On the Capacity of One-sided Two user Gaussian Fading Broadcast Channels
在本文中，我们调查的两个用户衰落广播信道的容量的上限和下限，其中一个用户有一个恒定的（非衰落）信道。我们使用的Costa熵功率不等式（EPI）以及优化框架，以获得上界的总和容量和叠加编码，以获得该信道的总和速率的下界。对于这种衰落广播信道，其中一个信道是恒定的，我们发现，在特殊情况下，上界和下界满足，在一般情况下，我们表明，可实现的和速率的外部边界内的一个常数。
2009-01-01 cs.IT math.IT
Characterization of the Arithmetic Complexity of the Secrecy Capacity of Fast-Fading Gaussian Channels
本文从算法视角证明快衰落高斯窃听信道的保密容量在某些可计算分布下不可计算，并揭示其算术层级分类中缺乏可计算可达性与逆界。
2025-01-20 cs.IT math.IT
Minimum Expected Distortion in Gaussian Source Coding with Fading Side Information
编码器受速率约束，希望描述平方误差失真下的高斯源。解码器除了接收编码器的描述之外，还观察由经受慢衰落和噪声的未压缩源符号组成的边信息。解码器知道衰落实现，但编码器只知道它的分布。同时满足所有衰落状态的失真约束的率失真函数是由Heegard和Berger导出的。考虑分层编码策略，其中每个码字层针对给定的衰落状态。当边信息信道具有两个离散的衰落状态时，通过在两个码字层之间最优地分配编码速率来最小化期望的失真。对于多个衰落状态，最小期望失真被公式化为具有线性多变量和约束的凸优化问题的解。通过对原始解和对偶解的限制过程，表明当衰落概率密度函数是连续的和准凹的（例如，Rayleigh、Rician、Nakagami和对数正态分布）。特别地，在瑞利衰落下，最佳单码字层以最不利的状态为目标，就好像边信息不存在一样。
2012-05-22 cs.IT math.IT
Nearest Neighbour Decoding and Pilot-Aided Channel Estimation in Stationary Gaussian Flat-Fading Channels
我们研究了非相干，平稳，高斯，多输入多输出（MIMO）平坦衰落信道的信息速率，可实现最近邻解码和导频辅助信道估计。特别是，我们分析的行为，这些可实现的速率在极限的信噪比（SNR）趋于无穷大。我们表明，最近邻解码和导频辅助信道估计实现的容量pre-log -这是定义为限制比的能力的SNR的对数的SNR趋于无穷大-的非相干多输入单输出（MISO）平坦衰落信道，它实现了迄今为止最好的已知下界的非相干MIMO平坦衰落信道的容量pre-log。
2011-05-30 cs.IT math.IT
Outage analysis of Block-Fading Gaussian Interference Channels
本文通过分集复用折衷，研究了高信噪比条件下双信源块衰落单天线高斯干扰信道的渐近行为。我们考虑一个一般的设置，用户和平均信道增益不限于对称。我们的结果不仅仅是对称网络的先前结果的扩展，因为我们的设置涵盖了在对称假设下不可能的场景，例如“混合”干扰的情况，即，当不同的源与它们的预期接收器具有不同的距离时。我们得到的多样性的上限和下限。我们表明，对于一个相当大的一组信道参数的两个界限重合。
2009-08-03 cs.IT math.IT
Capacity Results for Block-Stationary Gaussian Fading Channels with a Peak Power Constraint
我们考虑一个峰值功率受限的单天线块平稳高斯衰落信道的发射机和接收机都不知道的信道状态信息，但都知道的信道统计。该模型包含了大多数以前研究的高斯衰落模型。我们首先计算的渐近信道容量在高信噪比制度和信道容量的行为严重依赖于信道模型。对于特殊情况下，衰落过程是由符号固定的，我们还揭示了一个基本的码字长度，通信速率和解码错误概率之间的相互作用。具体来说，我们表明，码字长度必须与SNR的规模，以保证通信速率可以增长与SNR有界的解码错误概率，我们找到了一个必要条件的码字长度的增长率。我们还推导出每单位能量的容量的表达式。此外，我们表明，每单位能量的容量是可以实现的使用时间的ON-OFF信令与最佳分配的ON符号，其中最佳的ON符号分配方案可能取决于峰值功率约束。
2006-05-30 cs.IT math.IT
A Greedy Algorithm of Data-Dependent User Selection for Fast Fading Gaussian Vector Broadcast Channels
在发送端具有理想信道状态信息（CSI）的快衰落高斯矢量广播信道中，研究了迫零波束形成的用户选择问题。提出了一种同时依赖于信道状态信息和数据符号的超帧检测准则，而传统的超帧检测准则只依赖于信道状态信息。由于基于该准则的超声优化是不可行的，提出了一种基于数据依赖的超声贪心算法来近似地进行优化。在快衰落信道中出现开销问题：在US的每次更新时，发射机可能会使用一定比例的资源通知每个用户他/她是否已被选择。这种开销导致快速衰落信道的显著速率损失。为了避免这个开销问题，迭代检测和解码方案的基础上提出的信念传播。所提出的迭代方案不需要关于每个用户是否已被选择的信息。建议的美国计划相比，一个数据独立的美国计划。对于快衰落信道，这两种方案的复杂度是相当的。数值仿真结果表明，该方案可以优于数据无关的方案在快衰落信道的能量效率，比特出错率，和可达到的和速率。
