Secret message capacity of a line network
研究了具有删除信道和状态反馈的线性网络中的信息理论安全通信问题。我们考虑了中间结点可以产生的私有随机性的一系列情况，从中间结点产生无限私有随机性到中间结点不产生私有随机性，以及介于两者之间的所有情况。我们的特征的秘密消息的容量时，无论是只有一个信道被窃听或所有的信道被窃听，我们开发的多项式时间算法，实现这些能力。我们还给出了一个外边界的情况下，任意数量的信道被窃听。我们的工作是第一个描述的保密能力的网络的任意大小，不完美的渠道和反馈。作为一个侧面的结果，我们推导出的秘密密钥和一跳网络的秘密消息的容量，当源具有有限的随机性。
2014-07-08 cs.IT math.IT
Message Transmission and Common Randomness Generation over MIMO Slow Fading Channels with Arbitrary Channel State Distribution
研究了在平均输入功率受限、加性高斯白噪声（AWGN）、任意状态分布和接收端可获得完整信道状态信息（CSIR）的单用户多输入多输出（MIMO）慢衰落信道中的消息传输问题和公共随机性（CR）生成问题.首先，我们推导出一个下限和上限的MIMO慢衰落信道的中断传输容量的任意状态分布，并表明，边界一致，除了可能在中断传输容量的不连续点，其中有，最多，可数多。为了证明中断传输容量的下界，我们还建立了一个特定的复合MIMO高斯信道的容量。其次，我们定义了中断CR容量的两个源模型与单向通信在MIMO慢衰落信道与任意状态分布，并建立一个下限和上限，它使用我们的MIMO慢衰落信道的中断传输容量的界限。
2022-10-21 cs.IT math.IT
The Arbitrarily Varying Wiretap Channel - Secret Randomness, Stability and Super-Activation
Technische Universität München（慕尼黑工业大学）；Universitat Autònoma de Barcelona（巴塞罗那自治大学）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）
本文研究任意变化窃听信道，定义公共随机性辅助容量并证明多字母及单字母公式，分析无公共随机性时的稳定性与不连续性条件，刻画可超激活信道，提出不泄露信息的容量可达码类。
2016-04-01 cs.IT math.IT
Effective Capacity and Randomness of Closed Sets
本文研究了{0，1}* 的非空闭子集空间的测度与容度之间的关系。对于任何可计算测度，可计算容量T可以通过令T（Q）是与Q有非空交集的闭集族的测度来定义。我们证明了一个有效的版本Choquet的能力定理表明，每一个可计算的能力，可以得到一个可计算的措施，以这种方式。我们建立了随机闭集的容量等于零或大于0的条件。我们构造了一个有效的封闭集，具有正容量和勒贝格测度为零。
2010-06-02 cs.IT cs.LO math.IT
Common Randomness Generation from Gaussian Sources
我们研究的问题，共同随机性（CR）生成的基本两方通信设置中，发送方和接收方的目标是同意一个共同的随机变量，通过观察独立同分布（i.i.d.）相关高斯源的样本，同时尽可能少地通过噪声无记忆信道进行通信。我们完全解决了这个问题，给出了一个单一的字母表征的CR容量为建议的模型，并通过提供严格的证明it.Interestingly，我们证明了CR容量是无限的高斯源是完全相关的。
2022-01-26 cs.IT math.IT
Common Randomness Generation over Slow Fading Channels
分析了在具有加性高斯白噪声（AWGN）和任意状态分布的单输入单输出（SISO）慢衰落信道中，相关离散信源在单向通信辅助下的公共随机性（CR）生成问题。慢衰落信道实际上与无线通信相关。我们完全解决了SISO慢衰落的情况下，通过建立相应的中断CR容量使用我们的表征其信道中断容量。所产生的CR可以被用来提高识别方案的性能增益。在许多新的应用中，后者被认为比经典的传输方案更有效，这些应用需要超可靠的低延迟通信。
