Optimization of Geometric Constellation Shaping for Wiener Phase Noise Channels with Varying Channel Parameters
提出了一种新的方法来研究信道参数变化对采用盲相位搜索算法的通信系统的几何形状星座图的影响。我们发现，引入的不对称性显着提高性能，如果适应不断变化的信道参数。
2022-06-29 cs.IT eess.SP 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
Optimized Geometric Constellation Shaping for Wiener Phase Noise Channels with Viterbi-Viterbi Carrier Phase Estimation
针对维纳相位噪声信道，提出通过几何星座整形修改发射星座，将标准V&V算法扩展到更高阶调制格式。
2023-10-18 cs.IT eess.SP math.IT
Geometric Constellation Shaping for Fiber Optic Communication Systems via End-to-end Learning
本文研究了一种无监督的几何星座成形机器学习方法。通过在两个神经网络中嵌入可微分光纤信道模型，学习算法针对几何星座形状进行优化。学习的星座产生改进的性能，以最先进的几何形状的星座，并包括放大噪声和非线性效应之间的隐式权衡。此外，该方法允许与星座形状同时地联合优化系统参数，诸如最佳发射功率。一个实验证明了这一发现。改进的性能报告，高达0.13位/4D的模拟和实验高达0.12位/4D。
2018-10-01 cs.IT math.IT stat.ML
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
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
End-to-End Learning of Joint Geometric and Probabilistic Constellation Shaping
Nokia（诺基亚）
我们提出了一种新的基于自动编码器的学习联合几何和概率星座成形编码调制系统。它可以最大化互信息（用于符号度量解码）或广义互信息（用于比特度量解码）。
2021-12-09 cs.AI cs.IT eess.SP
Capacity Bounds and Low-Complexity Constellation Shaping under Mixed Gaussian-Impulsive Noise
National Key Laboratory on Wireless Communications, University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学无线通信国家重点实验室）
本文提出了一种在混合高斯-冲击噪声环境下，通过熵功率不等式推导信道容量界限，并设计低复杂度星座塑形方法，实现高互信息传输。
2025-12-03 cs.IT eess.SP math.IT
Reducing Cubic Metric of Circularly Pulse-Shaped OFDM Signals Through Constellation Shaping Optimization With Performance Constraints
针对发射机高功率放大器效率需求，本文提出带性能约束的星座整形优化方法，以进一步降低CPS-OFDM信号的CM，并改善频谱再生与频谱效率。
2018-05-20 cs.IT math.IT
Constellation Shaping for Bit-Interleaved LDPC Coded APSK
提出了一种能量有效的比特交织低密度奇偶校验（LDPC）编码幅度相移键控（APSK）系统整形方法。由二进制LDPC编码器输出的交织比特的子集通过非线性成形编码器，该非线性成形编码器的输出更可能是零而不是一。“整形”比特用于从多个子星座中进行选择，而未整形比特用于选择子星座内的符号。因为整形比特是有偏的，所以来自较低能量子星座的符号比来自较高能量子星座的符号更频繁地被选择。迭代解码器在LDPC解码器、APSK解映射器和整形解码器之间共享信息。信息速率计算的离散集的APSK环半径和成形比特概率，并确定这些参数的最佳组合的加性高斯白噪声（AWGN）信道。借助外部信息传输（EXIT）图，LDPC码的度分布进行了优化，以与成形的APSK星座一起使用。仿真结果表明，整形，度分布优化和迭代解码的组合可以实现超过1 dB的增益在AWGN的速率为3比特/符号相比，系统，不使用整形，使用未优化的代码从DVB-S2标准，并没有解码器和解调器之间的串扰。
2012-07-10 cs.IT math.IT
LDPC Coded Multiuser Shaping for the Gaussian Multiple Access Channel
