效率的存在下，在AP和前传链路的功耗模型。虽然光纤链路具有更大的容量，但是与FSO链路相比，它消耗更少的功率并且具有更高的部署成本。对于给定的AP总数，光纤和FSO链路的最佳数量和光纤的最佳容量系数推导出系统的性能最大化。最后，网络的性能进行了研究，通过数值结果，突出不同类型的光前传链路的影响。
2021-03-09 cs.IT math.IT
On the Per-Sample Capacity of Nondispersive Optical Fibers
在零色散的情况下，考虑了随机非线性薛定谔方程定义的信道容量，其中包括克尔非线性效应和放大的自发辐射噪声的影响。在没有色散的情况下，该通道表现为平行的每个样品通道的集合。条件概率密度函数的非线性每样本通道的推导使用和产品和福克-普朗克微分方程的方法。结果表明，对于一个固定的噪声功率，每样本容量的增长与输入信号的无界。信道可以被划分为幅度和相位子信道，它示出的贡献的相位信道的总容量下降为大的输入功率。结果表明，具有均匀相位和半高斯振幅分布的二维分布为零色散光纤信道提供了一个下界，该信道简单，在高信噪比下可实现渐近容量.在中等信噪比区域的容量上的下限也来自。受峰值和平均功率约束的确切容量使用密集的多环调制格式进行数值量化。零色散信道的差分模型被简化为代数模型，这对于数字通信研究来说更容易处理，特别是它提供了零色散光信道和$2 \times 2$多输入多输出莱斯衰落信道之间的关系。看来实现容量的输入分布的结构类似于莱斯衰落信道的结构，即，它在振幅上是离散的，具有有限数量的质点，而在相位上是连续和均匀的。
2014-10-07 cs.IT math.IT
The $\log\log$ growth of channel capacity for nondispersive nonlinear optical fiber channel in intermediate power range. Extension of the model
在我们之前的论文[Phys. Rev. E 95，062122（2017）]中，我们考虑了由具有零色散和加性高斯噪声的非线性薛定谔方程建模的光信道。我们发现每个样本的信道容量r这个模型。本文通过引入初始信号对时间的依赖性和输出信号的检测过程，对单样本模型进行了扩展。所提出的模型是一个更接近现实的通信链路比每样本模型，其中没有依赖于初始信号的时间。对于所提出的模型，我们找到了输出信号的解析和数值的放大器。使用这些分解器，我们建立了条件概率密度函数。然后我们计算输出信号的熵、条件熵和互信息。最大化的互信息，我们找到了最佳的输入信号分布，信道容量？以及它们对中间功率范围的时域中的形状或初始信号的依赖性。
2018-10-01 cs.IT math.IT
Autocorrelation Function for Dispersion-Free Fiber Channels with Distributed Amplification
具有高功率的光纤信号表现出似乎限制容量的光谱增宽。为了研究光谱展宽，给定输入信号的输出信号的自相关函数推导出一个简化的光纤模型，具有零色散，分布式光放大（OA），和理想化的空间噪声过程。自相关函数被用来上限的频带限制或时间分辨率有限的接收器的输出功率，从而绑定频谱展宽和接收器的热噪声的能力。输出功率最多按发射功率的平方根缩放，因此容量最多按发射功率的对数的一半缩放。传播信号带宽至少缩放为发射功率的平方根。然而，在实践中，OA带宽应该超过信号带宽以补偿衰减。因此，存在发射功率阈值，超过该阈值，光纤模型失去实际意义。然而，对于数学模型，当OA带宽缩放为发射功率的平方根时，容量的上限被开发，在这种情况下，容量最多缩放为发射功率的四次方根的倒数。
2018-01-01 cs.IT math.IT
Optical Fiber MIMO Channel Model and its Analysis
技术正朝着光纤中的空分复用发展，以保持速率随时间增加的趋势，并避免即将到来的容量紧缩。因此，估计这种方法的潜在收益至关重要。随着越来越多的空间信道被封装到单个光纤中，增加的串扰需要使用MIMO来保证可靠的操作。在本文中，我们利用光纤和一个模型之间的类比从介观物理-混沌腔-获得一个新的信道模型的光纤。该模型捕获随机分布的串扰和模式相关的损失，这是在散射理论的框架内描述。利用副本理论和随机矩阵理论，推导了光纤MIMO信道的容量模型。
2016-04-11 cs.IT math.IT
