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
Error Performance of Multidimensional Lattice Constellations-Part I: A Parallelotope Geometry Based Approach for the AWGN Channel
多维格型星座具有信号空间分集（SSD）的特性，在衰落信道下的单天线传输中得到了广泛的研究，重点是其优化设计以获得高分集增益。在这两部分的系列论文中，我们提出了一种新的组合几何方法的基础上平行六面体几何，任意结构，尺寸和秩的多维有限格星座的性能评估。在第一部分中，我们提出了一个多维信号集的精确符号错误概率（SEP）的解析表达式，和两个新的封闭形式的界限，命名为多球下界（MLSB）和多球上界（MPEST）。第二部分将分析扩展到衰落信道上的传输，多维信号集通常用于对抗衰落退化。数值和仿真结果表明，该几何方法得到了精确、严密的表达式，可有效地用于加性高斯白噪声（AWGN）和衰落信道下的多维格形星座的性能评估和设计.
2012-07-03 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
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
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
An Adaptive Modulation Scheme for Two-user Fading MAC with Quantized Fade State Feedback
在用户处没有CSI的情况下，在输入处具有衰落和有限星座的两用户高斯多址接入信道上的传输不是有效的，因为当信道条件差时，出错率将很高。然而，在无线场景中，用户处的完美CSI是不现实的假设，因为它将涉及大量反馈开销。在本文中，我们提出了一个方案，它只使用量化的CSI知识在发射机的开销是标称的。用户在不改变其发射功率的情况下旋转其星座图以适应现有信道条件，以便在目的地处的等效星座图中满足某些预定的最小欧几里得距离要求。已经针对两个用户在输入处使用对称M-PSK星座的情况描述了最佳调制方案，其中$ M=2^λ$、$ λ$是正整数。该策略已经通过考虑两个用户在输入处使用QPSK或8-PSK信号集的示例来说明。结果表明，该方案具有更好的吞吐量和错误性能相比，传统的非自适应方案，在成本的反馈开销只是$\lceil \log_2(\frac{M^2}{8}-\frac{M}{4}+2)\rceil + 1 $位，对于M-PSK的情况下。
2012-01-15 cs.IT math.IT
Error Rates of the Maximum-Likelihood Detector for Arbitrary Constellations: Convex/Concave Behavior and Applications
基于凸优化技术的兴起，研究了AWGN信道下最大似然检测器的出错率的凸性/凸性特性，并将其推广到频率平坦的慢衰落信道。通用条件下，符号出错率（SER）是凸/凹的任意多维星座。特别地，SER对于任何一维和二维星座在SNR上是凸的，并且在高SNR下在更高维度上也是凸的。对于任意星座和比特映射，成对错误概率和比特出错率在高信噪比下是凸的。SER的一阶和二阶导数的普遍界，得到的任意星座，其中一些是紧的。最后讨论了这些结果的应用，包括空间复用系统中的最优功率分配、降低或增加（干扰问题）出错率的最优功率/分时分配、衰落信道的意义（“低维衰落永远不好”）以及酉预编码OFDM系统的优化。例如，揭示最佳和最差预编码的具有QPSK调制的酉预编码OFDM系统的出错率界限被扩展到也可以包括编码的任意星座。报告的结果也适用于高斯近似下的干扰信道，误码率时，它可以表示或近似为一个非负的线性组合的个别符号出错率，和编码系统。
2009-11-19 cs.IT math.IT
Constellation Design for Non-Coherent Fast-Forward Relays to Mitigate Full-Duplex Jamming Attacks
随着短分组通信的潜在应用，我们解决了在快速衰落信道下的反应式干扰的存在下，低延迟消息的通信。与传统的干扰机，我们假设一个全双工（FD）干扰机能够检测预先存在的对策，并随后改变目标频带。为了促进可靠的通信中一个强大的对手，我们提出了非相干的快进全双工中继方案，其中受害者使用一个助手在其附近的快速转发其消息到基站，除了确保对策是未被检测到的FD对手。为了设计星座的建议计划，我们确定现有的非相干星座的快衰落信道是不适用的，由于合作性质的快进计划。其结果是，我们制定了一个优化问题，设计的非相干星座在受害者和助手，使符号错误的概率在基站被最小化。我们从理论上分析了优化问题，并提出了几种策略来计算接近最优的星座的基础上的助手的数据速率和快速转发能力。我们表明，建议的星座提供接近最佳的错误性能，并帮助受害者逃避干扰。最后，我们还证明了该方案的欺骗干扰机的对抗检测器的有效性。
