Achievable Rates for Four-Dimensional Coded Modulation with a Bit-Wise Receiver
本文研究基于逐比特接收机的四维编码调制可达速率，发现 PM-QPSK 比最佳未编码 4D 星座优约 1 dB，并用 LDPC 码数值结果验证。
2013-10-15 cs.IT math.IT physics.optics
Achievable information rates estimates in optically-amplified transmission systems using nonlinearity compensation and probabilistic shaping
基于一阶微扰理论，对采用~40 nm（~5 THz）掺铒光纤放大器（EDFA）和~100 nm（~12.5 THz）分布式喇曼放大器的宽带光通信系统的信息速率（AIR）进行了估算。已经针对DP-64 QAM、DP-256 QAM和DP-1024 QAM调制格式评估了每个单独信道的AIR。研究了全场非线性补偿（FF-NLC）和使用麦克斯韦-玻尔兹曼分布的概率形状星座的影响，并与电子色散补偿进行了比较。研究发现，在2000 km标准单模光纤传输中，概率整形的DP-1024 QAM星座图与FF-NLC相结合，对于EDFA方案可以产生约75 Tbit/s的AIR，对于拉曼放大方案可以产生约223 Tbit/s的AIR。
2017-02-03 cs.IT math.IT
Dispersion of Infinite Constellations in Fast Fading Channels
在这项工作中，我们扩展了Poltyrev提出的无功率约束的通信设置，在接收机处具有信道状态信息（CSI）的快衰落信道。最佳码字密度，或实际上最佳归一化对数密度（NLD），被认为是。Poltyrev的容量为这个通道是最高的可实现的NLD，在可能的大块长度，保证消失的错误概率。对于给定的有限块长度n和固定的错误概率，在最高可实现的NLD和Poltyrev的容量之间存在差距。与其他信道一样，该间隙随着信道色散V在n上的平方根乘以允许误差概率的逆Q函数而渐近消失。在高信噪比条件下，该色散等于功率受限快衰落信道的色散。连接的峰值功率受限衰落信道的误差指数也进行了讨论。
2014-04-20 cs.IT math.IT
Optimal Probabilistic Constellation Shaping for Covert Communications
在本文中，我们研究了最佳的概率星座成形设计隐蔽通信系统从实用的角度来看。与传统的等概率星座调制的隐蔽通信不同，本文提出了非等概率星座调制方案，进一步提高了隐蔽率。具体来说，我们推导出实际的离散星座输入的第一次隐蔽率表达式。然后，我们研究了联合优化星座分布和功率分配的隐蔽率最大化问题。特别地，提出了一种近似梯度下降方法来获得最佳的概率星座成形。为了在计算复杂性和传输性能之间取得平衡，我们进一步开发了一个框架，最大限度地提高了可实现速率的下限，其中最佳概率星座成形问题可以有效地解决使用Frank-Wolfe方法。大量的数值结果表明，优化的概率星座成形策略提供了显着的收益，在可实现的隐蔽率超过国家的最先进的计划。
2022-08-30 cs.IT cs.NA math.IT
Optimal Discrete Constellation Inputs for Aggregated LiFi-WiFi Networks
本文首次推导了聚合LiFi-WiFi系统的可达速率表达式，通过联合优化星座分布与功率分配，提出了多级怜悯填充功率分配方案与非精确梯度下降法，并构建了基于Frank-Wolfe方法的速率下界最大化框架，显著提升了系统可达速率。
2021-11-04 cs.IT eess.SP math.IT
Increasing Achievable Information Rates via Geometric Shaping
可压缩的信息速率被用作通过几何成形来设计新颖的调制格式的度量。建议的几何形状的256元星座实现高达1.18 dB的SNR增益。
2018-05-01 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Constellations for the Low SNR Noncoherent MIMO Block Rayleigh Fading Channel