2012-07-12 cs.IT math.IT
On the similarity between Nakagami-m Fading distribution and the Gaussian ensembles of random matrix theory
我们报告Nakagami-m衰落分布和随机矩阵理论的三个高斯系综之间的相似性。我们提供了一个简短的回顾随机矩阵理论和无线衰落。我们表明，Nakagami-m分布作为三个合奏之间的映射。的无线衰落幅度的统计，由Nakagami-m分布建模，提供了一个罕见的例子，表现出高斯正交，高斯酉，高斯辛合奏的随机矩阵理论之间的过渡的经典混沌系统。
2018-04-24 cs.IT math-ph math.IT
Capacity of Fading Gaussian Channel with an Energy Harvesting Sensor Node
网络生存时间最大化正成为无线传感器网络的一个重要设计目标。能量收集最近已成为实现这一目标的优选选择，因为它提供近乎永久的操作。我们研究了这样的传感器节点的能量收集源和比较各种架构的收获的能量被使用。我们发现它的香农容量时，它是在一个衰落的AWGN信道与完美/没有信道状态信息提供在发射机发送其意见。当能量存储效率低下时，我们获得了可实现的速率，当能量用于传输以外的活动时，我们获得了容量。
2011-11-03 cs.IT math.IT
Distributed Information Bottleneck for a Primitive Gaussian Diamond Channel with Rayleigh Fading
研究了瑞利衰落下具有两个中继的原始高斯菱形信道的分布式信息瓶颈问题。由于瓶颈约束，它是不可能的中继通知目的节点的完美的信道状态信息（CSI）在每个实现。为了评估瓶颈速率，我们提供了一个上限，假设目的节点知道CSI和中继可以相互合作，也有三个可实现的方案，简单的符号中继处理和压缩。数值结果表明，所提出的可实现的计划得到的下限可以接近上界的相关系统参数的范围很广。
2022-06-29 cs.IT math.IT
Capacity of Gaussian Arbitrarily-Varying Fading Channels
本文研究了由一个发射机、一个接收机和一个任意变化的敌手组成的任意变化衰落信道。假设信道具有加性高斯噪声和从合法用户到接收机的增益的快速衰落。我们研究了四个变量的问题，这取决于发射机和/或对手是否有机会获得的衰落增益，我们假设接收机总是知道的衰落增益。在两个变种的对手没有获得的收益，我们表明，容量对应于一个标准的点对点衰落信道的容量增加噪声方差。在其他两种情况下，对手有知识的信道增益的能力，是由最坏情况下的噪声方差作为受干扰的功率约束的信道增益的函数确定的;如果干扰有足够的功率，那么它可以模仿合法用户的信道，导致容量下降到零。我们还表明，有因果关系或非因果关系的信道增益在编码器和/或对手不改变的能力，除了所有各方都知道的信道增益的情况下。在这种情况下，如果发送方非因果地知道增益，而对手因果地知道增益，则合法用户有可能对对手保密。我们表明，在这种情况下的能力总是积极的。
2021-06-14 cs.IT math.IT
The Capacity of Fading Vector Gaussian Channels Under Amplitude Constraints on Antenna Subsets
在输入端峰值幅度约束下，推导了受衰落影响的矢量高斯信道容量的上界。重点是约束区域，可以分解成笛卡尔积的子区域。该约束对采用小于或等于发射天线的总数的功率放大器的数量的发射机配置进行建模。通常，功率放大器馈送发射天线的不同子集，并将输入划分为独立的子空间。两个上限推导：第一个适用于高信噪比（SNR）值，并且正如我们所证明的，在这种情况下它是紧的;第二个上界在低SNR下是准确的。此外，推导出的上限适用于幅度约束的相关情况下，通过采用不同的功率放大器为每个发射天线。
2022-07-04 cs.IT math.IT
Optimal Strategies for Gaussian Jamming in Block-Fading Channels under Delay and Power Constraints
在不假设信源码本及其输出信号的情况下，将块衰落信道中的高斯干扰问题描述为两人零和博弈。该算法以中断概率为目标函数，发射机以中断概率最小化为目标函数，干扰机以中断概率最大化为目标函数，通过选择功率控制策略实现中断概率的优化。在短期和长期功率约束条件下，得到了每个参与者的最优功率控制策略。对于后一种情况，我们首先证明了不存在的纳什均衡，然后提供了一个完整的解决方案，极大极小问题。数值结果表明，极大极小解和极大极小解的中断概率之间存在明显的差异。
2009-09-28 cs.IT math.IT
Free Probability based Capacity Calculation of Multiantenna Gaussian Fading Channels with Cochannel Interference
在过去的十年中，人们已经很好地理解，通过多个天线的通信可以线性地增加复用容量增益，并提供大的频谱效率改善。然而，在这方面的大多数研究进行忽略同信道干扰。只有少数的调查已考虑同信道干扰，但即使在其中简单的信道模型，假设相同分布的衰落系数。在本文中，一个通用的多天线信道模型，包括四个损伤，即加性高斯白噪声，平坦衰落，路径损耗和同信道干扰。点到点和多址MIMO信道被认为是，包括合作基站集群的情况下。该信道的渐近容量限制是基于渐近自由概率方法计算的，该方法分别利用R和S变换域中的加性和乘性自由卷积，以及eta和Stieltjes变换的性质。数值结果被用来验证推导出的封闭形式的表达式的准确性，并评估同信道干扰的影响。