2022-05-26 cs.IT math.IT
Multi-Dimensional and Non-Uniform Constellation Optimization via the Special Orthogonal Group
以优化有限星座在瑞利衰落信道中的CM容量为目标，我们构造了一个2次方的旋转矩阵族，该旋转矩阵族优化了控制CM容量的目标函数。我们的构造不依赖于关于星座、维度或信噪比的任何假设。我们通过大量的模拟，确认了我们的建设均匀和非均匀星座在大范围的SNR值的好处。我们表明，在两个和四个维度可以获得进一步的潜在增加CM容量，共同考虑非均匀和旋转星座。
2014-09-25 cs.IT math.IT
Towards Fully Optimized BICM Transceivers
比特交织编码调制（BICM）收发器通常使用等间隔星座和随机交织器。在本文中，我们提出了一个新的BICM设计，它考虑了层次（非等间隔）星座，一个比特级复用器，和多个bridgers。结果表明，这种新的计划增加了自由度，可以利用，以提高其性能。针对加性高斯白噪声（AWGN）和Nakagami- $m$衰落信道，给出了系统出错率（BER）的解析界，并给出了系统的星座参数和复用规则。然后，这些界限被用于设计BICM收发器。数值结果表明，与传统的BICM设计相比，并为$10^{-6}$的目标BER，增益高达3 dB的AWGN信道。对于衰落信道，增益取决于衰落参数，并且对于$10^{-7}$和$m=5$的目标BER达到2 dB。
2010-12-08 cs.IT math.IT
Nonasymptotic Probability Bounds for Fading Channels Exploiting Dedekind Zeta Functions
本文导出了代数格码的新的概率界。这是通过使用的戴德金zeta函数的代数数域中涉及的晶格结构。特别是，它示出了如何上界的瑞利衰落信道上的有限星座的错误性能和窃听者的正确决定在窃听信道的概率。作为一个副产品，有限超立方体内具有一定的代数范数的元素的数量的估计。虽然这种类型的估计，在某种程度上，被认为是在代数数论之前，他们现在被带到新的实践中的衰落信道通信的背景下。因此，这里的兴趣是在小维格和有限星座，而不是在渐近行为。
2013-04-18 cs.IT math.IT math.NT
Input Distribution Design for Ranging-Oriented OFDM-ISAC Systems Under Frequency-Selective Fading
Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学）
本文提出一种计算高效的OFDM-ISAC输入分布设计方法，针对频选择性信道，在容量失真理论框架下优化星座的峰度分配，以平衡通信速率与传感性能。
2026-04-29 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-based Modulation for Noncoherent Massive SIMO Systems
考虑了具有单个天线发射机和具有大量天线的单个接收机的上行链路系统。我们提出了一种基于能量检测的单发非相干通信方案，它不使用瞬时信道状态信息（CSI），而是只使用信道统计信息。所建议的系统使用调制关于符号的功率的信息的发射机，以及仅测量天线上的平均能量的接收机。我们提出的星座设计是渐近最佳的符号出错率（SER）与天线数量的增加，任何有限的信号噪声比（SNR）在接收机，根据不同的假设上的可用性的CSI统计（确切的信道衰落分布或信道衰落分布的前几个时刻）。我们还考虑的情况下，不完善的知识的信道统计和详细描述的情况下，当有界的不确定性的时刻的衰落分布。我们给出了这些设计在典型场景中所实现的SER性能的数值结果，并发现它们可能优于现有的非相干星座，例如，传统的幅移键控（ASK）和基于导频的方案，例如，脉冲幅度调制（PAM）。我们还观察到，一个特定的信道分布的优化星座使得它非常敏感的信道统计的不确定性。特别地，基于乐观信道条件的星座设计可能导致在实现的符号出错率方面的显著性能降级。
2015-07-17 cs.IT math.IT
A Progressive Codebook Optimization Scheme for Sparse Code Multiple Access in Downlink Channels
本文针对下行SCMA系统提出一种渐进式码本优化方案，以推导的SER为准则，通过序列二次规划优化基准星座组并渐进重构子星座分配，在低信噪比下显著优于现有码本。
2024-04-04 cs.IT math.IT