Capacity and Achievable Rates of Fading Few-mode MIMO IM/DD Optical Fiber Channels
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
研究了空间路径强度调制直接检测（IM/DD）的多输入多输出（MIMO）光纤信道。空间维度表示用于传输的多个模式，并且它们之间的串扰起源于复用器和解复用器，这是偏振相关的，因此是时变的。从自由空间IM/DD MIMO信道的上限适应光纤的情况下，星座约束容量的建设性估计使用Blahut-Arimoto算法。然后提出了一种自动编码器，以优化实际的MIMO传输的预编码器和检测器，假设在发射机的信道分布知识。预编码器被示出为是鲁棒的信道中的变化。
2022-01-27 cs.IT cs.LG math.IT
The Asymptotic Capacity of the Optical Fiber
它表明，信号能量是唯一可用的自由度（DOF）的光纤传输的输入功率趋于无穷大。当$n$信号自由度位于输入端时，$n-1$自由度将逐渐丢失到信号-噪声相互作用中。主要的观察结果是，非线性在信道中引入了乘性噪声，类似于无线信道中的衰落。在球面坐标系中观察信道，其中信号矢量$\underline{X}\in\mathbb{C}^n$根据其范数$|\underline{X}|$和方向$\underline{\hat{X}}$来表示。乘性噪声导致信号方向$\underline{\hat{X}}$在$\mathbb{C}^{n}$中的单位$(2n-1)$ -球的表面上随机变化，以使得$\underline{\hat{X}}$的支撑的有效面积不随着$|\underline{X}|\rightarrow\infty$而消失。另一方面，球体的表面积是有限的，因此$\underline{\hat{X}}$携带有限的信息。这一观察结果被用来显示几个结果。首先，令$\mathcal C(\mathcal P)$为具有分布式噪声和频率相关损耗的光纤的离散时间周期性模型的容量，作为平均输入功率$\mathcal P$的函数。它示出，渐近$\mathcal P\rightarrow\infty$，$\mathcal C=\frac{1}{n}\log\bigl(\log\mathcal P\bigr)+c$，其中…
2016-10-20 cs.IT math.IT
Lower Bound on the Capacity of the Continuous-Space SSFM Model of Optical Fiber
考虑了由分步傅立叶方法（SSFM）描述的光纤的离散时间模型的容量作为信噪比$\text{SNR}$和距离$K$中的段数的函数。结果表明，如果$K\geq \text{SNR}^{2/3}$和$\text{SNR} \rightarrow \infty$，所得到的连续空间无损耗模型的容量是下界由$\frac{1}{2}\log_2(1+\text{SNR}) - \frac{1}{2}+ o(1)$，其中$o(1)$趋于零$\text{SNR}$。作为$K\rightarrow \infty$，由于大数定律，符号间干扰（ISI）平均为零，并且SSFM模型倾向于对角相位噪声模型。由此可见，与在高功率下只有一个信号自由度（DoF）的离散空间模型相比，连续空间模型中的DoF的数量至少是输入维度$n$的一半。强度调制和直接检测可以达到这个速率。当$K= \sqrt[δ]{\text{SNR}}$通常以$δ$表征时，下限中的前对数。结果表明，当非线性参数$γ\rightarrow \infty$满足时，连续空间模型的容量为$\frac{1}{2}\log_2(1+\text{SNR})+ o(1)$。考虑了色散矩阵不依赖于$K$时的SSFM模型。结果表明，当$K= \sqrt[δ]{\text{SNR}}$、$δ>3$和$\text{SNR} \rightarrow \infty$为$\fra…
2021-09-26 cs.IT math.IT
Ergodic capacity evaluation of wireless THz fiber extenders
本文的重点是提供量化的结果，随机天线错位，多径衰落和硬件缺陷的太赫兹（THz）无线光纤扩展器的综合影响的评估。在这一行中，我们提出了适当的信号模型，可适应不同的技术和环境参数。特别是，它考虑到天线增益，中心频率，传输范围，环境条件，即温度，湿度和压力，发射机和接收机天线之间的空间抖动，这导致天线不对准，硬件缺陷的强度，以及无线信道的随机行为。基于此模型，我们评估天线错位和多径衰落的联合影响，通过提供信道遍历容量的蒙特卡罗模拟结果。