2011-03-18 cs.IT math.IT
Lattice Code Design for the Rayleigh Fading Wiretap Channel
最近已经表明，可以利用嵌套网格来完成高斯窃听信道的编码。一个精细的晶格打算合法用户必须被设计为一个常见的格码的高斯信道，而一个粗糙的晶格被添加到引入混乱的窃听者，其θ系列必须最小化。我们提出了一个设计准则的罚款和粗格获得窃听格码的瑞利衰落窃听信道。
2010-12-19 cs.IT math.IT
On the Secrecy Rate Region of a Fading Multiple-Antenna Gaussian Broadcast Channel with Confidential Messages and Partial CSIT
本文研究了快衰落多天线高斯广播信道上的保密信息安全传输（FMGBC-CM），其中多天线发送端向两个用户发送独立的保密信息，且发送端只知道接收端的信道状态信息。我们首先使用FMGBC-CM的相同边缘属性来分类非平凡情况，即，那些没有降级到公共窃听渠道的。然后，我们通过求解信道输入协方差矩阵和膨胀因子来推导FMGBC-CM的可实现速率区域。由于复杂的速率区域公式，我们采取低信噪比分析来研究信道的特性。最后，数值例子表明，在信息论保密要求下，两个用户可以同时获得正速率。
2012-06-25 cs.IT math.IT
On Stochastic Orders and Fast Fading Multiuser Channels with Statistical CSIT
本文研究了衰落高斯多用户信道。如果信道对于发射机是完全已知的，则已经针对其中信道可以满足某些信息理论阶数（诸如劣化或强/非常强的干扰）的许多情况建立了容量。在这里，我们研究的情况下，只有统计的信道是已知的发射机，这是一个开放的问题，在一般情况下。本文的主要贡献如下：首先，我们引入了一个框架来分类随机衰落信道的联合分布的基础上，利用三个方案：最大耦合，耦合，和copula。所有方案的基本精神是，我们通过改变联合分布来获得等效信道，使得它现在满足一定的信息论顺序，同时确保不同用户的信道的边缘分布不变。该等效多用户信道的构造允许我们直接利用现有的容量结果，其中包括高斯干扰信道、高斯广播信道和高斯窃听信道。我们还扩展的框架，以一个特定的内存结构，即有限状态的信道，其中马尔可夫衰落广播信道作为一个特殊情况进行了讨论。几个实际的例子，如瑞利衰落和Nakagami- \textit{m}衰落说明推导结果的适用性。
2018-10-03 cs.IT math.IT
A New Generalized Closed Form Expression for Average Bit Error Probability Over Rayleigh Fading Channel
除少数简单的数字调制技术外，衰落信道下平均误比特率的推导是一个复杂的过程。本文采用曲线拟合技术，将任意数字调制方案在加性高斯噪声（AWGN）上的误码率表示为一个简单的高斯函数。利用该高斯函数，导出了计算瑞利衰落信道下平均误码率的广义封闭形式表达式。我们的方法计算的误差概率和严格计算的误差概率的几个数字调制方案之间已经发现了很好的协议。
2012-09-30 cs.IT math.IT
Outage Common Randomness Capacity Characterization of Multiple-Antenna Slow Fading Channels
研究了在具有加性高斯白噪声（AWGN）、任意状态分布和接收端信道状态信息（CSIR）的单用户多输入多输出（MIMO）慢衰落信道中，在单向通信辅助下，离散相关信源的公共随机性（CR）生成问题.我们完全解决了这个问题，首先表征任意状态分布的MIMO慢衰落信道的信道中断容量。为此，我们还提供了一个特定的复合MIMO高斯信道的可实现的速率。其次，我们定义了MIMO慢衰落信道的中断CR容量，并使用我们的中断传输容量的结果建立了一个单字母的表征。
2021-10-18 cs.IT math.IT
Well-Rounded Lattices: Towards Optimal Coset Codes for Gaussian and Fading Wiretap Channels
研究了窃听信道下格型陪集码的设计问题。窃听者的正确解码概率和信息泄漏的界限首先重新审视。从这些界限，它是明确的，信息泄漏和错误概率控制的窃听者的晶格，我们进一步解释几何的平均平坦因子。它的结论是，窃听者的晶格的（平均）平坦度因子的最小化导致的研究，以及四舍五入的晶格，这是最佳的，以实现这些最小值。文中还给出了一些圆格的构造。
2020-07-30 cs.IT math.IT
Compute-Forward Multiple Access for Gaussian Fast Fading Channels
本文研究仅具备CSIR的两用户高斯快衰落MAC中的CFMA，提出格解码方案并给出达到遍历和容量的充要条件。
2024-05-08 cs.IT math.IT
A Sphere Packing Bound for Vector Gaussian Fading Channels under Peak Amplitude Constraints
