Robust Joint Message and State Transmission under Arbitrarily Varying Jamming
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
本文研究了在任意变化干扰下的鲁棒联合信息与状态传输，提出了确定性的编码方案，并给出了容量-失真函数的下界及容量达到的案例。
2026-02-18 cs.IT math.IT
On a Relationship between the Correct Probability of Estimation from Correlated Data and Mutual Information
设$X$、$Y$是两个相关的离散随机变量。我们考虑通过一些编码器函数$φ(Y)$从$Y$的编码数据$φ(Y)$估计$X$。我们推导出一个描述正确估计概率与$X$和$φ(Y)$之间的互信息之间关系的不等式。该不等式可用于以估计秘密数据的成功概率作为安全性判据的密码系统的安全性分析。给出了强保密准则中保密指数的直观含义。
2017-02-04 cs.IT math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for Communications and Jamming in Multi-Antenna Multi-Carrier Cognitive Radio Systems
随着无线通信系统数量的增加和对带宽的需求，无线介质已经变成拥塞和竞争的环境。在这样的环境下运行带来了一些挑战，特别是对于军事通信系统来说，它需要保证可靠的通信，同时避免干扰其他友好或中立系统并拒绝敌方系统的服务。在这项工作中，我们研究了一种新的应用率分离多址（RSMA）的联合通信和干扰与多载波（MC）波形在多天线认知无线电（CR）系统。RSMA是用于下行链路多天线无线网络的鲁棒多址方案。RSMA依赖于发射机处的多天线速率分离（RS）和接收机处的连续干扰消除（SIC）。我们的目标是同时与次要用户（SU）和干扰敌对用户（AU）进行通信，以破坏他们的通信，同时限制对主要用户（PU）的干扰，在所有用户在各自的网络中通过MC波形进行宽带通信。我们认为，在发射机（CSIT）的SU和PU的不完美CSI的实际设置，和统计CSIT的AU。我们制定了一个问题，以获得最佳的预编码器，最大限度地提高互信息下的干扰和干扰功率约束。我们提出了一种基于交替优化-交替方向乘数法（AOADMM）的算法来解决由此产生的非凸问题。基于Karush-Kuhn-Tucker条件进行分析，确定了保证问题可行性的最优干扰和干扰功率阈值，并提出了一种实用的干扰功率阈值计算算法。通过仿真，我们表明，RSMA实现了更高的和速率比空分多址（SDMA）。
2022-02-16 cs.IT math.IT
Jamming Aided Covert Communication with Multiple Receivers
我们认为，一个发射机隐蔽地与多个接收机的帮助下，一个友好的干扰机。用于不同接收机的消息在相互正交的频带中传输。敌方观察所有这些频段，旨在检测是否发生通信，而友好的干扰机广播干扰信号，以降低敌方的检测性能。考虑了块瑞利衰落信道模型，并在两种情况下对隐蔽通信的性能进行了评估：1）无线信道变化缓慢，使得传输在一个信道相干时间块内结束; 2）无线信道变化快速，使得在整个传输完成之前无线信道已经改变了几次。在前一种情况下，受隐蔽性约束，我们最大化的有效速率的总和，通过优化每个接收机的发射功率分配和传输速率。在后一种情况下，我们考虑到信道训练过程，并受到隐蔽性约束，我们最大化的遍历速率的总和，通过优化功率分配和导频长度。虽然这两个优化问题都是非凸的，但我们给出了求其全局最优解的方法。此外，我们还提出了寻找次优解的方法，具有较低的计算复杂性。数值结果给出了两种情况下的性能进行评估。
2021-03-02 cs.IT math.IT
Mutual Information in Community Detection with Covariate Information and Correlated Networks
研究了当节点标签存在协变量信息且观测到多个相关网络时的社区发现问题。我们提供了一个渐近上界的每个节点的互信息，以及一个启发式分析的多元性能指标称为MMSE矩阵。这些结果表明，表面上非常不同类型的信息的组合效应可以明确地在公式中的特点，涉及低维估计问题的加性高斯噪声。我们的分析得到了数值模拟的支持。
2019-12-11 cs.IT cs.LG math.IT
A Combinatorial Model of Interference in Frequency Hopping Schemes