当每个自由度的信噪比（SNR）较低时，考虑了离散输入/连续输出非相干多输入多输出（MIMO）瑞利块衰落信道中的可靠通信。提出并解决了两个关键问题，以获得最佳的离散输入。在这两个问题中，输入星座的每个空时时隙的平均和峰值功率受到约束。在第一个问题中，输入星座的峰值功率与平均功率比（PPAPR）保持固定，而在第二个问题中，峰值功率独立于平均功率而固定。在第一个PPAPR约束问题中，互信息，其增长为O（SNR ^2），最大化到SNR的二阶。在第二个峰值约束问题中，其中互信息表现为O（SNR），明确表征了直到一阶最优的星座结构，或者等效地，最小化能量/比特的星座结构。此外，在一阶最优的星座中，表征了使互信息最大化到二阶或等效地宽带斜率的星座。在PPAPR约束和峰值约束问题中，最优星座以封闭形式作为非凸优化的解获得，有趣的是，它们被发现是相同的。由于其特殊的结构，通常的解决方案被称为空时正交秩一调制（STORM）。在这两个问题中，可以看出，STORM提供了非相干MIMO容量的行为的尖锐表征。
2008-09-22 cs.IT math.IT
Constellation Design for Media-based Modulation using Block Codes and Squaring Construction
有效的星座设计对于提高通信系统的性能具有重要意义。在多维编码调制和空时编码MIMO系统的背景下，多维星座设计问题已经在文献中被广泛研究。这种星座在形式上被称为格码，其中基于某些标准从某个高维格中选择有限的点集。在本文中，我们认为基于媒体的调制（MBM），最近的MIMO信道调制方案，有前途的理论和实际效益的星座/信号集设计的问题。MBM的星座设计与多维编码调制和传统MIMO系统的星座设计有着根本的不同，这主要是因为MBM信号矢量的固有稀疏结构。具体来说，我们需要一个结构化的稀疏格码具有良好的距离属性。在这项工作中，我们表明，使用（N，K）的非二进制分组码结合基于格的多级平方结构，它是可能的，系统地构建一个信号集MBM具有一定的保证最小距离。使用所提出的结构获得的MBM信号集示出实现显着改善的比特错误性能相比，传统的MBM信号集。特别是，建议的信号集被发现，以实现更高的多样性斜率在低到中等的SNR制度。
2020-04-13 cs.IT math.IT
Multidimensional Coded Modulation in Block-Fading Channnels
研究了Nakagami- $m$块衰落信道中多维信号集上编码调制方案的构造问题。特别是，我们认为最佳的分集可靠性指数的错误概率时，得到的多维星座旋转的经典复平面信号星座。我们表明，多维旋转的全维实现最佳多样性的可靠性指数，也实现了高斯星座。全维度的多维旋转引起大的解码复杂度，并且在某些情况下，使用较小维度的多个旋转可能是有益的。我们还研究了在这种情况下的多样性的可靠性指数，这产生了最佳的速率分集复杂度在块衰落信道与离散输入的权衡。
2007-11-26 cs.IT math.IT
Resource Allocation for Secure Gaussian Parallel Relay Channels with Finite-Length Coding and Discrete Constellations
研究了在存在窃听者（Eve）和多个解码转发中继节点的情况下Alice向Bob发送秘密消息的问题。每个链路包括一组并行信道，例如对正交频分复用传输进行建模。我们考虑离散星座和有限长度编码的影响，定义了一个可实现的保密率的限制下的含糊率在前夕。然后，我们提出了一个功率和信道分配算法，最大化可实现的保密率诉诸两个耦合的Gale-Shapley算法的稳定匹配问题。我们考虑的情况下，在爱丽丝的全部和部分信道状态信息。在后一种情况下，我们只保证中断保密率，即，在给定概率下保持秘密的消息的比率。数值结果提供了瑞利衰落信道的平均中断保密率，表明实际计划实现的性能非常接近理想的。
2018-07-17 cs.CR cs.IT math.IT
Finite Dimensional Infinite Constellations
Poltyrev提出的无功率约束的高斯信道的设置中，码字是在n维欧几里德空间（无限星座）中的点，并考虑它们的密度和错误概率之间的权衡。该设置中的容量是具有消失的错误概率的最高可实现的归一化对数密度（NLD）。该容量以及该设置的误差指数界限是已知的。在这项工作中，我们认为在固定的块长度（尺寸）制度实现的最佳性能。我们提供了两个新的可积性界，并将球界的有效性推广到有限维无限星座。我们还提供了渐近分析的界限：当NLD是固定的，我们提供了渐近展开的界限是显着更紧密的比以前已知的误差指数的结果。当错误概率是固定的，我们表明，随着n的增长，容量的差距是成反比的（一阶）的平方根n的比例常数是由允许的错误概率的反Q函数，乘以平方根的1/2。与信道编码中的类似结果类似，无限星座的色散是每个信道使用的1/2nat^2。我们所有的可扩展性结果都使用了格，因此也适用于最大错误概率。连接的功率约束高斯信道的误差指数和体积噪声比作为一个因素的优点进行了讨论。此外，我们证明了紧密的结果数值和比较国家的最先进的编码方案。
2011-09-05 cs.IT math.IT
Achievable Information Rates for Nonlinear Fiber Communication via End-to-end Autoencoder Learning