在峰值幅度约束下，推导了多输入多输出（MIMO）高斯衰落信道容量的上界。借用凸几何的概念得到了该上界，并将其推广到MIMO信道，对标量高斯信道容量的几何分析得到了显着结果。依靠球体填充参数和著名的Steiner公式，所提出的上限取决于约束区域的固有体积，即，定义凸体的几何特征的度量的泛函。在高信噪比（SNR）的任何凸幅度约束区域，任何信道矩阵实现，和任何尺寸的MIMO系统的约束的紧密性进行了研究。此外，提出了两个变量的上限：一个是有用的，以确保在评估的界限和其他的可行性，以提高在低信噪比制度的界限的性能。最后，上限是专门为两个实际的发射机配置，采用单个功率放大器的所有发射天线或每个天线的功率放大器。
2021-11-25 cs.IT math.IT
A New Framework for the Performance Analysis of Wireless Communications under Hoyt (Nakagami-q) Fading
我们提出了一个新的圆形和非圆形复高斯随机变量的分布之间的关系。具体而言，我们表明，分布的平方范数的非圆形复高斯随机变量，通常被称为平方霍伊特分布，可以从条件指数分布。从这个基本的连接，我们介绍了一种新的方法，霍伊特变换方法，允许分析霍伊特（Nakagami-q）衰落下的无线链路的性能在一个非常简单的方式。我们说明，许多性能指标霍伊特衰落可以计算利用众所周知的瑞利衰落的结果，只执行有限范围积分。我们使用这种技术，以获得新的结果，在霍伊特衰落信道的一些信息和通信理论的度量。
2015-05-05 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
On Capacity of the Writing onto Fast Fading Dirt Channel
研究了“写在快褪色的脏纸上”（WFFD）信道，研究了部分信道知识对“写在脏纸上”信道容量的影响。WFFD信道是Gel'fand-Pinsker信道，其中输出被获得为输入、高斯白噪声和衰落时间状态项之和。衰落时间状态项等于信道状态序列（仅在发射机处已知）和快速衰落过程（仅在接收机处已知）的逐元素乘积。我们考虑高斯分布的信道状态的情况下，并推导出近似表征的容量为不同类别的衰落分布，连续和离散的。特别是，我们证明，如果衰落分布集中在一个足够小的间隔，那么容量近似等于AWGN容量乘以这个间隔的概率。我们还表明，存在一类衰落分布的发射机处理的衰落时间状态项作为额外的噪声接近容量。虽然一般WFFD信道的容量的封闭形式的表达式仍然是未知的，我们的研究结果表明，衰落的存在可以严重降低在发射机的信道状态知识的有用性。
2017-07-07 cs.IT math.IT
Linear Transmission of Composite Gaussian Measurements over a Fading Channel under Delay Constraints
在平均功率受限的加性高斯白噪声衰落信道中，研究了时延受限的线性传输策略。如果信道状态信息（CSI）是已知的编码器和解码器，在平均均方误差失真方面的最佳LT方案的特点是在严格的延迟约束下，和图形解释的最佳功率分配策略。然后，一般的延迟约束，两个LT策略的基础上提出了一个特定的多测量并行信道的情况下的解决方案。结果表明，当延迟约束放松时，失真减小，当延迟约束完全去除时，在一定的匹配条件下，两种策略都能达到最优性能。如果CSI仅由解码器知道，则在严格的延迟约束下导出最优LT策略。一般延迟约束的扩展是困难的。作为理解在这种情况下的最佳方案的结构的第一步，它示出，对于多个测量并行信道的情况下，任何LT计划，只使用一个一对一的线性映射之间的测量和信道是次优的一般。
2015-11-10 cs.IT math.IT
A General Coding Scheme for Two-User Fading Interference Channels
针对各态历经衰落两用户高斯干扰信道（IFC），提出了一种基于Han-Kobayashi的可实现方案，该方案在所有节点都具有理想信道状态信息和高斯码本的情况下不分时。使用最大-最小优化技术，它表明，联合编码在所有状态执行至少以及可分离的编码的子类的均匀弱（每个子信道是弱）和混合（混合的强和弱子信道，不实现无干扰的总和容量）IFC。对于一致弱IFC，充分条件得到的和速率最大化时，在两个接收机的干扰被忽略。
2010-01-15 cs.IT math.IT
Comments on the Boundary of the Capacity Region of Multiaccess Fading Channels
提出了一个修改的公式已知的文献中描述的高斯多址衰落信道的容量区域的边界。修改后的版本考虑到可能会影响数值容量结果的准确性的累积密度函数的负参数。
2008-10-21 cs.IT math.IT
Optimal Power Allocation in Block Fading Gaussian Channels with Causal CSI and Secrecy Constraints
研究了具有因果信道状态信息（CSI）、M-块时延容限和基于帧的功率约束的块衰落高斯（BF-Gaussian）网络的保密容量最大化的最优功率分配问题。特别是，我们制定的保密容量最大化作为一个动态规划。我们提出了合适的线性近似的秘密容量密度在低信噪比，高信噪比和中间的SNR制度，根据整体可用的功率预算。我们的研究结果表明，当可用的功率资源非常低（低信噪比的情况下）的最佳策略是阈值策略。另一方面，当可用的功率预算是无限的（高SNR的情况下），恒定的功率策略最大化的帧保密能力。最后，当功率预算是有限的（中等信噪比的情况下），一个近似听话的功率分配策略。
2014-01-27 cs.CR cs.IT math.IT
Full-Duplex Relaying with Improper Gaussian Signaling over Nakagami-m Fading Channels
