A Testbed for Assessment of Fountain Codes for Wireless Channels
卢比变换（LT）码是一类喷泉码，已被证明在擦除信道上执行非常有效。这些代码是无速率的，在这个意义上，编码符号的无限流可以在飞行中生成。此外，每个编码的符号是信息加性的，并且可以在解码过程中做出贡献。正在考虑的喷泉码的一个重要应用是通过移动无线信道传递内容。喷泉码具有低计算复杂度和快速的编码和解码算法，这使得它们对于诸如通过无线信道的流视频的实时应用具有吸引力。已知LT码在二进制擦除信道上执行接近容量，并且设想它们在诸如移动通信信道和卫星链路的其它信道上将具有良好的性能。本文考虑开发一个测试平台来研究喷泉码在这种信道下的性能。LT码在二进制对称信道和加性高斯白噪声（AWGN）信道上的性能作为测试床使用的例子。
2020-02-20 cs.IT eess.SP math.IT
Efficient and Universal Corruption Resilient Fountain Codes
在本文中，我们提出了一个新的家庭喷泉码，克服对抗性错误。也就是说，我们考虑的可能性，到达的数据包的一个无比率纠删码的某一部分被损坏在一个不可检测的方式。在实践中，损坏的分组可以归因于由对手控制的通信路径的一部分或恶意的源的一部分。所提出的代码类似和扩展LT和Raptor码。然而，他们的好处超过现有的编码方案是多方面的。首先，为了克服损坏的数据包，我们的代码使用信息理论技术，而不是密码原语。因此，在中继器和接收器之间不需要秘密信道。第二，在建议的方案中的编码器是无视对手的实力，但执行，如果它的实力是事先知道的。第三，码的稀疏结构便于高效解码。最后，当源之间不允许通信时，代码很容易适合具有多个源的分散场景。我们提出了详尽的，以及有效的解码规则。除了作为无比率码的明显用途之外，我们的码在分布式计算中具有重要的应用。
2011-11-27 cs.CR cs.IT math.IT
On quantum limit of optical communications: concatenated codes and joint-detection receivers
当经典的信息是在一个信道上发送的量子状态调制字母，如自由空间光（FSO）信道，达到最终（Holevo）限制信道容量需要接收机进行联合测量长码字块。在最近的工作中，我们展示了一种纯状态信道的接收器，该接收器可以通过在接收到的码字状态上应用单次光学（酉）变换，然后在单调制符号状态空间上同时（但可分离）投影测量来达到最终容量。在本文中，我们研究的最终权衡光子效率和光谱效率的FSO信道。基于我们的一般结果的纯态量子信道，我们展示了一些第一个具体的例子的代码和实验室可实现的联合检测光接收器，可以实现从根本上更高的（超加性）的信道容量比接收器，物理检测每个调制符号一次一个，是由所有传统的（相干或直接检测）光接收器。
2011-02-09 cs.IT math.IT quant-ph
Design and Analysis of a Concatenated Code for Intersymbol Interference Wiretap Channels
Shahid Beheshti University（沙希德·贝赫什提大学）；McMaster University（麦克马斯特大学）
提出一种两阶段级联编码方案，结合LDPC码与网格码，在符号间干扰窃听信道上实现可靠安全通信，并优化度分布使信息泄露率上界趋于零。
2026-06-08 cs.IT math.IT
Neural Belief Propagation Decoding of CRC-Polar Concatenated Codes
极化码是第一类纠错码，其可证明地实现无限码长的信道容量。它们被选择用于第五代蜂窝移动通信（5G）。在诸如5G的实际场景中，循环冗余校验（CRC）与极化码级联以提高它们的有限长度性能。这对于顺序的连续取消列表解码器来说是最有益的。然而，对于并行迭代置信传播（BP）解码器，CRC仅用作具有增量纠错性能改进的早期停止准则。在本文中，我们首先提出了一种CRC-极性BP（CPBP）解码器，通过交换极化码的因子图和CRC的因子图之间的外部信息。然后，我们提出了一个神经CPBP（NCPBP）算法，通过在级联因子图上引入可训练的归一化权重来改进CPBP解码器。我们在长度为128的5G极化码上的结果表明，在10^（-5）的帧出错率和最大30次迭代下，CPBP和NCPBP的纠错性能分别比传统CRC辅助BP解码器的纠错性能好约0.25 dB和0.5 dB，同时几乎没有引入延迟开销。
2018-10-31 cs.IT math.IT
Interleaved Polar (I-Polar) Codes
通过在极化编码器的中间级之间插入交织器，提出了一类新的极化码，称为交织极化（i-极化）码。通过均匀交织器假设，我们推导出在i-极化码的集合上平均的权重枚举函数（WEF）和输入-输出权重枚举函数（IOWEF）。平均WEF可以用于计算从i极化码的集合中随机选择的码的平均块出错率（BLER）的上限。此外，我们提出了一种级联编码方案，采用P高速率码作为外码和Q i-极化码作为内码与交织器之间。基于均匀交织器假设推导出级联码的平均WEF。仿真结果表明，该上界可以很好地预测级联码的误码率性能。结果表明，在高信噪比下，P=Q=2的级联码的性能优于相同长度和码率的CRC辅助i-极化码（P=Q=1）。此外，所提出的级联码允许多个解码器并行操作，这可以减少解码延迟，因此适合于超可靠低延迟通信（URLLC）。
2019-08-02 cs.IT math.IT
Isn't Hybrid ARQ Sufficient?