在跳频（FH）方案中，用户使用在同一组频率信道上定义的FH序列同时通信。FH序列指定在通信进行时要使用的频率信道。许多关于跳频方案性能的研究是基于成对相互干扰或对抗性干扰，而不是两者兼而有之。在本文中，我们评估的性能的跳频方案方面的两个组明智的相互干扰和对抗性干扰（干扰），请记住，两个以上的用户可能会同时发送在干扰机的存在。建立了无覆盖码和跳频方案之间的对应关系。这给出了传输容量的下限。此外，我们指定一个干扰机模型，并考虑什么额外的属性覆盖免费的代码应该有抵抗干扰机。我们证明，一个纯粹的组合方法是不足以对付这样的干扰，但与使用的伪随机性，我们可以有一个系统，具有高吞吐量，以及对干扰的安全性。
2018-07-26 cs.IT math.CO math.IT
Performance of MMSE MIMO Receivers: A Large N Analysis for Correlated Channels
线性接收机被认为是一种有吸引力的低复杂度的替代多天线MIMO通信的最佳处理。在本文中，我们描述了MMSE MIMO接收机的性能在大天线数量的限制，在信道相关性的存在。使用副本的方法，我们推广我们的结果arXiv：0810.0883克罗内克积相关信道，并计算并行MMSE子信道的MIMO系统的互信息的渐近均值和方差。副本方法允许我们使用最佳接收机互信息和高斯输入的MMSE SIR之间的关系来计算MMSE子信道的SIR的联合矩。使用arXiv：0810.0883中讨论的方法，可以示出互信息在分布上收敛于高斯随机变量。我们的结果同意非常好的模拟，即使有一个中等数量的天线。
2009-02-20 cs.IT math.IT
Asymptotic Mutual Information Statistics of Separately-Correlated Rician Fading MIMO Channels
在存在Rician衰落和空间相关的情况下，需要精确表征MIMO系统的互信息以评估无线通信信道的吞吐量。在这里，我们提出了一种渐近的方法，允许近似的互信息的分布为高斯分布，以提供平均可达速率和中断概率。更精确地说，当发射天线和接收天线的数目渐近增长且它们的比率接近一个有限常数时，推导了分离相关莱斯衰落MIMO信道的互信息的均值和方差。推导是基于副本的方法，广泛用于理论物理的渐近技术，最近，在通信（CDMA和MIMO）系统的性能分析。副本方法允许以相对简单的方式分析非常困难的系统情况，尽管一些作者指出其假设并不总是严格的。意识到这一点，我们强调的关键假设在这种情况下，非常类似的假设在技术文献中使用的副本方法在其渐近分析。至于有关的互信息的高斯分布的收敛性，它表明，它持有一些温和的技术条件下，这相当于假设的空间相关结构没有渐近占主导地位的本征模。渐近方法的准确性进行评估，提供了相当数量的数值结果。它示出的近似是非常准确的，在各种各样的系统设置，即使当发射和接收天线的数量是小到几个单位。
2007-12-24 cs.IT math.IT
List-Decoding Counterexamples Yield Lower Bounds on Mutual Correlated Agreement Error
College of Computer Science and Artificial Intelligence, Fudan University（复旦大学计算机科学与人工智能学院）；Shanghai Engineering Research Center of Blockchain（上海区块链工程研究中心）；Shanghai Institute for Mathematics and Interdisciplinary Sciences（上海数学与交叉学科研究院）
研究表明列表译码反例可给出互相关协议错误的下界。通过给定线性码列表译码性的反例构造相关码，给出错误下界及见证字，还有保持结构版本。并应用于AG评估码和里德 - 所罗门码，得出相应结论。
2026-07-14 cs.IT math.IT
Large N Analysis of Amplify-and-Forward MIMO Relay Channels with Correlated Rayleigh Fading
在此基础上，推导了在大阵列限制下，源端与目的端之间无直接链路的平坦瑞利衰落放大转发MIMO中继信道的互信息的累积量。该分析是基于副本技巧，并涵盖了空间独立和相关的衰落在第一和第二跳，而波束成形在所有终端被限制到确定性的权重矩阵。得到了互信息的均值和方差的表达式。它们的参数由一个非线性方程组确定。当天线数n趋于无穷大时，所有较高的累积量都将消失。总之，互信息I的分布在大的n极限下变成高斯分布，并且完全由I的均值和方差的表达式表征。与仿真结果的比较表明，渐近结果作为一个很好的近似系统只有几个天线在每个节点。结果的推导遵循Moustakas等人在[1]中形式化的技术。虽然与点对点MIMO信道相比，MIMO中继信道的评估涉及更多，但结果的结构再次令人惊讶地简单。特别地，获得了用于互信息的平均值的简洁公式，即，无直接链路的两跳放大转发MIMO中继信道的遍历容量。
2006-12-22 cs.IT math.IT
On the Outage Capacity of Correlated Multiple-Path MIMO Channels