本文研究了在Nakagami-m衰落信道下，非正常高斯信号（IGS）在具有不可忽略的残余自干扰（RSI）的全双工中继（FDR）中的应用。IGS最近被证明优于传统的适当的高斯信号（PGS）在几个干扰有限的设置。在这项工作中，IGS是作为一种尝试，以减轻RSI。我们使用两个性能指标，即中断概率和遍历率。首先，我们提供了上界和下界的中继发射功率和循环系数，衡量信号的不当的系统性能。然后，我们数值优化中继信号参数的基础上，仅信道统计，以提高系统的性能。根据分析，IGS允许FDR即使在高RSI下也能工作。结果表明，IGS可以利用更高的功率预算，以提高性能，同时它减轻了RSI的影响，通过调整信号的不适当。有趣的是，具有最大中继功率的圆形系数的一维优化提供了与联合优化相似的性能，这降低了优化复杂度。从吞吐量的角度来看，它表明，IGS-FDR可以优于不仅PGS-FDR，但也半双工中继与/无最大比组合在某些区域的目标源速率。
2017-09-26 cs.IT math.IT
On the Throughput of Secure Hybrid-ARQ Protocols for Gaussian Block-Fading Channels
本文的重点是一个信息理论研究的可靠的数据包通信的重传协议下的保密性约束。重新访问的混合自动重传请求（HARQ）协议的块衰落窃听信道，其中两个合法的用户在块衰落信道中的存在下，一个被动的窃听者拦截的传输通过一个独立的块衰落信道进行通信。在该模型中，发射机经由无差错公共信道从合法接收机获得1比特ACK/NACK反馈。通过联合考虑信道编码、保密编码和重传协议，研究了安全HARQ协议的可靠性和保密性。特别是，基于良好的Wyner码序列的重复时间分集（RTD）和增量冗余（INR）协议的错误和保密性能进行了研究，这确保了机密消息被成功解码的合法接收机，并保持在一个给定的信道实现集的窃听者完全无知。本文首先说明了存在一个良好的速率兼容的Wyner码族，确保安全的INR协议。接下来，两种类型的中断概率，连接中断和保密中断概率的定义，以表征合法通信链路的可靠性和相对于窃听者的链路的机密性之间的权衡。对于一个给定的连接/保密中断概率对，安全HARQ协议的可实现的吞吐量块衰落信道。最后，渐近分析和数值计算表明HARQ协议的吞吐量和保密性的好处。
2007-12-26 cs.IT math.IT
On the Fading Number of Multiple-Input Single-Output Fading Channels with Memory
我们得到新的上界和下界的衰落数的多输入单输出（MISO）衰落信道的一般（不一定是高斯）定期法律的空间和时间记忆。衰落数是信道容量的高信噪比（SNR）扩展的双对数项之后的第二项。在各向同性分布的衰落矢量的情况下，证明了上界和下界一致，即，精确地知道具有记忆的一般MISO衰落数。上界和下界表明，一种波束形成是渐近最优的。
2006-01-09 cs.IT math.IT
MMSE Channel Estimation in Fading MIMO Gaussian Channels With Blockage: A Novel Lower Bound via Poincaré Inequality
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；University of Illinois Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校）；STMicroelectronics Srl（意法半导体）
针对贝叶斯克拉美罗界不适用于离散/混合分布信道的问题，提出基于庞加莱不等式的新型MMSE信道估计下界，应用于带阻塞的衰落MIMO AWGN信道并刻画其高SNR特性。
2024-10-30 cs.IT math.IT
Fractional Programming for Stochastic Precoding over Generalized Fading Channels
School of Science and Engineering, The Chinese University of Hong Kong (Shenzhen), China（香港中文大学（深圳）理学院）
本文提出了一种基于分数规划的随机预编码方法，通过利用衰落通道的一阶和二阶矩，提高了大规模MIMO网络中的长期平均加权总速率性能。
2026-03-09 cs.IT math.IT
Secrecy Capacity Region of Fading Broadcast Channels
研究了具有机密消息（BCC）的衰落广播信道，其中源节点具有用于两个接收器（接收器1和2）的公共信息，并且具有仅用于接收器1的机密信息。机密信息需要对接收器2尽可能保密。假设信道状态信息（CSI）在发射机和接收机处都是已知的。首先建立了并行高斯BCC的保密容量域，并推导出了达到保密容量域边界的最优源功率分配。特别地，建立了高斯情况下的Csiszar-Korner BCC模型的保密容量区域。秘密容量的结果，然后应用于给遍历的衰落BCC的秘密容量区域。
2007-07-10 cs.IT math.IT
On the Achievable Rate of Stationary Rayleigh Flat-Fading Channels with Gaussian Inputs