机器学习用于计算简化光纤信道的可实现信息速率（AIR）。该方法联合优化输入分布（星座成形）和辅助信道分布，以端到端的方式计算AIR，而无需明确的信道知识。
2018-09-17 cs.IT math.IT stat.ML
Simple Closed-Form Approximations for Achievable Information Rates of Coded Modulation Systems
直观的球包装参数是用来获得可实现的编码调制传输系统的信息速率，其中只有解析难处理的表达式在文献中的解析易处理的封闭形式的近似。这些近似提供了一些见解，拥有有用的属性，并促进设计/优化这样的系统。他们适用于星座的各种基数（包括大的），是简单的，但在整个信噪比范围内相当准确，并比较有利的最新国家的最先进的实验所取得的速度。
2020-12-02 cs.IT math.IT
Differential Transmit Diversity Based on Quasi-Orthogonal Space-Time Block Code
通过使用联合调制和定制的星座集，我们表明，准正交空时分组码（QO-STBC）可以用来形成一个新的差分空时调制（DSTM）方案，提供完整的发射分集与非相干检测。我们的新方案可以提供更高的码率比现有的DSTM方案的基础上正交STBC。它还具有比其他DSTM方案（诸如基于分组码的那些DSTM方案）更低的解码复杂度，因为它仅需要两个复数符号的联合检测。我们推导出定制星座集的设计标准，并使用它们来构建一个星座集，提供了广泛的频谱效率与充分的多样性和最大的编码增益。
2008-06-20 cs.IT math.IT
Maximum Likelihood Detection in a Four-Dimensional Stokes-Space Receiver
推导了四维直接探测光学前端的最大似然检测准则。四维是两个强度和两个微分相位。讨论了逐符号检测、序列检测和逐次检测三种不同的信号处理算法。为了弥补处理特殊功能的检测规则，高信号噪声比（SNR）的近似。仿真结果表明，尽管连续算法的结构简单，所产生的性能损失，在与其他两种算法相比，是可以忽略不计的。例如，对于8环/8元相位星座，检测的复杂度降低了8倍，而就符号出错率而言，性能降低了0.5 dB。结果表明，高信噪比近似是非常准确的，即使在低信噪比。通过蒙特卡罗方法计算和比较了不同星座的可达速率。例如，对于4环/8元相位星座，可实现的速率是在25 dB的SNR下每个信道使用10比特，而通过使用8环/8元相位星座和速率为5/6的纠错码，在20 dB的SNR下实现该速率。
2019-02-08 cs.IT math.IT
Optimizing Bipolar Constellations for High-Rate Transmission in Short-Reach Fiber Links with Direct Detection
针对直接检测短距离光纤链路，提出利用调制器偏置偏移优化双极星座，并结合带连续干扰消除的神经网络均衡器，实现较标准接收机超过100 Gbit/s的速率提升。
2024-07-06 cs.IT eess.SP math.IT
Full Diversity Blind Signal Designs for Unique Identification of Frequency Selective Channels
在本文中，我们开发了两种新的封闭形式的分解相移键控（PSK）星座利用线性同余方程理论：用于将$pq$ -PSK星座分解为$p$ -PSK星座和$q$ -PSK星座的乘积的因子，另一个用于将特定复数分解为$p$ -PSK星座和$q$ -PSK星座的差。有了这个，我们提出了一个简单的信号设计技术，盲目和唯一地识别频率选择性信道与零填充块传输下无噪声环境下，只使用前两个块接收信号矢量。此外，一个封闭的形式的解决方案，以确定发送信号和信道系数。在高斯噪声和瑞利衰落环境中，我们证明了新提出的信令方案，使非相干全分集的广义似然比测试（GLRT）接收机。
2008-05-20 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
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
Optimal Throughput-Diversity-Delay Tradeoff in MIMO ARQ Block-Fading Channels
