Learning to Write on Dirty Paper
本文提出编码器与解码器均由神经网络参数化的数据驱动脏纸编码方法，无需状态、信道或输入统计先验，即可学习有效的非线性干扰预消除，并在多种情形下优于 THP 与基于格的预编码。
2025-07-23 cs.IT math.IT
Sum Capacity Loss Quantification With Optimal and Sub-Optimal Precoding in Heterogeneous Multiuser Channels
我们分析近似的最佳下行链路预编码技术的脏纸编码（DPC），和迫零预编码的次优技术，多用户信道的预期总容量损失。我们还考虑了最一般的情况下，多流传输到多个用户，在这里我们评估DPC和块对角化预编码之间的预期总容量损失。与以前不同的是，假设异质莱斯衰落，我们利用众所周知的仿射近似预测的预期总和容量差异两种预编码器类型（最佳和次优）在广泛的系统和传播参数。此外，对于单流传输，我们考虑加权和容量最大化的问题，其中提出了两种预编码器类型之间的和容量差异的类似量化。在这样做时，我们公开了，功率分配给不同的用户成比例，他们各自的权重渐近最大化的加权和容量。数值模拟，以证明开发的表达式相对于他们的模拟同行的紧密性。
2021-11-19 cs.IT math.IT
Dirty Paper Coded Rate-Splitting for Non-Orthogonal Unicast and Multicast Transmission with Partial CSIT
非正交单播和多播（NOUM）传输系统允许在相同的时间-频率资源块中与单播流联合地发送旨在给所有接收机的多播流。虽然具有发射机处的完美信道状态信息（CSIT）的两用户多天线NOUM的容量是已知的并且通过具有叠加编码（SC）的脏纸编码（DPC）辅助的NOUM来实现，但是具有部分CSIT的多天线NOUM的容量和容量实现策略仍然未知。在这项工作中，我们专注于部分CSIT设置，并作出两个主要贡献。首先，我们表明，线性预编码的速率分割（RS），依赖于单播消息分成公共和私有部分，共同的部分与多播消息和线性预编码在发射机上一起编码，可以实现更大的速率区域比DPC辅助NOUM与部分CSIT。其次，我们研究了脏纸编码速率分裂（DPCRS），它结合了RS和DPC。我们发现，DPCRS辅助NOUM的速率区域扩大超过传统的DPC辅助NOUM和线性预编码的RS辅助NOUM与部分CSIT。
2020-12-14 cs.IT math.IT
Lattice Strategies for the Dirty Multiple Access Channel
被认为是一个多址设置的高斯脏纸问题的推广。存在两个附加干扰信号，每个发射机知道一个，但接收机不知道。当干扰信号很强时，使用Costa的策略（即通过由Costa的辅助随机变量引起的随机分箱方案）可实现的速率在极限中消失。相比之下，它表明，格策略（“格预编码”）可以实现独立的干扰，实际上在某些情况下，这取决于噪声方差和功率约束的正速率-他们是最佳的。特别地，格型策略在高SNR的限制下是最优的。它还表明，可实现的速率区域和容量区域之间的差距是最多0.167位。因此，脏MAC是网络设置的另一个实例，如Korner-Marton模2和问题，其中线性编码可能比随机分箱更好。格传输方案和条件的非对称情况下，只有一个干扰，这是已知的一个用户（谁作为一个“助手”的其他用户），并为“共同干扰”的情况下的最优性也得到。在前一种情况下，辅助可达速率与其容量之间的差距至多为0.085比特。
2009-04-13 cs.IT math.IT
Tomlinson-Harashima Precoded Rate-Splitting for Multiuser MIMO Systems
在这项工作中，我们研究了基于Tomlinson-Harashima预编码（THP）的速率分裂（RS）在多天线广播信道中具有完美和不完美的发送端信道状态信息（CSIT）的性能。特别是，我们认为RS使用集中式和分散式THP结构，其中只有一个用户将其消息分割成一个共同的和私人的一部分，并开发表达式来描述的信号干扰加噪声（SINR）比和与这些计划相关联的总和速率。此外，我们还评估了RS与脏纸编码（DPC）相结合所取得的性能。仿真结果表明，与THP的RS优于现有的标准THP和RS与线性预编码方案。
2018-07-18 cs.IT math.IT
Precoding under Instantaneous Per-Antenna Peak Power Constraint
我们考虑一个多用户（MU）多输入单输出（MISO）下行链路系统，其中M个单天线用户和N个发射天线，每个天线上有一个非线性功率放大器（PA）。代替从天线发射恒定包络（CE）信号以具有高功率效率的PA，我们放松CE约束并允许发射信号具有小于或等于每个PA处的可用功率的瞬时功率。功率放大器的功率效率降低，但仿真结果表明，在误码率（BER）方面的相同的性能可以实现更少的发射功率和更少的PA功耗。我们提出了一个线性和非线性预编码器的设计，以减轻多用户干扰（MUI）的约束下的最大瞬时每天线峰值功率。
