Diversity-Multiplexing-Delay Tradeoffs in MIMO Multihop Networks with ARQ
研究了多跳MIMO中继网络中采用ARQ的分集、复用和时延的折衷问题，其中随机时延是由发送和ARQ重传引起的。这导致了一个最佳的ARQ分配问题，每跳延迟或端到端延迟约束。最优ARQ分配必须在接收机在分配的最大ARQ轮中未能解码的ARQ错误和由于延迟引起的分组丢失之间进行权衡。这两个概率的错误，其特征在于使用分集复用延迟权衡（DMDT）（无延迟）和随机延迟的尾概率，分别使用大偏差技术。然后，最优ARQ分配问题可以被表述为凸优化问题。我们发现，最佳的ARQ分配应该平衡每个链路的性能，以及避免显着的队列延迟，这也是通过数值例子证明。
2010-01-05 cs.IT math.IT
MIMO ARQ with Multi-bit Feedback: Outage Analysis
研究了离散输入星座的多输入多输出（MIMO）块衰落信道中增量冗余自动重传请求（INR-ARQ）传输的渐近中断性能。我们首先表明，传输与随机码使用的离散信号星座在所有的发射天线实现了最佳中断分集的Singleton界。然后，我们分析了MIMO块衰落信道下INR-ARQ传输的最佳SNR指数和中断分集。我们表明，一个显着的增益中断分集获得通过提供一个以上的比特反馈，在每个ARQ轮。因此，INR-ARQ传输的中断性能可以显着改善与最小的额外开销。一个次优的反馈和功率自适应规则，实现最佳的中断分集，提出了MIMO INR-ARQ，展示了多比特反馈提供的好处。
2010-06-10 cs.IT math.IT
Analysis of Cooperative Hybrid ARQ with Adaptive Modulation and Coding on a Correlated Fading Channel
在这项研究中，一个跨层的设计，结合自适应调制和编码（AMC）和混合自动重传请求（HARQ）技术的合作无线网络分析。文献中对这种系统的先前分析仅限于衰落信道在每次重传时是独立的情况，这可能是不现实的，除非信道变化非常快。另一方面，时间信道相关性可以对HARQ系统的性能具有显著影响。在这项研究中，利用马尔可夫信道模型，占时间相关性，非合作和合作网络的性能进行了研究的丢包率和吞吐量指标的Chase结合HARQ策略。
2019-11-12 cs.IT eess.SP 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
Cognitive Power Control Under Correlated Fading and Primary-Link CSI
研究了在恒定功率恒定速率主链路上，在中断概率约束下最大化次链路吞吐量的认知功率控制问题。我们假设一个时间相关的主信道有两种类型的反馈：完美的延迟信道状态信息（CSI）和一位自动重传请求（ARQ）。我们使用信道相关性，以提高主要和次要的吞吐量，通过利用CSI反馈来预测未来的主要信道增益。我们提供了一个数值解的延迟CSI下的功率控制优化问题。为了使解决方案易于处理ARQ-CSI下，我们重新制定的认知功率控制问题的最大化的瞬时加权和的主，辅吞吐量。我们提出了一个贪婪的ARQ-CSI算法，实现平均吞吐量相媲美的延迟CSI算法，我们最佳地解决。
2009-09-29 cs.IT math.IT
The Diversity-Multiplexing-Delay Tradeoff in MIMO Multihop Networks with ARQ
我们研究了半双工MIMO多跳网络的可靠性，数据率，和延迟之间的权衡，利用自动重传请求（ARQ）协议在渐近高信噪比（SNR）制度和在有限的SNR制度。我们提出了新的ARQ协议设计，优化这些权衡。我们首先推导出分集复用延迟权衡（DMDT）在高信噪比制度，其中的延迟是只由重传。该渐近DMDT表明，N节点网络的性能受到最弱的三节点子网络的限制，并且三节点子网络的性能由其最弱链路决定，因此，最优ARQ协议需要通过最优地分配ARQ窗口大小来均衡每个链路上的性能。这种均衡是通过一种新的可变块长度（VBL）的ARQ协议，我们提出，实现了最佳的DMDT。然后，我们考虑DMDT在有限的SNR制度，其中的延迟是由ARQ重传和发送。我们的特点是有限的SNR DMDT的固定ARQ协议，当施加端到端的延迟约束，通过推导出的消息错误的概率，使用的方法，耦合的信息中断分析与嵌入网络分析。最后期限违反概率的指数表明系统性能再次受到最弱三节点子网络的限制。延迟延迟改变了对最优ARQ设计的考虑：更多的重传通过降低信息中断概率来减少解码错误，但也可能由于延迟最后期限违反而增加消息丢弃率。因此，最佳ARQ应该平衡链路性能，同时避免显著的延迟。
2011-08-23 cs.IT math.IT
Using Channel Output Feedback to Increase Throughput in Hybrid-ARQ
混合ARQ协议由于其被并入各种标准中而在许多分组传输系统中变得普遍。混合ARQ结合了正常的自动重传请求（ARQ）方法与纠错码，以提高可靠性和吞吐量。在本文中，我们期待在此性能的改善，特别是使用一个强大的前向纠错（FEC）码结合建议的线性反馈码的瑞利块衰落信道的反馈信息从接收机。新的混合ARQ方案最初是为点对点链路中的全接收分组反馈而开发的。然后，它扩展到各种不同的多天线的情况下（MISO/MIMO）与变化量的分组反馈信息。仿真说明了吞吐量的增益。
2012-04-11 cs.IT math.IT
A Diversity-Multiplexing-Delay Tradeoff of ARQ Protocols in The Z-interference Channel
在这项工作中，我们分析了单天线自动重传请求（ARQ）Z干扰信道（ZIC）的基本性能权衡。具体而言，我们的特点是实现三维之间的权衡多样性（可靠性），复用（吞吐量），和延迟（最大重传次数）的两个ARQ协议：一个非合作协议和合作的。考虑到不存在合作，我们研究了固定功率分裂的Han-Kobayashi（HK）方法的可实现的权衡。有趣的是，我们证明，如果第二个用户发送的共同部分，只有它的消息在其成功的解码和解码失败的情况下，在第一个用户，通信得到改善，通过保持或停止传输的共同和私人的消息。我们得到了封闭形式的表达式，可实现的权衡下，香港分裂。根据合作，两个特殊的情况下，香港被认为是静态和动态解码器。这两种解码器之间的差异在于后者动态选择应用哪种HK特殊情况解码的能力。合作显着增加可实现的第一用户多样性。