Cube-Split: A Structured Grassmannian Constellation for Non-Coherent SIMO Communications
在本文中，我们提出了一个实用的结构化星座的非相干通信与一个单一的发射天线在瑞利平坦和块衰落信道没有瞬时信道状态信息。星座符号属于线的格拉斯曼（Grassmannian），并且被定义为复数缩放。通过将线的格拉斯曼分割成弯曲超立方体的集合并定义到这些弯曲超立方体中的每一个上的映射来生成星座，使得所得符号近似均匀地分布在格拉斯曼上。通过合理的参数选择，这种所谓的立方体分裂星座具有更高的包装效率，表示为最小距离，比现有的结构化星座。此外，利用星座结构，我们提出了低复杂度的贪婪符号解码器和对数似然比计算，以及一个有效的方法，将其关联到一个多级码与多级解码。仿真结果表明，立方体分裂星座的性能接近于数值优化星座，优于其他结构星座。在短相干时间和大星座尺寸的情况下，它在错误概率和可实现的数据率方面也优于基于相干导频的方案。
2020-06-04 cs.IT 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
Low Complexity Blind Equalization for OFDM Systems with General Constellations
提出了一种低复杂度的基于OFDM的无线系统中的数据盲均衡算法。即使当信道逐个符号变化时，所提出的算法也能够恢复数据，使其适用于快衰落信道。所提出的算法不需要任何统计信息的信道，因此不遭受通常与盲方法相关的延迟。我们还演示了如何降低算法的复杂度，这在高信噪比下变得特别低。具体而言，我们表明，在高信噪比制度，操作的数量是O（LN）的顺序，其中L是循环前缀长度和N是子载波的总数。仿真结果证实了我们的算法的良好性能。
2012-07-11 cs.IT math.IT
Analysis of the Power Imbalance in Power-Domain NOMA on Correlated Rayleigh Fading Channels
本文分析了功率域NOMA（PD-NOMA）中的功率不平衡问题，在信道相关性的存在下，通常会遇到的蜂窝系统的下行链路时，基站天线有一个不足的分离。在最近的一篇论文中，作者分析了一个典型的上行链路场景与不相关的信道的这个问题，该研究揭示了一个惊人的结果，即当用户信号在功率方面完美平衡时，在平均错误概率方面达到最佳，如在多用户MIMO与功率控制。这一结果导致了一些质疑的概念PD-NOMA不相关的瑞利衰落信道。在本论文中，我们对下行链路进行了类似的分析，该研究非常清楚地了解了功率不平衡在不同信道相关性水平下的影响。首先，利用全相关（从相同天线发送的用户信号），PD-NOMA概念简化为简单的信号星座设计。当用户信号之间的功率不平衡使得所得到的星座具有均匀的间隔时，达到最佳。任何偏离此最佳值的情况都将导致性能损失的分层星座。此外，这种最佳的功率不平衡被示出为保持强信道相关性的范围，但对于中等和低的相关值完美的功率平衡NOMA接管在不相关的信道的存在下。
2022-09-09 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
Error Rate Analysis for Peaky Signaling over Fading Channels
本文分析了在相干和非相干衰落信道下，具有高峰均功率比的信令策略的性能。两种调制方案，即开关相移键控（OOPSK）和开关频移键控（OOFSK），被认为是。最初，分析未编码的系统。对于OOPSK和OOFSK，最佳的检测器结构的确定和错误概率的解析表达式得到任意星座大小。数值技术被用来计算错误概率。它的结论是，增加峰值的信号的结果在降低出错率为一个给定的功率电平，因此等价地提高了能量效率为固定的错误概率。通过分析OOPSK和OOFSK信号的随机编码误差指数，研究了编码性能。
2007-12-19 cs.IT math.IT
Locally Diverse Constellations from the Special Orthogonal Group
为了优化旋转，多维星座在单输入，单输出瑞利衰落信道，家庭的旋转矩阵构造的所有维度是2的幂。这个家庭是一个单参数子群的旋转矩阵组，并使用梯度下降计划在这个李群。选择定义该族的参数以优化星座的截止率。最佳旋转参数的计算显式低信噪比。这些旋转优于全分集代数旋转的截止率在低SNR（信噪比）和比特出错率在高SNR的维度$n = 4$。然而，通过这样的矩阵旋转的QAM（正交幅度调制）星座缺乏全分集，这与良好的信号集表现出全分集的传统智慧形成对比。一个新的概念的多样性，被称为本地多样性，试图解释这种行为。粗略地说，一个局部完全多样的星座只有在很小的邻域内才是完全多样的。还介绍了一个本地的最小产品距离的变体，实验表明是一个优越的预测星座性能比最小产品距离尺寸$n = 4$。
2016-02-01 cs.IT 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