在实际系统中，可靠的通信通常是通过在不同的网络层编码来实现的。我们质疑这种方法的必要性，并研究何时它可以是有益的。通过概念上简单的概率模型（基于抛硬币），我们认为，多播的情况下，协议的限制可能会使级联多层编码优选单独的物理层编码，这是大多数情况下，在点对点通信。
2014-11-14 cs.IT math.IT
Fountain Codes Based Distributed Storage Algorithms for Large-scale Wireless Sensor Networks
我们考虑具有n个节点的大规模传感器网络，其中k个节点拥有，（例如，已经感测或以某种其它方式收集）k个信息分组。在网络节点由于例如有限的能量或恶劣的环境而易受攻击的场景中，期望在整个网络中传播所获取的信息，使得n个节点中的每个节点存储一个（可能编码的）分组，并且对于某个小ε> 0，可以稍后以计算简单的方式从任何（1 + ε）k个节点恢复原始k个源分组。我们开发了两个分布式算法来解决这个问题的基础上简单的随机游动和喷泉码。与所有以前开发的计划，我们的解决方案是真正的分布式，也就是说，节点不知道在网络中的n，k或连接，除了在自己的社区，他们不维护任何路由表。在第一种算法中，所有传感器都知道n和k。在第二种算法中，每个传感器通过随机游走传播估计这些参数。本文分析了这两种算法的通信/传输和编解码复杂度，并给出了大量的仿真结果
2009-02-08 cs.DS cs.IT cs.NI
On Low Complexity RLL Code for Visible Light Communication
游程长度受限（RLL）码用于可见光通信（VLC）中以避免闪烁并支持不同的调光范围，使得通信不受光强度变化的影响。在本文中，我们提出了一种低复杂度的分裂相位码作为RLL码与卷积码作为前向纠错码（FEC）的串行级联的VLC。分相码可以由两状态网格状码表示，其可以在FEC-RLL串行级联中提供迭代增益。我们还使用外部信息传输（EXIT）图来解释所提出的串行级联方案的迭代解码行为。此外，我们使用打孔和补偿符号来支持VLC中的各种调光范围。
2019-06-05 cs.IT math.IT
Batched Sparse Codes
与路由相比，网络编码可以显著提高存在丢包的通信网络的传输速率。然而，使用网络编码通常在网络设备和终端中引起高的计算和存储成本。例如，一些网络编码方案要求中间网络节点的计算和/或存储容量随着用于传输的分组的数量线性地增加，使得这样的方案难以在仅具有恒定计算和存储容量的类似路由器的设备中实现。在本文中，我们介绍批稀疏码（BATS码），它使数字喷泉的方法来解决上述问题。BATS码是一种由外码和内码组成的编码方案。外码是喷泉码的矩阵生成。它与在中间网络节点处包括随机线性编码的内码一起工作。BATS码保留了喷泉码的无码率和低编解码复杂度等理想特性。应用BATS码所需的中间网络节点的计算和存储容量与用于传输的分组的数量无关。针对单播网络、双向中继网络、树型网络、一类三层网络和蝶型网络，设计了几乎达到容量的BATS码方案。对于一般的网络，在不同的优化准则下，接收节点的保证解码速率可以得到。
2014-02-06 cs.IT math.IT
Iterative decoding of Generalized Parallel Concatenated Block codes using cyclic permutations
迭代解码技术由于其性能和在大多数通信系统中的应用而得到普及。在本文中，我们提出了一个新的应用，我们的迭代译码器上的GPCB（广义并行级联分组码），使用循环置换。我们介绍了一个新的变种的组件解码器。经过大量的仿真，所得到的结果是非常有前途的几个现有的方法相比。我们评估各种参数的影响分量码，交织器的大小，块的大小，和迭代次数。得到了三个有趣的结果，第一个是，在BER（位出错率）的新的组成解码器的性能是相对相似的原始之一。其次，我们的涡轮解码优于其他涡轮解码器的一些线性分组码。第三，所提出的GPCB-BCH（75，51）的迭代译码距离其香农限约2.1dB。
2012-11-13 cs.DS cs.IT math.IT
Probabilistic Rateless Multiple Access for Machine-to-Machine Communication
未来的机器对机器（M2M）通信需要支持大量设备在很少或没有人为干预的情况下彼此通信。随机接入技术最初被提出来实现M2M多址接入，但是在具有大量设备的M2M系统中遭受严重的拥塞和接入延迟。在本文中，我们提出了一种新的多址接入方案的M2M通信的基础上容量接近模拟喷泉码，以有效地减少访问延迟，并满足每个设备的延迟要求。这是通过允许M2M设备基于它们各自的延迟要求以最佳概率方式在相同信道上同时发送来实现的。仿真结果表明，该方案实现了接近最优的速率性能，同时保证了设备的延迟要求。我们进一步提出了一个简单的随机接入策略，并表征所需的开销。仿真结果表明，所提出的方法显着优于现有的随机接入方案目前使用的长期演进高级（LTE-A）标准的接入延迟。