多天线阵列在发射和接收中的使用已经被证明显著地增加了无线通信系统的吞吐量。因此，人们对表征现实相关信道的互信息的遍历平均值产生了相当大的兴趣。在这里，提出了一种方法，提供了解析表达式，不仅为平均值，但也较高的累积矩的分布的互信息的零均值高斯（多输入多输出）MIMO信道与最一般的多径协方差矩阵时，在接收机的信道是已知的。这些信道包括多抽头延迟路径，以及具有不能被写为克罗内克积的协方差矩阵的一般信道，诸如在发射机和接收机端具有一般相关性的双极化天线阵列。的数学方法是正式有效的大天线数量，在该限制中，它示出了所有较高的累积矩的分布，比前两个规模为零。因此，确认了互信息的分布趋向于高斯分布，这使得能够计算中断容量。这些结果是相当准确的，即使在几个天线的情况下，这使得这种方法适用于现实情况。
2005-09-28 cs.IT math.IT
Asymptotic Capacity and Optimal Precoding Strategy of Multi-Level Precode & Forward in Correlated Channels
我们分析了一个多级MIMO中继系统，其中多天线发射机通过几个中继级将数据发送到多天线接收机，也配备了多个天线。假设在每一跳中的相关衰落，每个中继接收由前一级发送的信号的衰落版本，对接收到的信号执行预编码并将其重传到下一级。使用自由概率理论，并假设在中继级的噪声功率-但不是在接收机-是可以忽略不计的，一个封闭形式的表达的端到端的渐近瞬时互信息推导出在所有级别的天线的数量以相同的速率增长大。这个渐近表达式被证明是独立的信道实现，只依赖于信道统计，也作为渐近值的端到端的平均互信息。我们还提供了最大化渐近互信息的预编码矩阵的最佳奇异向量：由预编码矩阵的奇异向量表示的最佳发送方向在信道相关矩阵的特征向量上对齐，因此它们可以仅使用信道矩阵的已知统计来确定，并且不依赖于特定的信道实现。
2008-03-07 cs.IT math.IT
A Single-letter Upper Bound for the Sum Rate of Multiple Access Channels with Correlated Sources
具有任意相关信源的多址信道的容量域问题一直是一个悬而未决的问题。Cover，El Gamal和Salehi给出了一个可实现的区域，其形式为单字母熵和互信息表达式，而没有单字母逆。Cover，El Gamal和Salehi也给出了一些n字母互信息的逆，这些互信息是不可计算的。在本文中，我们推导出一个上界的总和速率的信道在一个单字母的表达式，通过使用频谱分析。Cover、El Gamal和Salehi方案的和率的不可计算性来自于难以表征n个字母通道输入的可能联合分布。在这里，我们引入了一个新的数据处理不等式，这导致了这些可能的联合分布的一个单字母的必要条件。我们开发了一个单一的字母上限的总和率使用这个单一的字母的必要条件可能的联合分布。
2005-11-28 cs.IT math.IT
Analysis of HARQ-IR over Time-Correlated Rayleigh Fading Channels
本文研究了混合自动重传请求与增量冗余（HARQ-IR）在瑞利衰落信道下的性能。与以往的分析不同，本文考虑了信道的时间相关性。在时间相关的衰落信道下，多个HARQ传输中的互信息是相关的，使得分析具有挑战性。利用多项式拟合技术，导出了累积互信息的概率分布函数。三个有意义的性能指标，包括中断概率，平均传输次数和长期平均吞吐量（LTAT），然后推导出封闭形式。此外，HARQ-IR的分集阶数也进行了研究。证明了通过HARQ-IR可以实现全分集，即，即使在时间相关的衰落信道下，分集阶数也等于传输次数。这些分析结果通过仿真验证，并使各种系统参数对性能的影响的评估。特别地，结果揭示了时间相关性对中断和吞吐量性能的负面影响。结果还表明，虽然更多的传输将提高中断性能，他们可能不会有利于LTAT时，时间相关性高。最后讨论了最大化LTAT的最优速率设计，并证明了LTAT的显著改善。
2022-09-24 cs.IT math.IT
Securing MIMO Wiretap Channel with Learning-Based Friendly Jamming under Imperfect CSI
针对 MIMO 窃听信道在不完美或缺失 CSI 下的安全问题，提出基于自编码器和 MINE 的深度学习友好干扰框架，实现可比传统方案的安全性能并联合优化检测与吞吐。
2024-10-27 cs.IT eess.SP math.IT
Semantic Communication as a Signaling Game with Correlated Knowledge Bases
语义通信（SC）超越了技术通信，在技术通信中，给定的比特或符号序列（通常称为信息）在嘈杂的信道上可靠地传输，而不管其含义如何。在供应链中，传递信息的意义变得很重要，这需要发送者和接收者之间通过他们的知识库达成某种协议。从这个意义上说，SC与信号游戏密切相关，其中发送者采取行动向接收者发送传达信息的信号，而接收者可以解释信号并相应地选择响应。本文基于信号博弈建立了供应链模型，并利用互信息来刻画供应链的性能。此外，我们表明，条件互信息之间的通信方的知识库的实例起着至关重要的作用，在提高性能的SC。