2021-06-07 cs.IT math.IT
Secure Network Code for Adaptive and Active Attacks with No-Randomness in Intermediate Nodes
本文研究中间节点无额外随机性时网络编码对自适应主动攻击的安全性，证明线性编码可抵御攻击增益、给出非线性反例，并推导中继网络单播与多播容量。
2020-03-26 cs.IT math.IT
Pairwise Secret Key Agreement based on Location-derived Common Randomness
三个用户之间的密钥共享的源模型被认为是其中每对他们希望达成一致的秘密密钥隐藏从其余的用户。用户之间的通信有速率限制的公共信道。在此框架下，给出了秘密密钥容量域的内界。此外，我们研究了一个实际的设置，其中利用相关的观察用户的本地化信息共享成对的用户之间的密钥。在此设置的情况下，i.i.d.的关键容量区域的内部和外部边界进行了分析。高斯观测
2015-12-29 cs.IT math.IT
Incremental and Decremental Secret Key Agreement
本文研究了在一个子集中加入或去掉某些公共随机性时，一组随机变量之间的多元互信息的变化率。这是制定更精确地作为两个新的多终端秘密密钥协议的问题，问如何可以有效地增加保密能力，通过增加共同的随机性的一个小的用户子集，以及如何可以简化源模型，通过删除冗余的共同随机性，不有助于保密能力。组合结构已经澄清了一些有意义的开放问题。
2016-05-06 cs.IT math.IT
Symmetric Private Information Retrieval with User-Side Common Randomness
本文研究了具有用户端公共随机性的对称私有信息检索问题。在SPIR中，用户从来自$N$非共谋和复制的数据库的$K$消息中检索消息，使得没有单个数据库知道检索到的消息索引（用户隐私），并且用户除了检索到的消息之外什么也不知道（数据库隐私）。SPIR的容量小于PIR的容量，PIR仅需要用户隐私，在单个数据库的情况下是不可行的，并且需要在数据库之间共享公共随机性。我们介绍了一个新的变种SPIR的用户提供了一个随机子集的共享数据库共同的随机性，这是未知的数据库。我们确定三元组$(d, ρ_S, ρ_U)$的确切容量区域，其中$d$是下载成本，$ρ_S$是共享数据库（服务器）公共随机性的量，$ρ_U$是可用的用户端公共随机性的量。我们表明，与适量的$ρ_U$，这种新的SPIR实现的能力，传统的PIR。作为一个必然的结果，单数据库SPIR变得可行。此外，用户侧$ρ_U$的存在减少了所需的服务器侧$ρ_S$的量。
2021-05-12 cs.CR cs.DB cs.IT
Classical - Quantum Arbitrarily Varying Wiretap Channel: Common Randomness Assisted Code and Continuity
确定了任意变化的经典-量子窃听信道在公共随机辅助编码下的保密容量，并进一步确定了从发送者到合法接收者是复合的，从发送者到窃听者是任意变化的混合信道模型的保密容量.作为一个应用程序，我们检查时的保密能力是一个系统参数的连续函数，并表明，资源，即，能够接触到随机实验结果的完美副本。有助于信道稳定。
2016-12-29 cs.IT math.IT quant-ph
Frequency hopping does not increase anti-jamming resilience of wireless channels
从信息论的角度分析了跳频对无线信道抗干扰保护的有效性。发送方可以一次将其符号输入到几个频率子带中的一个。每个子带信道被建模为加性噪声信道。假设发送者和接收者之间没有共同的随机性。结果表明，当且仅当发送端功率严格超过干扰端功率时，系统容量为正，且等于公共随机辅助容量。因此，与在任何固定频率子带上的传输相比，跳频对于干扰不是更有弹性，但它确实增加了容量。CR容量的上限和下限。
2015-12-21 cs.IT math.IT
