Unequal Message Protection: Asymptotic and Non-Asymptotic Tradeoffs
我们研究了一种形式的不等错误保护，我们称之为“不等消息保护”（UMP）。UMP代码的消息集是$m$不相交消息类的联合。每个类都有自己的错误保护要求，有些类需要比其他类更好的错误保护。我们分析了这些代码的错误保护级别的消息类的速率之间的权衡。我们证明，有一个明确的性能损失相比，同质（经典）代码具有相同的参数。这与以前考虑UMP码的文献形成鲜明对比。为了得到我们的结果，我们推广有限块长度可扩展性和由于Polyanskiy-Poor-Verdú的逆界。我们评估我们的二进制对称和二进制擦除通道的界限，并分析了在固定误差和中等偏差制度的界限的渐近特性。此外，我们考虑两个问题有关的实际建设的UMP码。首先，我们研究了一个“头”的建设，前缀的消息类到一个头，其次是数据保护使用标准的同构代码。我们表明，在一般情况下，这种结构是不是最佳的有限块长度。我们进一步证明，我们的主要UMP可扩展性界可以使用陪集码，这表明了一条路径，以实现易处理的UMP码。
2014-05-05 cs.IT math.IT
Autoencoder-Based Unequal Error Protection Codes
我们提出了一种新的自动编码器为基础的方法设计的代码，提供不等错误保护（UEP）的能力。所提出的设计是基于一个通用的自动编码器损失函数，可同时容纳消息和位的UEP的情况。在这两种情况下，可以使用相关联的权重向量来调整广义损失函数，以权衡对应于不同重要性类别的错误概率。对于消息明智的UEP，我们比较了建议的基于自动编码器的UEP码与随机陪集码的联合。对于按比特的UEP，我们将所提出的编码与UEP无码率脊码和随机高斯码的叠加进行了比较。在所有情况下，基于自动编码器的代码显示出优越的性能，同时提供设计简单性和灵活性，在不同的重要性类别之间权衡错误保护。
2021-04-16 cs.IT math.IT
Unequal Error Protection Querying Policies for the Noisy 20 Questions Problem
针对噪声20题问题，提出了一种基于叠加编码的开环不等错误保护查询策略。在这个问题中，玩家希望通过提出二进制查询并接收噪声响应来连续地改进对连续随机变量的值的估计。当查询被非自适应地设计为单个块并且噪声响应被建模为二进制对称信道的输出时，20个问题问题可以被映射为具有不等错误保护（UEP）的信道编码的等价问题。介绍了一种新的基于UEP叠加编码的非自适应查询策略，其估计误差以指数收敛率下降，明显优于Variani等人（2015）介绍的UEP重复编码。与建议的查询策略，查询数量的指数下降率匹配的闭环自适应方案的查询顺序设计的反馈的好处的速度。此外，可达到的错误指数是显着优于随机分组码采用相等的错误保护。
2017-09-28 cs.IT math.IT
Layered construction of Message-Wise Unequal Error Protection Codes
Dept. of Information and Communication Engineering, Nagoya University（名古屋大学信息通信工程系）
针对短分组通信，提出一种通过将保护结构嵌入码本汉明距离结构的分层构造方法，实现消息级不等差错保护，并推导了正确分组分类的理论条件。
2026-05-22 cs.IT math.IT
Polar and Convolutional Codes for the Unequal Message Protection Problem
German Aerospace Center（德国航空航天中心）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
本文提出极码和卷积码的极码设计，以解决短块长情况下不等信息保护问题中的速率损失问题，通过两步解码架构实现信息类分离和最大似然解码。
2026-04-20 cs.IT math.IT
Unequal Error Protection by Partial Superposition Transmission Using LDPC Codes