2019-10-04 cs.IT eess.SP math.IT
New Lower Bounds on the Capacity of Optical Fiber Channels via Optimized Shaping and Detection
星座成形是提高光通信系统性能和速率自适应性的一种实用而有效的技术。原则上，它还可以用于减轻非线性效应的影响，可能会增加信息速率超过光纤非线性所规定的电流限制。然而，这一吸引人的想法是沮丧的困难，设计一个有效的整形策略，考虑到非线性和长记忆的光纤通道，以及可能的相互作用与其他非线性缓解策略。因此，迄今为止只取得了很小的进展，而最佳成形分布和最终的信道容量仍然是未知的。在这项工作中，我们描述了一种新的技术，以优化在一个非常一般的设置和高维空间的成形分布。对于一个简化的块无记忆非线性光信道，所提出的技术得到的容量下限可以解析地表示，建立了一个无限增长的能力与功率的条件。在一个更现实的情况下，该技术可以实现由一个合适的成本函数驱动的拒绝采样算法，和相应的可实现的信息速率估计数值。所提出的技术与改进的（非高斯）解码度量的组合产生了一个新的容量下限的双偏振WDM信道。
2021-12-07 cs.IT eess.SP math.IT
On the Outage Capacity of a Practical Decoder Using Channel Estimation Accuracy
研究了在非理想信道估计条件下实现中断容量的最优译码器。首先，通过搜索到家庭的最近邻解码器，这可以很容易地实现在最实际的编码调制系统，我们推导出一个解码度量，最大限度地减少在所有信道估计错误的平均传输错误概率。对于任意无记忆信道，该度量实现了复合（更多噪声）信道的容量。接下来，根据我们以前的工作中引入的估计引起的中断容量（EIO容量）的概念，我们表征了与所提出的解码器相关联的最大可实现的信息速率。建议的解码度量在不相关的瑞利衰落MIMO信道的性能进行比较，经典的失配最大似然（ML）解码器和EIO容量（即最好的解码器在信道估计误差的存在下）给出的理论限制。数值结果表明，推导出的度量提供了显着的增益，在可实现的信息速率和比特出错率（BER），在比特交织编码调制（BICM）的框架，而不引入任何额外的解码复杂度。
2007-06-19 cs.IT math.IT
Two-User Interference Channels with Local Views: On Capacity Regions of TDM-Dominating Policies
我们研究了两个用户干扰信道的容量区域，发射机基于他们的传输方案的信道状态的本地视图。在局部视图模型下，每个发射机仅知道四个信道增益的子集，这可能与其他发射机不匹配。我们考虑一组七个本地视图，并发现，对于五个本地视图，TDM是足够的，以实现合格的概念的容量区域的线性确定性干扰信道近似高斯干扰信道。对于这五个局部视图，合格的容量结果意味着没有策略可以在不引起另一信道状态中的子TDM性能的极限情况下实现TDM区域之外的速率点。剩下的两个本地视图（具有优于TDM的潜力的视图）所共享的共同特征是发射机对传出干扰链路的了解以及对状态的一些共同了解，这强调了它们在创造协调使用更高级方案的机会方面的重要性。我们的结论扩展到有界间隙的高斯干扰信道的容量区域的特征。
2012-07-29 cs.IT math.IT
A Double Maximization Approach for Optimizing the LM Rate of Mismatched Decoding
本文针对失配译码中LM速率的最大化问题，提出一种基于新型对偶形式的双重最大化方法，将非凸的最大-最小问题转化为每个方向均为凸的交替最大化问题，并通过数值实验验证了显著的速率增益。
2024-05-01 cs.IT cs.NA math.IT
On the Outage Capacity of a Practical Decoder Accounting for Channel Estimation Inaccuracies