The Role of Common Randomness Replication in Symmetric PIR on Graph-Based Replicated Systems
University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）
本文研究了基于图的复制系统中对称PIR的公共随机性复制作用，分析了两种公共随机性分配方式对SPIR容量的影响，并证明了实现SPIR所需的最小公共随机性大小等于消息大小。
2026-02-18 cs.CR cs.IT cs.NI
Randomness-Efficient Constructions of Capacity-Achieving List-Decodable Codes
该研究提出两种代数构造方法，以更少的随机比特生成达到Elias界的列表可译码，其对偶码性质良好且支持拟线性编码，并证明了近似RLC的证明策略存在随机性下界。
2024-05-15 cs.IT math.IT
Effect of Full Common Randomness Replication in Symmetric PIR on Graph-Based Replicated Systems
该研究针对图复制数据库场景下的对称私有信息检索问题，提出将PIR方案转换为SPIR方案的算法以建立容量下界，推导了路径图、环图的更紧容量上界，并确定三顶点路径图的SPIR容量为1/2。
2025-10-29 cs.CR cs.DC cs.IT
On the Capacity Achieving Probability Measures for Molecular Receivers
本文研究了配体受体与扩散型分子通讯。信息信息被认为是通过分子浓度的变化来编码的。配体接收过程中的随机性导致通信中的不确定性;限制了信息解码的速率。我们模拟配体受体接收器的一组有限状态马尔可夫信道和研究这样的接收器的一般容量。此外，I.I.D.接收机的容量被表征为一般容量的下限。同时证明了有限支持概率测度可以达到独立同分布。接收器的容量。此外，在概率测度的支持点的数量上的一个界。
2015-11-07 cs.IT math.IT
Positivity, Discontinuity, Finite Resources and Nonzero Error for Arbitrarily Varying Quantum Channels
这项工作的动机是一个相当普遍的问题：在什么情况下是信息传输系统的能力是连续的？该研究是在任意变化的量子信道（AVQC）上进行的。我们给出了一个明确的例子，回答了最近的问题，无论是AVQC的消息传输可以受益于合法的发送者和接收者之间的随机性分布的肯定。然后，扩展该示例中引入的特定类别的通道，以表明确定性容量确实具有不连续点，而这种行为同时不是通用的：我们表明它在其正性点周围是连续的。这与随机辅助容量形成鲜明对比，随机辅助容量在信道中始终是连续的。我们的研究结果意味着，确定性的消息传输容量的AVQC可以是不连续的，只有在它是零的点，而随机性辅助容量是非零的。除了零误差容量，这是第一个结果，显示了一个大类的量子信道的容量的不连续性。无记忆量子信道的各自容量的连续性，在被证明是连续的之前，在ITP Hannover的问题页面上被列为一个开放的问题，持续了大约六年。我们还量化了合法的发送者和接收者之间的随机性的有限数量的分布之间的相互作用，（非零）解码错误相对于平均误差标准，可以实现在有限数量的信道使用和可以发送的消息的数量。我们的结果的这一部分也适用于纠缠和强子空间传输。此外，我们给出了一个新的充分判据，使得在随机性辅助下的纠缠传输容量为零。
2014-05-07 cs.IT math-ph math.IT
Achieving the Capacity of any DMC using only Polar Codes
我们构造了一个信道编码方案，以实现任何离散的无记忆信道的容量仅基于极化编码的技术。特别是，我们展示了如何通过偏振源偏振和随机性提取可以采用“形状”均匀分布的i.i.d.随机变量转化为近似的独立同分布随机变量根据容量实现分布分布。然后，我们将该整形器与通过与信源编码的对偶构造的极化信道编码的变体相结合，以实现信道容量。我们的方案继承了极化编码的低复杂度的编码器和解码器。它在概念上不同于Gallager的方法实现能力，我们讨论了这两种方案的优点和缺点。AWGN信道的应用进行了讨论。