2015-07-10 cs.IT math.IT
Improved Latency-Communication Trade-Off for Map-Shuffle-Reduce Systems with Stragglers
在根据映射-混洗-归约框架操作的分布式计算系统中，在存储之前对数据进行编码对于减少由分散的服务器引起的等待时间以及减少混洗阶段中的服务器间通信负载都是有用的。在先前的工作中，提出了一个级联编码方案的矩阵乘法任务。在该方案中，外层的最大距离可分离（MDS）码用于纠正由掉队者引起的擦除，而内层的重复码用于通过编码多播提高混洗阶段的通信效率。在这项工作中，它表明，它是可以利用重复编码，以增加外MDS码的速率，从而增加在洗牌阶段的多播机会所创建的冗余。因此，所提出的方法被示出为改善在最佳已知的延迟通信开销权衡。
2018-08-21 cs.IT math.IT
Hybrid Noncoherent Network Coding
我们描述了一种新的扩展子空间码的非相干网络，适合使用时，网络被视为一个通信系统，同时引入尺寸和符号错误。我们表明，当符号擦除发生在一个显着大量的不同的基向量通过网络传输，当网络的最小割是小得多，然后传输的码字的长度，新的家庭的代码优于他们的子空间代码同行。对于建议的编码方案，称为混合网络编码，我们推导出两个上限的代码的大小。这些界限代表了单例和球包装界限的变化。我们表明，一个简单的级联方案，代表了一个组合的子空间码和里德-所罗门码是渐近最优的Singleton界。最后，我们描述了两个有效的级联子空间码的解码算法，在某些情况下，具有较小的复杂度比子空间解码器。
2012-09-24 cs.IT math.IT
A Coded Bit-Loading Linear Precoded Discrete Multitone Solution for Power Line Communication
线性预编码离散多音调制（LP-DMT）系统在电力线通信（PLC）环境中已经被证明具有自适应资源分配算法的优势。在本文中，我们研究的比特和能量分配算法的自适应LP-DMT系统考虑到信道编码方案。本文提出了一种基于PLC的编码自适应LP-DMT系统，它具有一种在比特和能量计算中兼顾信道编码增益的加载算法。本文分析了一种级联信道编码方案的性能，该方案由一个内部的4维16状态的魏氏格形码和一个外部的里德-所罗门码组成，并与该算法相结合。仿真结果给出了一个固定的目标比特出错率在多载波的情况下功率谱密度约束。使用PLC信道的多径模型，所提出的编码自适应LP-DMT系统的性能优于经典的编码离散多音。
2008-09-30 cs.IT math.IT
Improved Receiver Chain Performance via Error Location Inference
本文提出一种基于机器学习推断错误位置的解码器侧方法，在RS解码前标记擦除，以0.3分贝增益提升航天器通信在退化信号下的数据恢复能力。
2025-09-10 cs.IT math.IT
Error-Correcting Codes for Reliable Communications in Microgravity Platforms
State University of Londrina（朗德里纳州立大学）
针对火箭发射微重力平台通信中再入段数据丢失问题，提出数字喷泉码与里德-所罗门块码结合的纠错方案，基于Cumã II遥测数据建模信道并仿真，结果表明可恢复几乎所有遥测数据。
2012-01-09 cs.IT cs.SY eess.SY
Personalized Decentralized Multi-Task Learning Over Dynamic Communication Graphs
University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）
分散式和联邦学习算法面临的最大挑战之一是数据异构性，特别是当用户想要学习特定任务时。即使在将个性化报头连接到共享网络（PF-MTL）时，使用分散算法聚合所有网络也会由于数据的异构性而导致性能下降。我们的算法使用交换梯度来自动计算任务之间的相关性，并动态调整通信图，以连接互利的任务，并隔离那些可能相互产生负面影响的任务。该算法提高了学习性能，并导致更快的收敛相比，所有客户端连接到彼此的情况下，无论他们的相关性。我们在合成高斯数据集和大规模名人属性（CelebA）数据集上进行实验。合成数据的实验表明，我们提出的方法是能够检测的任务是积极的和消极的相关性。此外，CelebA的实验结果表明，该方法可以产生比完全连接网络更快的训练结果。