在这项工作中，我们考虑一个离散时间平稳瑞利平坦衰落信道与未知的信道状态信息在发送器和接收器。信道的规律被假定为接收器已知。此外，我们假设的衰落过程的功率谱密度（PSD）是compressible支持。为了i.i.d.零均值适当的高斯输入分布，我们调查的可实现的速率。其中一个主要贡献是推导出两个新的上界的零均值适当的高斯输入符号的可实现的速率。第一个仅适用于矩形PSD的特殊情况，并且取决于SNR和PSD的扩展。连同可实现速率的下限，其可利用i.i.d.零均值正常高斯输入符号，我们已经找到了一组界限，这是严格的意义上说，他们的差异是有界的。此外，我们表明，高信噪比斜率的特点是由1-2f_d的前对数，其中f_d是归一化的最大多普勒频率。该前日志等于峰值功率受限容量的高SNR前日志。此外，我们推导出一个替代的上限上的可实现的速率与i.i.d.输入符号，其基于一步信道预测误差方差。新颖性在于这样的事实，即该界限不限于峰值功率约束的输入符号，如已知的界限，例如在[1]中。因此，导出的上限也可以用来评估与i.i.d.正确的高斯输入符号。我们比较得出的界限上的可实现的速率与独立同分布。零均值正常高斯输入符号，峰值功率约束容量的界限在[1-3]中给出。最后，我们比较了可达到的速率与i.i.d.。使用同步检测结合单独基于导频的信道估计，以可实现的速率零均值适当高斯输入符号。
2011-03-02 cs.IT math.IT
Unified Analytical Modeling of the Error Rates and the Ergodic Channel Capacity in $η$-$μ$ Generalized Fading Channels with Integer $μ$ and Maximal Ratio Combining Receiver
在本文中，我们介绍了一种新的性能分析的$η$ - $μ$广义无线衰落信道的$μ$衰落参数的整数值，即偶数个多径簇。该衰落模型包括作为特殊情况的其他衰落模型，例如Nakagami-m、Hoyt和Rayleigh。我们得到了新的统一的和通用的简单的封闭形式的平均出错率和遍历信道容量在加性白广义高斯噪声（AWGGN），其中包括加性高斯，伽玛，拉普拉斯，和脉冲噪声作为特殊情况下的表达式。接收机被假定为一个L-分支的最大比合并器，我们研究了具有更多部署的接收机天线的效果。数值评估以及无线技术文献的结果验证了所研究的测试情况下的通用性和准确性的统一表达式。
2017-03-11 cs.IT math.IT
A Rate-Splitting Approach to Fading Channels with Imperfect Channel-State Information
如Médard所示，具有不完美信道状态信息（CSI）的衰落信道的容量可以通过假设高斯信道输入$X$具有功率$P$并且通过高斯随机变量的熵来上界条件熵$h(X|Y,\hat{H})$来下界，其中高斯随机变量的方差等于从$(Y,\hat{H})$估计$X$中的线性最小均方误差。我们证明，使用速率分割方法，这个下限可以被锐化：通过将高斯输入$X$表示为两个独立的高斯变量$X_1$和$X_2$的和，并且通过首先应用Médard的下限来限制$X_1$和$Y$之间的互信息，同时将$X_2$视为噪声，在假定$X_1$已知的情况下，将其应用于$X_2$和$Y$之间的互信息，得到了一个严格大于Médard下界的容量下界.然后，我们将这种方法推广到任意数量的层$L$，其中$X$表示为各自方差$P_{\ell}$，$\ell = 1,\dotsc,L$的$L$独立高斯随机变量的和，合计为$P$。在所有这样的速率分裂的界限，我们确定的上确界功率分配$P_\ell$和总层数$L$。这个上确界实现了$L\to\infty$，并产生了一个解析表示的容量下限。对于高斯衰落，这个新的界收敛到高斯输入互信息的信号-噪声比（SNR）的增长，提供的信道估计误差的方差$H-\hat{H}$趋于零的SNR趋于无穷大。
2014-02-06 cs.IT math.IT
The Impact of Phase Fading on the Dirty Paper Channel
研究了相位衰落对经典Costa脏纸编码信道的影响。我们考虑这种信道模型的变化，其中干扰序列的幅度在发射机处是已知的，而其相位在接收机处是已知的。虽然该信道的容量已经确定，但它是使用辅助随机变量表示的，并作为最大化问题的解。为了规避困难评估能力，我们推导出替代的内部和外部边界，并表明这两个表达式是在一个有限的距离。这提供了仅取决于信道参数的容量的近似表征。我们认为，特别是，两个分布的相位衰落：循环二项式和循环均匀。第一分布模拟发射机对干扰相位具有最小不确定性的场景，而第二分布模拟完全不确定性。对于循环二项衰落，我们表明，与高斯信号的合并仍然接近容量，在没有相位衰落的信道。相反，在循环均匀衰落的情况下，高斯信令的合并不再有效，并且开发了新的干扰避免策略以接近容量。
2014-01-17 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Energy Detection over Composite kappa-miu Shadowed Fading Channels
能量检测是认知无线电网络频谱感知中一种可靠的非相干信号处理技术，具有复杂度低、不需要先验接收信息、感知速度快等优点。由于能量检测的优良性能会受到物理多径衰落的影响，本文主要研究复合阴影衰落信道下能量检测的特性分析。小尺度和视线衰落分布包括特定的例子，如瑞利，霍伊特，Nakagami-m和单侧高斯分布。在此基础上，推导了复合阴影衰落信道的信号包络和信噪比的概率密度函数，该概率密度函数能够准确地表征视距阴影衰落特性。随后，采用逆高斯渐近分布，首次将相应检测概率的无穷级数形式的精确闭式表达式推广到上述模型的检测容量估计中。此外，推导了用于评估最小检测效率的绝对截断误差。所建立的模型也适用于非整数衰落参数的检测估计。最后，利用MATHEMATICA和MATLAB软件对主要分量的功率变量变化情况下的分析结果和量化性能进行了数值评估，验证了分析结果和量化性能。