2012-08-27 cs.IT math.IT
Secure Symmetric Private Information Retrieval from Colluding Databases with Adversaries
研究了服务器和对手合谋情况下的对称私有信息检索（SPIR）问题。具体地，数据库包括$K$文件，其被复制地存储在$N$服务器之间。用户希望通过与$N$服务器通信从数据库中检索一个文件，而不向任何服务器透露所需文件的身份。此外，用户不应了解其他$K-1$文件。$N$服务器中的任何$T$都可能串通，也就是说，它们可能会与用户进行交互，以猜测所请求文件的身份。系统中的对手可以窃听甚至试图破坏通信。考虑了三种类型的对手：拜占庭对手，可以覆盖任何$B$服务器向用户的传输;被动窃听者，可以窃听任何$E$服务器的传入和传出传输;以及两者的组合-可以窃听一组任何$E$节点的对手，并覆盖一组任何$B$节点的传输。将存在合谋服务器和三类攻击者的SPIR问题分别命名为T-BSPIR、T-ESPIR和T-BESPIR。问题的容量被定义为每个下载位检索到的所需文件的最大信息位数。我们表明，T-BSPIR等于$1-\frac{2B+T}{N}$的信息理论容量，如果服务器共享共同的随机性（在用户不可用）的金额至少$\frac{2B+T}{N-2B-T}$倍的文件大小。否则，容量等于零。证明了T-ESPIR的容量等于$1-\frac{\max(T,E)}{N}$，公共随机性至少是文件大小的$\frac{\max(T,E)}{N-\max(T,E)}$倍。最后证明了T-BESPIR的容量为$1-\frac{2B+\m…
2017-07-07 cs.IT math.IT
Towards the Capacity of Private Information Retrieval from Coded and Colluding Servers
在这项工作中，两个实用的概念，私人信息检索（PIR）的介绍和创造的全支持秩PIR和强线性PIR。完全支持秩是证明容量表达式的逆结果所需的技术但自然的条件，并且几乎所有当前已知的容量实现方案都满足该条件，而强线性是使得能够在具有低子分组化程度的小有限域上实现的实际要求。然后，MDS编码的，线性的，全支持秩的PIR在勾结服务器的存在下的容量推导，以及最近引入的匹配随机性的概念的对称，线性PIR与勾结，对抗，和无响应的服务器的容量。这肯定地解决了Freij-Hollanti等人和Tajeddine等人在所介绍的案例中所述的能力问题。它还表明，进一步限制到强线性PIR计划与确定性线性干扰消除，所谓的星积计划提出的Freij-Hollanti等人。是本质上最优的，不会引起容量损失。
2021-10-06 cs.IT math.IT
A Lower Bound on the Essential Interactive Capacity of Binary Memoryless Symmetric Channels
本文将离散无记忆信道的基本交互容量定义为使用确定性编码方案在信道上可靠地模拟任何交互协议的转录本的最大速率。与文献中的其他交互能力定义相反，该定义不对扬声器的顺序（可以是自适应的）进行假设，并且不允许使用任何私人/公共随机性;因此，基本的交互能力仅是信道模型的函数。本文证明了任何二进制无记忆对称信道的基本交互容量至少是其香农容量的$0.0302$。为此，我们提出了一个简单的编码方案，扩展汉明码结合错误检测的基础上，实现了在特殊情况下的二进制对称信道（BSC）的下限。然后，我们适应整个家庭的BMS通道的计划，并表明，它实现了相同的下限使用极端的巴塔查里亚参数。
2021-08-12 cs.IT math.IT
The Capacity of Causal Adversarial Channels
当（a）编码器和解码器不共享共同的随机性，（b）输入和状态受到成本约束，（c）信道的转移矩阵在给定状态下是确定性的，以及（d）在每个时间步长，对手在选择当时的状态时只能观察当前和过去的信道输入。可实现的策略涉及随机编码连同列表解码和消歧步骤。相反，使用两个阶段的“babble-and-push”策略，对手在第一阶段随机选择状态，列表解码输出，然后在第二阶段选择状态输入以对称化信道。这些结果概括了以前的工作特定的通道模型（添加剂，擦除）一般离散字母表和模型。
