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第1章 绪论1

1.1 多用户信息论引言1

1.2 本书中常用的一些记号与本书结构8

1.2.1 一些常用记号8

1.2.2 本书的结构和内容介绍9

参考文献11

第2章 单用户信息论中的几个专题12

2.1 单用户离散信道的容量12

2.1.1 离散无记忆信道的容量与编码定理12

2.1.2 具有独立、同分布状态信息的信道容量14

2.1.3 有记忆信道的信道容量22

2.2 加性高斯噪声信道28

2.2.1 加性白高斯噪声信道28

2.2.2 加性有色高斯噪声信道33

2.2.3 衰落信道的容量35

2.3 脏纸信道与脏带信道39

2.3.1 脏纸信道容量40

2.3.2 广义脏纸信道容量42

2.3.3 脏带信道容量45

2.4 MIMO信道51

2.4.1 MIMO信道模型51

2.4.2 确定性MIMO信道的容量51

2.4.3 衰落MIMO信道的容量54

2.4.4 MIMO信道分集增益和复用增益的折中关系57

2.5 单端信源的率失真理论59

2.5.1 离散、无记忆信源60

2.5.2 平方误差失真度量下平稳高斯信源63

2.5.3 具有边信息的率失真问题64

2.5.4 间接率失真问题68

2.6 单用户信道编码与信源编码之间的对偶性69

2.6.1 信道编码与信源编码之间的公式对偶70

2.6.2 信道编码与信源编码之间的功能对偶73

2.6.3 信道编码与信源编码之间的工作对偶81

参考文献87

第3章 多端信源编码91

3.1 Slepian-Wolf编码定理91

3.2 Wyner-Ziv编码问题99

3.3 Berger-Chang编码问题108

3.4 Berger-Tung编码问题116

3.5 CEO问题122

3.5.1 一般离散、无记忆相关信源的CEO问题123

3.5.2 二次高斯CEO问题126

3.6 多描述编码129

3.6.1 具有2个信道和3个接收机的多描述编码130

3.6.2 可达性定理3.6.1的证明137

3.6.3 信息描述的逐次细化139

参考文献144

第4章 多接入信道148

4.1 离散无记忆多接入信道的容量区148

4.1.1 具有公共消息的二发射机多接入信道148

4.1.2 具有独立消息的离散无记忆多接入信道容量区150

4.1.3 任意相关信源在多接入信道上传输151

4.2 离散无记忆多接入信道可达码率区的拟阵多面体结构与码率分裂多接入技术155

4.2.1 拟阵多面体与反拟阵多面体155

4.2.2 离散无记忆MAC可达码率区的拟阵多面体结构158

4.2.3 离散无记忆MAC的码率分裂多接入技术159

4.3 高斯无记忆多接入信道164

4.3.1 具有公共消息的二发射机高斯多接入信道164

4.3.2 具有独立消息的高斯无记忆多接入信道165

4.3.3 高斯多接入信道上码率分裂算法167

4.4 多接入衰落高斯信道的通量容量区与最佳资源分配175

4.4.1 多接入衰落高斯信道模型与通量容量区176

4.4.2 通量容量区边界的Lagrangian特征178

4.4.3 最佳功率控制与码率分配179

4.4.4 容量区c（？）的边界面181

4.5 多接入衰落高斯信道的中断容量区与最佳传输策略183

4.5.1 多接入衰落高斯信道的时延-受限（0-中断）容量区与最佳传输策略184

4.5.2 多接入衰落高斯信道的共同中断容量区与最佳传输策略187

4.5.3 多接入衰落高斯信道的各自中断容量区问题192

4.6 MIMO多接入高斯信道196

4.6.1 常数MIMO多接入信道196

4.6.2 衰落MIMO多接入信道容量区200

参考文献201

第5章 广播信道204

5.1 一般离散无记忆广播信道容量区的内界和外界205

5.1.1 广播信道的定义与分类205

5.1.2 广播信道容量区的内界207

5.1.3 广播信道容量区的外界210

5.1.4 工作于BC（Ⅱ）方式的一般广播信道的容量区213

5.2 几个已知容量区的特殊广播信道214

5.2.1 退化的离散无记忆广播信道214

5.2.2 Less Noisy广播信道和More Capable广播信道216

5.2.3 确定性和半确定性广播信道218

5.2.4 发送功率受限的AWGN广播信道的容量区220

5.3 抽头信道与具有机密消息的广播信道224

5.3.1 离散无记忆抽头信道225

5.3.2 高斯抽头信道230

5.3.3 具有机密消息的广播信道233

5.4 高斯广播信道容量区特征与功率优化分配237

5.4.1 高斯广播信道容量区的特征237

5.4.2 高斯广播信道功率最优分配242

5.5 平行高斯广播信道与衰落广播信道243

5.5.1 平行高斯广播信道243

5.5.2 衰落高斯广播信道245

