DoF Upper Bound on Three-User MISO Broadcast Channel with Two Antennas and Mixed CSIT
本文研究了具有两根发射天线和混合CSIT的三用户MISO广播信道,利用genie-aided signaling和极值不等式推导出sum-DoF上界,并证明其最多比预期sum-DoF大12.5%。
2023-06-25 cs.IT math.IT
Statistical QoS Analysis of Reconfigurable Intelligent Surface-assisted D2D Communication
这项工作进行统计QoS分析的Rician块衰落可重构智能表面(RIS)辅助D2 D链路中的发送节点下的延迟QoS约束。首先,我们为D2 D链路执行模式选择,其中D2 D对可以通过中继来自RI的数据直接通信或者通过基站(BS)通信。接下来,我们提供用于RIS辅助的D2 D链路的有效容量(EC)的封闭形式的表达式。当发射机处的信道状态信息(CSIT)可用时,发射D2 D节点以可变速率$r_t(n)$(根据信道条件可调整)进行通信;否则,它使用固定速率$r_t$。它允许我们在两种情况下将RIS辅助的D2 D链路建模为马尔可夫系统。我们还将我们的分析扩展到叠加和叠加D2 D设置。为了在CSIT未知时提高RIS-assisted D2 D链路的吞吐量,我们使用HARQ重传方案并提供启用HARQ的RIS-assisted D2 D链路的EC分析。最后,仿真结果表明:i)EC随着RIS元素的增加而增加,ii)当在发送节点处施加严格的QoS约束时,EC减小,iii)EC随着路径损耗估计误差的方差的增加而减小,iv)EC随着ON状态的概率的增加而增加,v)当CSIT未知时,EC通过使用HARQ而增加,并且通过使用最佳重传次数,它可以达到$5\times$通常的EC(没有HARQ并且没有CSIT)。
2022-04-07 cs.IT eess.SP math.IT
Clustered Cell-Free Multi-User MIMO Systems with Rate-Splitting
针对不完美CSIT及高计算、信令负载问题,提出簇化RS-CF多用户MIMO框架、基于簇的预编码与功率分配方法,并推导和速率闭式表达式,证明性能优于现有方案。
2023-07-16 cs.IT math.IT
Rate Region of MIMO RIS-assisted Broadcast Channels with Rate Splitting and Improper Signaling
在本文中,我们研究了1层速率分裂(RS)的可实现的速率区域中存在的硬件损伤(HWI)和不正确的高斯信令(IGS)的单细胞可重构智能表面(RIS)辅助广播信道(BC)。我们假设收发器可能遭受带内和正交信号的不平衡,这被称为I/Q不平衡(IQI)。当存在像质计时,接收到的信号和噪声可能是不适当的。因此,我们采用IGS来补偿IQI以及管理干扰。我们的研究结果表明,RS和RIS可以显着扩大速率区域,其中RS的作用是管理干扰,而RIS主要是提高覆盖。
2023-01-02 cs.IT eess.SP math.IT
Approximate Capacity Region of the Two-User MISO Broadcast Channels with Delayed CSIT
我们考虑的问题,多输入单输出广播信道与瑞利衰落的发射机已获得延迟的信道状态信息的知识。我们首先表征这个信道的容量区域与两个用户在恒定数量的比特的所有值的发射功率。所提出的信令策略利用信道状态信息和先前发送的信号的延迟知识,以便为两个接收器创建共同感兴趣的信号。该信号将是先前发送的信号的总和的量化版本。在推导有限信噪比状态的结果时出现的挑战是量化噪声和信号之间存在的相关性。为了保证量化噪声和信号的独立性,我们扩展了格量化器的框架与抖动和交织步骤。相反,我们使用的事实是,这个问题的容量区域是上限的物理退化的广播信道的容量区域,没有信道状态信息,其中一个接收器有两个天线。然后,我们推导出这个退化的广播信道的容量区域上的外界。最后,我们展示了如何扩展我们的结果,以获得近似的容量的$K$ -用户多输入单输出广播信道延迟的知识,在发射机的信道状态信息在$2 \log_2 \left( K + 2 \right)$位/s/Hz。
2016-06-22 cs.IT math.IT
Pilot-Assisted Faster-than-Nyquist Signaling for HRLLC: A Non-Asymptotic Approach
TUBITAK BILGEM(土耳其国家电子和信息技术研究中心);Middle East Technical University(中东技术大学);Istanbul Technical University(伊斯坦布尔理工大学);Carleton University(卡尔顿大学)