2012-04-03 cs.IT math.IT
Hybrid-ARQ Based Relaying Strategies for Enhancing Reliability in Delay-Bounded Networks
受几种时延受限的关键任务应用的启发，本文研究了基于追赶合并的混合自动重传请求（CC-HARQ）协议，以实现时延受限应用中的高可靠性。我们的方法的一个显着特点是使用端到端的延迟约束计算在网络中允许的ARQ的总数，然后最佳地将它们分布在节点，以尽量减少丢包概率（PDP），这是端到端的可靠性度量的兴趣。由于追逐合并策略结合了多次尝试接收到的数据包，我们观察到，PDP的网络依赖于中间无线信道的相干时间。因此，我们解决的问题，计算最佳分配的ARQ的CC-HARQ策略下慢衰落和快衰落的情况下。对于这两个信道条件，我们推导出封闭形式的表达式的PDP，然后制定几个优化问题，最小化PDP为一个给定的延迟界。使用广泛的理论结果的局部极小值的优化问题，我们合成低复杂度的算法，以获得接近最佳的ARQ分布。除了使用大量的仿真结果来验证我们的研究结果，详细的端到端的延迟分析也提出了建议的CC-HARQ策略优于已经已知的类型-1 ARQ为基础的策略在几种情况下。
2023-01-23 cs.IT math.IT
Joint source and channel coding for MIMO systems: Is it better to be robust or quick?
我们开发了一个框架，以优化MIMO系统中的分集，复用和延迟之间的权衡，以尽量减少端到端的失真。我们首先专注于MIMO系统中的分集复用权衡，并开发分析结果，以尽量减少失真的矢量量化器级联的空时MIMO信道码。在高信噪比制度，我们得到了一个封闭的形式表达的端到端的失真作为分集复用权衡曲线上的最佳点的函数。对于大但有限的SNR，我们通过凸优化找到这个最佳点。然后，我们考虑MIMO系统使用ARQ重传提供额外的多样性的代价延迟。对于没有延迟约束的源，通过最大化ARQ窗口大小来最小化失真。这导致ARQ增强的复用分集折衷区域，其中失真以与没有ARQ相同的方式在该区域上最小化。在源延迟约束下，问题公式化改变以考虑与随机消息到达和随机ARQ完成时间相关联的延迟失真。我们使用一个动态规划制定捕捉信道分集复用权衡在有限的SNR以及随机到达和重传动态，我们解决了最佳的复用分集延迟权衡，以尽量减少端到端的失真与源编码器，信道，和ARQ重传。我们的研究结果表明，一个延迟敏感的系统应该适应其工作点上的分集复用延迟权衡区的系统动力学。我们提供的数值结果表明，这种自适应政策的分集/复用的信道码和静态ARQ窗口大小的静态分配显着的性能增益。
2008-01-24 cs.IT math.IT
Cooperative Network Coded ARQ Strategies for Two Way Relay Channel
提出了一种新的双向中继网络中的协作自动重传请求（ARQ）方法。在分组传输失败时，网络进入协作阶段，其中分组的重传由中继节点辅助。该方法将网络编码技术与协作ARQ技术相结合，通过减少重传次数来提高网络吞吐量。对于连续重传，考虑了三种不同的选择重传节点的方法。分析比较了各种方法的吞吐量。该分析是基于二进制马尔可夫信道，它考虑了信道系数的时间相关性。分析结果表明，所提出的使用网络编码的吞吐量性能优于传统的ARQ和合作ARQ没有网络编码。它也被观察到，相关性可以有显着的性能上提出的合作网络编码的ARQ方法的影响。特别地，所提出的方法对于缓慢到适度快速衰落信道是有利的。
2013-11-26 cs.IT math.IT
Green communication via Type-I ARQ: Finite block-length analysis
研究了最优功率分配对采用自动重传请求（ARQ）的通信系统性能的影响。考虑到类型I ARQ，问题被铸造的中断概率最小化的平均功率约束。分析是基于最近的一些结果的有限长度的代码的可实现的速率，我们调查的码字长度的ARQ系统的性能的影响。我们表明，ARQ协议的性能是（几乎）不敏感的码字的长度，码字的长度$\ge 50$信道使用。此外，最优功率分配大大提高了基于ARQ的系统的功率效率。例如，考虑瑞利衰落信道、每信道使用1个nats的速率码字和中断概率$10^{-3}.$。然后，与开环通信设置相比，在最多2次和3次传输的情况下，功率自适应ARQ的实现分别将平均功率降低17和23 dB，这是（几乎）与码字长度无关的结果。此外，最佳功率分配大大增加了ARQ协议的分集增益。
2014-09-17 cs.IT math.IT
Multi-Layer Hybrid-ARQ for an Out-of-Band Relay Channel
本文讨论了衰落中继信道上的鲁棒通信，其中中继通过有限容量的带外数字链路连接到解码器。源到中继链路和源到目的地链路都受到衰落增益的影响，而衰落增益在传输之前对于编码器来说通常是未知的。为了克服这种损害，混合自动重传请求（HARQ）协议与多层广播传输相结合，从而允许可变速率解码。此外，受云无线电接入网络应用的激励，中继操作限于压缩和转发。我们的目标是最大限度地提高吞吐量的性能，成功接收的比特每信道使用的平均数，无论是长期静态信道（LTSC）或短期静态信道（STSC）模型。为了根据来自解码器的HARQ反馈机会性地利用更好的信道状态，还提出了中继处的自适应压缩策略。数值结果证实了所提出的策略的有效性。
2013-03-19 cs.IT math.IT
Outage Minimization via Power Adaptation and Allocation for Truncated Hybrid ARQ