2022-09-01 cs.IT math.IT
Fundamental Limits for Jammer-Resilient Communication in Finite-Resolution MIMO
本文研究了有限分辨率 ADC 下 MIMO 抗干扰通信的基本极限，证明强干扰会导致 ADC 饱和或量化噪声淹没信号，推导出互信息随干扰功率趋于零的界限，并指出每增加 6.02 dB 干扰功率需增加 1 比特分辨率以维持通信。
2024-08-27 cs.IT math.IT
On the Capacity Achieving Transmit Covariance Matrices of MIMO Correlated Rician Channels: A Large System Approach
我们确定的容量实现的输入协方差矩阵的相干块衰落相关MIMO莱斯信道。与Rayleigh和不相关Rician情况相比，最佳输入协方差矩阵的特征向量没有封闭形式的表达式。特征向量和特征值都必须用数值方法计算。由于相应的优化算法不是很有吸引力，我们评估的平均互信息的限制时，发送和接收天线的数量收敛到无穷大，在相同的速度。在信道半相关的情况下，我们提出了一个大系统近似的优化算法，并建立了一些收敛性结果。仿真结果表明，我们的方法提供了可靠的结果，即使是相当温和的数量的发射和接收天线。
2006-08-25 cs.IT math.IT
Dictator Functions Maximize Mutual Information
令$(\mathbf X, \mathbf Y)$表示两个任意相关的Rademacher随机变量$(X, Y)$的$n$独立同分布副本。证明了不等式$I(f(\mathbf X); g(\mathbf Y)) \le I(X; Y)$对任意两个布尔函数$f,g \colon \{-1,1\}^n \to \{-1,1\}$（$I(\cdot; \cdot)$表示互信息）成立.我们进一步表明，平等一般只实现了独裁者的功能$f(\mathbf x)=\pm g(\mathbf x)=\pm x_i$，$i \in \{1,2,\dots,n\}$。
2018-02-01 cs.IT math.IT math.PR
On Finite-Time Mutual Information
Shannon-Hartley定理可以在信号观测时间无限长的情况下精确计算信道容量。然而，有限时间互信息的计算，这仍然是未知的，是必不可少的指导实际通信系统的设计。本文研究了有限时间观测窗内两个相关高斯过程之间的互信息。我们首先推导出有限时间互信息通过提供一个极限表达式。然后，我们数值计算的互信息在一个单一的有限时间窗口。我们发现，在有限的时间窗口内，每秒传输的比特数可以超过整个时间轴上平均的互信息，这被称为双平均现象。进一步，利用迹类算子的Mercer展开，推导了典型信号自相关情形下的有限时间互信息公式，揭示了有限时间互信息问题与算子理论之间的联系.最后，我们解析地证明了在这种典型情况下的平均值的存在性，并证明了它与香农容量的兼容性。
2022-04-24 cs.IT math.IT
The Three-User Finite-Field Multi-Way Relay Channel with Correlated Sources
本文研究了三用户有限域多路中继信道，其中用户之间通过一个中继进行消息交换。消息是任意相关的，并且有限场信道是线性的，并且受到任意分布的加性噪声的影响。问题是确定最小可实现的源信道速率，定义为可靠通信所需的每个源符号的信道使用。我们结合Slepian-Wolf信源编码和函数解码前向信道编码，得到两类信源信道组合的解。此外，对于共同信息等于互信息的相关信源，我们提出了一种新的编码方案，以实现最小的信源信道速率。
2013-06-17 cs.IT math.IT
Testing (Conditional) Mutual Information
本文研究互信息与条件互信息检验的样本复杂度，给出区分条件独立与条件依赖所需样本数的上界并证明其在若干参数区域紧致，同时提出模拟弱相关样本的新方法和可处理相关样本的等价性检验估计器。
2025-06-04 cs.DS cs.IT math.IT
Communication Requirements for Generating Correlated Random Variables
两个熟悉的概念的相关性被重新发现作为极端的工作点，用于模拟离散无记忆通道，其中通道输出仅基于通道输入的描述而生成。Wyner的“公共信息”与所需的最低描述率相吻合。然而，当独立于输入的公共随机性是可用的，必要的描述率减少到香农的互信息。这项工作的特点之间的最佳权衡的数量共同使用的随机性和所需的描述率。
2008-05-01 cs.GT cs.IT math.IT