该研究针对HRLLC的短分组场景,推导失配译码下FTN系统的RCUs界,经优化功率与导频开销后FTN比奈奎斯特信号获2 dB SNR增益,凸显非渐近分析的必要性。
2026-08-05 cs.IT math.IT
Error exponent of activated non-signaling assisted classical-quantum channel coding
该研究刻画了激活非信令关联辅助的经典-量子信道编码的误差指数,证明其最优可靠性函数等于球填充界且无临界速率限制,并将可达性结果推广至全量子信道,证明借助半定规划对偶与Petz-Rényi散度对偶表示完成。
2024-10-07 cs.IT math.IT quant-ph
Rate Splitting in MIMO RIS-assisted Systems with Hardware Impairments and Improper Signaling
在本文中,我们提出了一个优化框架速率分裂(RS)技术在多输入多输出(MIMO)可重构智能表面(RIS)辅助系统,可能与I/Q不平衡(IQI)。该框架可以应用于任何优化问题,其中目标和/或约束是速率和/或发射协方差矩阵的线性函数。这些问题包括最小加权和加权和速率最大化、目标速率的总功率最小化、最小加权能量效率(EE)和全局EE最大化。该框架可以应用于具有硬件损伤的任何干扰受限系统。为了说明的目的,我们考虑多小区MIMO RIS辅助广播信道(BC),其中基站(BS)和/或用户可能遭受IQI。由于IQI会产生不适当的噪声,我们认为不适当的高斯信号(IGS)作为一种干扰管理技术,可以额外补偿IQI。我们表明,RS与IGS相结合时,可以大大提高过载网络的频谱和能量效率(即,当每个小区的用户数量大于发射/接收天线的数量时)。
2022-11-15 cs.IT eess.SP math.IT
Monotonicity of the Rényi channel capacity under non-signaling assisted channel simulation
Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore(新加坡国立大学量子技术中心);Department of Electrical and Computer Engineering, National University of Singapore(新加坡国立大学电气与计算机工程系)
本文证明非信号关联无法提高经典信道任意阶Rényi容量,采用勒让德变换变分法,并指出对随机编码、球填充及强逆指数均无影响。
2026-10-14 cs.IT math.IT quant-ph
Deep Learning Assisted Sum-Product Detection Algorithm for Faster-than-Nyquist Signaling
提出了一种深度学习辅助的和积检测算法(DL-SPA),用于FTN信号的检测。所提出的检测算法级联一个神经网络的FTN系统的常规因子图的变量节点,以帮助检测器收敛到基于接收序列的后验概率。更具体地说,神经网络作为修改后的因子图中的功能节点来处理残留符号间干扰(ISI),该残留符号间干扰没有被具有有限数量的ISI抽头的传统检测器建模。我们修改了传统的和积算法中的更新规则,使神经网络辅助检测器可以补充到Turbo均衡。此外,一个简化的卷积神经网络被用作神经网络的功能节点,以提高检测器的性能和神经网络需要少量的批次进行训练。仿真结果表明,在相同的ISI响应下,与传统的和积检测算法相比,在相同的误比特率出错率下,DL-SPA算法的性能提高了2.5 dB。
2019-07-22 cs.IT eess.SP math.IT
Product Superposition for MIMO Broadcast Channels
研究了无发射端信道状态信息的多天线广播信道。对于该信道,已知当所有接收机都具有信道状态信息(CSIR)时,自由度(DoF)不能被改进超过经由TDMA可用的自由度。如果没有接收器拥有CSIR,则情况也是如此。本文表明,一个全新的情况下出现时,接收器有不平等的CSIR。特别地,当一个接收机具有CSIR而另一个接收机不具有CSIR时,正交传输不再是DoF最优的。一个乘法叠加提出了这种情况下,并示出达到最佳的自由度下的一组广泛的天线配置和相干长度。基于乘性叠加构造了两种信令方案。在第一种方法中,两个接收器的消息分别在矩阵的行和列空间中携带。这种方法比正交传输工作得更好,同时在每个接收机处的接收仍然是无干扰的。第二种方法对具有CSIR的接收机使用相干信令,而对不具有CSIR的接收机使用格拉斯曼信令。该第二种方法需要在接收机处利用CSIR进行干扰消除,但是实现了比第一种方法更高的DoF。
2012-07-27 cs.IT math.IT
NOMA-based Improper Signaling for Multicell MISO RIS-assisted Broadcast Channels