5.6 高斯广播信道与高斯多接入信道之间的对偶252

5.6.1 高斯多接入信道与高斯广播信道回顾252

5.6.2 常数信道增益AWGN多接入信道与广播信道之间的对偶254

5.6.3 衰落多接入信道与广播信道之间的对偶257

5.6.4 MAC与BC对偶的凸优化解释与最优译码次序259

5.7 高斯MIMO广播信道260

5.7.1 高斯MIMO广播信道与脏纸编码可达码率区261

5.7.2 高斯MIMO广播信道与高斯MIMO多接入信道之间的对偶264

5.7.3 高斯MIMO广播信道的“和码率”容量266

5.7.4 高斯MIMO广播信道的容量区269

参考文献274

第6章 干扰信道与认知信道278

6.1 干扰信道容量区的内界和外界279

6.1.1 干扰信道的模型279

6.1.2 一般干扰信道容量区的外界280

6.1.3 一般干扰信道容量区的内界（可达码率区）283

6.1.4 几种退化干扰信道的容量区287

6.2 高斯干扰信道290

6.2.1 一般高斯干扰信道的可达码率区292

6.2.2 高斯强干扰信道的容量区293

6.2.3 高斯退化干扰信道294

6.2.4 高斯单边干扰信道295

6.2.5 一般高斯干扰信道的容量区外界297

6.3 Z信道300

6.3.1 Z信道的可达码率区302

6.3.2 几种退化的Z信道305

6.3.3 高斯Z信道307

6.4 认知信道的可达码率区310

6.4.1 非因果认知信道的可达码率区311

6.4.2 非因果高斯认知信道的可达码率区317

6.4.3 因果高斯认知信道的可达码率区320

参考文献323

第7章 中继信道与合作信道325

7.1 离散无记忆中继信道容量的上、下界326

7.1.1 中继信道容量的割集上界327

7.1.2 中继信道容量的下界327

7.2 几个已知容量的中继信道模型333

7.2.1 反向退化中继信道的容量333

7.2.2 退化中继信道的容量334

7.2.3 半确定中继信道的容量334

7.2.4 具有正交分量的中继信道的容量335

7.2.5 带无噪反馈的中继信道的容量337

7.3 AWGN中继信道337

7.3.1 AWGN中继信道容量的割集上界338

7.3.2 AWGN中继信道容量的译码转发下界与估计转发下界340

7.3.3 AWGN中继信道上传输每比特所需的最小能量342

7.4 频分和时分加性高斯噪声中继信道346

7.4.1 FD-AWGN中继信道的容量和容量界346

7.4.2 FD-AGN中继信道的容量和容量界350

7.4.3 TD-AGN中继信道的容量界354

7.5 AWGN线性中继信道358

7.5.1 一般AWGN线性中继信道358

7.5.2 B类FD-AWGN线性中继信道360

7.6 MIMO中继信道364

7.6.1 高斯MIMO中继信道模型364

7.6.2 全双工高斯MIMO中继信道容量的上界365

7.6.3 全双工高斯MIMO中继信道容量的下界367

7.7 多中继节点信道369

7.7.1 多中继节点信道模型369

7.7.2 多中继节点信道DF方式的可达码率370

7.7.3 多中继节点信道CF方式的可达码率374

7.7.4 高斯多中继信道378

7.8 多用户中继信道379

7.8.1 多接入中继信道379

7.8.2 广播中继信道384

7.9 合作多用户信道391

7.9.1 合作多接入信道391

7.9.2 合作广播信道397

参考文献404

第8章 反馈信道与双向信道407

8.1 单用户信道反馈容量的一般结论408

8.1.1 离散无记忆信道反馈容量与Schalkwijk-Kailath编码408

8.1.2 一般高斯信道反馈容量界412

8.1.3 反馈增加高斯信道容量的充分必要条件419

8.1.4 有向信息速率与反馈容量的关系419

8.2 带反馈的多接入信道422

8.2.1 带理想反馈的离散无记忆多接入信道422

8.2.2 带理想反馈的高斯多接入信道429

8.2.3 多接入信道的反馈容量界436

8.3 带反馈的广播信道441

8.4 带反馈的干扰信道449

8.4.1 离散无记忆干扰信道的反馈容量界449

8.4.2 无记忆高斯干扰信道的反馈容量454

8.5 带反馈的矢量多接入信道和矢量广播信道460

8.5.1 带反馈的矢量高斯多接入信道461

8.5.2 带反馈的矢量高斯广播信道467

8.6 双向信道469

8.6.1 双向信道容量区的Shannon内界和外界469

8.6.2 一种可以超出Shannon内界的编码方式473

8.6.3 比Shannon界限更紧的内界和外界477

8.6.4 高斯双向信道480

参考文献480

附录A 典型列理论484

附录B 网络中信息传输码率的割集上界493

附录C 凸集、凸函数和凸优化495

附录D 辅助随机变量的基数界500