在本文中，我们考虑了一个自动重传请求（ARQ）重传协议信令块衰落多输入多输出（MIMO）信道。与以前的工作不同，我们允许多个衰落块内的每个传输（ARQ回合），我们约束发射机的固定速率的复杂信号星座图构建的代码。特别是，我们研究了一般情况下的平均输入功率约束的星座，以及实际上重要的有限离散星座的情况。该场景是在MIMO ARQ信道上采用正交频分复用技术的实际无线通信系统的合适模型。两种情况下的衰落动态被认为是，即短期的静态衰落信道衰落增益随机变化的每个ARQ轮，和长期的静态衰落信道衰落增益保持恒定的所有ARQ轮有关的一个给定的消息。作为我们的主要结果，我们证明了对于块衰落MIMO ARQ信道与离散输入信号星座满足短期功率约束，最佳的信噪比（SNR）指数是由一个修改的Singleton界，所有的系统参数。为了证明理论分析的实际意义，我们提出的数值结果表明，实际的Singleton界实现最大距离可分离码实现最佳的SNR指数。
2007-01-20 cs.IT math.IT
High-Cardinality Geometrical Constellation Shaping for the Nonlinear Fibre Channel
本文提出了设计方法，高效优化的几何形状的星座，以最大限度地提高光通信中的数据吞吐量。它描述了分析计算信息理论损失和这种损失的梯度作为输入星座形状的函数的方法。\ac{MI}和\ac{GMI}的梯度对于几何形状星座的优化是至关重要的。它提出了相对于输入星座的可实现的信息速率度量的解析导数。所提出的方法允许更高的基数和更高维的星座优化线性和非线性光纤传输吞吐量的改进设计。本文提出了一种在二维和四维空间都能达到8192个点的近容量星座，其广义互信息（GMI）在加性高斯白噪声信道（AWGN）容量的0.06 bit/2Dsymbol以内。此外，设计算法减少设计计算时间从几天到几分钟的介绍，允许线性AWGN和非线性光纤信道的信号噪声比的宽范围内的优化星座的介绍。
2022-09-16 cs.IT eess.SP math.IT
Experiments on Bipolar Transmission with Direct Detection
双极4-和8-ary星座的可重复的信息率进行了实验比较，强度调制（IM）时，使用过采样直接检测接收机。双极星座的增益高达1.8 dB，超过其IM对应。
2022-05-11 cs.IT eess.SP 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
Performance of Joint Symbol Level Precoding and RIS Phase Shift Design in the Finite Block Length Regime with Constellation Rotation
本文研究有限块长机制下结合星座旋转的SLP与RIS相移联合设计，通过交替优化和穷举搜索最小化总发射功率，仿真证明其能效显著优于传统方案。
2023-08-02 cs.IT eess.SP math.IT
Learning Constellation Map with Deep CNN for Accurate Modulation Recognition
调制分类被认为是信号检测和解调之间的中间步骤，被广泛地部署在几个现代无线通信系统中。虽然在过去的几十年中已经研究了许多方法来识别输入信号的调制格式，但它们通常揭示了大多数传统机器学习算法学习无线电特性的障碍。为了克服这个缺点，我们提出了一种精确的调制分类方法，通过利用深度学习与星座图兼容。特别地，卷积神经网络被开发用于熟练地学习灰度星座图的最相关的无线电特性。深度网络由多个处理块指定，其中每个块中的几个分组和非对称卷积层由流中流结构组织，用于特征丰富。这些块通过跳跃连接来连接，以防止消失梯度问题，同时有效地保留整个网络中的信息标识。关于对八种数字调制的星座图像数据集的几次密集模拟，所提出的深度网络在多径瑞利衰落信道下在0 dB信噪比（SNR）下实现了约87%的显著分类准确率，并且进一步优于一些最先进的基于星座的调制分类的深度模型。
2020-09-04 cs.IT eess.SP math.IT
Geometric constellation shaping for wireless optical intensity channels: An information-theoretic approach
针对 IM/DD 光无线强度信道，提出由类指数等概率电平构成的几何星座成形方法，证明其高 SNR 渐近最优性，并通过 16 电平 LDPC 方案获得 0.65 dB 成形增益。
2024-12-02 cs.IT math.IT
Achievable Rates in Two-user Interference Channels with Finite Inputs and (Very) Strong Interference
对于双用户干扰信道，对于干扰强于期望信号的情况，容量是已知的。此外，已知的是，如果干扰高于某一水平，则其根本不降低容量。为了实现这种容量，信道输入需要是高斯分布的。然而，高斯信号是连续和无界的。因此，它们不太适合实际应用。在本文中，我们调查的可实现的速率，如果信道输入被限制到有限的星座。此外，我们将通过数值模拟表明，在复平面中旋转这些输入字母之一可以增加可实现的速率区域。最后，我们表明，单用户速率达到的阈值也取决于这种旋转。