研究了在非理想信道估计条件下实现中断容量的最优译码器。首先，通过搜索到家庭的最近邻解码器，这可以很容易地实现在最实际的编码调制系统，我们推导出一个解码度量，最大限度地减少在所有信道估计错误的平均传输错误概率。接下来，我们专门我们的一般表达式，以获得相应的衰落MIMO信道的解码度量。根据我们以前的工作中引入的估计引起的中断（EIO）容量的概念，并假设没有信道状态信息（CSI）在发射机，我们表征最大可实现的信息速率，使用高斯码本，与建议的解码器。在不相关的瑞利衰落的情况下，这些可实现的速率进行比较的经典失配的最大似然（ML）解码器和EIO容量的最终限制所实现的速率。数值结果表明，推导出的度量提供了显着的增益所考虑的情况下，在可实现的信息速率和比特出错率（BER），在比特交织编码调制（BICM）的框架，而不引入任何额外的解码复杂度。
2007-08-27 cs.IT math.IT
Phase-mismatched STAR-RIS with FAS-assisted RSMA Users
本文研究相位失配STAR-RIS辅助RSMA通信中配备FAS的用户性能，推导了等效信道增益的t分布及中断概率和平均容量表达式，证明FAS能有效缓解相位误差并优于传统天线系统。
2025-03-12 cs.IT eess.SP math.IT
Outage Capacity for the Optical MIMO Channel
光纤通信中的MIMO处理技术已经被提出作为一种有前途的方法来满足对信息吞吐量的日益增长的需求。在这种情况下，多个通道对应于光纤中的多个模式和/或多个芯。本文在一个简单的信道模型下，给出了高斯输入下该系统的互信息分布的特征。假设纤芯之间存在显著的串扰，后向散射可以忽略不计，光纤中的传播接近无损，我们将传输信道建模为随机复酉矩阵。传输中的损耗可以通过光纤中未利用的信道的数量来参数化。我们以双重方式分析系统。首先，我们评估了中断概率的封闭形式的表达式，这是方便的小矩阵。我们还应用渐近方法，特别是库仑气体方法从统计力学，得到封闭形式的结果的遍历互信息，其方差以及中断概率为高斯输入的限制大量的核心/模式。通过比较我们的分析结果模拟，我们看到，尽管这种方法是名义上有效的大量的模式，我们的方法是相当准确的，即使是小到中等数量的通道。
2013-12-01 cs.IT math.IT
ORBGRAND Is Exactly Capacity-achieving via Rank Companding
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
提出CDF-ORBGRAND算法，通过对ORBGRAND的秩按信道可靠性的逆累积分布函数进行压扩，证明其在一般二进制输入无记忆信道上精确达到对称容量，并推广至BICM系统实现BICM容量。
2026-06-23 cs.IT math.IT
Fiber Nonlinearity Mitigation in Coherent Optical Systems
该研究综述了相干光系统中光纤非线性抑制的两类主流方法及最新进展，提出星座整形、低复杂度DBP等未来方向，指出其兼具理论与实用价值。
2025-05-21 cs.IT eess.SP math.IT
Alternating Maximization Algorithm for Mismatch Capacity with Oblivious Relaying
针对中继辅助下失配解码容量优化难题，提出交替最大化框架，通过引入对偶形式与变量变换实现闭式迭代求解，仿真验证了其有效性及在量化器设计中的应用前景。
2024-10-15 cs.IT cs.NA math.IT
Information Rates of Next-Generation Long-Haul Optical Fiber Systems Using Coded Modulation
本文基于失配译码原理评估长距离WDM光纤系统中HD/SD与逐比特/逐符号译码及不同均衡方案的可实现信息速率，发现非二进制HD可媲美SD，而HD二进制不适用。
2016-06-06 cs.IT math.IT
Two-User Erasure Interference Channels with Local Delayed CSIT
本文研究了发送端具有局部延迟信道状态信息的两用户删除干扰信道的容量域。在我们的模型中，发射机具有本地失配的信道增益的过时知识。我们提出了一种传输策略，只依赖于延迟知识的{ \it传出}链路在每个发射机，并实现了外界的情况下，发射机学习整个信道状态的延迟。我们的结果揭示了信道状态信息的子集，影响的容量区域最。我们还确定的情况下，本地延迟的信道状态的知识不提供任何增益超过零知识的假设。为此，我们重新审视了关于干扰信道的一个长期已知的直觉，即只要接收器处的边缘分布是保守的，容量就保持不变。我们采取这种直觉，并在信道增益之间施加一定的空间相关性，使得边缘分布保持不变。然后，我们提供了一个外边界上的容量区域的信道与相关性匹配的容量区域时，发射机没有访问信道状态信息。