2022-05-13 cs.IT math.IT
Polar Coding for the Cognitive Interference Channel with Confidential Messages
在强保密准则下，针对具有机密信息的认知干扰信道（CICC），提出了一种低复杂度、保密容量可达的极化编码方案。用于干扰信道的现有极化编码方案依赖于将极化码用于多址信道，其码构造问题可能是复杂的。我们表明，CICC的整个保密容量区域可以通过简单的点对点极化码实现，由于认知，我们提出的方案需要在编码器的随机率最小。
2017-10-27 cs.IT math.IT
Joint Coordination-Channel Coding for Strong Coordination over Noisy Channels Based on Polar Codes
我们构建了一个联合协调信道极化编码方案，用于两个代理$\mathsf X$和$\mathsf Y$之间的强协调动作，它们通过离散无记忆信道（DMC）进行通信，使得动作的联合分布遵循规定的概率分布。我们表明，极化码能够实现我们先前建立的强噪声协调能力区域的内界，从而为随机编码证明提供了一个建设性的替代方案。我们的极化编码方案还提供了一个建设性的解决方案，其中的DMC和共享的随机性一起模拟另一个DMC的信道仿真问题。特别是，我们提出的解决方案是能够利用DMC的随机性，以减少在代理$\mathsf Y$生成的动作序列所需的本地随机性的量。通过利用我们早期的随机编码结果这个问题，我们得出结论，建议的联合协调信道编码方案严格优于一个单独的计划，在可实现的通信速率为相同数量的注入到两个系统的随机性。
2017-10-09 cs.IT math.IT
Arbitrarily Varying Networks: Capacity-achieving Computationally Efficient Codes
我们考虑的问题，在一个包含一个隐藏的和恶意的对手，可以控制一个子集的网络资源，并旨在破坏通信的网络通信。我们专注于全知的基于节点的对手，即，对手可以控制节点的子集，并且知道所有链路上的消息、网络代码和分组。表征信息理论上的最优通信速率作为网络参数和边界的函数的adversarially控制的网络是在一般的开放，即使是单播（单源，单目的地）的问题。在这项工作中，我们描述了信息理论上的最优随机容量的问题，即，假设源节点与每个网络节点先验地（例如，作为网络设计的一部分）共享（渐近可忽略量的）独立公共随机性。我们提出了一种新的计算效率的通信方案，其速率匹配的自然信息理论上的“擦除外界”的最佳速率。我们的计划不需要网络拓扑结构的先验知识，并可以实现在一个分布式的方式作为一个经典的分布式线性网络编码的顶部覆盖。
2016-05-06 cs.IT math.IT
Symmetric Private Information Retrieval (SPIR) on Graph-Based Replicated Systems
该研究针对图结构复制数据库的SPIR场景，提出可实现方案得到一般图的SPIR容量下界，证明了消息特定随机性的最小规模要求，并推导出路径图与正则图的精确SPIR容量。
2025-09-03 cs.CR cs.DB cs.IT
Achieving the Empirical Capacity Using Feedback Part I: Memoryless Additive Models
我们解决的问题，在一个未知的信道与瞬时无噪声反馈的通用通信，并显示如何对应的经验行为的信道的速率可以达到，虽然没有率可以事先保证。首先，我们考虑一个离散的模加性信道与字母表$\mathcal{X}$，其中的噪声序列$Z^n$是任意的和未知的，并可能因果地依赖于发送和接收的序列和编码器的消息，可能在一个对抗的方式。虽然这个通道的经典容量为零，我们表明，接近经验容量$\log|\mathcal{X}|-H_{emp}(Z^n)$的速率可以普遍达到，其中$H_{emp}(Z^n)$是经验熵的$Z^n$。对于更一般的设置，其中的通道可以映射到一个输出在一个任意的未知的方式只受因果关系，我们的经验信道的动作模型作为一个实现的噪声序列的模加法，并表明，相同的结果适用于如果共同的随机性。通过提供一个接近经验容量的简单顺序传输方案，建设性地证明了结果。在这项工作的第二部分中，我们演示了如何更高的利率可以通过使用更精细的模型通道的行动，并利用可能的经验依赖性，其行为。