在这项工作中，我们分析了独立块衰落信道上的混合ARQ（HARQ）协议。我们假设发射机不知道信道状态信息（CSI），但有关于信道统计的知识。我们考虑关于由发射机接收的反馈的两种情形：i）“常规”，关于解码成功/失败（ACK/NACK）的一比特反馈，以及ii）当在ACK/NACK之上，接收机向发射机提供关于解码器的状态的附加信息时的多比特反馈方案。在这两种情况下，反馈用于分配（在一比特反馈的情况下）或适配（在多比特反馈的情况下）HARQ传输尝试上的功率。在这两种情况下的目标是在长期平均和峰值功率约束下的中断概率最小化。我们投的问题到动态规划（DP）的框架和解决他们的Nakagami-m衰落信道。提出了一种基于几何规划的高信噪比（SNR）系统的简化算法。所获得的结果量化的多比特反馈的优势，在传统的方法，并表明，功率优化可以提供显着的增益超过传统的功率恒定的HARQ传输，即使在峰值功率约束的存在。
2013-11-22 cs.IT math.IT
Wireless Network Control with Privacy Using Hybrid ARQ
我们考虑的问题，资源分配在无线蜂窝网络中，节点有两个开放和私人的信息发送到基站块衰落上行链路信道。我们开发了一个跨层的解决方案，基于混合ARQ传输与增量冗余。我们提供了一个方案，结合功率控制，流量控制和调度，以最大限度地提高全局效用函数，受数据队列的稳定性，平均功率约束，和隐私中断概率的约束。我们的方案是基于这样的假设，即每个节点在每个块上都有其上行链路信道增益的估计，而只有跨信道增益的分布是可用的。我们证明，我们的计划实现了一个实用程序，任意接近的最大可实现的实用程序给定的信道状态信息。
2012-02-06 cs.IT math.IT
Multi-packet Hybrid ARQ: Closing gap to the ergodic capacity
在这项工作中，我们考虑增量冗余（IR）混合自动重传请求（HARQ），其中传输回合进行独立的块衰落信道。我们提出了所谓的多分组HARQ，其中发射机允许不同的分组共享相同的信道块。以这种方式，资源（块）在整个传输循环中被最优地分配。这与常规HARQ形成对比，在常规HARQ中，每个传输回合占用整个块。我们分析了叠加编码和分时传输策略，并优化了参数，以最大限度地提高吞吐量。除了传统的一比特反馈（ACK/NACK）之外，我们还考虑了丰富的多比特反馈。为了解决优化问题，我们制定了一个马尔可夫决策过程（MDP）的问题，其中的决定是使用累积的互信息（AMI）从接收器通过延迟反馈。当仅使用1比特反馈来通知发送器关于解码成功/失败（ACK/NACK）时，使用部分状态信息马尔可夫决策过程（PSI-MDP）框架来获得最优策略。在瑞利衰落信道下的数值算例表明，提出的多分组HARQ比传统的HARQ性能提高了5 dB以上，具有较高的频谱效率。
2014-12-30 cs.IT math.IT
Turbo Packet Combining Strategies for the MIMO-ISI ARQ Channel
本文讨论了高效的Turbo分组合并技术的编码传输与追逐型自动重传请求（ARQ）协议在多输入多输出（MIMO）信道与符号间干扰（ISI）的问题。首先，我们研究了MIMO-ISI ARQ信道的中断概率和基于中断的功率损失时，最佳的最大后验（MAP）Turbo分组合并使用在接收端。我们表明，ARQ延迟（即，ARQ循环的最大数目）并不完全转化为分集增益。然后，我们介绍了两个有效的Turbo分组合并算法的启发基于最小均方误差（MMSE）的Turbo均衡技术。这两种方案都可以看作是最优MAP turbo组合器的低复杂度版本。第一种方案被称为信号级turbo组合，并且在信号级联合执行分组组合和多个传输ISI消除。第二种方案，称为符号级turbo组合，允许ARQ轮次单独进行turbo均衡，而组合在滤波器输出处执行。我们进行了复杂性分析，我们证明了这两种算法具有几乎相同的计算成本作为传统的对数似然比（LLR）级组合器。仿真结果表明，这两种技术的性能都优于LLR级合并，而对于一些典型的MIMO配置，信号级合并比符号级合并具有更好的ISI消除能力和可实现的分集阶数。
2010-08-04 cs.IT math.IT
Optimization of ARQ Distribution for HARQ Strategies in Delay-Bounded Networks
受一些时延受限的关键任务应用的启发，优化多跳网络的端到端可靠性是一个重要的问题，受到端到端的数据包延迟约束。朝着这个方向，最近提出了基于自动重复请求（ARQ）的策略，其中问题陈述是在节点上分配一定总数的ARQ（捕获端到端延迟），以便优化端到端可靠性。虽然这样的策略提供了一个很好的控制贸易端到端的端到端的延迟与端到端的可靠性，其性能下降缓慢变化的信道条件。针对这一缺点，在这项工作中，我们提出了一个大通梳混合ARQ（CC-HARQ）为基础的多跳网络解决问题的陈述如何分配一定的ARQ总数，使端到端的可靠性得到优化。为了解决这个问题，首先，我们确定的优化问题的目标函数是棘手的，由于存在的Marcum-Q功能，因此，我们提出了一个近似的目标函数，然后证明了一组的必要和充分条件的近似最优ARQ分布。随后，我们提出了一个低复杂度的算法来解决任何网络规模的问题。我们表明，CC-HARQ为基础的策略是特别有吸引力的慢衰落信道中，现有的ARQ策略失败。
2022-07-24 cs.IT math.IT
On the Optimality of the ARQ-DDF Protocol
分析了自动重传请求-动态解码转发（ARQ-DDF）协作协议在两种不同场景下的性能。第一种情况是多址接入中继（MAR）信道，其中单个中继专用于同时帮助多个多址接入用户。对于这种设置，它表明，ARQ-DDF协议实现了最佳的分集复用折衷（DMT）的信道。第二种情况是协作矢量多址（CVMA）信道，其中用户合作将其消息传递到配备有多个接收天线的目的地。对于这种设置，我们开发了一种新的变体的ARQ-DDF协议，其中用户有目的地指示不合作的第一轮传输。然后推导出可实现DMT的上下限。这些界限收敛到最佳的折衷传输轮数的增加。
2006-02-13 cs.IT math.IT