针对多小区 RIS 辅助广播信道的残余干扰问题,提出联合 NOMA 与 IGS 的优化方案,在过载场景下显著提升最小加权速率和能效。
2023-03-15 cs.IT eess.SP math.IT
NOMA-based Improper Signaling for MIMO STAR-RIS-assisted Broadcast Channels with Hardware Impairments
本文提出结合IGS、NOMA和STAR-RIS的方案,以补偿收发机I/Q失衡并提升MIMO广播信道频谱效率,证明该方法能显著提高用户最低速率并改善系统性能。
2023-08-04 cs.IT eess.SP math.IT
IM-based Pilot-assisted Channel Estimation for FTN Signaling HF Communications
本文针对超奈奎斯特信号高频通信中的双选择性信道估计问题,提出基于索引调制的导频辅助信道估计算法,通过导频序列放置与位置识别提升频谱效率,并显著改善信道估计MSE和误码率性能。
2024-02-26 cs.IT eess.SP math.IT
The Capacity Region of the Broadcast Channel with Non-Signaling Assistance
University of California Irvine(加州大学尔湾分校)
该研究刻画了非信号协助下K用户离散无记忆广播信道的容量区域,发现其与佐藤区域重合,该区域基于消息子集和速率界定义,对应子集接收机的最坏情况完全协作。
2026-07-31 cs.IT math.IT quant-ph
Exponents for Shared Randomness-Assisted Channel Simulation
该研究确定了共享随机数辅助信道模拟的精确误差与强逆指数,证明其可表示为Rényi信道互信息的简单优化,且无临界速率,额外量子纠缠辅助不改变相关指数。
2024-10-09 cs.IT math.IT quant-ph
Multiple-Access Channel Coding with Non-Signaling Correlations
本文研究了非信号相关性辅助下的经典多址接入信道编码问题,开发了计算最优编码成功概率的线性规划,证明了非信号辅助可提升二进制加法器信道等场景的和速率容量,并给出了容量区域的内外部界。
2023-09-13 cs.IT math.IT quant-ph
Quantum channel coding: Approximation algorithms and strong converse exponents
该研究通过证明非信号辅助与元逆松弛的等价性,并给出舍入近似算法,为纠缠辅助量子信道编码提供了强逆指数的紧刻画。
2025-10-02 cs.IT math.IT quant-ph
Broadcast Channel Coding: Algorithmic Aspects and Non-Signaling Assistance
本文研究经典广播信道编码,给出确定性广播信道的多项式时间 (1-e^{-1})^2-近似算法,证明其非信号辅助容量区域不变,并建立一般情形的值查询下界。
2024-12-07 cs.CC cs.IT math.IT
A DRL Approach for RIS-Assisted Full-Duplex UL and DL Transmission: Beamforming, Phase Shift and Power Optimization
针对现有全双工传输方法依赖信道状态信息与残余自干扰、信令成本高的问题,提出两阶段DRL框架,在无需上述信息的前提下性能媲美传统方法,且量化相移方案大幅降低信令开销并提升速率。
2024-06-20 cs.IT eess.SP math.IT
Large-Scale Antenna-Assisted Grant-free Non-Orthogonal Multiple Access via Compressed Sensing
支持大规模连接是5G无线通信系统中的重要要求。对于大规模机器类型通信(MTC)场景,由于期望网络容纳具有稀疏短消息的大量MTC设备,因此像当前LTE上行链路的多址方案将不适合。为了减少信令开销,我们考虑了一种免授权多址系统,它要求接收机在不知道活动用户导频的情况下,一次性完成活动检测、信道估计和数据解码。然而,大多数的“一次”通信研究没有考虑大规模MIMO场景。在这项工作中,我们提出了一个多测量模型(MMV)模型为基础的大规模MIMO和利用协方差矩阵的测量,以确认一个高的活动检测率。
2017-01-10 cs.IT math.IT
Optimality of meta-converse for channel simulation
研究单次设定下共享非信号关联对信道模拟的影响,通过舍入策略将非信号辅助模拟转化为仅依赖共享随机性或纠缠的策略,并给出成功概率比率的最优性保证。
