Abstract —We consider the problem of simulating a two- sender multiple access channel (MAC) for fixed product inputs, where each sender transmits a message to the decoder over a rate-limited noiseless link based on its input and unlimited randomness shared with the decoder. As our main contribution, we characterize the one-shot communication cost region via almost-matching inner and outer bounds phrased in terms of the smooth max-information of the channel. The achievability relies on a rejection-sampling algorithm to simulate a quantization channel between each sender and decoder, and producing the final output based on the output of these intermediate channels. The converse follows via information-spectrum based arguments relating operational quantities to information measures. Our one-shot results recover the single-letter asymptotic rate region for MAC simulation with fixed, independent and identically distributed product inputs, that was obtained in [Kurri et al. , IEEE Transactions on Information Theory 68, 7575 (2022)]. We extend our result to quantum-to-classical channels with a separable decomposition [Atif et al. , IEEE Transactions on Information Theory 68, 1085 (2022)], for which we obtain a similar characterization.
摘要 近年来,流体天线系统 (FAS) 作为 6G 无线网络的潜在竞争者而备受关注。流体天线多址 (FAMA) 是一种新技术,它允许每个用户通过单 RF 链端口流体天线不断移动到信号干扰比 (SIR) 最强的位置。FAMA 的研究工作主要集中于从多个方面提出与增强 FAMA 相关的模型和解决方案,包括 FAS 系统、增强正交和非正交多址、信道建模、分集增益、人工智能 (AI) 技术、FAMA 与其他 6G 新兴技术如智能反射面 (IRS)、多输入多输出 (MIMO)、太赫兹 (THz) 通信等。目前尚无涵盖 FAMA 所有这些重要方面的调查。基于几个关注点,本研究提出了 FAMA 的综合分类。首先,讨论 FAS 系统。然后,介绍 FAMA 机制及其信道建模和分集增益。随后,我们将 FAMA 与 IRS、MIMO、THz 通信等其他新兴技术相结合,并提供了增强 FAMA 的 AI 方法。最后,我们介绍了各个领域进一步研究的潜在研究方向。在设计和增强 FAS 系统、通过 FAMA 促进通信以及将其与 6G 的其他尖端技术相结合时,本文可以作为参考或指导。
多址信道 (MAC) 由多个发送者同时向单个接收者传输消息组成。对于经典量子情况 (CQ MAC),可实现的速率是假设所有消息均已解码而已知的,这是量子网络设计中的常见假设。然而,这种传统的设计方法忽略了全局网络结构,即网络拓扑。当 CQ MAC 作为量子网络通信的一部分时,这项工作表明,计算属性可用于通过依赖于网络拓扑的代码设计来提高通信速度。我们量化了具有双发送者 CQ MAC 的计算属性的代码可实现的量子通信速率。当双发送者 CQ MAC 是具有二进制离散调制的玻色子相干信道时,我们表明它实现了最大可能的通信速率(单用户容量),这是传统设计无法实现的。此外,这种速率可以通过不同的检测方法实现:量子(有或没有量子记忆)、开/关光子计数和同差(每种方法的光子功率都不同)。最后,我们描述了两个实际应用,其中一个是加密应用。
多址信道描述了多个发送者尝试使用某种物理介质将消息转发给单个接收者的情况。在本文中,我们考虑了这种介质仅由单个经典或量子粒子组成的场景。为了精确地比较量子信道和经典信道,我们引入了一个操作框架,其中所有可能的编码策略都只消耗一个粒子。当用于通信时,这种设置体现了用单个粒子构建的多址信道 (MAC)。多方通信任务包括 N 个空间分离的发送者( A 1 , A 2 ,· · · AN )和一个接收者( B )(参见图 1 (a)),其中发送者 A i 位于路径 i 上并希望发送从集合 A i 中抽取的经典消息 ai,接收者 B 获得一些属于集合 B 的输出数据 b,这些数据取决于发送者选择的消息集合( a 1 , a 2 ,· · · ,a N )。理想情况下,b 应该是所有 N 条消息的完美副本,即 b = ( a 1 , a 2 , · · · , a N )。然而在实践中,一些物理限制会阻碍完美的通信。在这种情况下,通信由转移概率 p ( b | a 1 , · · · a N ) 描述。分布 p ( b | a 1 , · · · a N ) 统称为 MAC [ 1 ],即无线通信中所说的上行信道 [ 2 ]。最终,概率 p ( b | a 1 , · · · a N ) 由用于传输信息的特定物理系统决定。我们在此提出的问题是,在仅使用单个粒子实现通信信道且其内部自由度都不可访问的限制下,可以生成哪些 MAC 。更准确地说,信息只能以外部关系自由度进行编码,例如粒子在时空中占据的哪些特定点。我们感兴趣的是比较当使用量子粒子和经典粒子以这种方式传输信息时可以实现的 MAC。在比较经典和量子 MAC 之前,我们根据系统具有的不同级别的共享随机性定义并比较了不同的经典 MAC。这些经典 MAC 分别表示为 CN 、 C ′ N 和 conv[ CN ],代表没有共享随机性、部分共享随机性和完全共享随机性的情况(如图 1 所示)。我们表明,这些 MAC 在具有二进制输入和输出的通信场景中是相同的,即当 |A i | = |B| = 2 时,而对于更一般的情况,它们完全不同。为了方便讨论,我们还引入了所有这些 MAC 的超集,我们称之为可分离 MAC,C (sep) N ,它由具有概率分解 p ( b | a 1 , · · · , a N ) = PN i =1 pigi ( b | ai ) 的 MAC 组成。我们分析了这些 MAC 的结构,并表明它们与二进制情况下更受限制的家族相同。我们的主要结果涉及提供 N 方经典 MAC 的完整表征,这些 MAC 可以从单个经典粒子和受限制的局部数保持 (NP) 操作构建而成。简而言之,NP 操作具有膨胀,其中总粒子数得以保留。主要发现是这些 MAC 完全以消失的二阶干扰项来表征。更准确地说,特定的线性组合
许多最先进的技术被用来提高频谱效率,其中认知无线电和多址接入是最有前景的技术。在认知无线电通信中,频谱感知是最基本的部分,其准确性对频谱利用率有重大影响。此外,由于复杂的无线电环境,多用户CSS已被提出作为一种完善的解决方案。NOMA作为5G中的一项基本技术,在提高频谱效率和承载大规模连接方面具有巨大的前景。在本文中,我们为NOMA提出了一种新颖的CSS框架,以进一步提高频谱效率。考虑到NOMA复杂的物理层实现,我们引入了一种基于AI的解决方案,以良好的准确率和可接受的复杂度协同感知频谱。数值结果验证了我们提出的解决方案的有效性。
摘要 — 我们考虑一个自私节点网络,这些节点希望尽量缩短它们在其他节点上的更新时间。节点使用基于 CSMA/CA 的访问机制通过共享频谱发送更新。我们将由此产生的竞争建模为非合作的一次性多址接入博弈,并研究两种不同介质访问设置的均衡策略 (a) 碰撞比成功传输短,(b) 碰撞更长。我们研究 CSMA/CA 时隙中的竞争,其中节点可以选择传输或保持空闲。我们发现介质访问设置对节点具有强大的激励作用。我们表明,当碰撞较短时,传输是一种弱主导策略。这导致所有节点都在 CSMA/CA 时隙中传输,从而保证发生碰撞。相反,当碰撞较长时,不存在弱主导策略,并且在时隙开始时的某些条件下,我们得出混合策略纳什均衡。