2016-07-25 cs.IT math.IT
Non-parametric Estimation of Mutual Information with Application to Nonlinear Optical Fibers
本文比较和评估了一组非参数互信息估计的目标提供了一种新的工具集，以进步的非线性光信道的容量的分析，这是目前一个悬而未决的问题。论文的第一部分介绍了本文的研究方法。第二部分详细介绍了它们在几个光学相关通道中的应用，以突出它们的特点。
2018-01-24 cs.IT math.IT
Digital Signal Processing for Optical Communications and Networks I: Linear Compensation
在过去的四十年中，随着光放大器、相干检测、先进调制格式和数字信号处理技术的引入和发展，光通信网络的可实现信息速率已经得到了广泛的提高。这些发展促进了光通信系统的革命和互联网的发展，朝着大容量和长距离传输的方向发展。长距离大容量光纤通信系统的性能由于传输损伤（例如色散、偏振模色散、激光相位噪声和克尔光纤非线性）而显著降低。利用相干光检测对信号的幅值和相位进行完整的捕获，利用电域数字信号处理技术可以实现对传输损伤的有力补偿和有效缓解。这成为下一代光通信网络实现接近香农容量极限的性能的最有前途的技术之一。本章将着重介绍和研究基于光信号相干检测的信道损伤补偿的数字信号处理，为实时光纤通信系统的设计和实现提供路线图。
2017-04-19 cs.IT math.IT
A Pragmatic Coded Modulation Scheme for High-Spectral-Efficiency Fiber-Optic Communications
提出了一种实用的编码调制系统，该系统结合了信号整形，并利用了阶梯码的优良性能和高效的高速解码结构。所提出的系统提供了在L=2000 km的系统的估计容量（每个极化）的0.62比特/s/Hz内的可靠通信，误差下限低于1 E-20。此外，它表明，数字反向传播增加了可实现的频谱效率-相对于线性均衡-由0.55至0.75比特/秒/赫兹每极化。
2012-01-19 cs.IT math.IT
An Achievable Rate for an Optical Channel with Finite Memory
光纤通道以各种方式建模;从简单的加性白复高斯噪声模型到在通道中包含记忆的模型。由于克尔非线性，简单的模型不是光纤的良好近似。因此，我们研究了光纤通道与有限的内存，并提供了一个可实现的限制信道容量，提高了以前已知的边界。
2017-10-29 cs.IT math.IT
Interference Focusing for Mitigating Cross-Phase Modulation in a Simplified Optical Fiber Model
介绍了一种无记忆干涉网络模型，该模型是基于使用波分复用在光纤上传输信息时观察到的非线性现象。该模型的主要特征是将一个载波上的幅度变化转换为另一个载波上的相位变化，即，载波通过幅相转换而相互干扰。对于两个载波的情况，提出了称为干扰聚焦的新技术，其中每个载波实现容量pre-log 1，从而使通过使用常规方法实现的pre-log 1/2加倍。该技术既不需要信道时间变化，也不需要全局信道状态信息。概括到两个以上的运营商概述。
2010-04-30 cs.IT math.IT
Digital Domain Power Division Multiplexed Dual Polarization Coherent Optical OFDM Transmission