研究了输入星座和低密度奇偶校验（LDPC）码的联合设计，以逼近两用户高斯多址信道的对称容量。更具体地说，在每个用户处采用多级编码来构造高阶输入星座图，并且联合设计用户的星座图，以便最大化多用户成形增益。在接收端，多层编码的每一层在用户之间联合解码，而连续消除则跨层使用。使用EXIT图设计每个用户在每个层中使用的LDPC码，以支持指定的每层速率和SNR的用户之间的联合解码。数值模拟提供了验证建议的星座和LDPC码的设计。
2019-05-01 cs.IT math.IT
Massive MIMO Precoding and Spectral Shaping with Low Resolution Phase-only DACs and Active Constellation Extension
在采用低分辨率D/A转换器（DAC）的多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统中，非线性预编码和脉冲成形从算法和系统性能两个方面综合考虑。两个设计准则进行了研究：均方误差（MSE）与积极的星座扩展（ACE）和符号出错率（SER）。这两个配方解决的基础上的广义近似消息传递（GAMP）算法的修改版本。此外，理论性能的结果推导出基于状态演化分析的GAMP算法。基于MSE的技术被扩展为联合执行空中（OTA）频谱整形和频率选择性信道的预编码，其中频谱性能在发射机和接收机处被表征。仿真和分析结果表明，MSE为基础的方法产生相同的性能为SER为基础的配方在未编码的SER。分析结果提供了良好的性能预测到中等SNR。与标准线性方法相比，所提出的组合脉冲成形和预编码方法在检测以及频谱性能方面获得了实质性的改进。
2021-06-27 cs.IT math.IT
Geometrically-Shaped Constellation for Visible Light Communications at Short Blocklength
本文提出了一种在峰值和平均强度约束下设计短包可见光通信几何成形星座的通用框架，利用大偏差理论刻画最优成形区域的二阶渐近性，并基于Construction B格的嵌套结构构造多维星座，结合粗成形与细编码策略及快速映射解调算法，实现了显著的编码与成形增益。
2024-04-29 cs.IT eess.SP math.IT
End-to-End Learning of Probabilistic Constellation Shaping through Importance Sampling
本文提出基于重要性采样的新型损失函数，用于自编码器学习概率星座整形，实现精确梯度优化，并在AWGN和IM/DD信道上验证了与现有方法一致的结果。
2025-06-19 cs.IT eess.SP math.IT
Prefix-Free Code Distribution Matching for Probabilistic Constellation Shaping
在这项工作中，我们构建了节能的可变到固定长度（V2F），固定到可变长度（F2V），和可变到可变长度（V2V）前缀的代码，这是最佳的（或接近最佳）的意义上说，没有（或很少）其他代码的大小可以实现更小的能量每个代码字母相同的熵率。在每个码本4096个条目或更低的严格约束下，所构造的码在具有非常细的粒度的宽范围的熵率上产生在无约束的理论下限的十分之几dB内的每个码字的能量。我们还提出了一种帧的方法，允许可变长度的代码被发送使用一个固定长度的帧。使用模拟和分析研究了成帧引起的惩罚，表明每个代码字母的能量保持在0.2 dB的无约束的理论限制的一些测试代码具有大的帧长度。当帧无前缀码被用来实现概率星座成形（PCS）的通信中的加性高斯白噪声信道，仿真结果表明，1.1 dB和0.65 dB的成形增益实现相对于均匀的8和16正交幅度调制（QAM），分别。
2019-03-03 cs.IT math.IT
End-to-end Optimization of Constellation Shaping for Wiener Phase Noise Channels with a Differentiable Blind Phase Search
本文通过可微分盲相位搜索实现 Wiener 相位噪声信道下几何与概率星座的端到端联合优化，提出无导频鲁棒调制方案，并在 64 进制系统中取得显著增益。
2023-04-21 cs.IT eess.SP math.IT
Geometric Shaping of 2-Dimensional Constellations in the Presence of Laser Phase Noise
在本文中，我们提出了一种几何成形（GS）策略，设计8，16，32和64进制调制格式的光纤信道中受到加性白高斯（AWGN）和相位噪声。星座进行了优化，以最大限度地提高广义互信息（GMI）使用不匹配的信道模型。所提出的格式表现出增强的信号噪声比（SNR）的宽容度在高相位噪声制度相比，其正交幅度调制（QAM）或AWGN优化的同行。通过把优化结果的上下文中的400 ZR实施协议，我们表明，GS单独可以放宽激光线宽（LW）或载波相位估计（CPE）的要求，400 Gbit/s的传输链路及以上。在GMI验证之后，根据根据400 ZR实施协议实施的软判决（SD）扩展汉明码（128，120）的后前向纠错（FEC）误码率（BER）检查了所呈现格式的性能。我们展示了高达1.2 dB的增益相比，64进制AWGN形格式。
2020-07-20 cs.IT math.IT