Multi-level Design for Multiple-Symbol Non-Coherent Unitary Constellations for Massive SIMO Systems
研究了块瑞利衰落信道下单输入多输出（SIMO）系统的非相干检测问题。利用Kullback-Leibler散度作为设计准则，提出了一种多符号星座优化问题，该问题的构造和检测具有较高的计算复杂性。我们利用制定的问题的结构和解耦成一个单一的星座设计和多层次的设计。所提出的多级设计在构造和检测方面都具有较低的复杂度。仿真结果表明，我们的多级设计具有更好的性能比传统的基于导频的方案和其他现有的低复杂度的多级设计。
2022-11-17 cs.IT eess.SP math.IT
Precoding for Outage Probability Minimization on Block Fading Channels
中断概率极限是受衰落影响的编码通信系统的字出错率的基本且可实现的下限。该限制主要由两个参数决定：分集阶数和编码增益。利用线性预编码，在块衰落信道中无需纠错码就可以实现全分集。然而，预编码对编码增益的影响并不是很清楚，主要是由于中断概率的复杂表达式。使用几何方法，本文建立了简单的中断概率上界，最小化产生的预编码矩阵，实现非常好的性能。对于离散的字母表，它示出的星座扩展和预编码的组合是足够接近的最小可能的中断实现的i.i.d.高斯输入分布，从而基本上最大化编码增益。
2012-10-04 cs.IT math.IT
Power Allocation for Discrete-Input Non-Ergodic Block-Fading Channels
我们认为固定速率传输的功率分配算法Nakagami-m非遍历块衰落信道完美的发射机和接收机的信道状态信息和离散的输入信号星座下的短期和长期的功率约束。最优功率分配方案被证明是文献中先前结果的直接应用。我们证明了最优短期方案的SNR指数由Singleton界给出。我们还说明了采用长期的功率约束的显着收益。由于所涉及的表达式的性质，最佳方案的复杂性可能是禁止的系统实现。我们提出了简单的次优功率分配方案，其中断概率性能非常接近最优方案所获得的最小中断概率。
2007-07-04 cs.IT math.IT
The Influence of Adaptive Multicoding on Mutual Information and Channel Capacity for Uncertain Wideband CDMA Rayleigh Fading Channels
研究了宽带DS-CDMA瑞利衰落信道中信道状态信息不完全的自适应调制问题。我们假设一个多维的信号子空间跨越的随机扩频码（multicoding）的集合，并研究了子空间的尺寸和概率分布的传输符号的信道输入和输出之间的互信息的不确定性的存在下，关于信道的真实状态的影响。我们开发近似的互信息，以及上界和下界的互信息，明确规定的尺寸的信号星座，可解决的衰落路径的信道上，当前估计的信道状态，和信道估计的均方误差。我们分析这些近似和界限，以量化信号的尺寸和符号分布对系统性能的影响。
2006-04-07 cs.IT math.IT
A New Family of Unitary Space-Time Codes with a Fast Parallel Sphere Decoder Algorithm
在本文中，我们提出了一个新的设计准则和一类新的酉信号星座的差分空时调制多天线系统在瑞利平坦衰落信道的衰落系数未知。大量的仿真结果表明，新的代码有显着更好的性能比现有的代码。我们已经比较了我们的代码的性能与差分检测方案，使用正交设计，凯莱差分码，不动点自由的分组码和产品的群体和对于相同的比特出错率，我们的代码允许更小的信号噪声比高达10 dB。新码的设计是通过性能指标的优化以系统的方式完成的，该性能指标密切地描述了作为信噪比的函数的比特出错率。新的性能指标是计算简单，我们推导出其梯度相对于星座参数的解析表达式。解码建议星座减少到一组一维最近点的问题，我们使用并行球解码器算法解决。该译码策略还可以提高现有码的译码效率。
2007-07-05 cs.IT math.IT
Symbol Error Rates of Maximum-Likelihood Detector: Convex/Concave Behavior and Applications
研究了AWGN信道（非衰落信道和衰落信道）下最大似然检测器符号出错率的凸性/凸性特性。通用条件下，SER是一个凸/凹函数的SNR确定。SER的一阶和二阶导数的普遍界，得到的任意星座，其中一些是紧的。最后讨论了这些结果的应用，包括空间复用系统中的最优功率分配，降低或增加（干扰问题）出错率的最优功率/分时分配，以及对衰落信道的影响。
2007-05-08 cs.IT math.IT