在本文中，我们考虑设计低密度奇偶校验（LDPC）编码调制系统，以实现不等错误保护（UEP）。我们提出了一种新的UEP方法部分叠加传输称为UEP-by-PST。在UEP-by-PST系统中，信息序列被区分为两部分，即较重要的数据（MID）和较不重要的数据（LID），这两部分都用LDPC码编码。对应于MID的码字被叠加在对应于LID的码字上。利用离散密度演化方法可以分析系统性能。本文还提出了一个标准，从实用的角度来比较不同的UEP方法的效率。数值结果表明，在加性高斯白噪声（AWGN）信道和非相关瑞利衰落信道下，1）UEP by PST方法比传统的等差错保护（EEP）方法对MID具有更高的编码增益，而对LID的性能损失可以忽略不计; 2）在数字视频广播（DVB）系统中，UEP by PST比UEP方法更有效。
2013-09-16 cs.IT math.IT
Optimization of Unequal Error Protection Rateless Codes for Multimedia Multicasting
无速率码已被证明能够为多播应用提供比固定速率码更大的灵活性和效率。在下文中，我们优化的不等错误保护（UEP）的多媒体多播到一组异构用户的无比率码。所提出的设计的目标是提供有保证的或尽力的服务质量（QoS）。提出了一种随机交织的无码率编码器，用户只需要解码符号到自己的QoS水平。建议的编码器进行了优化的基础上测量的标准化猛禽码在无线信道上的传输特性。结果表明，一个有保证的QoS问题制定可以转化为一个凸优化问题，产生一个全局最优解。数值结果表明，所提出的优化随机交织UEP无比率编码器的性能优于最近提出的其他UEP无比率码。
2015-01-10 cs.IT cs.MM math.IT
Unequal Error Protection for Digital Semantic Communication with Channel Coding
Department of Electrical Engineering, POSTECH（浦项工科大学电气工程系）
本文提出两种不等错误保护框架，通过优化块长和提升效率，在语义通信中实现更高的可靠性和传输效率。
2026-09-29 cs.IT eess.SP math.IT
An Optimal Unequal Error Protection LDPC Coded Recording System
针对RLL约束记录系统中高编码率限制纠错能力的问题，提出基于UEP的LDPC编码方案，结合比特分配、信号标记设计及差分进化优化，提升系统纠错性能。
2023-10-10 cs.IT math.IT
Straggler Mitigation through Unequal Error Protection for Distributed Approximate Matrix Multiplication
大规模机器学习和数据采掘方法通常将计算分布在多个代理上以并行处理。在代理处的计算所需的时间受到本地资源的可用性和/或引起“掉队者问题”的不良信道条件的影响。为了解决这个问题，我们采用不等错误保护（UEP）码来获得分布式计算设置中的矩阵乘积的近似，以提供对最终结果具有更高影响的块的更高保护。我们从理论上描述了所提出的方法的性能，通过约束具有不相关条目的矩阵的预期重建误差。我们还将所提出的编码策略应用于训练深度神经网络（DNN）中的反向传播步骤的计算，用于评估梯度中的图像分类任务。我们的数值实验表明，它确实是可能的，以获得显着改善所需的总时间，以实现DNN的训练收敛，通过产生近似矩阵产品使用UEP码在存在的掉队者。
2021-07-27 cs.DC cs.IT math.IT
LDPC Decoders Prefer More Reliable Parity Bits: Unequal Data Protection Over BSC
本文针对BSC信道下的正则LDPC码，研究奇偶校验位更可靠的非均等数据保护机制，结合掺杂与多种译码器验证其可显著提升阈值与收敛速度，且简单3级字母表译码器即可实现该增益。
2023-04-30 cs.IT math.IT
Weighted Unequal Error Protection over a Rayleigh Fading Channel