2010-08-18 cs.IT math.IT
Achievable Information Rates for Coded Modulation with Hard Decision Decoding for Coherent Fiber-Optic Systems
我们分析了可实现的信息速率（AIR）的编码调制方案与QAM星座与逐位和逐符号解码器，对应的情况下，其中二进制码与高阶调制结合使用的比特交织编码调制（BICM）的范例和使用的情况下，分别在一个字段匹配的星座大小的非二进制码。特别是，我们认为硬判决解码，这是光纤通信系统的解码复杂性是一个问题的优选方案。最近，Liga \emph{et al.}分析了按位和按符号解码器的AIR，考虑了作者称之为\emph{hard decision decoder}的方法，然而，该方法利用了由硬检测产生的离散输入离散输出信道的转移概率的\emph{soft information}。因此，解码器的复杂度基本上与软判决解码器的复杂度相同。在本文中，我们分析，而不是标准的硬判决解码器，在实践中常用的，其中的解码是基于汉明距离度量的AIR。我们表明，如果使用标准的硬判决解码，逐位解码器产生显着更高的AIR比符号解码器。结果，与Liga \emph{et al.}的结论相反，二进制解码器与BICM范例一起对于光谱高效的光纤系统是优选的。我们还设计了二进制和非二进制的楼梯码，并表明，在协议的AIR，二进制码产生更好的性能。
2017-11-02 cs.IT 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
Finite Blocklength Achievable Rates for Energy Harvesting AWGN Channels with Infinite Buffer
我们考虑一个加性白高斯信道，其中发射机由能量收集源供电。对于这样一个系统，我们提供了一个下界的最大码书在有限的代码长度，提高了以前已知的界限。
2016-01-26 cs.IT math.IT
Joint Learning of Geometric and Probabilistic Constellation Shaping
Hamburg University of Technology（汉堡工业大学）；Nokia Bell Labs（诺基亚贝尔实验室）
星座的选择在很大程度上影响通信系统的性能。在设计星座时，可以优化点的位置和出现概率。这些方法分别被称为几何和概率成形。通常，星座的几何形状是固定的，例如，使用正交幅度调制（QAM）。在这种情况下，可实现的信息速率仍然可以通过概率整形来提高。在这项工作中，我们展示了如何利用自动编码器来执行星座的概率整形。我们设计了一个信息理论描述的自编码器，它允许学习的能力实现符号分布和星座。最近，提出了执行几何成形的机器学习技术。然而，概率整形更具挑战性，因为它需要离散分布的优化。此外，所提出的方法使联合概率和几何形状的星座在任何信道模型。仿真结果表明，学习星座实现的信息速率非常接近容量的加性高斯白噪声（AWGN）信道和AWGN和衰落信道上优于现有的方法。
2019-08-29 cs.IT cs.LG math.IT
Function Computation Over Multiple Access Channels via Hierarchical Constellations
KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Imperial College London（帝国理工学院）
本文提出了一种基于分层星座的编码-调制框架，实现多接入信道上的低延迟函数计算，通过屏蔽机制减少误差传播，最终在信息论上达到最优性能。
2026-01-17 cs.IT math.IT
Comparison of the Achievable Rates in OFDM and Single Carrier Modulation with I.I.D. Inputs
我们比较了单载波和OFDM调制方案中的最大可实现速率，在i.i.d.的实际假设下。有限字母输入和具有加性高斯噪声的线性ISI。我们表明，Shamai-Laroia近似作为两个速率之间的桥梁：虽然众所周知，这种近似往往是一个下界的单载波可实现的速率，它被发现也基本上是上界的OFDM可实现的速率。我们应用信息估计关系，以严格建立这一结果的一般输入分布和锐化它常用的PAM和QAM星座。为此，新的界限PAM输入标量高斯信道的MMSE估计推导，这可能是普遍的兴趣。我们的研究结果表明，在合理的假设下，最佳的单载波方案可以提供显着优于OFDM的频谱效率，激励这种系统的进一步研究。
2014-11-01 cs.IT math.IT
Simultaneous Information and Energy Transmission with Finite Constellations