Downlink Non-Orthogonal Multiple Access without SIC for Block Fading Channels: An Algebraic Rotation Approach
本文研究了块衰落信道下的下行非正交多址接入问题。对于单天线的情况，我们提出了一类NOMA方案，其中所有用户的信号被映射到$n$维星座图中，这些星座图对应于来自数域的相同代数格，允许每个用户通过单用户解码获得全分集增益，即，没有连续干扰消除（SIC）。分析了该方案在任意功率分配因子下的最小乘积距离，并给出了其上界。在所提出的一类计划，我们还确定了一个特殊的家庭NOMA计划的基础上的基本理想格，其最小产品的距离可以很容易地控制格分区。我们的分析表明，在所提出的方案中，基于格划分的方案实现了最大的叠加星座的最小乘积距离，这是密切相关的符号出错率的接收机与单用户解码。仿真结果验证了我们的分析，并显示所提出的计划相比，基准NOMA计划的有效性。我们的设计扩展到多天线的情况下，也被认为是类似的分析和结果。
2019-05-23 cs.IT eess.SP math.IT
On the Capacity of the Dirty Paper Channel with Fast Fading and Discrete Channel States
“写脏纸”容量结果关键地取决于发射机处的完美信道知识，因为信道实现中即使很小的不确定性的存在也严重地妨碍了发射机针对信道状态对其传输进行预编码的能力。这是特别令人失望的，因为它意味着实际系统中的干扰预编码仅在用户处的信道估计具有非常高的精度时才有效，而这是在无线环境中通常无法达到的条件。在本文中，我们表明，当状态序列是从一个离散分布，如受约束的输入星座，状态解码可以近似为最佳的，是可能的实质性改进。我们认为“写在脏纸上”的信道中，状态序列乘以一个快速衰落过程，并推导出条件的衰落和状态分布的状态解码接近容量。这些条件直观地涉及到接收器正确识别输入和状态实现的能力，尽管衰落引入了不确定性。
2016-02-06 cs.IT math.IT
Reliable MIMO Optical Wireless Communications Through Super-Rectangular Cover
在本文中，我们考虑了强度调制直接检测MIMO光无线通信（OWC）系统。对于这样的系统，一个新的超矩形覆盖理论的发展，以刻画唯一可识别性和完全可靠性。该理论指出，当且仅当覆盖阶数等于发射机孔径数时，发射的矩阵信号可以被唯一地识别，即，全覆盖。此外，我们证明了充分的可靠性是保证空时分组编码MIMO-OWC在常用的对数正态衰落信道与ML检测器当且仅当STBC使全覆盖。此外，分集增益可以几何地解释为超矩形的覆盖阶数，其应该被最大化，并且该超矩形的体积，作为分集损失，应该被最小化。利用该准则，证明了在块衰落信道下，最优线性空时分组码是具有最优功率分配的空间重复码。最佳非线性空时分组码的设计被证明是等价于构建最佳多维星座。具体来说，提出了一个多维星座从丢番图方程，然后，示出了更节能比常用的非负脉冲幅度调制星座。
2016-07-14 cs.IT math.IT
Signal Constellation Construction via Radio Frequency Mirrors
提出一种结合反馈与射频镜像的闭环基于媒体的调制系统，通过优化信号星座图和复权重反馈精炼发射信号，显著增大最小欧几里得距离，使性能接近AWGN信道。
2024-12-24 cs.IT eess.SP math.IT
Node Repair for Distributed Storage Systems over Fading Channels
分布式存储系统和相关的存储代码可以有效地存储大量数据，同时确保在节点故障的情况下可检索数据。这种系统的研究，特别是有限域上存储码的设计，假设节点通信的物理信道是无差错的。例如，在无线存储系统中，情况并非总是如此。我们研究了分布式存储系统中节点修复期间子数据包被错误修复的概率，其中节点通过AWGN或Rayleigh衰落信道进行通信。渐近概率（SNR的增加），一个节点被错误地修复示出完全由DSS的修复局部性和无线信道的符号出错率确定。最后，我们提出了一些设计标准的物理层编码在这种情况下，并使用它来计算最佳旋转QAM星座用于无线分布式存储系统。
2014-09-25 cs.IT math.IT
Linear Physical-layer Network Coding in Galois Field for Rayleigh fading 2-Way Relay Channels
本文提出了一种新的适用于瑞利衰落双向中继信道（2-WRC）的线性物理层网络编码（LPNC）。中继器通过将用户数据乘以适当选择的生成矩阵，而不是简单的模2（比特XOR）操作，直接将两个用户的叠加信号映射到GF（2^2）中的线性网络编码组合。我们推导出LPNC和5 QAM去噪和转发（5 QAM-DNF）的星座约束容量[2]，并进一步明确表征LPNC和5 QAM-DNF之间的容量差异。基于我们的分析和仿真，我们强调，在不使用不规则的5 QAM映射和牺牲频谱效率的情况下，我们在GF（2^2）中的LPNC在低SNR区域优于5 QAM-DNF方案，而在中高SNR区域实现相同的性能。