Cross-Layer Link Adaptation Design for Relay Channels with Cooperative ARQ Protocol
协作自动重传请求（C-ARQ）是一种利用空间分集的链路层中继协议，当目的地不能正确解码源数据时，允许中继节点将源数据分组转发到目的地。该文提出了一种基于C-ARQ的中继信道跨层链路自适应设计方案，源节点和中继节点均在物理层采用自适应调制编码和功率自适应。对于这种情况下，我们首先推导出系统的频谱效率和平均功耗的封闭形式的表达式。然后，我们提出了一个低复杂度的迭代算法，以找到最佳的适应解决方案，通过最大限度地提高频谱效率的数据包丢失率（PLR）和平均功耗的约束。结果表明，所提出的自适应方案相比，显着提高频谱效率的其他自适应方案，同时保证所需的PLR性能。
2009-02-17 cs.IT math.IT
Time-Out Lattice Sequential Decoding for the MIMO ARQ Channel
在多输入多输出（MIMO）自动重传请求（ARQ）信道中，采用增量冗余格型空时码结合列表译码器进行联合检错和纠错，可以实现分集-复用-时延的最优折衷.这样的解码器是基于最小均方误差格解码原理，其使用球形解码算法来实现。然而，对于低到中等信噪比，尤其是对于大信号尺寸，球形解码器遭受高计算复杂性。在本文中，我们想构建一个更有效的解码器，是能够实现最佳的权衡与低得多的复杂性。特别是，我们将研究的吞吐量性能复杂度的权衡顺序解码算法和预处理和终止策略的效果。我们表明，通过分析和仿真，使用\textit{lattice sequential decoder}，实现了一个超时算法的联合错误检测和纠正，MIMO ARQ信道的最佳折衷可以实现解码复杂度显着降低。
2011-10-04 cs.IT math.IT
Analysis of Fixed Outage Transmission Schemes: A Finer Look at the Full Multiplexing Point
本文研究的传输方案的性能，具有增加的平均SNR的速率，同时保持一个固定的中断概率。这与关注于增加速率和降低中断概率的经典Zheng-Tse分集复用折衷（DMT）相反。三种不同的系统进行了探讨：天线分集系统，时间/频率分集系统，和自动重传请求（ARQ）系统。为了准确地研究固定中断设置中的性能，必须超越粗略的渐进复用增益度量。在天线分集和时间/频率分集的情况下，对高SNR中断容量（即，复用增益加上功率/速率偏移）准确地描述了性能并显示了分集的非常显著的益处。ARQ也被认为是提供了一个显着的性能优势，但即使是一个仿射近似中断容量是无法捕捉这种优势和中断容量必须直接研究在非渐近制度。
2007-10-08 cs.IT math.IT
Effective Capacity Analysis of H-ARQ Assisted Cooperative Communication Systems
本文分析了混合自动重传请求辅助协作通信系统中有效容量的计算方法，并探讨了不同重传次数对系统性能的影响。
2022-12-10 cs.IT math.IT
ARQ Security in Wi-Fi and RFID Networks
在本文中，我们提出了两个实用的基于ARQ的安全方案的Wi-Fi和RFID网络。我们提出的方案，分别提高了这些网络的机密性和真实性功能。这两种方案都基于相同的思想;通过利用合法节点和潜在对手所经历的多径衰落之间的统计独立性，建立密钥，然后不断更新。这两种方案的连续密钥更新属性使它们能够抵御所有的被动窃听攻击和大多数目前已知的针对Wi-Fi或RFID网络的主动攻击。然而，每个方案都是量身定制的，以最好地满足其各自范式的要求。在Wi-Fi网络中，我们覆盖而不是完全取代当前的Wi-Fi安全协议。因此，我们的Wi-Fi方案可以通过对IEEE 802.11标准的微小修改来容易地实现。另一方面，所提出的RFID方案引入了第一个可证明安全的低成本RFID认证协议。所提出的方案施加的吞吐量安全权衡，通过我们的分析和实验结果，是实际上可以接受的。
2010-10-15 cs.CR cs.IT math.IT
Diversity of the MMSE receiver in flat fading and frequency selective MIMO channels at fixed rate
在这方面的贡献，MIMO MMSE接收机的分集的评估解决有限速率在平坦衰落信道和频率选择性衰落信道与循环前缀。最近已经观察到，与其他MIMO接收机相比，MMSE接收机具有取决于目标有限速率的分集，并且对于足够低的速率，MMSE接收机达到全分集，即ML接收机的分集。到目前为止，这一现象只得到了部分解释。本文的主要目的是对平坦衰落MIMO信道给出完整的证明，并改进已有的在带循环前缀的频率选择性MIMO信道中的部分结果。
2011-11-16 cs.IT math.IT
Diversity Spectra of Spatial Multipath Fading Processes
我们分析了空间多样性的多径衰落过程中的有限区域或曲线在平面上。通过Karhunen-Loève（KL）展开，这种多样性可以通过空间自相关核的特征值谱来表征。这证明了使用术语分集频谱。我们展示了如何可以计算任何这样的几何对象和任何衰落统计表示的功率方位谱（PAS）的分集频谱。我们给出了严格的估计数值计算的特征值的精度。数值计算的分集频谱提供了有用的提示，天线阵列的几何形状的优化。此外，对于信道编码系统，它们允许评估利用码的分集增益所必需的时间交织深度。
2010-09-23 cs.IT math.IT
Performance of Optimum and Suboptimum Combining Diversity Reception for Binary DPSK over Independent, Nonidentical Rayleigh Fading Channels