2017-02-03 cs.IT math.IT
Capacity Achieving by Diagonal Permutation for MU-MIMO channels
本文证明DPC与HOGMT预编码在二维空间情况下的等价性，提出一种低复杂度算法优化多用户MIMO广播信道的DPC预编码顺序，消除了重复计算，在N=5用户时实现与传统DPC相同结果且复杂度降低约20 dB。
2023-04-10 cs.IT eess.SP math.IT
Alternating Projections Method for Joint Precoding and Peak-to-Average-Power Ratio Reduction
正交频分复用（OFDM）时域信号表现出高的峰均（功率）比（PAR），这需要线性射频链来避免误差向量幅度（EVM）和带外（OOB）发射的增加。在本文中，我们提出了一种新的联合PAR降低和预编码算法，放宽这些线性要求，在大规模多用户（MU）多输入多输出（MIMO）无线系统。具体地说，我们开发了一种新的交替投影方法，它限制了PAR和发射功率的增加，同时抑制MU干扰。我们提供了我们的算法的理论基础，并提供了一个大规模的MU-MIMO-OFDM场景的仿真结果。我们的研究结果表明，显着的PAR降低，同时限制发射功率，而不会导致EVM或OOB排放。
2022-12-23 cs.IT eess.SP math.IT
$\ell^p\!-\!\ell^q$-Norm Minimization for Joint Precoding and Peak-to-Average-Power Ratio Reduction
依赖于正交频分复用（OFDM）的无线通信系统遭受高峰均（功率）比（PAR），这使得功率低效的射频（RF）链成为必要，以避免误差向量幅度（EVM）和带外（OOB）发射的增加。这种情况在需要数百个线性RF链的大规模多用户（MU）多输入多输出（MIMO）系统中进一步恶化。在本文中，我们提出了一种新的方法，联合预编码和PAR降低，建立在一个新的$\ell^p\!-\!\ell^q$规范制定，这是能够找到最小PAR的解决方案，同时抑制MU干扰。我们提供了一个理论基础，我们的方法，并提供了一个大规模的MU-MIMO-OFDM系统，表现出显着降低PAR在低复杂度的仿真结果，而不会导致EVM或OOB排放的增加。
2021-07-14 cs.IT eess.SP math.IT
High SNR Analysis of RIS-Aided MIMO Broadcast Channels
本文在高信噪比下分析RIS对MIMO广播信道Gram特征值的影响，推导了基站与RIS间视距配置带来的基本限制，并证明在特定信道条件下DPC与线性预编码的性能差距消失。
2023-04-14 cs.IT eess.SP math.IT
Precoder Design and Power Allocation for Downlink MIMO-NOMA via Simultaneous Triangularization
在本文中，我们考虑两个用户的功率域多输入多输出（MIMO）非正交多址（NOMA）系统的下行链路预编码器的设计。提出的预编码方案基于同时三角化，将两个用户的MIMO-NOMA信道分解为多个单输入单输出的NOMA信道，假设用户处具有低复杂度的自干扰消除。与基于同步对角化的预编码方案相比，该方案避免了用户MIMO信道的反转，从而提高了遍历速率性能。此外，我们还开发了一种基于凹凸过程的功率分配算法，并利用它来获得所提出的MIMO-NOMA方案的各态历经可达速率区域。我们的研究结果表明，该方案优于基线预编码方案的基础上SD和正交多址接入的用户速率范围很广，并执行接近脏纸编码上限。通过利用基于所提出的MIMO-NOMA方案和点对点MIMO之间的分时的混合方案，可以进一步改进遍历速率区域。
2021-01-14 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
Beyond Dirty Paper Coding for Multi-Antenna Broadcast Channel with Partial CSIT: A Rate-Splitting Approach