2024-10-10 cs.IT math.IT quant-ph
Low-complexity Robust Optimization for an IRS-assisted Multi-Cell Network
信道估计误差、小区间干扰、相位调整成本和计算成本对智能反射表面(IRS)辅助系统的影响在实践中是严重的,但在大多数现有工作中为了简单而被忽略。在本文中,我们研究了一个多天线基站(BS)服务于一个单天线用户的帮助下,在信道估计误差和小区间干扰的存在下,多元素IRS。我们考虑BS处的不完美信道状态信息(CSI),即,不完美的CSIT,并专注于BS的瞬时CSI自适应波束形成和IRS的准静态相移的鲁棒优化。首先,我们制定了强大的优化BS的瞬时信道状态信息(CSI)自适应波束形成和IRS的准静态相移遍历速率最大化作为一个非常具有挑战性的两个时标随机非凸问题。然后,我们得到了一个封闭形式的波束形成器的任何给定的相移和一个更容易处理的单时标随机非凸问题,只有相移。接下来,我们提出了一个低复杂度的随机算法,以获得准静态相移对应于一个KKT点的单时标随机问题。值得注意的是,所提出的方法提供了一种封闭形式的鲁棒瞬时CSI自适应波束成形设计,其可以迅速适应时隙上的快速CSI变化,以及在存在信道估计误差和小区间干扰的情况下的低计算和相位调整成本的鲁棒准静态相移设计。最后,数值结果表明,所提出的鲁棒关节设计的显着收益比现有的,并揭示了所提出的解决方案的实用价值。
2022-01-05 cs.IT math.IT
The Capacity Region of the Multiple Access Channel with Non-Signaling Assistance
University of California Irvine(加州大学尔湾分校)
该研究完整表征了具备非信令辅助的多发送器多址信道的容量区域,发现其容量乘法增益极值为K。
2026-08-17 cs.IT math.IT quant-ph
Codebook-Based Solutions for Reconfigurable Intelligent Surfaces and Their Open Challenges
可重构智能表面(RIS)是一种革命性的技术,以提高无线网络的性能成本效益。我们首先回顾了现有的框架,信道估计和被动波束形成(CE和PBF)在RIS辅助通信系统。为了减少CE & PBF框架的过多导频信令开销和实现复杂度,我们设想了一个基于码本的框架,以在通信性能和信令开销之间进行灵活的权衡。此外,我们提供了有用的见解的码本设计和学习机制的RIS反射模式。最后,我们分析了所提出的框架的可扩展性,通过灵活地调整训练开销,以指定的服务质量的要求,然后详细说明其吸引人的优势,现有的CE和PBF方法。结果表明,我们的新的基于码本的框架可以有益地适用于所有的RIS辅助的情况下,避免了诅咒的模型依赖所面临的现有同行,从而构成了一个有竞争力的解决方案,为实际的RIS辅助通信系统。
2022-11-11 cs.IT eess.SP math.IT
Instantaneous Channel Oblivious Phase Shift Design for an IRS-Assisted SIMO System with Quantized Phase Shift
我们设计了智能反射面(IRS)辅助的单输入多输出通信系统的相移,以最小化中断概率(OP)和最大化遍历率。我们的相移设计只使用统计信道状态信息,因为这些信息只依赖于大规模的衰落系数;所获得的相移设计在更长的时间帧内仍然有效。我们进一步假设,只能访问量化的相位值。推导出所考虑的系统的OP和遍历率的封闭形式的表达式。接下来,两个优化问题被制定为选择IRS的相移,使得(i)OP最小化和(ii)遍历速率最大化。我们使用多值粒子群优化(MPSO)和粒子群优化(PSO)算法来解决优化问题。数值模拟进行研究的OP和遍历率的各种参数的影响。我们还讨论了BS和IRS控制器之间的信令开销。它示出的开销可以减少到$99.69 \%$通过使用统计CSI的相移设计和$5$位来表示的相移,而不显着损害的性能。
2022-11-07 cs.IT math.IT
Multi-User Detection Based on Expectation Propagation for the Non-Coherent SIMO Multiple Access Channel
本文研究了空间相关瑞利块衰落信道下的非相干单输入多输出(SIMO)多址信道。我们提出了一种新的软输出多用户检测器,计算每个发射信号的近似边缘后验,只使用有关信道分布的知识。我们的检测器是基于期望传播(EP)的近似推理,并在用户数,接收天线数和信道相干时间的多项式复杂度。我们还提出了两个简化的检测器,降低了复杂性。与格拉斯曼信令,所提出的检测器优于一个国家的最先进的非相干检测器与基于投影的干扰缓解。利用导频辅助信令,EP检测器在符号出错率方面优于一些常规的基于相干导频的检测器,包括球形解码器和联合信道估计-数据检测方案。我们的EP为基础的检测器产生准确的近似的真实后,导致高可实现的总和率。当使用它们的软输出用于turbo信道解码器时,根据比特出错率进一步观察这些检测器的增益。