2012-11-02 cs.IT math.IT
Analysis of Optimal Combining in Rician Fading with Co-channel Interference
本文导出了当期望信号和干扰信号都受到莱斯衰落时，采用最佳合并的接收分集系统在a）等功率不相关干扰源b）不等功率干扰源c）干扰源相关情况下的近似误符号率（SER）、中断概率和速率表达式。推导出的表达式适用于任意数量的接收天线和发射器，并为任何正交幅度调制（QAM）星座。此外，我们推导出一个简单的封闭形式的表达SER的干扰限制制度，瑞利衰落的干扰的特殊情况下。一个密切的匹配之间的SER，中断概率和速率的结果，通过推导出的解析表达式和从蒙特卡洛模拟得到的。
2019-05-09 cs.IT eess.SP math.IT
Embedded Rank Distance Codes for ISI channels
发送字母表约束空时码的设计自然会导致秩距离码的设计问题。最近，平坦衰落信道的分集嵌入式多级空时码已被设计从二进制矩阵的集合，通过将它们映射到QAM和PSK星座上的二进制域上的秩距离保证。在本文中，我们证明了衰落符号间干扰（ISI）信道的分集嵌入空时码可以设计与可证明的秩距离保证。作为一个推论，我们得到了一个渐近表征的固定发射字母速率分集权衡多天线衰落ISI信道。其核心思想是构造和分析由ISI信道引起的具有特殊结构的二元矩阵的性质。
2007-07-29 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
Optimal Power Control for Fading Channels with Arbitrary Input Distributions and Delay-Sensitive Traffic
在平均功率约束和服务质量（QoS）要求的条件下，提出了在任意输入分布下最大化有效容量的最优功率控制策略。分析导致在低功率状态和两种极限情况下的最优功率控制策略的简化表达式，即，非常严格的QoS约束和消失的QoS约束。在低功率状态下，恒定功率方案的能量效率（EE）性能也通过表征任意输入信令和一般衰落分布的每比特最小能量和宽带斜率来确定。随后，专门的Nakagami-m和Rician衰落信道的结果。此外，有效容量和EE之间的权衡进行了研究，通过确定最佳的功率控制方案，最大限度地提高了有效容量的最低要求EE和平均传输功率的约束。电路功耗被明确考虑在EE制定。通过数值计算，比较了恒功率和最优功率控制方案在不同信号星座和高斯信号下的性能。QoS约束，输入分布，衰落的严重程度，和平均发射功率电平上建议的功率控制方案，最大可实现的有效容量和EE的影响进行了评估。
2018-05-18 cs.IT math.IT
Ergodic Capacity and Optimal Handover in Satellite Mega-Constellations under Finite Serving Times
Monash University（蒙纳士大学）
本文研究了在任意切换策略和有限服务时间下，低地球轨道 mega-星座链路的 ergodic 容量特性，提出了基于半随机卫星信道的模型，并通过非线性分数规划方法得出了最优切换策略。
2026-09-14 cs.IT math.IT
Low-Density Graph Codes for slow fading Relay Channels
本文研究了块衰落中继信道下低密度奇偶校验码的迭代译码问题。我们考虑两个用户，采用编码合作，解码和转发的一个变种，具有比后者更小的中断概率。离散星座的中断概率分析表明，只有当编码速率不超过取决于合作水平的最大值时，才能实现全分集。我们推导出一个新的代码结构，通过扩展以前公布的全分集根LDPC码，设计的BF点对点信道，表现出速率兼容性的属性，这是必要的编码合作。我们通过一种新的密度演化分析来估计其渐近性能，并确定了有限长码的字出错率性能。我们表明，我们的代码结构具有近中断极限性能的所有块长度和编码率的范围高达0.5，这是最高的可能的编码率为两个合作用户。
2011-03-28 cs.IT math.IT
Constrained Riemannian Noncoherent Constellations for the MIMO Multiple Access Channel