2022-12-21 cs.IT cs.LG eess.SP
A Golden Decade of Polar Codes: From Basic Principle to 5G Applications
经过七十年的追求，极化码的发明标志着我们找到了第一个构造和译码复杂度都很低的容量实现编码，这是近二十年来编码理论的重大突破。本文首先回顾了极化码的发展历程，总结了近十年来极化码的研究进展。首先，研究了信道极化的基本原理，回顾了信道极化的基本结构、编码方法和经典的连续相消（SC）译码。其次，为了提高有限码长的性能，我们介绍了指导原则，并总结了五个设计准则的建设，设计和实现的极化码在实际的通信系统中的基础上，在文献中的示例方案。特别是，我们解释了5G无线系统中极化码的级联编码和速率匹配背后的设计原理。此外，还提出了改进的SC译码算法，如SC列表（SCL）译码和SC栈（SCS）译码等，进行了研究和比较。最后，展望了极化码在未来6G通信系统中的研究前景，包括短极化码的优化、衰落信道下的编码构造、极化编码调制和HARQ以及极化编码传输即极化处理。可以预见，极化码作为一种新的编码方法，将为通信理论带来新的启发，并将引发一场传输技术的革命。
2023-03-26 cs.IT math.IT
Turbo DPSK in Bi-directional Relaying
针对双向中继系统中的联合信道解码和物理层网络编码（JCNC）方法，研究了迭代差分相移键控（DPSK）解调和信道解码方案。Bahl，Cocke，Jelinek，和Raviv（BCJR）算法的相干和非相干检测推导出软输入软输出解码的DPSK信号在两个用户多址信道与瑞利衰落。然后，我们提出了一个务实的方法与JCNC计划反复利用外部代码的外部信息。通过相干检测，我们证明了DPSK可以很好地与简单的卷积码级联，以实现像传统点对点通信场景一样的出色编码增益。所提出的非相干检测，它本质上要求在两个连续的符号上的信道保持恒定，可以工作，而无需显式的信道估计。仿真结果表明，迭代过程收敛非常快，大部分编码增益在两次迭代内获得。
2013-02-11 cs.IT math.IT
Distributed Turbo-Like Codes for Multi-User Cooperative Relay Networks
本文提出了一种适用于具有中继的无线网络的分布式类Turbo编码方案。我们考虑的情况下，多个源与一个单一的目的地通信的中继的帮助下。所提出的方案可以被视为解码和转发类型。中继器解码来自源的信息，并适当地组合和重新编码它们以生成一些额外的冗余，这些冗余被传输到目的地。由中继器生成的冗余量可以根据性能、吞吐量和/或功率方面的要求来简单地调整。在目的地，所有源的信息的解码被联合地利用中继以迭代方式提供的冗余来执行。整个通信网络可以看作是一个串行级联码。所提出的分布式方案实现了显着的性能增益，相对于非合作系统，即使对于一个非常大数量的用户。此外，它在码率、块长度和用户数量方面具有很高的灵活性。
2009-10-12 cs.IT math.IT
Channel Coding Toward 6G: Technical Overview and Outlook
本文综述1G至5G信道编码标准演进，围绕6G需求评估LDPC、Turbo、极化码等方案的纠错与硬件性能。
2024-05-13 cs.IT eess.SP math.IT
Optimization Algorithms for Improving the Performance of Permutation Trellis Codes
本文采用三种优化算法设计了$M$进制移频键控置换格形码（PTC）的软判决（SD）译码器，给出了四种译码方案。在诸如PTC的级联码中，用于外卷积码的维特比解码器提供最大似然解码。因此，纠错性能取决于用于内码的解码方案。由于具有调制方案的编码器的结构，信道输出可以被解释为分配问题。然后可以使用所提出的基于低复杂度优化的方案来相应地设计SD解码。在加性高斯白噪声（AWGN）和电力线通信（PLC）信道中，对这两种方案的误比特率（BER）性能进行了仿真。同时也分析了这些方案的复杂性。的SD计划的性能进行了比较，与现有的SD阈值检测器，BER结果显示显着的编码增益为某些码本。从结果中，对于诸如PLC信道的噪声信道，观察到复杂度和编码增益之间的合理折衷。
2020-11-10 cs.IT eess.SP math.IT