Radio Systems Research（无线电系统研究）；Nokia Bell Labs（诺基亚贝尔实验室）
本文研究了信道编码中的一种非等保护变体，通过将信息位分成有限块并最大化加权的每块解码成功概率。分析了两种方案在渐近和有限块长下的性能，结果表明PDS优于ORA，但两者性能差异小于2%。
2026-04-08 cs.IT math.IT
Straggler Mitigation through Unequal Error Protection for Distributed Matrix Multiplication
大规模机器学习和数据采掘方法通常将计算分布在多个代理上以并行处理。计算所需的时间在代理的影响，本地资源的可用性引起的“掉队者问题”，其中的计算结果是由无响应的代理举行。对于这个问题，可以使用矩阵子块的线性编码来引入对离散的弹性。参数服务器（PS）利用信道码并将矩阵分发给工作器以进行乘法。然后，它使用在给定的截止日期收到的计算结果来产生所需矩阵乘法的近似值。在本文中，我们建议采用不等错误保护（UEP）码，以减轻掉队的问题。每个子块的弹性水平根据其范数来选择，因为具有较大范数的块对矩阵乘法的结果具有较高的影响。我们验证了我们的计划的有效性，理论和数值计算。我们推导了使用随机线性码的UEP性能的理论表征，并将其与等错误保护的情况进行了比较。我们还将所提出的编码策略应用于深度神经网络（DNN）训练中的反向传播步骤的计算，为此我们研究了精度和计算所需时间之间的基本权衡。
2021-03-19 cs.DC cs.IT math.IT
Distributed Hypothesis Testing based on Unequal-Error Protection Codes
提出了噪声网络上二进制假设检验的编码和检验方案，并推导出相应的第二类误差指数。当通信是在一个离散的无记忆信道（DMC），我们的计划相结合的Shimokawa-Han-Amari的假设检验计划与Borade的不等错误保护（UEP）的信道编码。采用单独的源信道编码架构。所得指数对于新引入的\emph{generalized testing against conditional independence}类是最优的。当通信通过MAC或BC时，我们的方案将混合编码与UEP相结合。由此产生的误差指数在MAC是最佳的情况下，广义测试对条件独立性与独立的观察在两个传感器，当MAC分解成两个单独的DMC。在这种情况下，单独的源-信道编码是足够的;当测试是反对独立性时，在任意相关的传感器观测下，这个相同的结论也成立。对于BC，具有UEP的混合编码的误差指数区域在两个决策中心处获得的指数之间表现出折衷。当两个接收机都以最大化不同假设下的误差指数为目标，并且传感器观测值的边际分布在这些假设下不同时，则可以使用以下策略来减轻这种折衷。传感器的假设，提出了一个试探性的猜测，并适用于我们的编码和测试方案的DMC只为决策中心，是不感兴趣的猜测假设下的指数最大化。
2018-06-14 cs.IT math.IT
Adaptive Unequal Error Protection for Semantic Split Learning over Wireless Channels
University of Novi Sad（诺维萨德大学）；Institute for Artificial Intelligence Research and Development of Serbia（塞尔维亚人工智能研发研究所）；College of Electronic and Information Engineering, Tongji University（同济大学电子与信息工程学院）
该研究提出面向无线边云推理的任务感知语义分割学习框架，采用MI驱动的UEP为关键潜在分量分配更高功率，在物联网感知数据实验中优于EEP和固定UEP基线，适用性广泛。
2026-08-18 cs.IT eess.SP math.IT
Unequal Error Protection Achieves Threshold Gains on BEC and BSC via Higher Fidelity Messages