我们考虑多用户星座的设计与K个用户的多址接入信道（MAC），与M个天线，同时发送到一个接收机配备了N个天线通过瑞利块衰落信道，当没有信道状态信息（CSI）是提供给发送器或接收器。在相干时间至少为T>=（K+1）M的全分集情况下，提出的星座设计准则是基于由Bobller和Varanasi推导的多用户成对错误概率（PEP）的渐近表达式。在非全分集的情况下，以前的PEP表达式不再有效，建议的设计标准是基于代理的PEP最近提出的Ngo和杨。虽然PEP表达式及其边界或代理先前被认为是难以优化的，但在这项工作中，我们推导出它们各自的无约束梯度。这些梯度又被用于在代表不同功率约束的不同黎曼流形中优化所提出的成本函数。特别是，除了标准的酉空时调制（USTM）导致格拉斯曼流形上的优化，我们考虑一个更宽松的每码字功率约束导致优化的所谓的斜流形，和平均功率约束导致优化的所谓的跟踪流形。配备这些理论工具，我们设计的MIMO MAC在全分集和非全分集的情况下，与国家的最先进的性能在符号出错率（SER）的多用户星座。
2022-09-02 cs.IT math.IT
A Secure Key Sharing Algorithm Exploiting Phase Reciprocity in Wireless Channels
本文提出了一种安全的密钥交换算法，利用无线信道中的互易性在两个节点$A$和$B$之间秘密密钥。互易性意味着链路$A\rightarrow B$和$B\rightarrow A$中的信道相位相同。在节点$A$和$B$处测量多个这样的倒数相位值，在下文中称为共享相位值。每个共享相位值用于掩蔽相移键控（PSK）星座的点。通过使用共享相位值旋转每个PSK星座来实现掩蔽。星座的旋转等效于以$2π$为模添加相位，并且由于信道相位在$[0,2π)$中均匀分布，所以求和的结果传达关于被加数的零信息。为了在静态或慢衰落信道上扩大密钥大小，扰动射频（RF）传播路径以创建多径衰落的若干独立实现，每个实现用于共享新的相位值。为了窃听以这种方式共享的相位值，Eve dropper（Eve）将总是面对欠定线性方程组，其将不会揭示关于其实际解值的任何有用信息。此属性用于在两个合法用户之间建立安全密钥。
2021-11-30 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
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
Energy-Efficient Modulation Design for Reliable Communication in Wireless Networks
在本文中，我们考虑了优化的$M$ -ary正交幅度调制（MQAM）星座的大小，以最小化的比特能量消耗下的平均比特出错率（BER）的约束。在能量消耗的计算中，考虑了电路、传输和重传能量。结合对数正态阴影和瑞利衰落模型的无线信道建模。通过对数正态阴影效应下的中断概率确定链路可靠性和重传概率。考虑单跳和多跳传输。通过数值计算，确定了最佳星座尺寸。一些有趣的意见与实际影响。可以看出，虽然在小的传输距离处优选大的星座，但是星座尺寸应当随着距离的增加而减小。在固定和可变发射功率场景中观察到类似的趋势。我们已经注意到，可变功率方案可以获得更高的能量效率。本文还分析了多跳线性网络中的节能调制设计。在这种情况下，调制大小和路由路径被联合优化，并且提供了线性网络中经历的比特能量和延迟的分析。
2009-06-21 cs.IT math.IT
Performance Analysis of the Ordered V-BLAST Approach over Nakagami-m Fading Channels
University of Piraeus（比雷埃夫斯大学）
研究采用最优排序的连续干扰消除（SIC）的V-BLAST方法在独立Nakagami-m衰落信道下的性能，推导了平均符号错误率和中断概率的紧致闭式界表达式。
2013-02-19 cs.IT cs.SY eess.SY
Phase Noise Resilient Codebook Design for Sparse Code Multiple Access
本文针对相位噪声影响下的SCMA系统，通过分析成对错误概率提出最小PN度量（MPNM），并设计了基于PAM的低投影母星座LP-PAM以优化码本，显著提升了误码率性能。
2025-01-28 cs.IT math.IT
Capacity and Achievable Rates of Fading Few-mode MIMO IM/DD Optical Fiber Channels
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
研究了空间路径强度调制直接检测（IM/DD）的多输入多输出（MIMO）光纤信道。空间维度表示用于传输的多个模式，并且它们之间的串扰起源于复用器和解复用器，这是偏振相关的，因此是时变的。从自由空间IM/DD MIMO信道的上限适应光纤的情况下，星座约束容量的建设性估计使用Blahut-Arimoto算法。然后提出了一种自动编码器，以优化实际的MIMO传输的预编码器和检测器，假设在发射机的信道分布知识。预编码器被示出为是鲁棒的信道中的变化。
2022-01-27 cs.IT cs.LG math.IT