2020-06-03 cs.IT math.IT
Scalable Predictive Beamforming for IRS-Assisted Multi-User Communications: A Deep Learning Approach
智能反射面(IRS)辅助多用户通信(IRS-MUC)系统的波束形成设计关键取决于准确的信道状态信息(CSI)获取。然而,IRS-MUC系统中的信道估计(CE)由于大量的IRS元素而导致用于训练的大的信令开销。在本文中,考虑到用户的移动性,我们采用深度学习(DL)的方法来隐式地学习历史视距(LoS)信道特征,并预测下一个时隙将采用的IRS相移,以最大化IRS-MUC系统的加权和速率(WSR)。利用所提出的预测方法,我们可以避免全尺度CSI估计并且促进用于发射波束成形设计的低维CE,使得信令开销减少了$\frac{1}{N}$的尺度,其中$N$是IRS元素的数量。为此,我们首先开发了一个通用的基于DL的预测波束形成(DLPB)框架,具有两个阶段的预测瞬时波束形成机制。作为所开发框架的实现,开发了位置感知卷积长短期记忆(CLSTM)图神经网络(GNN)以促进IRS的有效预测波束形成,其中首先采用CLSTM模块来利用所考虑的信道的空间和时间特征,然后应用GNN来赋予所设计的神经网络以高可扩展性和可推广性。此外,在第二阶段中,基于预测的IRS相移,瞬时CSI感知的全连接神经网络被设计用于优化在接入点处的发射波束成形。仿真结果表明,该框架不仅具有更好的WSR性能,且与现有的基准测试相比,所需的CE开销更低,而且在用户数量上具有很高的可扩展性。
2022-11-23 cs.IT eess.SP math.IT
Relay-Assisted Interference Channel: Degrees of Freedom
本文研究了存在专用MIMO中继时干扰信道的自由度。中继器用于管理接收器处的干扰。假设包括中继器的所有节点仅具有其自身链路的信道状态信息,并且中继器在K用户网络中具有M个(大于或等于K个)天线。我们提出的问题:什么是利用直接链接从源到目的地相比,一个简单的两跳策略的好处。为了回答这个问题,我们首先建立具有MIMO中继的干扰信道的自由度,示出具有MIMO中继的K对网络具有K/2自由度。因此,两跳场景中的适当信令捕获自由度而不需要直接链路。然后,我们考虑更复杂的编码策略,以寻找其他方式来利用直接链接。使用一些混合编码策略,我们得到非渐近可实现的和速率。我们调查的情况下,中继(不像其他节点)有机会获得丰富的权力,表明当源的功率P和中继被允许的功率成比例的O(P^2),完整的自由度K可用于网络。
2011-12-24 cs.IT math.IT
On the Impact of Control Signaling in RIS-Empowered Wireless Communications
Aalborg University(奥尔堡大学);National and Kapodistrian University of Athens(雅典国立卡波蒂斯坦大学)
本文研究RIS在系统级集成中的控制信号影响,分析带宽分配和数据信道速率选择对通信性能的影响,提出评估RIS辅助网络控制开销的方法。
2023-10-30 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Estimation for Full-Duplex RIS-assisted HAPS Backhauling with Graph Attention Networks
İstanbul Technical University(伊斯坦布尔理工大学);Zhejiang University(浙江大学);Balıkesir University(巴勒克埃西尔大学);Carleton University(卡尔顿大学)
本文首次将图注意力网络(GAT)用于信道估计。按照6G的期望,我们考虑了高空平台站(HAPS)安装的可重构智能表面辅助双向通信,并获得低开销和高归一化均方误差性能。该方法的性能进行了研究的双向回程链路上的RIS集成HAPS。仿真结果表明,GAT估计器在全双工信道估计中优于最小二乘估计器。与之前介绍的方法相反,在一个节点处的GAT可以单独估计级联的信道系数。因此,在全双工通信中的导频信令期间不需要使用时分双工模式。此外,它示出的GAT估计是强大的硬件缺陷和小尺度衰落特性的变化,即使训练数据不包括所有这些变化。
2021-04-03 cs.IT cs.LG math.IT
Can Non-Signaling Assistance Increase the Degrees of Freedom of a Wireless Network?