在现代无线通信网络中，发射端的信道状态信息（CSIT）不完全是不可避免的，它会导致多天线广播信道（BC）中严重的多用户干扰。虽然具有完美CSIT的多天线（高斯）BC的容量是已知的并且通过脏纸编码（DPC）实现，但是具有不完美CSIT的多天线BC的容量和容量实现策略仍然是未知的。因此，常规方法依赖于将为完美CSIT设计的通信策略应用于不完美CSIT设置。在这项工作中，我们打破了这种常规，并作出了两个主要贡献。首先，我们表明，线性预编码的速率拆分（RS），依赖于分裂的消息到公共和私人部分和线性预编码在发射机，和连续的干扰消除在接收机，可以实现更大的速率区域比DPC在多天线BC与部分CSIT。其次，我们提出了一种新的可实现的计划，表示为脏纸编码的速率分裂（DPCRS），它依赖于RS分裂成公共和私人部分的用户消息，和DPC编码的私人部分。我们表明，在多输入单输出（MISO）BC与部分CSIT的DPC实现的速率区域扩大超出传统的DPC和线性预编码的RS。受益于RS部分解码干扰并部分将干扰视为噪声的能力，与DPC和其他现有传输策略相比，DPCRS对CSIT不准确性、网络负载和用户部署不太敏感。建议DPCRS作为一个新的基准和最知名的可实现的多天线BC与部分CSIT的策略。
2020-08-03 cs.IT eess.SP math.IT
Low Peak-to-Average Power Ratio FBMC-OQAM System based on Data Mapping and DFT Precoding
本文提出一种基于数据映射和DFT预编码的map-DFT-spread FBMC-OQAM方案，通过共轭对称规则映射发射数据并避免OQAM预处理，从而实现比简单DFT扩频更优的PAPR降低，并揭示了PAPR与带外性能的权衡。
2023-09-11 cs.IT eess.SP math.IT
Precoding design for single-RF massive MIMO systems: A large system analysis
这项工作回顾了最近提出的大规模多输入多输出（MIMO）系统的预编码设计是基于使用的瞬时总功率约束。该技术的主要优点在于其适用于具有非常高的功率效率的单RF MIMO系统。这些功能已被证明使用模拟不相关的信道。基于随机矩阵理论的工具，我们建议在这项工作中，分析这种预编码器的性能，为更多涉及的信道占空间相关性。然后优化得到的表达式，以最大化的信号干扰噪声比（SINR）。仿真结果提供，以说明在峰均功率比（PAPR）和信号与干扰加噪声比（SINR）方面的优化预编码器的性能。
2016-06-01 cs.IT math.IT
On Linearly Precoded Rate Splitting for Gaussian MIMO Broadcast Channels
在本文中，我们考虑一个一般的K用户高斯多输入多输出（MIMO）广播信道（BC）。我们假设信道状态是确定性的，并且为所有节点所知。虽然私有消息容量区域是众所周知的，可以实现脏纸编码（DPC），我们感兴趣的是更简单的线性预编码传输方案。特别是，我们专注于与速率分裂（RS）相结合的线性预编码方案。首先，我们推导出一个可实现的速率区域与最小均方误差（MMSE）的预编码在发射机和联合解码的子消息在接收机。然后，我们研究了该方案的可实现的和速率，并得到两个发现：1）在数字上显示为接近近似的和速率的分析上界，以及2）如何减少活动流的数量-对整体复杂性至关重要-同时保持和速率在恒定的损失内。后者导致两个实用的算法：流消除算法和流排序算法。最后，我们研究了线性预编码RS的恒定间隙最优性。我们的研究结果表明，而线性预编码单独的可实现的速率可以任意远离容量，RS的引入可以帮助实现容量区域内的一个恒定的差距，在两个用户的情况下。然而，我们证明了RS方案的恒定间隙的最优性不延伸到三个用户的情况下。具体来说，我们通过一个病理的例子，和率和总容量之间的差距可以是无限的。
2021-04-28 cs.IT math.IT
On the Application of Quasi-Degradation to Network NOMA in Downlink CoMP Systems
网络非正交多址接入（N-NOMA）技术在多点协作（CoMP）系统中的应用，因其能够同时改善CoMP用户的连通性和保持可靠传输的能力而受到广泛关注。基于N-NOMA准劣化信道的概念，研究了两个基站配置多天线的下行N-NOMA预编码设计问题。具体地说，在准劣化信道下，当给定用户的目标速率和基站的最小发射功率时，基于简单线性预编码的N-NOMA可以获得与理论上最优但复杂的脏纸编码（DPC）方案相同的最小总发射功率。本文首先严格推导了单CoMP用户和两个NOMA用户情况下的信道准劣化条件。给出了准退化信道下N-NOMA的最优预编码器的闭式表达式。然后，基于量子点条件，提出了一种新的混合N-NOMA（H-N-NOMA）方案，它是N-NOMA和传统迫零波束形成（ZFBF）方案的混合。此外，对于用户较多的场景，提出了一种低复杂度的基于QD的用户配对（QDUP）算法。数值结果揭示了量子点通道的影响因素，也表明了所提出的H-N-NOMA/QDUP方案的优越性能。仿真结果表明，H-N-NOMA/QDUP方案能有效地利用多用户分集的优点。
2022-05-05 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