Probabilistic Constellation Shaping With Denoising Diffusion Probabilistic Models: A Novel Approach
本文提出利用去噪扩散概率模型（DDPM）实现无线通信中的概率星座整形，通过从噪声中生成星座符号以模仿接收端重构过程，在低信噪比和非高斯噪声下优于DNN基准，并在64-QAM下实现互信息三倍提升。
2023-09-15 cs.IT eess.SP 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
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
Geometric Constellation Shaping for Fiber-Optic Channels via End-to-End Learning
本文在分步傅里叶方法建模的光纤信道上，比较了基于容积卡尔曼滤波器的无梯度优化、无模型优化与反向传播在端到端学习中的表现，并分析了转换器有限比特分辨率量化对几何整形星座的影响。
2023-05-17 cs.IT eess.SP math.IT
Experimental Demonstration of Geometrically-Shaped Constellations Tailored to the Nonlinear Fibre Channel
一个几何形状的256-QAM星座，量身定制的非线性光纤信道，实验证明。所提出的星座优于均匀和AWGN定制的256-QAM，因为它旨在优化整形增益，非线性和收发器损伤之间的权衡。
2018-05-15 cs.IT math.IT
Generative AI-Based Probabilistic Constellation Shaping With Diffusion Models
University of Oulu（奥卢大学）
本文利用扩散模型的去噪生成特性进行概率星座整形，使发射与接收符号更匹配，在64-QAM下相比DNN方法余弦相似度提升30%、互信息提升三倍。
2023-11-15 cs.AI cs.IT cs.LG
Cutoff Rate Bounds and Constellation Shaping under Mixed Gaussian-Impulsive Noise
本文针对混合高斯-脉冲噪声，通过推导截止速率的紧致闭式上下界，并利用投影梯度法联合优化星座的几何位置与概率分布，实现了显著的速率提升。
2025-09-08 cs.IT eess.SP 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
Constellation Shaping under Phase Noise Impairment for Sub-THz Communications
针对sub-THz通信中相位噪声和PAPR挑战，通过几何星座整形设计了一种对相位噪声鲁棒且PAPR适中的SC波形，利用增广拉格朗日和反向传播启发技术实现优化。
2024-03-21 cs.IT eess.SP math.IT
Mapper Side Geometric Shaping for QAM Constellations in 5G MIMO Wireless Channel with Realistic LDPC Codes
在无线通信系统中，存在用于信号传输的许多阶段。其中，映射和解映射将比特序列转换为复数序列，反之亦然。这个操作是由星座系统来完成的--由复平面上的一组标记点来完成。通常，星座的几何形状是固定的，并且星座点是均匀间隔的，例如，相同的正交幅度调制（QAM）用于宽范围的信噪比（SNR）。通过消除星座的一致性，可以实现更大的容量值。由于当前标准的限制，很难在映射器或解映射器侧改变星座。在这种情况下，可以使用原始方法仅在映射器或解映射器侧优化星座。通过容量的数值计算，说明了最佳几何星座的选择依赖于信噪比。通过最大化互信息（MI）来进行优化。MI函数描述通过具有最佳编码的信道传输的信息量。为了证明这种方法的有效性，我们使用现实的LDPC码和MIMO 5G OFDM信道在现代物理级Sionna仿真器中提供了数值实验。
2023-03-05 cs.IT cs.NI eess.SP
Constellation Shaping for WDM systems using 256QAM/1024QAM with Probabilistic Optimization
本文通过数值模拟和实验研究了概率整形技术在正交幅度调制（QAM）波分复用（WDM）光通信系统中的应用。首先从光信道的改进的Blahut-Arimoto算法中找到QAM符号的优化概率质量函数（PMF）。然后应用turbo编码比特交织编码调制系统，其依赖于多对一标记来实现期望的PMF，从而实现成形增益。导频符号以最多2%的速率用于同步和均衡，使得可以接收大到1024 QAM的输入星座。该系统在10 GBaud，5信道WDM系统上进行了实验评估。最大系统范围增加了。在输入数据速率为4.65比特/符号时，标准1024 QAM的幅度可达20%，在5.46比特/符号时，幅度可达75%。结果表明，速率自适应不需要改变调制格式。所提出的1024 QAM整形系统的性能在WDM信号的所有5个信道上针对选定的距离和速率进行了验证。最后，通过EXIT图和BER分析表明，迭代解映射虽然通常对系统有益，但不是实现成形增益的要求。