本文研究了在非选择性瑞利衰落信道中采用组合分集接收的差分检测的二进制差分相移键控系统的误码性能。假设空间天线分集接收。多样性分支是独立的，但具有不同的分布统计。每个分支中的衰落过程被假定为具有任意多普勒带宽的任意多普勒频谱。最优分集接收和次优分集接收被认为是。以前的结果只适用于一阶和二阶多样性的情况。我们的结果是更一般的多样性的顺序是任意的。此外，误码率（BEP）的结果得到了一个精确的，封闭形式的表达式，它显示的行为的BEP作为一个显式的函数的一个比特间隔的衰落相关系数在匹配滤波器的输出，每个分支的每比特的平均信噪比和多样性的顺序。一个简单的，更容易计算的最佳分集检测器的BEP绑定的BADFFFF也推导出来。
2010-08-25 cs.IT math.IT
On successive refinement of diversity for fading ISI channels
速率和分集在通信中强加了基本的权衡。在[15]中针对平坦衰落信道以及在[1]中针对符号间干扰（ISI）信道研究了这种权衡。在[12]中探索了一种不同的观点，其中设计了高速率代码，以便它们具有嵌入其中的高分集代码。这些分集嵌入码在平坦衰落信道中从信息论的观点[5]和[2]中从编码理论的观点进行了研究。在本文中，我们探讨了使用的分集嵌入码的符号间干扰信道。特别是本文的主要结果是，衰落MISO/SIMO/SISO ISI信道的分集复用权衡确实是连续细化。这意味着对于具有单自由度的衰落ISI信道，可以在高速率码中嵌入高分集码而没有任何性能损失（渐近地）。这与关于信道的频率响应相对于时域抽头的衰落强度的渐近行为的确定性结构观察以及利用该观察的编码方案有关。
2009-12-23 cs.IT math.IT
Full Rate Collaborative Diversity Scheme for Multiple Access Fading Channels
用户协作是一种公知的无需多天线实现分集的方法，然而代价是不可避免的速率损失，主要是由于需要额外的信道用于中继。提出了一种新的协作分集方案，用于多址衰落信道，以获得接近最大分集的满速率。这是通过允许两个用户和他们相应的中继器通过利用他们的衰落信道的独特的空间签名在相同的信道上发送/转发数据来实现的。基站采用最大似然搜索算法在少量可能的数据组合上联合检测同信道用户的数据。全数据率与显着的分集增益接近双天线阿拉姆方案。
2011-02-27 cs.IT math.IT
On Successive Refinement of Diversity for Fading ISI Channels
速率和分集在通信中强加了基本的权衡。在[4]中针对符号间干扰（ISI）信道研究了这种折衷。在[1]中探索了不同的观点，其中设计了高速率码，使得它们具有嵌入其中的高分集码。这种多样性嵌入码的平坦衰落信道的研究，在本文中，我们探讨其应用于ISI信道。特别是，我们研究了通过特定的编码策略实现的标量ISI信道的分集嵌入码的速率元组。本文的主要结果是，衰落ISI信道的分集复用权衡确实是连续细化。这意味着对于衰落单输入单输出（SISO）ISI信道，可以在高速率码中嵌入高分集码而没有任何性能损失（渐近）。这与关于信道频率响应相对于时域抽头的衰落强度的渐近行为的确定性结构观察有关。
2007-09-24 cs.IT math.IT
Outage Probability of Diversity Combining Receivers in Arbitrarily Fading Channels
本文提出了一种简单而精确的方法来计算任意衰落L分支分集合并接收机输出端的中断概率。该方法是基于鞍点近似，它只需要在每个分集分支的输出端的信噪比的矩生成函数的知识。此外，我们表明，所得到的结果减少到封闭形式的表达式在许多特殊情况下的实际利益。数值结果表明，所提出的方法的实际中断值和衰落和系统参数的大的混合非常高的精度。
2011-05-22 cs.IT math.IT
Effective Capacity of Retransmission Schemes - A Recurrence Relation Approach
我们认为有效的容量性能措施的持久性和截断重传方案，可以涉及任何组合的多个传输每个数据包，多种通信模式，或多个数据包通信。我们提出了一个结构化的统一的分析方法，基于随机游走模型和递归关系制定，并给出精确的有效容量表达式持久的混合自动重传请求（HARQ）和截断重传方案。对于后者，给出了有限（无限）时域系统的有效容量表达式的代数（基于谱半径）形式的一个特殊的块同伴矩阵。与现有HARQ模型相比，假设无限时间范围，所提出的方法不涉及非平凡的每种情况建模步骤。我们给出了几个重要的情况下，还没有被解决之前，例如，持久HARQ，截断HARQ，网络编码ARQ（NC-ARQ），双模式ARQ，和多层ARQ的有效容量表达式。我们提出了一种替代的QoS参数（而不是常用的矩生成函数参数），明确表示的目标延迟和延迟违规概率。这也使许多研究系统的封闭形式的表达式。此外，我们使用最近提出的矩阵指数分布（MED）建模的无线衰落信道提供了许多新的有效容量的HARQ结果的基础。
2016-08-17 cs.IT math.IT
Efficient Relay Selection Scheme for Delay-Limited Non-Orthogonal Hybrid-ARQ Relay Channels
我们考虑一个半双工无线中继网络与混合自动重传请求（HARQ）和瑞利衰落信道。本文分析了解码转发模式下，选择\emph{best}中继站传输源端再生信号的多中继时延受限HARQ系统的中断概率。针对多中继HARQ信道，提出了一种简单的分布式中继选择策略。然后，我们利用非正交协作传输之间的源和选定的中继重传的源数据向目的地，如果需要的话，使用空时编码或波束成形技术。我们分析了系统的性能。我们首先推导出所选择的中继HARQ信道的累积密度函数（CDF）和概率密度函数（PDF）。然后，CDF和PDF用于确定HARQ的第$l$轮中的中断概率。中断概率需要计算这种半双工机会中继协议的吞吐量延迟性能。分组延迟约束由最大HARQ轮数$L$表示。如果分组在$L$ HARQ轮之后不成功，则声明中断。此外，封闭形式的中断概率上界推导出，随后被用来调查系统的分集阶数。基于推导出的上限表达式，它表明，所提出的方案实现了完整的空间分集阶$N+1$，其中$N$是潜在的中继的数量。我们的分析结果证实了模拟结果。