Precoded GFDM System to Combat Inter Carrier Interference : Performance Analysis
5G的预期操作场景对正交频分复用（OFDM）提出了巨大的挑战，其具有差的带外（OoB）频谱特性、严格的同步要求和大的符号持续时间。广义频分复用（GFDM）是这项工作的重点，在文献中已被建议作为满足5G要求的可能解决方案之一。在这项工作中，分析性能评估的MMSE接收机的GFDM。我们还提出了预编码技术，以提高GFDM的性能。利用GFDM调制矩阵的特殊性质，推导出GFDM MMSE接收机的信干噪比的简化表达式。该SINR用于评估BER性能。提出了预编码方案，以降低复杂度的GFDM-MMSE接收机的性能不妥协。基于块离散傅里叶逆变换（BIDFT）和离散傅里叶变换（DFT）的预编码方案由于频率分集增益而优于GFDM-MMSE接收机，同时具有类似于GFDM的迫零接收机的复杂度。结果表明，基于BIDFT和DFT的预编码方案都能显著降低峰均功率比（PAPR）。给出了预编码和未编码GFDM的不同发射机和接收机的计算复杂性。
2015-06-13 cs.IT math.IT
Cognitive Radio with Partial Channel State Information at the Transmitter
本文提出了一种发射端部分信道状态信息已知的认知无线电系统设计方法，用线性分配Gelfand-Pinsker编码（LA-GPC）代替完全信道状态信息已知的认知无线电系统中的脏纸编码（DPC），更有效地利用了有限的信道信息。基于从LA-GPC推导出的可达速率，提出了快衰落信道和慢衰落信道下的两个优化问题。我们推导出半解析解，找到中继比和预编码系数。关键的观察是，在这些问题中的复率函数是密切相关的比率的二次型。仿真结果表明，所提出的半解析解的性能接近于暴力搜索找到的最优解，并优于基于朴素DPC的系统。渐近分析还表明，当Rician信道的K因子趋于无穷大时，这些解收敛到用完全CSIT求解的最优解。此外，提出了一种新的编码方案，以实现在实践中的LA-GPC。仿真结果表明，所提出的实用编码方案可以有效地达到理论码率性能。
2009-05-19 cs.IT math.IT
Channel Estimation Considerate Precoder Design for Multi-user Massive MIMO-OFDM Systems: The Concept and Fast Algorithms
提出 CECP 及低复杂度 ST-BDCS 时域预编码，利用 OFDM 信道稀疏 Toeplitz 结构抑制多用户干扰并缩短有效信道，以支持稀疏导频估计，且速率接近逐子载波方案。
2024-04-07 cs.IT eess.SP math.IT
Practical Design for Multiple-Antenna Cognitive Radio Networks with Coexistence Constraint
在本文中，我们研究了多天线认知无线电（CR）网络共享地理上使用或未使用的频谱的实际设计。考虑一个由主用户（PU）和次用户（SU）组成的单小区网络，主用户（PU）是半双工两跳中继信道，次用户（SU）是单用户加性高斯白噪声信道。此外，还应满足共存约束，即PU的编码方案和速率不随SU的出现而改变。本文的贡献是双重的。首先，我们明确地设计方案，以在单个小区网络中将SU与现有的PU配对。其次，我们联合设计非线性预编码器，中继波束形成器，发射和接收波束形成器，以最小化SU系统的和均方误差。在第一部分中，我们推导了中继比、弦距离和矢量信道强度与发射功率之间的近似关系。基于这种关系，我们能够有效地解决SU和PU之间的最佳配对。在第二部分中，考虑到实现的可行性，我们利用Tomlinson-Harashima预编码代替脏纸编码来减轻SU接收端的干扰，这是SU发送端已知的边信息。为了完成设计，我们首先将优化问题近似为凸优化问题。然后，我们提出了一个迭代算法来解决它与CVX。这种联合设计利用了所有设计程度。据我们所知，这两个部分从来没有被认为是在文学。数值结果表明，所提出的配对方案优于贪婪和随机配对，具有较低的复杂度。数值结果还表明，即使所有的信道矩阵是满秩的，在这种情况下，简单的迫零方案是不可行的，所提出的方案仍然可以很好地工作。
2013-12-09 cs.IT math.IT
Capacity Results for Multiple-Input Multiple-Output Optical Wireless Communication With Per-Antenna Intensity Constraints
研究每根天线峰值和平均强度约束下MIMO光强度信道容量，推导多种容量界并推广至更一般情形。
2024-01-09 cs.IT math.IT