通信系统的容量是通信系统永恒的追求，这是由于大量的带宽需求。作为现代通信网络的骨干基础设施，光纤传输系统通过利用光载波的可用物理维度（时间、频率、正交、偏振和空间）进行复用，在几十年中经历了显著的容量增长。对于每个维度，必须保证严格的正交性以完美分离独立的复用信号。为了赶上不断增长的容量需求，因此，开发新的复用方法是有趣和重要的，该方法放松正交约束，从而实现更好的频谱效率和更灵活的频率重用。受非正交多址接入（NOMA）方案思想的启发，提出了一种与现有双偏振相干光通信系统完全兼容的数字域功率分复用（PDM）传输技术。相干光正交频分复用（CO-OFDM）调制由于具有频谱利用率高、编码灵活、信道估计容易以及对光纤色散的鲁棒性等优点而被广泛采用。在1440 km标准单模光纤上实现了100 Gb/s波分复用（WDM）传输的PDM-DP-CO-OFDM。两个基带正交相移键控（QPSK）OFDM信号以不同的功率电平叠加在一起。PDM-DP-CO-OFDM信号经过IQ调制、偏振复用和长距离光纤传输后，在典型的偏振分集相干接收机中采用连续干扰抵消（SIC）算法成功地恢复出信号。
2017-06-01 cs.IT math.IT
Parallel Bit Interleaved Coded Modulation
提出了一种新的比特交织编码调制（BICM）。在新的方案中，称为并行BICM，L相同的二进制码并行使用映射器，一个新提出的有限长度交织器和二进制抖动信号。与以前的方法相反，该方案不依赖于理想的无限长交织器的任何假设。在无记忆信道上，证明了新方案等价于二进制无记忆信道。因此，该方案使人们能够使用为该二进制信道设计的简单二进制码来容易地设计编码调制方案。基于二进制码在二进制信道上的性能，对编码调制方案的整体性能进行了分析评估。从信息论的角度分析了新方案，其中考虑了容量，错误指数和信道色散。该方案的容量与BICM容量相同。该方案的误差指数与最近提出的BICM失配解码指数分析进行了数值比较。
2010-08-17 cs.IT math.IT
Upper and Lower Bounds for the Ergodic Capacity of MIMO Jacobi Fading Channels
在多（芯/模）光纤通信中，传输信道可以被建模为Haar分布酉矩阵的复子矩阵（复Jacobi酉系综）。在这封信中，我们提出了新的解析表达式的上界和下界的遍历容量的多输入多输出雅可比衰落信道。最近的结果的Jacobi酉系综的行列式推导出一个严格的遍历能力的下界。我们使用詹森不等式提供了一个分析的封闭形式的上限遍历容量在任何信号噪声比（SNR）。的遍历能力，在低和高信噪比制度的封闭形式的表达式，也来自。仿真结果验证了推导表达式的准确性。
2017-02-27 cs.IT math.IT
Upper Bound on the Capacity of a Cascade of Nonlinear and Noisy Channels
一个上界的非线性和噪声信道的级联的容量。级联模拟分步傅立叶方法计算波形传播的随机广义非线性薛定谔方程。它示出的级联的频谱效率是最多的log（1+SNR），其中SNR是接收机的信噪比。所得结果可应用于光纤信道。然而，带宽的定义是微妙的，并留下开放的解释的界限。其中一些解释进行了讨论。
2015-04-23 cs.IT math.IT
Optimal input signal distribution and per-sample mutual information for nondispersive nonlinear optical fiber channel at large SNR
本文研究了在中等功率区具有大$\mathrm{SNR}$（信噪比）的加性高斯白噪声的非色散非线性光纤信道模型。利用费曼路径积分技术，我们第一次找到了最佳的输入信号分配最大化的信道的每样本互信息。最佳输入信号分布的发现允许我们改进先前已知的信道容量的估计。针对高斯、半高斯和修改的高斯输入信号分布计算输出信号熵、条件熵和每样本互信息。我们明确地表明，在中等功率制度的最佳输入信号分布的每样本互信息大于高斯和半高斯输入信号分布的每样本互信息。
2016-05-05 cs.IT math.IT
Calculation of Mutual Information for Partially Coherent Gaussian Channels with Applications to Fiber Optics
基于极坐标将复值信道输入与其复值输出之间的互信息分解为四个部分：幅度项、相位项和两个混合项。对加性高斯白噪声（AWGN）信道中各种输入的数值结果表明，在高信噪比（SNR）下，幅度和相位项占主导地位的混合项。对于高斯输入的AWGN信道，推导了高信噪比下的解析表达式。的分解方法被施加到部分相干的信道和属性，这样的信道称为“频谱损失”的开发。光谱损耗发生在非线性光纤信道中，并且它可能是需要考虑的一种效应，以解释最近研究中提出的非线性光纤信道的容量的行为。
2011-04-08 cs.IT math.IT