2012-02-13 cs.IT math.IT
Performance Evaluation and Diversity Analysis of RIS-Assisted Communications Over Generalized Fading Channels in the Presence of Phase Noise
在本文中，我们开发了一个全面的理论框架，分析性能的可重构智能表面（RIS）辅助通信系统在广义衰落信道和相位噪声的存在。为此，我们提出了福克斯的H模型作为一个统一的衰落分布大量广泛使用的广义衰落信道。特别是，我们推导出一个统一的分析框架，用于计算中断概率和估计可实现的分集阶的RIS辅助系统中存在的相移，无论是最佳配置或相位噪声受损。所得到的表达式是通用的，因为它们适用于任意数量的反射元件，以及各种信道衰落和相位噪声分布。至于多样性的顺序而言，值得注意的是，我们引入了一个渐近分析框架确定的多样性顺序在没有相位噪声的情况下，以及充分条件的上界和下界的基础上，以确保RIS辅助系统实现充分的多样性顺序在相位噪声的存在。更具体地，如果相位误差对之间的绝对差小于$π/2$，则即使在存在相位噪声的情况下，RIS辅助通信也在独立衰落信道上实现全分集阶数。的理论框架和研究结果进行了验证与蒙特卡洛模拟的帮助。
2020-11-24 cs.IT math.IT
Diversity-Multiplexing Tradeoff in Selective-Fading MIMO Channels
我们建立了相干时间，频率和时间-频率选择性衰落MIMO信道的最佳分集复用（DM）权衡，并提供了一个DM权衡最优的代码设计准则。我们的研究结果是基于与一个给定的选择性衰落MIMO信道的“詹森信道”的分析。由于互信息是相关随机变量的总和，原始问题在分析上似乎难以处理，而Jensen信道在DM权衡的意义上等同于原始信道，并且很好地适合于分析处理。最后，作为我们的研究结果的结果，我们发现，经典的秩准则的空时码设计（在选择性衰落MIMO信道），确保DM权衡的意义上的最优性。
2007-04-25 cs.IT math.IT
Multi-user Diversity in Spectrum Sharing Systems over Fading Channels with Average Power Constraints
研究了衰落信道下平均功率受限的频谱共享认知无线电系统中的多用户分集问题。平均功率约束施加在次级发射机处的发射功率和在主接收机处接收的干扰功率两者上，以便分别为次级系统处的容量最大化和主系统处的保护提供最优功率分配。多个次级和初级接收机被认为是瑞利和Nakagami-m衰落信道的衰落分布，并推导出相应的。基于推导出的衰落分布公式，得到了次系统的平均可达信道容量和中断概率，揭示了在衰落环境下，多个主、辅接收机共享同一信道时，平均功率约束对多用户分集技术中最优功率分配的影响.所获得的结果突出了一方面具有更多的次级接收器，另一方面具有更少的初级接收器的优点，表现为可实现容量的增加。
2013-12-02 cs.IT math.IT
Caching Gain in Wireless Networks with Fading: A Multi-User Diversity Perspective
我们认为在无线网络中的衰落是占主导地位的信道效应的缓存的效果。首先，我们提出了一个一跳传输策略的缓存使能的无线网络，这是基于利用多用户分集增益。然后，我们推导出一个封闭形式的结果吞吐量缩放的建议方案在大型网络中，这揭示了缓存内存大小和网络吞吐量之间的内在权衡。我们的研究结果表明，大量的吞吐量的改善是可以实现的网络与配备大缓存大小的源。我们还通过仿真验证了我们的分析结果。
2013-08-31 cs.IT math.IT
Selective-Fading Multiple-Access MIMO Channels: Diversity-Multiplexing Tradeoff and Dominant Outage Event Regions
我们建立了最佳的分集复用（DM）权衡相干选择性衰落多址MIMO信道，并提供相应的代码设计准则。作为一个副产品，在概念层面上，我们发现一个有趣的DM权衡框架之间的关系和概念的主要错误事件区域，首先介绍了在AWGN的情况下，由Gallager，IEEE trans.IT，1985年。这种关系使我们能够准确地描述在MIMO衰落多址信道的错误机制。特别是，我们发现，对于一个给定的速率元组，最大可实现的分集阶数是由一个单一的中断事件，占主导地位的总错误概率指数SNR。最后，我们研究了Badr和Belfiore在国际苏黎世通信研讨会上提出的分布式空时码构造。，2008年，使用本文推导的规范设计标准。
2009-06-26 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Energy Detection over Mixture Gamma based Fading Channels with Diversity Reception
本论文致力于评估基于能量检测的频谱感知在不同的多径衰落和阴影条件。这是通过基于特别灵活的混合伽马分布的统一和通用的方法来实现的。为此，新的解析表达式推导出的检测概率在MG衰落信道的常规单信道通信的情况下。这些表达式随后被用于在平方律组合和平方律选择多样性方法的情况下导出封闭形式的表达式。通过与相应的计算机模拟结果的比较，验证了所提供的表达式的有效性。此外，还分析了能量检测在多径衰落、阴影衰落和复合衰落条件下的性能，为未来基于认知无线电的通信系统的性能和设计提供了有益的启示。
2015-10-19 cs.IT math.IT
An interleaver design for polar codes over slow fading channels
我们考虑在慢衰落无线信道上使用极化码的问题。对于设计，我们专注于具有2个块的并行慢衰落信道和速率<= 1/2的极化码。受Arikan的系统极化码构造的启发，我们提出了一种用于通用极化码的交织器设计。交织器包括使用极化比特信道的顺序的比特反转。这种交织器称为分集交织器。除了分集交织器之外，还提出了分集极化码以进一步增加分集增益。所提出的设计评估通过链路仿真AWGN和衰落信道。仿真结果表明，性能接近中断概率（2 dB内）和使用随机交织器的显着增益。