基于图的编码由于其接近容量的性能而具有广泛的应用，包括通信和存储。在这些编码中，不等错误保护（UEP）可以在有限的速率损失下提供性能增益。磁记录（MR）系统中的最新经验结果表明，通过约束编码对低密度奇偶校验（LDPC）码的奇偶校验位进行额外保护会导致显著的密度增益。特别地，当经由更可靠的奇偶校验位应用UEP时，奇偶校验位的更高保真度消息通过消息传递算法被扩展到所有位，从而实现性能增益。阈值分析是衡量基于图的代码或编码方案的有效性的工具。在本文中，我们提供了一个理论分析的UEP的想法，使用外部信息传输（EXIT）图表中的二进制擦除信道（BEC）和二进制对称信道（BSC）。我们使用EXIT函数来研究奇偶校验位的互信息的变化对整个编码方案的影响。我们提出了一种设置，其中重复累积（RA）LDPC码的奇偶校验位具有较低的擦除或交叉概率比输入信息位。我们推导出先验和外在的互信息函数的校验节点和变量节点的代码。在将我们的UEP设置应用于信息函数之后，我们制定了一个线性规划问题，以找到在解码收敛约束下最大化码率的最佳度分布。结果表明，通过更高保真度奇偶校验位的UEP分别在BEC和BSC上实现高达约$17\%$和$28\%$阈值增益。
2021-01-22 cs.IT eess.SP math.IT
A New Approach to UEP-HARQ via Convolutional Codes
提出了一种新的基于修剪卷积码的支持不等差错保护的第二类混合自动重传请求（HARQ）传输方案。假设要发送的数据由重要比特（IB）和标准比特（SB）组成。在所提出的方案中，所有比特首先使用单个母CC编码并在信道上传输。如果在IB中检测到解码错误，则使用CC（通常具有更好的纠错能力）进行IB的{仅\em}的重传。接下来，利用修剪CC的属性，解码的IB被用来增加SB的解码可靠性。数值模拟表明，该方案提供了强大的保护IB以及改善的可靠性，为其余的比特相比，其他UEP方案。
2015-09-28 cs.IT math.IT
The AWGN Red Alert Problem
考虑以下不等错误保护场景。一个特殊的消息，被称为“红色警报”消息，需要有一个非常小的概率错过检测。其余的消息必须保持它们的平均错误概率和虚警概率低于某个阈值。然后，目标是设计一个码本，使红色警报消息的错误指数最大化，同时确保错误的平均概率和虚警概率随着块长度趋于无穷大而趋于零。此红色警报指数先前已针对离散无记忆通道进行了表征。本文完整地刻画了加性高斯白噪声信道中块功率约束下的最优红色告警指数。
2012-08-13 cs.IT math.IT
Information Theoretic Analysis of PUF-Based Tamper Protection
本文从信息论角度分析基于PUF的篡改防护，通过零泄漏量化和窃听编码给出密钥速率下界及PUF单元数量逆界，并给出达到128比特安全所需的最少PUF单元数。
2025-02-05 cs.CR cs.IT math.IT
LDPC coded transmissions over the Gaussian broadcast channel with confidential messages
本文针对具有机密信息的高斯广播信道，设计并评估了几种实用的低密度奇偶校验（LDPC）编码传输方案。该信道模型不同于经典的窃听信道模型，因为未经授权的接收器（Eve）必须能够解码信息的某些部分。因此，可靠性和安全性目标与窃听信道的目标不同。为了设计和评估实际的编码方案，我们使用的出错率作为一个度量的性能所取得的授权接收器（鲍勃）和未经授权的接收器（夏娃）。我们研究了系统的可行性，并表明，两个不同的水平，对噪音的保护，需要对公众和秘密的消息。这可以通过两种方式来实现：i）通过使用具有所传输的信息比特的不等错误保护（UEP）的LDPC码，或者ii）通过使用具有不同速率的两个经典的非UEP LDPC码。我们比较了这两种方法，并表明，所考虑的例子，利用UEP LDPC码的解决方案是更有效的比使用非UEP LDPC码。
2014-04-10 cs.CR cs.IT math.IT
Practical LDPC coded modulation schemes for the fading broadcast channel with confidential messages