2018-06-12 cs.IT math.IT
Message Transmission and Common Randomness Generation over MIMO Slow Fading Channels with Arbitrary Channel State Distribution
研究了在平均输入功率受限、加性高斯白噪声（AWGN）、任意状态分布和接收端可获得完整信道状态信息（CSIR）的单用户多输入多输出（MIMO）慢衰落信道中的消息传输问题和公共随机性（CR）生成问题.首先，我们推导出一个下限和上限的MIMO慢衰落信道的中断传输容量的任意状态分布，并表明，边界一致，除了可能在中断传输容量的不连续点，其中有，最多，可数多。为了证明中断传输容量的下界，我们还建立了一个特定的复合MIMO高斯信道的容量。其次，我们定义了中断CR容量的两个源模型与单向通信在MIMO慢衰落信道与任意状态分布，并建立一个下限和上限，它使用我们的MIMO慢衰落信道的中断传输容量的界限。
2022-10-21 cs.IT math.IT
Number field lattices achieve Gaussian and Rayleigh channel capacity within a constant gap
本文证明了一类数域格形码在瑞利快衰落信道和高斯信道中同时达到常数的容量间隙。证明中的关键性质是Hilbert类域的有界根判别式的无穷塔的存在性。建议的家庭的能力的差距是由根判别式。高斯和衰落的情况之间的比较表明，在瑞利衰落信道中的归一化最小乘积距离起着类似的作用，在高斯信道中的Hermite不变量。
2015-01-17 cs.IT math.IT math.NT
Modeling and Analysis of Wireless Channels via the Mixture of Gaussian Distribution
在衰落信道的统计模型中，信道的统计建模和特性描述已经得到了相当大的研究。在本文中，我们考虑一个统一的方法来模拟无线信道的混合高斯（MoG）分布。仿真结果表明，新的概率密度函数，以准确地表征多径衰落以及复合衰落信道。我们利用著名的期望最大化算法估计的MOG模型的参数，并进一步利用Kullback-Leibler分歧和均方误差准则，以证明我们的模型提供了高精度和低计算复杂性，与现有的结果相比。此外，我们提供了封闭形式的表达式，用于无线通信系统中使用的几个性能指标，包括时刻生成函数，原始时刻，衰落量，中断概率，平均信道容量，和概率的能量检测认知无线电。数值分析和蒙特卡罗模拟证实了分析结果，并提供详细的性能与文献中的其他模型进行比较。
2015-08-14 cs.IT math.IT
Irregular Turbo Codes in Block-Fading Channels
研究了非遍历块衰落信道下的非规则二进制Turbo码。我们首先提出了一个扩展的信道复用器最初设计的定期涡轮码。然后，我们表明，使用这些复用器，不规则的Turbo码，表现出一个小的解码阈值遍历高斯噪声信道上执行非常接近的中断概率块衰落信道，从密度演化和有限长度的角度来看。
2010-06-03 cs.IT math.IT
Error Rates Analysis of MIMO Space-Time Block Codes in Generalized Shadowed Fading Channels
本文提出了一种新的和统一的比特出错率性能分析的空时分组码（STBC）部署在无线系统中的空间分集在广义阴影衰落和噪声的情况下。具体地说，我们得到了一个简单的和非常准确的近似表达式的平均出错率的相干调制方案在广义$η-μ$和$κ-μ$阴影衰落信道与多输入多输出（MIMO）系统。网络中的噪声被假定为使用加性白广义高斯噪声（AWGGN）建模，其中包括经典拉普拉斯和高斯噪声环境作为特殊情况。推导的结果避免了在多径衰落和噪声条件下重新推导MIMO STBC系统的出错率的需要，同时避免了任何具有高计算复杂性的特殊函数。从文献中发表的结果，以及数值评估，证实了我们推导出的广义表达式的准确性。
2017-10-07 cs.IT math.IT
Optimal Power Control in Decentralized Gaussian Multiple Access Channels
本文研究了高斯快衰落多址接入信道（MAC）下的分散功率优化问题，使得平均吞吐量和最大化。在我们的MAC设置中，每个发射机只能访问自己的衰落系数或信道状态信息（CSI），而接收机在所有时刻都有完整的CSI可用。不像集中式MAC（全CSIT MAC）的最佳功率是明确已知的，最佳分散功率的解析解似乎是不可行的。在这封信中，我们专门交替最大化（AM）方法数值计算的最佳功率和遍历容量的分散MAC一般衰落统计和平均功率约束。为了说明，我们应用我们的AM方法来计算MAC信道的容量与衰落分布，如瑞利，莱斯等。
2019-12-18 cs.IT eess.SP math.IT
On the Capacity of Fading MIMO Broadcast Channels with Imperfect Transmitter Side-Information
考虑衰落广播信道，其中发射机采用两个天线，并且两个接收机中的每一个采用单个接收天线。它表明，即使衰落的实现是精确地知道的接收机，高的信号噪声（SNR）的吞吐量大大降低，而不是知道的衰落实现\emph{precisely}，transmitter只知道衰落实现\emph{approximately}。结果是通用的，并且不限于无记忆高斯衰落。
2006-05-17 cs.IT math.IT