本文研究了在加性高斯白噪声信道中信息和能量同时传输的速率的基本限制，假定信道是无记忆的，$(a)$是信道输入符号数，$(b)$是信道输入符号数（星座大小）和块长度是有限的;并且$(c)$解码错误概率（DEP）和能量中断概率（EOP）被限制为远离零。特别是，它示出的最大信息和能量传输速率的限制;和最小DEP和EOP，基本上由用于执行传输的代码引起的类型设置。也就是说，每个信道输入符号出现在码字中的经验频率。利用这一观察，同时能量和信息传输的最佳星座设计的指导方针。
2021-10-05 cs.IT math.IT
Achievable Information Rates for Fiber Optics: Applications and Computations
本文讨论了光纤通信的可达信息速率。结果表明，互信息和广义互信息等互信息是编码光学系统的良好设计指标。将AIR的理论预测与包括低奇偶密度校验（LDPC）和极化码的现代码的性能进行比较。文中还讨论了两种不同的计算方法：Monte-Carlo积分法和Gauss-Hermite积分法。封闭形式的准备使用这种计算的近似提供了任意星座和多维AWGN信道。讨论了在光学实验和模拟中的大气折射率的计算。
2017-12-21 cs.IT eess.SP math.IT
End-to-end Learning of Probabilistic and Geometric Constellation Shaping with Iterative Receivers
提出端到端学习联合优化概率与几何星座整形，结合迭代接收机，在APSK/QAM基础上获得最高0.3 dB误码率增益，并扩展至深度展开的迭代检测解码。
2025-10-26 cs.IT math.IT
A New Achievable Rate-Distortion Region for Distributed Source Coding
在这项工作中，被认为是相关源对的有损分布式压缩。传统上，香农的随机编码参数-使用随机生成的非结构化码本，其块长度被认为是渐近大-被用来获得可扩展性的结果。然而，最近观察到，在各种多终端通信场景中，与传统方法相比，使用具有恒定有限块长度的随机码可以导致改进的可实现区域。换句话说，在某些网络通信场景中，用于信息源的分布式处理的随机生成代码的块长度存在有限的最优值。受此启发，提出了一种编码方案，其由两个码本层组成：i）具有恒定有限块长度的主码本，以及ii）块长度被取为渐近大的辅助码本。可实现的区域分两步分析。在第一步中，可实现的区域的特性是使用信息措施，这是多字母概率分布的函数。在下一步骤中，可计算的单字母内绑定到可实现的区域。它示出通过几个例子，所得到的率失真区域是严格大于Berger Tung可实现的区域。
2020-10-19 cs.IT math.IT
Simultaneous Information and Energy Transmission with Short Packets and Finite Constellations
本文研究有限分组长度与有限星座下加性高斯白噪声信道的信息能量同传权衡，推导必要条件，提出可满足目标性能的码族构造方法并给出可达性能集合。
2024-08-14 cs.IT math.IT
Achievable Information Rates for Probabilistic Amplitude Shaping: An Alternative Approach via Random Sign-Coding Arguments
概率幅度成形（PAS）是一种将星座成形和信道编码相结合的编码调制策略。PAS在无线通信和光通信中都引起了相当大的关注。在文献中使用Gallager的误差指数方法研究了PAS的可重复信息率（AIR）。特别是，已经证明PAS实现了加性高斯白噪声信道的容量（Böcherer，2018）。在这项工作中，我们重新审视PAS的能力实现属性，并使用弱典型性导出AIR。我们的目标是提供替代证据的基础上随机符号编码的参数，尽可能建设性的。因此，在我们的证明中，只有一些符号的通道输入是从一个随机码，而其余的符号和幅度建设性地产生。我们考虑符号度量和比特度量解码。
2020-07-12 cs.IT math.IT
Timing Channel: Achievable Rate in the Finite Block-Length Regime
指数服务器定时信道是已知的最简单的，并且在某种意义上是规范的排队定时信道。这个无限内存通道的容量是已知的。在这里，我们讨论实际的有限长度的码字的限制，并试图了解的最大速率，可以达到一个目标的错误概率。通过使用马尔可夫链分析，我们证明了在块长度$n$和错误概率$ε$的最大信道编码率的下限。该界近似为$C- n^{-1/2} σQ^{-1}(ε)$，其中$Q$表示Q函数，$σ^2$是底层马尔可夫链的渐近方差。给出了$σ^2$的封闭形式表达式。
2016-05-25 cs.IT math.IT