从理论的角度来看，具有机密消息的广播信道是一个很好的研究场景，但是仍然缺乏能够在这样的信道上实现某种固定级别的可靠性和安全性的实用方案。在本文中，我们考虑一个准静态衰落信道中，公共和私人的消息必须从发送器发送到接收器，我们的目标是设计合适的编码和调制方案，以实现这样的目标。为此目的，考虑到当在接收侧经历足够低（高）的出错率时实现可靠性（安全性），我们采用出错率作为度量。我们表明，存在一些条件的系统的可行性，必须容忍一些中断概率，以应付信道的衰落性质。所提出的解决方案利用具有不等错误保护的低密度奇偶校验码，其能够保证针对公共和私有信息的噪声的两个不同级别的保护，结合针对公共和私有消息比特的不同调制方案。
2014-04-11 cs.CR cs.IT math.IT
Precoding by Priority: A UEP Scheme for RaptorQ Codes
Raptor码是第一类具有线性时间编码和译码的喷泉码。在诸如第三代合作伙伴计划（3GPP）和数字视频广播的标准中推荐这些码。RaptorQ码是Raptor码的扩展，具有更好的编码效率和灵活性。标准Raptor和RaptorQ代码是系统的，具有相同的数据错误保护。然而，在诸如MPEG传输的许多应用中，存在对不等错误保护（UEP）的需要：即，一些数据符号与其他数据符号相比需要更高的纠错能力。我们提出了一种方法，我们称之为基于优先级的预编码比（PBPR），以实现UEP系统的RaptorQ和Raptor码。我们的UEP假设源块中的所有符号属于相同的重要性类。UEP通过根据源块中的信息符号的优先级改变预编码符号的数量来实现。PBPR为具有不同重要性类别的源块提供具有相同数量的解码开销符号的UEP。我们证明了一致的改进，在较高的重要性类的纠错能力相比，较低的重要性类在整个范围内的信道擦除概率。我们还表明，PBPR不会导致解码和编码时间的显着增加相比，标准的实现。
2014-02-18 cs.IT math.IT
On Bounded Rationality in Cyber-Physical Systems Security: Game-Theoretic Analysis with Application to Smart Grid Protection
在本文中，一般模型的网络物理系统（CPS），捕捉攻击的扩散从网络层的物理系统，进行了研究。特别是，提出了一个博弈论的方法来分析一个防御者和一个攻击者之间的相互作用，在CPS。在这个游戏中，攻击者对CPS的多个网络组件发起网络攻击，以最大限度地提高对物理系统的潜在危害，而系统操作员选择保护多个网络节点，以挫败攻击并最大限度地减少对物理方面的潜在损害。所提出的游戏明确地说明了这样一个事实，即攻击者和防御者可以具有不同的计算能力和不同的系统知识水平。为了捕捉这种有限理性的攻击者和防御者，一个新的方法启发的认知层次理论的行为框架。在这个框架中，防御者被假设面对的攻击者可能具有不同的思维水平，反映了其对系统和计算能力的了解。为了解决这个问题，每种攻击者类型的最优策略的特点和防御者面对这些不同类型的最优响应计算。这种一般的方法适用于智能电网安全考虑广域保护与能源市场的影响。数值结果表明，当考虑攻击者的有限理性时，偏离纳什均衡策略是有益的。此外，研究结果表明，防御者的动机偏离纳什均衡时，面对攻击者，具有高计算能力降低。
2016-10-07 cs.GT cs.IT math.IT
Integrated Communication and Binary State Detection Under Unequal Error Constraints
研究ISAC中二元状态检测问题，将错误概率分解为虚警与漏检，分析通信速率与感知错误指数的三方折中，并在固定状态和i.i.d.状态模型下表征最优折中区域。
2025-01-31 cs.IT eess.SP math.IT
Structured Superposition of Autoencoders for UEP Codes at Intermediate Blocklengths
University of Novi Sad（诺维萨德大学）
针对中等分组长度下基于自编码器（AE）的不等错误保护（UEP）编码复杂性高的问题，提出一种结构化AE架构，通过将编解码结构化为子块并引入叠加编码与SIC解码，实现了更大分组长度下的高效训练与可靠性灵活微调，且性能优于既有可达性界限。
2025-08-10 cs.IT cs.LG math.IT