2016-09-11 cs.IT math.IT physics.optics
High-Capacity and Low-PAPR BICM-OFDM Systems Using Non-Equiprobable and Non-Uniform Constellation Shaping With Clipping and Filtering
Graduate School of Engineering, The University of Osaka（大阪大学大学院工学研究科）
本文提出了一种结合非均匀星座塑形、裁剪和滤波的BICM-OFDM系统，实现低PAPR和高频谱效率。
2026-01-19 cs.IT eess.SP math.IT
How Does Probabilistic Constellation Shaping Control Ranging Sidelobe Levels in ISAC?
该研究揭示概率星座整形（PCS）可精确控制ISAC中OFDM系统的码字级ISLR，提出的基于类型的PCS方法在相同ISLR约束下通信速率更高。
2026-10-16 cs.IT eess.SP math.IT
Leech Constellations of Construction-A Lattices
研究了格码在加性高斯白噪声（AWGN）信道中的通信问题。理论上，Voronoi星座已被证明产生非常强大的格码时，精细/编码格是AWGN良好的和粗糙/整形格具有最佳的整形增益。然而，在这些前提下实现香农容量和实际上可实现的编码算法通常不是一件容易的事情。在这项工作中，一种新的方法来编码和解映射构造-A Voronoi格码。作为该方案的一个有意义的应用，本文的第二部分是集中在低密度结构A（LDA）格的水蛭星座：LDA Voronoi格码的数值测量瀑布区位于小于0.8 dB的香农容量。这些LDA格码是基于双对角非二进制低密度奇偶校验码。通过这种选择，编码、迭代解码和解映射在块长度上都具有线性复杂度。
2017-08-02 cs.IT math.IT
Model-Based Deep Learning of Joint Probabilistic and Geometric Shaping for Optical Communication
Nokia（诺基亚）；Aston Institute of Photonic Technologies, Aston University（阿斯顿大学阿斯顿光子技术研究所）
应用基于自动编码器的深度学习来联合优化光学相干通信的几何和概率星座成形。优化的星座成形优于256 QAM麦克斯韦-玻尔兹曼概率分布，具有额外的0.05比特/4D符号互信息，用于170 km SMF链路上的64 GBd传输。
2022-04-05 cs.IT cs.LG eess.SP
Optimization of Probabilistic Constellation Shaping for Optical OFDM Systems with Clipping Distortion
本文针对光OFDM系统中PCS集成导致的PAPR增加和削波失真问题，提出基于投影梯度下降的PCS优化方法以最大化信道容量，仿真验证其在严重削波下优于均匀信令。
2025-07-10 cs.IT cs.SY eess.SP
Probabilistic Constellation Shaping for Enhancing Spectral Efficiency in NOMA VLC Systems
本文针对LED调制带宽受限问题，提出自适应编码概率整形的NOMA方案，通过交替优化编码速率、星座间隔和概率质量函数，显著提升多用户VLC系统的频谱效率并逼近容量。
2024-02-21 cs.IT cs.SY eess.SP
End-to-End Learning of Geometrical Shaping Maximizing Generalized Mutual Information
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；Hefei University of Technology（合肥工业大学）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
针对基于GMI的端到端星座优化非凸问题，提出用Gray标记APSK初始化并直接梯度优化坐标，获得二维和四维先进星座，最高较QAM提升26%传输距离。
2019-12-11 cs.AI cs.IT eess.SP
Joint Constellation Shaping Using Gradient Descent Approach for MU-MIMO Broadcast Channel
Inria（法国国家信息与自动化研究所）；INSA Lyon（里昂国立应用科学学院）；CITI（CITI机构）
本文提出一种基于学习的联合星座优化方法，在总功率约束下最大化MU-MIMO广播信道中最小互信息，无需叠加编码或线性预编码，相比线性预编码器可获得更优速率。
2024-08-21 cs.IT cs.LG cs.NI