2016-10-16 cs.IT math.IT
Optimality of Received Energy in Decision Fusion over Rayleigh Fading Diversity MAC with Non-Identical Sensors
在瑞利衰落多址接入信道（MAC）中，无分集的非相干判决融合的接收能量测试在条件独立同分布（i.i.d.）特定条件下的传感器决策[1]，[2]。在这里，我们提供了一个双重的概括，一方面允许传感器是不相同的，另一方面引入多样性。随着推导，我们还提供了一个通用的工具来验证接收到的能量测试的最优性的场景与相关的传感器的决定。最后，我们推导出一个解析表达式的多样性对大系统性能的影响，在个人和总功率约束。
2012-10-02 cs.IT math.IT
Diversity-Multiplexing Tradeoff in Selective-Fading Multiple-Access MIMO Channels
建立了相干选择性衰落多址多输入多输出（MIMO）信道的最优分集复用（DM）折衷，并给出了相应的码设计准则。作为一个副产品，在概念层面上，我们发现一个有趣的DM权衡框架和主导错误事件区域的概念之间的关系，这是首次引入的AWGN的情况下，由Gallager，IEEE trans.IT，1985年。这种关系允许准确地描述MIMO衰落多址信道中的错误机制。特别是，我们发现，对于一个给定的速率元组，最大可实现的分集阶数是由占主导地位的总错误概率在SNR指数的错误事件。最后，我们证明了Badr和Belfiore最近提出的分布式空时码构造，2008年，满足本文推导的规范设计标准。
2008-05-01 cs.IT math.IT
Polar Coded Diversity on Block Fading Channels via Polar Spectrum
由于极化码在容量实现上的优势，极化码已经被扩展到块衰落信道中，而大多数构造涉及复杂的迭代计算。在本文中，我们建立了一个系统的框架来分析极化码的错误性能的情况下，块映射和随机映射。对于这两种映射，通过引入分裂极化谱的概念，得到了极化信道的误码率上界，揭示了分集阶数L与码字块加权分布之间的关系。对于分块映射中L=2的特殊情况，我们基于广义MacWilliams恒等式设计了计算精确分裂极谱的枚举算法.对于随机映射中的任意分集阶数，借助于均匀交织，将极化谱与衰落模式概率结合，得到了近似的分裂极化谱。此外，我们提出了在块衰落信道下构造极化码的设计准则。全分集准则是实现分集增益的主要目标，而乘积距离准则要求最大化逐块汉明距离的乘积，从而获得编码增益。在这些准则的指导下，提出了极化分集权值（PDW）的构造度量来设计两种映射下的极化码。在块衰落信道中，这种简单的度量可以构造性能与基于传统方法的极化码相似或更好的极化码。
2020-03-30 cs.IT math.IT
Tradeoff between Diversity and Multiplexing Gains in Block Fading Optical Wireless Channels
分集复用折衷（DMT）为无线通信中不同的多输入多输出（MIMO）方案提供了基本的性能度量。在本文中，我们探讨了块衰落光无线通信（OWC）的信道，并在光峰值和平均功率约束的存在下，表征DMT。三种不同的衰落分布被认为是，这反映了不同的信道条件。在每种信道条件下，当块长度足够大时，我们得到了最优DMT，并且当块长度较小时，我们还推导了DMT曲线的上下界。这些结果与现有的射频（RF）信道DMT结果有很大的不同。这些差异可能是由于光输入信号是实数和有界的，而其RF对应物通常是复数和无界的。
2021-12-09 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
Optimality and Rate-Compatibility for Erasure-Coded Packet Transmissions when Fading Channel Diversity Increases with Packet Length
在衰落信道上使用擦除和信道编码发送由分组组成的消息，而没有反馈。对于这种情况下，本文探讨了分配给分组级纠删码和信道码的冗余之间的权衡，以及一个目标的低概率故障恢复消息。为此，我们考虑一个衰落模型，我们长期的比例分集块衰落（PD块衰落）。对于一个固定的整体码率和发射功率，我们制定了一个优化问题，以数字方式找到最佳的信道编码率（从而最佳的擦除编码率），最大限度地减少失败的概率为各种近似的问题。此外，从增量冗余的角度来看，结果的解释表明，速率兼容性如何影响作为整体码率的函数的故障概率的可能轨迹。我们的数值结果表明，一个最佳的，无比率，混合编码方案的单用户无线系统在PD块衰落信道应该有率的纠删码方法1。
2016-02-02 cs.IT math.IT
Optimal Diversity-Multiplexing Tradeoff in Selective-Fading MIMO Channels
我们建立了相干时间，频率和时间-频率选择性衰落多输入多输出（MIMO）信道的最佳分集复用（DM）的权衡，并提供了一个代码设计标准DM权衡最优。我们的研究结果是基于一个给定的选择性衰落MIMO信道的“詹森信道”的新概念。由于通道输入和输出之间的互信息是相关随机变量的和，原始问题在分析上似乎是难以解决的，而Jensen通道在DM折衷的意义上等同于原始通道，并且很好地适合于分析处理。我们制定了一个系统的程序设计DM权衡最佳码一般选择性衰落MIMO信道的设计问题可以分为两个简单和独立的问题：内码的设计，或预编码器，适应于信道统计（即，选择性特性）和独立于信道统计的外码。我们的结果得到了吸引人的几何直观的支持，第一次指出的平坦衰落的情况下，郑和Tse，IEEE trans. inf. Theory，2003年。
2009-07-14 cs.IT math.IT