Design and Detection of Unitary Constellations in Non-Coherent SIMO Systems for Short Packet Communications
本文针对非相干SIMO短包通信，提出由幅度与PSK矢量笛卡尔积构造的多符号酉星座，搭配两种多项式复杂度迭代检测器，在块瑞利衰落信道下以低复杂度实现接近最优的误码性能。
2023-11-07 cs.IT eess.SP math.IT
On the Performance of IRS-Assisted SSK and RPM over Rician Fading Channels
本文针对IRS辅助无线网络提出SSK与RPM索引调制方案，推导莱斯衰落信道下的成对错误概率、平均误码率及遍历容量，解析结果与仿真完全吻合。
2024-04-10 cs.IT eess.SP math.IT
Diversity Multiplexing Trade-off and Selection Gain in Media-Based Modulation
基于媒体的调制（MBM）的思想是在传输媒体的变化（信道状态）中嵌入信息。使用带有$w$ RF壁的RF闭合，MBM为端到端通道创建一组$2^w$可选状态。每个状态表示MBM星座点的索引。在每种状态下，从发射天线发出的波（音调）在RF闭合内经历许多伪随机来回反射。RF信号在最终离开RF封闭件时，在富散射环境中进一步传播以到达接收器。这导致每个接收天线的独立复信道增益。结果，不同MBM星座点的坐标（在接收天线上形成的信道增益的向量）将彼此独立。这与传统传输方案不同，在传统传输方案中，在发射机处使用的固定星座结构将乘以固定但随机的信道增益。由于这种独立性，MBM相对于传统系统提供了几个优点，包括“多个接收天线上的信息的可加性（与发射天线的数量无关）"和“静态衰落信道上的固有分集”。本文研究了MBM星座的分集复用折衷问题。分析表达式提供的MBM与传统系统的优势。特别地，示出了配备有MDS码（即使具有相对小的码长）的$1\times N_r$ SIMO-MBM星座显著优于$N_r\times N_r$传统MIMO。
2022-02-06 cs.IT math.IT
Power Allocation for Discrete-Input Delay-Limited Fading Channels
我们认为固定速率传输的功率分配算法Nakagami-m非遍历块衰落信道完美的发射机和接收机的信道状态信息和离散的输入信号星座，在短期和长期的功率约束。最优功率分配方案被证明是文献中先前结果的直接应用。我们表明，最佳的短期方案的SNR指数是由m倍的Singleton界。我们还说明了采用长期的功率约束的显着收益。特别是，我们分析了最佳的长期解决方案，零中断可以实现提供相应的短期SNR指数与相同的系统参数是严格大于一。相反，如果短期SNR指数小于1，我们表明，零中断不能实现。在这种情况下，我们推导出相应的长期SNR指数作为Singleton界的函数。由于所涉及的表达式的性质，最佳方案的复杂性可能是禁止的系统实现。因此，我们提出了简单的次优功率分配方案，其中断概率性能非常接近最优方案所获得的最小中断概率。我们还表明，这些技术的适用性，采用正交频分复用的实际系统。
2007-06-14 cs.IT math.IT
Bit Error Rate Analysis of M-ARY PSK and M-ARY QAM Over Rician Fading Channel
本文主要研究了莱斯衰落信道中不同信噪比下多进制QAM和多进制PSK的误比特率性能。信号在无线通信系统中经历多径传播，这导致信号幅度在时间上迅速波动，被定义为衰落。莱斯衰落是一种小信号衰落。莱斯衰落是无线电传播不一致性的假设模型，其由无线电信号自身的分数抵消产生，并且因此信号通过几个不同的路径到达接收器。在这种情况下，至少一个目的地路径被延长或缩短。从本文中可以看出，对于M进制QAM和M进制PSK（如256 QAM，64 PSK等），当信噪比以分贝为单位增加时，其误比特率值减小，并利用MATLAB仿真给出了M进制QAM和M进制PSK的星座图。在信噪比一定的情况下，随着分集阶数的增加，误比特率也随之下降。分集是一种有影响的接收机系统，它提供了对接收信号强度的改善。
2020-02-16 cs.IT eess.SP math.IT
Constrained Capacity for Faster-than-Nyquist Signaling in Frequency-Selective Fading Channels
Carleton University（卡尔顿大学）；Middle East Technical University（中东科技大学）
本文研究频率选择性信道下DFT预编码FTN信号的受限容量，通过CP/CS分解干扰并推导失配解码速率，证明FTN优于奈奎斯特传输。
2026-09-09 cs.IT eess.SP math.IT