2008-08-31 cs.IT math.IT
On Separation, Randomness and Linearity for Network Codes over Finite Fields
我们研究的问题，分离和代码设计的网络，在有限域上运行。我们证明了源-信道（或源-网络）分离适用于几个典型的网络例子，如嘈杂的多址接入信道和擦除降级的广播信道，当整个网络在一个共同的有限域上运行。这种鲁棒性的分离是基于这样一个事实，即噪声和输入是独立的，我们研究的失败分离时，噪声是依赖于在多个接入信道的输入。我们的方法是基于线性码的充分性。使用一个简单和统一的框架，我们不仅重新建立经济的线性码的最优性为单发射机，单接收机信道和Slepian-Wolf信源编码，但也建立了线性码的最优性为多址和擦除退化广播信道。的线性度使我们能够获得简单的最佳代码的建设和研究能力区域的嘈杂的多址接入和退化的广播信道。信源和网络编码的线性模糊了信源和网络编码之间的界限。虽然我们的研究结果指出，分离的信源编码和信道编码是最佳的一些规范的网络，我们表明，分解成规范的子网络网络的网络可能是无效的。因此，我们认为，它可能是缺乏可分解的网络到规范的网络模块，而不是缺乏源和信道编码之间的分离，提出了主要的挑战编码网络。
2006-03-06 cs.IT math.IT
The Capacity of Symmetric Private Information Retrieval
私有信息检索（PIR）是尽可能有效地从$N$非通信复制数据库（每个数据库保存所有$K$消息）中检索$K$消息之一，同时对每个单独的数据库保持所需消息索引的身份保密的问题。对称PIR（SPIR）是PIR的一般化，包括除了期望的消息之外，用户不了解其他$K-1$消息的要求。SPIR的信息理论容量（相当于最小下载成本的倒数）是每比特下载信息可以私下检索的所需信息的最大比特数。我们表明，SPIR的能力是$1-1/N$消息$K$的数量无关，如果数据库有机会共同的随机性（不提供给用户），这是独立的消息，在金额是至少$1/(N-1)$位每个所需的消息位，否则为零。对SPIR的容量域和有限长SPIR的容量进行了扩展。
2017-07-15 cs.CR cs.IR cs.IT
De-randomizing Shannon: The Design and Analysis of a Capacity-Achieving Rateless Code
本文分析了最近提出的一类无码率码--脊髓码。我们证明了脊髓码实现香农容量的二进制对称信道（BSC）和加性高斯白噪声（AWGN）信道与一个有效的多项式时间的编码器和解码器。它们是第一个证明BSC和AWGN这些性质的无比率码。脊髓码的关键思想是在消息位上顺序应用哈希函数。代码的顺序结构对于有效解码至关重要。此外，反对在良好的代码中具有扩展器结构的智慧，我们表明，尽管其顺序结构，但脊柱代码实现了容量。由散列函数提供的伪随机性足以用于此目的。我们的证明引入了一个变种的Gallager的结果表征的错误指数的随机码的任何无记忆通道。我们提出了一个新的应用程序，这些错误指数的结果在一个有效的顺序码的框架内。在消息比特上应用散列函数提供了一种方法和有效的方式来去随机化香农的随机码本构造。
2012-06-03 cs.IT cs.NI math.IT
Symmetric Private Information Retrieval For MDS Coded Distributed Storage
用户希望从数据库中检索一个文件而不泄露在数据库中检索到的文件的身份，这被称为私有信息检索（PIR）问题。如果进一步要求用户除了所需文件之外不获得关于数据库的信息，则引入对称私有信息检索（SPIR）的概念以保证双方的隐私。本文利用$(N,M)$ -MDS存储代码，研究了$N$节点间分布式存储数据库的SPIR问题。SPIR的信息理论容量，定义为每个下载的符号检索所需的文件的符号的最大数量，为编码数据库的推导。证明了当分布式节点共享的公共随机数（用户不可用）至少为文件大小的$\frac{M}{N-M}$倍时，编码数据库的SPIR容量为$1-\frac{M}{N}$.否则，编码数据库的SPIR容量等于零。
2016-10-14 cs.CR cs.IR cs.IT