From Gaussian Fading to Gilbert-Elliott: Bridging Physical and Link-Layer Channel Models in Closed Form
Viterbi School of Engineering, University of Southern California（南加州大学维特比工程学院）
本文提出一种闭式形式的桥梁，将高斯衰减过程与吉尔伯特-埃利奥特链联系起来，通过阈值处理高斯过程，推导出GE转换概率，并讨论了核光滑性对链路层动态的影响。
2026-04-03 cs.IT eess.SP math.IT
Spectrum Sensing with Multiple Primary Users over Fading Channels
我们研究了多个主用户（PU）和衰落对经典能量检测器（ED）频谱感知的影响。具体来说，我们提出了新的封闭形式的表达式，在多个PU环境中的虚警和检测概率，假设Nakagami-m衰落和复杂的高斯PU发送信号。结果表明，在评估ED频谱感知性能和选择ED门限时，考虑无线环境的重要性。
2018-03-24 cs.IT math.IT
Distributed Approximation of Functions over Fast Fading Channels with Applications to Distributed Learning and the Max-Consensus Problem
在这项工作中，我们考虑的问题，分布逼近的功能在多址信道加性噪声。与以前的作品相比，我们考虑到快速衰落，并给出明确的概率界的近似误差，使我们能够推导出的信道使用的数量上的界限，需要近似一个函数到一个给定的近似精度。衰落和噪声过程都不限于高斯分布。相反，我们考虑亚高斯随机变量，其中包括高斯以及许多其他分布的实际意义。结果的动机和直接应用于a）计算分布式机器学习模型中的预测器和b）超密集网络中的最大共识问题。
2019-09-21 cs.IT eess.SP math.IT
On the Capacity of Multiple Access and Broadcast Fading Channels with Full Channel State Information at Low SNR
本文研究了高斯多址（MAC）衰落信道在接收端和发送端具有理想信道状态信息（CSI）的低功率情况下的吞吐量容量域。我们表明，它有一个多维的矩形结构，从而简单地由单用户容量点的特点。更具体地说，我们表明，在低功率政权，容量区域的边界表面收缩到一个点对应的总和速率最大化，这一点的坐标与单用户容量界限相吻合。受此结果的启发，我们提出了一个开关计划，计算其可达到的速率，并表明，该计划实现了单用户容量的MAC信道的范围为广泛的一类衰落信道在渐近低功率制度。我们认为，这类衰落包括所有已知的无线信道的MAC信道的容量区域有一个更简单的表达，用户的平均功率约束。利用高斯MAC和广播信道（BC）的对偶性，我们推导出一个简单的表征BC容量区域在低功率制度，并表明，对于一类衰落信道（包括瑞利衰落），分时是渐近最优的。
2013-10-29 cs.IT math.IT
Joint Source-Channel Coding over a Fading Multiple Access Channel with Partial Channel State Information
在本文中，我们解决的问题，相关的源在快衰落多址接入信道（MAC）的编码器和解码器的部分信道状态信息的传输。我们提供了充分的条件，传输与给定的失真。接下来，这些条件被专门用于高斯MAC（GMAC）。我们提供了最优的功率分配策略，并比较了不同水平的信道状态信息的策略。关键词：衰落MAC，功率分配，部分信道状态信息，相关信源。
2009-08-09 cs.IT math.IT
Common Randomness Generation over Slow Fading Channels
分析了在具有加性高斯白噪声（AWGN）和任意状态分布的单输入单输出（SISO）慢衰落信道中，相关离散信源在单向通信辅助下的公共随机性（CR）生成问题。慢衰落信道实际上与无线通信相关。我们完全解决了SISO慢衰落的情况下，通过建立相应的中断CR容量使用我们的表征其信道中断容量。所产生的CR可以被用来提高识别方案的性能增益。在许多新的应用中，后者被认为比经典的传输方案更有效，这些应用需要超可靠的低延迟通信。
2021-06-07 cs.IT math.IT
Private Information Retrieval Over Gaussian MAC
考虑私有信息检索（PIR）的问题，其中用户希望从$N$非通信和非共谋数据库（服务器）检索单个消息。所有服务器存储相同的一组$M$消息，并且它们通过块衰落高斯多址信道（MAC）来响应用户。此设置的目标是保持所需消息的索引对服务器是私有的，同时最小化总体通信开销。这项工作提供了联合隐私和信道编码检索方案的高斯MAC衰落和不衰落。该方案利用信道的线性，同时使用计算和前向（CF）编码方案。因此，执行单用户编码和解码以检索私有消息。在没有衰落的信道的情况下，可实现的检索率优于基于分离的方案，其中检索和信道编码是分开设计的。此外，该速率随着SNR的增长而渐近最优，并且对于所有SNR值，该速率与没有隐私约束的信道容量相比达到每个信道使用的$2$比特的恒定间隙。当信道遭受衰落时，服务器信道之间的不对称性迫使一个更复杂的解决方案，这涉及到一个困难的优化问题。尽管如此，我们提供的编码方案和下限的预期可实现的检索率被证明具有相同的缩放定律的信道容量，无论是在服务器的数量和SNR。
2020-05-19 cs.IT math.IT