Coherent-state constellations and polar codes for thermal Gaussian channels
光通信信道本质上是量子力学的，因此我们必须超越经典信息理论来确定它们的通信容量，并找到最高速率的有效编码和解码方案。热通道，从线性耦合的领域的热环境，是特别实际的相关性;其经典容量最近已经建立，但其量子容量仍然未知。虽然容量设定了可靠通信速率的最终限制，但它并不保证这种速率可以通过实际手段实现。在这里，我们构造有效的编码热信道，实现经典容量和所谓的高斯相干信息传输的经典和量子信息，分别。我们的代码是基于结合极化码与离散化的信道输入到一个有限的“星座”的相干状态。经典信息的编码可以使用线性光学来完成。
2017-07-04 cs.IT math.IT quant-ph
Improved Bounds on the Parity-Check Density and Achievable Rates of Binary Linear Block Codes with Applications to LDPC Codes
我们推导出了奇偶检验矩阵的渐近密度的界和在无记忆二进制输入输出对称（MBIOS）信道上传输的二进制线性分组码的可达速率。任意奇偶检验矩阵密度的下界用可实现可靠通信的码的速率与信道容量之间的间隔来表示，并且该下界对每个二元线性分组码序列都是有效的.这些界限解决的问题，以前考虑的Sason和Urbanke，如何稀疏的奇偶检验矩阵的二进制线性分组码是作为一个功能的间隙容量。类似于Sason和Urbanke先前报道的边界，奇偶检验密度尺度上的新的下限类似于间隙与容量的倒数的对数，但是它们的紧密性得到改善（除了二进制对称/擦除信道，其中它们与先前的边界一致）。二进制线性分组码的可实现速率的新上界收紧了Burshtein等人先前报道的边界，因此能够在ML解码下获得二进制线性分组码序列的阈值的更严格的上界。将该界应用于低密度奇偶检验（LDPC）码，并用数值方法说明了其紧性的改善。可实现的速率上的上限使得能够评估与最佳ML解码相比的各种迭代解码算法的性能的固有损失。渐近奇偶检验密度的下界有助于评估LDPC码的渐近性能与其在消息传递解码下的解码复杂度（每次迭代）之间的固有权衡。
2005-05-23 cs.IT math.IT
End-to-end Waveform Learning Through Joint Optimization of Pulse and Constellation Shaping
Nokia Bell Labs（诺基亚贝尔实验室）；NVIDIA（英伟达）
随着通信系统被预见到能够实现诸如联合通信和感测的新服务并利用亚太赫兹频谱的部分，能够支持这些新兴应用的新颖波形的设计变得越来越具有挑战性。在这项工作中，我们提出了一个端到端的学习方法来设计波形，通过联合学习的脉冲整形和星座的几何形状，连同一个神经网络（NN）为基础的接收机。进行优化以最大化可实现的信息速率，同时满足带外发射和功率包络的约束。我们的研究结果表明，所提出的方法，使数量级较小的相邻信道泄漏比（ACLR）与峰均功率比（PAPR）与传统的过滤器竞争，没有显着的信息率损失的加性高斯白噪声（AWGN）信道，并没有额外的复杂性在发射机。
2021-07-14 cs.IT cs.LG eess.SP
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
Average Achievable Rate Analysis of Cell-Free Massive MIMO in the Finite Blocklength Regime with Imperfect CSI
针对无小区大规模MIMO系统在超可靠低延迟通信约束下非理想CSI对有限块长平均可达速率影响未充分探索的问题，本文提出拉普拉斯域闭式表达式分析框架，通过理论推导与数值仿真验证准确性，并表明该架构可缓解非理想CSI导致的性能损失。
2025-08-26 cs.IT math.IT
Impact of 4D channel distribution on the achievable rates in coherent optical communication experiments
本文实验研究相干光传输中不同4D信道分布假设对互信息、广义互信息及可达速率的影响，发现在线色散补偿和非线性信道可从复杂4D分布及星座均值估计中获益。
2016-03-07 cs.IT math.IT
Closing the Gap to the Capacity of APSK: Constellation Shaping and Degree Distributions