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
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
Sequence-Selection-Based Constellation Shaping for Nonlinear Channels
本文针对非线性光纤信道，利用序列选择挖掘概率成形的非线性增益，并分析其与 FEC、复杂度及载波相位恢复的关系。
2024-01-18 cs.IT eess.SP math.IT
Low-complexity Voronoi shaping for the Gaussian channel
针对高斯信道，本文设计最高32维立方编码格的低复杂度Voronoi星座，结合伪Gray标号、互信息估计与对数似然近似，实现1.03 dB成形增益及更高可实现信息速率。
2021-06-08 cs.IT math.IT
From Priors to Projections: Geometry and simplified MIMO demodulation of probabilistic shaping
Qualcomm Technologies, Inc.（高通技术公司）
本文证明在MIMO系统中，服从麦克斯韦-玻尔兹曼分布的概率成形符号，其最优MAP检测可等价为均匀星座加简单预处理，从而简化接收机架构并降低球面解码等自适应方法的复杂度。
2026-10-08 cs.IT math.IT
A Simplified Method for Optimising Geometrically Shaped Constellations of Higher Dimensionality
本文提出一种简化损失函数计算方法，用于几何整形中优化高维星座，并设计出最高12维、4096点的星座，相比现有最优方案获得最高0.31 dB增益。
2023-07-11 cs.IT eess.SP math.IT
Model-aided Geometrical Shaping of Dual-polarization 4D Formats in the Nonlinear Fiber Channel
利用一种新的非线性干涉模型，对光纤信道中的双偏振四维星座进行了几何优化。与偏振复用格式相比，获得了0.27 bit/4D速率增益和13%的可达性增加。
2021-10-22 cs.IT eess.SP math.IT
Sensitivity Gains by Mismatched Probabilistic Shaping for Optical Communication Systems
正交幅度调制（QAM）的概率整形用于增强光通信系统的灵敏度。通过16QAM和64QAM的整形，在背靠背实验中分别证明了0.43 dB和0.8 dB的灵敏度增益。此外，数值模拟被用来证明的鲁棒性的概率整形之间的不匹配的星座使用和信道的信噪比（SNR）。据发现，接受0.1 dB的SNR惩罚，只有四个成形分布需要支持这些增益为64 QAM。
2015-12-05 cs.IT 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
Optimal Non-Uniform Mapping for Probabilistic Shaping
研究了离散输入无记忆信道（DIMCs）的最优非一致映射的构造问题。提出了一种寻找最优映射的有效算法，并研究了其逼近目标分布的速度。结果适用于非均匀映射加性高斯白噪声（AWGN）信道与有限信号星座。所提出的方法发现的映射优于那些通过中心极限定理的方法，在文献中建议。
2014-07-07 cs.IT math.IT
End-to-end Learning for GMI Optimized Geometric Constellation Shape
提出了基于自动编码器的几何整形，包括优化比特映射。对于各种数据率和存在收发器损伤的情况，在GMI中实现高达0.2比特/QAM符号增益。增益可以收获与标准的二进制FEC在没有成本w.r.t.常规BICM。
2019-07-19 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Learning of Probabilistic and Geometric Shaping for Coded Modulation Systems
我们介绍了一种可训练的编码调制方案，使联合优化的逐位互信息（BMI），通过概率整形，几何整形，位标记，和解映射的特定信道模型和广泛的信噪比（SNR）。与概率幅度整形（PAS）相比，所提出的方法不限于对称概率分布，可以针对任何信道模型进行优化，并且以任何码率$k/m$工作，$m$是每个信道使用的比特数，$k$是从$1$到$m-1$的范围内的整数。所提出的方案使得能够学习由SNR确定的星座几何形状和概率分布的连续体。此外，利用神经网络（NN）扩展了具有Maxwell-Boltzmann（MB）作为成形分布的PAS架构，该神经网络根据SNR控制正交幅度调制（QAM）星座的MB成形，使得能够学习用于QAM的MB分布的连续体。在加性高斯白噪声（AWGN）和非匹配瑞利块衰落（RBF）信道下，对所提出的联合概率和几何成形方案进行了仿真.