University of California Irvine(加州大学尔湾分校)
研究探讨了非信号辅助在无线网络中提升广播信道容量和自由度的可能性,证明在特定设置下可实现显著增益。
2025-12-15 cs.IT math.IT
The SIMO Block Rayleigh Fading Channel Capacity Scaling with Number of Antennas, Bandwidth and Coherence Length
本文研究非相干SIMO瑞利块衰落信道的容量缩放规律,证明容量按Θ(min(B,√(NL),N))缩放,并揭示相干块长度L在导频辅助与能量调制选择中的关键作用。
2022-12-20 cs.IT eess.SP math.IT
Capacity Analysis of OFDM Systems with a Swarm of Network-Controlled Repeaters
TOBB University of Economics and Technology(托克经济与技术大学);KTH Royal Institute of Technology(皇家理工学院);Bilkent University(比尔肯特大学)
本文研究了由网络控制重复器群辅助的单输入单输出系统上行容量,基于OFDM信号发展了宽带模型,推导了重复器辅助OFDM信道的容量表达式,并展示了NCRs在简单激活策略下显著提升系统容量,激活最近重复器与激活所有重复器性能相近,提供节能机会。
2026-04-15 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-efficient Rate Splitting for MIMO STAR-RIS-assisted Broadcast Channels with I/Q Imbalance
针对存在 I/Q 失衡的多小区 MIMO STAR-RIS 广播信道,提出结合 IGS 补偿损伤与 RS 管理干扰的能效优化方案,证明 STAR-RIS 和 RS 可显著提升能效。
2023-06-02 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Training for Non-Feedback Adaptive PSAM over Time-Varying Rayleigh Fading Channels
时变快衰落信道是无线通信系统设计中的一个主要挑战。已经引入了导频符号辅助调制(PSAM)以减轻衰落的影响并允许相干解调。本文研究了时变瑞利衰落信道下\emph{non-feedback}自适应PSAM方案的性能。一个模块化的方法被引入用于以一种有效的方式计算速率。此外,四个传输策略进行了分析,我们展示了如何优化培训的持续时间和功率分配的信道条件和从一个传输策略到另一个不同。这些计划的性能是衡量使用二进制信令的可实现的速率。我们正式表明,因果估计,将所有的功率放在最后一个导频符号预计是最佳的。此外,衰落过程的自相关是基于该过程的平稳一阶高斯-马尔可夫模型,或者当分析高阶相关时基于Jakes模型。
2015-10-14 cs.IT math.IT
A Novel Framework for Transmitter Privacy in Integrated Sensing and Communication
New York University Abu Dhabi(阿布扎比纽约大学);NYU Tandon School of Engineering(纽约大学坦登工程学院)
本文提出了一种基于RIS的多天线无线系统中,通过超叠信号和人工噪声提升发射机隐私保护,分析恶意传感器的信道估计性能,并通过交替优化框架解决联合波束成形设计问题,以降低非授权信息推断风险。
2026-04-17 cs.CR cs.IT eess.SP