星座成形是一种能量有效的策略，涉及比高能量信号更频繁地传输低能量信号。先前的工作已经表明，当与编码幅度相移键控（APSK）一起使用时，整形特别有效，APSK是一种最近由于其包含在DVB-S2标准中而普及的调制。虽然成形APSK在与标准现成LDPC码（诸如DVB-S2标准中的码）一起使用时可以提供显著的增益，但是可以通过相对于成形APSK调制优化LDPC码来实现附加的不可忽略的增益。在本文中，我们优化的度分布的LDPC码与成形APSK结合使用。优化过程是ten Brink等人的EXIT图技术的扩展，其已经被适配为考虑成形的APSK调制。我们首先约束的代码具有相同数量的不同的可变节点度的DVB-S2标准中的代码，并显示，优化提供32-APSK系统的额外的编码增益为0.34 dB的系统速率为R=3位每符号，相比，成形的系统，使用长LDPC码从DVB-S2标准。然后，我们将允许的可变节点度数增加1，并发现可以实现额外的0.1 dB增益。
2012-10-17 cs.IT math.IT
A Weighted Autoencoder-Based Approach to Downlink NOMA Constellation Design
Faculty of Technical Sciences University of Novi Sad（诺维萨德大学技术科学学院）；Centre Tecnològic de Telecomunicacions de Catalunya (CTTC/iCERCA)（加泰罗尼亚电信技术中心（CTTC/iCERCA））
本文提出一种加权自编码器框架用于下行NOMA星座设计，通过调整损失权重平衡不同用户错误概率，结合SICNet解码器实现性能显著提升。
2023-06-23 cs.IT cs.LG eess.SP
Geometric Inductive Biases for Semi-Supervised Equalization: The Constellation-Aware Transformer
针对未知信道解码中导频开销大的问题，提出星座感知Transformer（CAT），通过注入几何归纳偏置，在半监督均衡中减少导频需求并降低符号错误率。
2026-09-29 cs.IT cs.LG eess.SP
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
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
On the Parity-Check Density and Achievable Rates of LDPC Codes
本文介绍了在无记忆二进制输入输出对称信道上传输的二进制线性分组码的奇偶检验矩阵的渐进密度和ML解码下可达到的速率的新界。奇偶检验密度的下限用信道容量和可实现可靠通信的码的速率之间的间隙来表示，并且对于二进制线性分组码的每个序列都是有效的。的界限解决的问题，以前考虑的Sason和Urbanke，如何稀疏的奇偶检验矩阵的二进制线性分组码是作为一个功能的间隙容量。二进制线性分组码的可实现速率的新上界收紧了Burshtein等人先前报道的边界，因此能够在ML解码下获得二进制线性分组码序列的阈值的更严格的上界。将该界应用于低密度奇偶检验（LDPC）码，并用数值方法说明了其紧性的改善。
2005-07-04 cs.IT math.IT
Optimization of Fast-Decodable Full-Rate STBC with Non-Vanishing Determinants
具有非零行列式的全速率空时分组码（STBC）实现了分集复用的最优折衷，但译码复杂度较高。为了实现快速解码，Sezginer，Sari和Biglieri提出了一种具有特殊QR分解特性的STBC结构。在本文中，我们采用这种快速解码的代码结构的简化形式，并提出了一种新的方法来优化代码分析。我们表明，信号星座拓扑结构（如QAM，APSK，或PSK）的存在非零的全速率STBC的决定因素有着至关重要的影响。特别是，我们首次表明，为了APSK-STBC实现非零行列式，需要使用星座点位于正方形网格和环半径$\sqrt{m^2+n^2} (m,n\emph{\emph{integers}})$上的APSK星座拓扑。对于行列式为零的信号星座，我们提出了一种方法来分析优化的全速率STBC在特定的星座尺寸。
2011-03-14 cs.IT math.IT
Secure Block Source Coding with Sequential Encoding
我们介绍了基本的界限可实现的累积速率分布函数（CRDF）的特点，顺序编码过程中，确保无损或有损重建的平均失真标准，使用非因果解码器。CRDF描述了顺序压缩序列所花费的资源速率。我们还包括一个安全约束，影响可实现的CRDF集。随着信息泄漏的演变，基于源与其压缩表示之间的互信息来顺序地定义信息泄漏。为了表征安全约束，我们引入了累积泄漏分布函数（CLF）的概念，该函数确定了允许的信息泄漏分布在编码子块上。利用工具，从优化理论，我们得出的必要和充分条件，可实现的CRDF为一个给定的独立同分布（IID）源和CLF。本文的一个主要结果是，CRDF的凹壳特征的最佳可实现的速率分布。
2021-08-30 cs.IT math.IT