Capacity and Character Expansions: Moment generating function and other exact results for MIMO correlated channels
我们应用一个有前途的新方法，从李群的表示领域来计算酉群上的积分，这对多天线通信很重要。为了证明这种技术的力量和简单性，我们首先重新推导出一些结果，最近在无线信息论的社会中使用，只使用几个简单的步骤。特别是，我们得到的联合概率分布矩阵GG* 的特征值，与G的半相关高斯随机矩阵或高斯随机矩阵与非零均值（和G* 其厄密共轭）。然后，这些联合概率分布函数可以用于计算两端具有多个天线的高斯信道的互信息的矩生成函数，其中高斯信道具有其信道矩阵G的该概率分布。然后，我们转向以前未解决的问题，计算的矩生成函数的互信息的MIMO（多输入多输出）信道，这是相关的接收机和发射机。由该矩母函数得到了互信息的各态历经平均，并研究了中断概率。这些方法可以应用于许多其他问题。作为一个特殊的例子，我们研究了酉编码的MIMO系统的空时传输，我们推导出接收信号的分布时，在发射端的信道矩阵相关。
2005-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cs.IT
On the Effectiveness of Hybrid Mutual Information Estimation
University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）
本文提出统一判别式与生成式方法的变分界及混合互信息估计框架，并用轻量 PQ 降低估计方差，在高维高斯和自由粒子随机过程上验证其更优。
2023-06-02 cs.IT cs.LG math.IT
Mutual Information-Based Planning for Informative Windowed Forecasting of Continuous-Time Linear Systems
KAIST（韩国科学技术院）
本文提出基于互信息的传感资源规划方法，用于降低目标量的预测不确定性，适用于连续时间线性系统。通过扩展平滑方法，处理更一般的验证实体——未来有限时间窗口内的连续变量序列，并通过条件独立结构和固定间隔平滑公式进行量化。
2013-08-01 cs.IT cs.SY eess.SY
Transmitting Correlation for Data Transmission over the Bosonic Arbitrarily Varying Channel
本研究提出在玻色子任意变化信道中，通过经典相关热光或纠缠双模压缩态来对抗能量受限干扰源，利用同频检波器实现数据传输。
2026-03-02 cs.IT math.IT quant-ph
Inference of forex and stock-index financial networks based on the normalised mutual information rate
在本文中，我们研究的数据从金融市场使用的信息理论工具，我们称之为归一化的互信息率，并展示如何使用它来推断的基本网络结构的相互关系的外汇汇率和股票指数的14个国家的全球和欧盟。我们首先提出的数学方法，并讨论其计算方面，然后将其应用到人工数据从混沌动力学和相关的随机变量。接下来，我们应用该方法来推断金融数据的网络结构。特别是，我们研究并揭示了各种外币汇率和股票指数之间的相互关系，在两个独立的网络，我们还进行了分析，以确定其结构特性。我们的研究结果表明，两者都是小世界网络共享相似的属性，但也有明显的差异，在反导性。最后，从经济学的角度进行了讨论，进一步支持了15个经济体之间的一致关系。
2017-10-05 cs.IT math.DS math.IT
Precoding-Oriented CSI Feedback Design with Mutual Information Regularized VQ-VAE
Department of ECE, Rutgers University（电子工程系，罗格斯大学）；Nokia Bell Labs（诺基亚贝尔实验室）
本文提出一种基于VQ-VAE的面向预编码的CSI反馈框架，结合信息论正则化，实现高效CSI压缩与高系统性能。
2026-01-22 cs.AI cs.IT eess.IV
Security Vulnerability of FDD Massive MIMO Systems in Downlink Training Phase
我们考虑了频分双工（FDD）大规模多输入多输出（MIMO）系统的下行链路信道训练时，在网络中存在多天线干扰。干扰机意图通过设计基于其信道的二阶统计的攻击来降低下行链路信道训练的均方误差（MSE）。信道被假定为空间相关的。首先推导出信道估计均方误差的封闭表达式，然后由干扰机确定最大化均方误差的条件。数值结果表明，即使合法系统使用具有大量导频符号的最佳训练信号，所提出的干扰也会严重增加估计MSE。
2018-12-09 cs.CR cs.IT eess.SP