Construction of Full-Diversity LDPC Lattices for Block-Fading Channels
LDPC格是第一个在AWGN信道上具有高效高维解码算法的格族。考虑以一个二进制LDPC码作为底层码的格的构造D'，给出了公知的构造A LDPC格或1级LDPC格。块衰落信道（BF）是室内和室外环境中各种无线通信信道的有用模型。跳频方案和正交频分复用（OFDM）可以方便地建模为块衰落信道。在这种类型的信道中应用网格需要将网格点划分为多个块，使得衰落在块内是恒定的，但在块之间独立地改变。BF信道的格型设计是一个具有挑战性的问题，它与AWGN信道有很大的不同。最近，由Forney提出的格的二元构造A被推广到由全实复乘法域构造的格。格的这种广义构造A本质上提供了信号空间分集，这是针对衰落信道设计的信号集的主要要求。在本文中，我们构造全分集LDPC格块衰落信道使用构造A在全实数域上。我们提出了一种新的迭代解码方法，这些家庭的格具有复杂性，线性增长的维度的格。为了实现我们的解码算法，我们提出了一个奇偶检验矩阵和Tanner图的全分集构造A格的定义。我们还证明了所构造的LDPC格连同所提出的解码方法在n块衰落信道上允许分集阶数n-1。
2016-12-13 cs.IT math.IT
Modulation Diversity in Fading Channels with Quantized Receiver
在本文中，我们解决的设计代码，实现调制分集在块衰落单输入单输出（SISO）信道的信号量化在接收端和低复杂度的解码。对于未量化的接收机，已知基于代数旋转的编码可以实现调制编码分集。另一方面，对于量化接收机，代数旋转可能无法保证分集。通过分析，我们提出了具体的旋转，导致码字具有等距分量投影。我们表明，该编码方案实现了最大的调制分集与低复杂度的最小距离解码器和完善的信道知识。放松完美的信道知识的假设，我们提出了一种新的训练/估计和接收机控制技术来估计信道。我们表明，我们的编码/训练/估计方案和最小距离解码实现的错误概率性能与完美的信道知识。
2011-04-06 cs.IT math.IT
Approximately Universal Codes over Slow Fading Channels
在高信噪比的相干慢衰落信道上的可靠通信的性能被简洁地捕获为分集和复用增益之间的基本权衡。我们研究的问题，设计的代码，最佳权衡的多样性和复用增益。我们的主要贡献是一个精确的表征代码是普遍的权衡最优，即，对于衰落信道的每个统计特性，它们最佳地折衷分集和复用增益。我们表示这种特性作为一个近似的普遍性，其中的近似是在错误概率和中断容量与分集和复用增益之间的连接，分别。近似普适性的表征，然后用于构建新的编码方案，以及显示在空时编码文献中提出的几个计划的最优性。
2005-12-06 cs.IT math.IT
Performance of Non-orthogonal Multiple Access under Finite Blocklength
在本文中，我们提出了一个有限的块长度之间的正交多址（OMA）方案和非正交多址（NOMA）的上行链路信道的比较。首先，我们考虑高斯信道，推导出速率和中断概率的封闭形式的表达式。然后，我们将我们的结果扩展到准静态瑞利衰落信道。我们的分析是基于最近的结果在有限块长度和有限块错误概率的最大编码速率的表征。整个系统的吞吐量被评估为信息比特数，信道使用和功率的函数。我们发现这些不同参数的相应值是什么，这将使吞吐量最大化。此外，我们分析了系统的可靠性和吞吐量方面的性能时，应用类型I ARQ协议与有限的重传次数。针对不同的块长度和信息比特数，对吞吐量和中断概率进行了评估。我们的分析表明，在ARQ的可靠性和吞吐量之间有一个权衡。虽然增加重传次数可以通过最小化接收错误的概率来提高可靠性，但它会导致更多的延迟，从而降低吞吐量。然而，结果表明，NOMA总是优于OMA的吞吐量，可靠性和延迟，无论用户的优先级或重传次数在高斯和衰落信道。
2019-02-26 cs.IT math.IT
Full-Diversity Construction-D Lattices: Design and Decoding Perspective on Block-Fading Channels
本文针对块衰落信道提出基于构造D的全分集代数格构造框架，利用嵌套线性码和代数数域素理想生成半系统矩阵，并设计专用高效译码算法，仿真显示其在分集度2场景下错误性能优于构造A格。
2025-04-15 cs.IT math.IT
HARQ and AMC: Friends or Foes?
为了确保在随机变化和易于出错的信道中的可靠通信，无线系统使用自适应调制和编码（AMC）以及混合ARQ（HARQ）。为了阐明它们的兼容性和相互作用，我们比较了AMC，HARQ，和它们的组合（AMC-HARQ）在两个操作条件下提供的吞吐量：在慢和快块衰落信道。考虑到增量冗余HARQ（HARQ-IR）和重复冗余HARQ（HARQ-RR），我们优化AMC/HARQ的速率决策区域，并在可达到的吞吐量方面比较它们。在信道变化和解码功能的相当一般的模型下，我们得出结论：i）在AMC之上添加HARQ在用于快衰落信道的高平均信噪比状态中可能是适得其反的，以及ii）HARQ对于慢衰落信道是有用的，但是它提供中等的吞吐量增益。我们提供这些结果的解释，使我们能够提出路径，以改善AMC-HARQ系统。
2016-06-16 cs.IT math.IT
Causal/Predictive Imperfect Channel State Information in Block-Fading Channels
我们考虑一个多输入多输出（MIMO）块衰落信道的一般模型的信道状态信息在发射机（CSIT）。该模型覆盖了具有因果CSIT的系统，其中仅过去衰落块的CSIT可用，以及预测CSIT，其中某些未来衰落块的CSIT可用。在长期功率约束下，研究了信道的最优分集复用折衷（DMT）和速率分集折衷（RDT）。不完美（失配）CSIT的最佳DMT和RDT的影响也进行了研究。我们的研究结果表明，中断分集增益通过提供不完美的因果/预测CSIT，导致新的见解系统的设计和分析。
2014-09-25 cs.IT math.IT