2020-04-14 cs.IT eess.SP math.IT
Interplay of Probabilistic Shaping and the Blind Phase Search Algorithm
概率整形（PS）是一种很有前途的技术，使用典型的星座几何接近香农极限。然而，PS对相干接收机的信号处理算法链的影响仍需要进一步研究。在这项工作中，我们研究了PS和相位恢复使用盲相位搜索（BPS）算法，这是广泛应用于光通信系统的相互作用。我们首先调查监督相位搜索（SPS）算法作为理论上的BPS性能的上限，假设完美的决定。结果表明，PS影响SPS算法，但其影响可以减轻适度的噪声抑制窗口大小。另一方面，由于相位恢复方案中的相关错误决策，即使对于长窗口，BPS也会受到PS的影响。仿真结果还表明，容量最大化整形接近平方QAM星座的BPS最坏情况，导致潜在的实施惩罚。
2018-09-12 cs.IT eess.SP math.IT
On the Diversity-Multiplexing Tradeoff of Unconstrained Multiple-Access Channels
本文研究了无功率约束（无限星座）的多输入多输出衰落多址信道的最优分集复用折衷（DMT）问题。对于K个用户（K>1），每个用户M个发射天线，以及N个接收天线，示出了一般的无限星座和具体的格，以在N等于或大于（K+1）M-1的情况下获得有限星座的最佳DMT，即，用户有限的制度。另一方面，当N<（K+1）M-1时，证明了无限星座不能达到最优DMT。这与点对点情况相反，在点对点情况下，无限星座对于任何M和N都是DMT最优的。一般来说，这项工作表明，当网络负载很重时，即K>max（1，（N-M+1）/M），在解码过程中考虑成形区域在追求最佳DMT中起着至关重要的作用。通过研究无限星座是最优和次优的情况，本文还给出了多址信道中无限星座DMT的几何解释。
2015-05-20 cs.IT math.IT
Probabilistic Shaping for the AWGN Channel
在本报告中，我们研究了具有固定信号星座的加性高斯白噪声信道上的通信。我们测量我们可以通过这个信道发送多少信息，以及如何通过改变输入概率分布来提高通信速率。更确切地说，我们研究了从麦克斯韦-玻尔兹曼分布，Blahut-Arimoto算法和约束版本的Blahut-Arimoto算法获得的互信息。我们强调的事实，麦克斯韦-玻尔兹曼分布不是最佳的。我们还观察到，Blahut-Arimoto算法没有给我们最好的互信息超过SNR。为了获得固定SNR的最佳分布，我们必须实现Blahut-Arimoto算法的约束版本。
2023-02-16 cs.IT math.IT
Probabilistic Shaping for Nonlinearity Tolerance
本文以教程形式探讨光纤通信中面向非线性容忍度的概率整形，基于非线性光纤信道一阶时域微扰近似分析线性与非线性整形增益，重点研究主流方法下的概率幅度整形及序列选择整形的多元分布优化特性。
2024-12-12 cs.IT eess.SP math.IT
BICM-compatible Rate Adaptive Geometric Constellation Shaping Using Optimized Many-to-one Labeling
提出并实验验证了一种与BICM兼容的速率自适应几何星座整形方案，通过优化QAM点位置和标签实现高信息速率，在非线性信道中性能与PAS相当，并显著优于传统QAM。
2024-03-13 cs.IT eess.SP math.IT
Probabilistic Shaping in MIMO: Going Beyond 1.53dB AWGN Gain With the Non-Linear Demapper
本文研究MIMO信道中的概率整形，利用基于球面解码的非线性解映射器，实现超过2dB的增益，突破AWGN 1.53dB的理论极限。
2025-04-25 cs.IT math.IT
