Zero-Delay Lossy Coding of Linear Vector Markov Sources: Optimality of Stationary Codes and Near Optimality of Finite Memory Codes
研究了二次失真下$\mathbb{R}^d$值线性生成马尔可夫信源的最优零延迟编码（量化）问题。建立了无限时域平均成本（失真）问题的最优确定性和稳态编码策略的结构和存在性。先前的研究结果的马尔可夫源的零延迟代码的最优性无限的视野被认为是有限的字母源或，对于$\mathbb{R}^d$值的情况下，只显示存在确定性和非平稳马尔可夫编码策略或那些随机的。除了存在的结果，有限块长度（地平线）$T$的最佳编码策略的性能示出接近无限的时间范围最佳的速率$O(\frac{1}{T})$。这给出了一个明确的收敛速度，量化的近最优的有限窗口（有限记忆）代码之间的所有最佳零延迟代码。
2022-01-14 cs.IT math.IT
Delay Minimization in Real-time Communications with Joint Buffering and Coding
我们提出了一个封闭形式的表达式，最小的延迟，是在一个设置，结合缓冲区和擦除码，用于减轻数据包延迟方差。纠删码是根据最近的信息论结果有限块长码建模。评估表明，准确的网络参数的知识是必不可少的最佳操作。此外，它表明，当网络分组延迟方差是大的，缓冲区延迟变得可以忽略不计。因此，在这种情况下，延迟预算应该主要花费在纠删码上。
2016-10-14 cs.IT math.IT
Informed Network Coding for Minimum Decoding Delay
网络编码是无线网络中一种高效的数据分发机制。由于网络编码信息只能在递送足够数量的编码分组之后才能被恢复，因此所产生的解码延迟对于诸如实时媒体流传输之类的延迟敏感应用而言可能成为问题。出于这一观察，我们考虑了几种算法，最大限度地减少解码延迟，并通过仿真分析其性能。这些算法的不同之处在于所需的关于邻居缓冲区状态的信息以及使用这些信息来决定通过编码操作组合哪些分组的方式。我们的研究结果表明，一个贪心算法，其编码最大化的节点数，在编码的数据包是立即解码显着优于现有的网络编码协议。
2008-09-12 cs.IT math.IT
Optimization of zero-delay mappings for distributed coding by deterministic annealing
本文研究了在网络环境中，涉及分布式编码的零延迟模拟映射的优化。成本表面是已知的非凸的，并且已知的贪婪方法倾向于陷入在很大程度上依赖于初始化的差的局部最优解。我们得出一个优化算法的基础上的原则，“确定性退火”，一个强大的全局优化框架，已成功地应用于多个学科，包括在我们最近的工作，一个简单的零延迟模拟通信问题。我们证明了严格的优越性下降为基础的方法，以及目前的例子映射的属性提供见解的解决方案和数字分布式编码的关系的工作。
2013-12-03 cs.IT math.IT
Adaptive Delay-Tolerant Distributed Space-Time Coding Based on Adjustable Code Matrices for Cooperative MIMO Relaying Systems
针对两跳协作MIMO网络，提出了一种利用反馈的自适应时延容忍分布式空时编码（DSTC）方案。最大似然（ML）接收机和可调码矩阵被认为是受功率约束的解码和转发（DF）合作策略。在所提出的延迟容忍DSTC方案中，中继节点采用可调的编码矩阵对空时编码矩阵进行变换。最小二乘（LS）算法被开发成具有降低的计算复杂性以调整码的参数。仿真结果表明，所提出的算法获得显着的性能增益和解决的延迟问题，合作MIMO系统相比，现有的延迟容忍DSTC计划。
2014-05-19 cs.IT math.IT
Coding Improves the Throughput-Delay Trade-off in Mobile Wireless Networks
我们研究了大规模无线自组织网络的吞吐量延迟性能权衡。已经表明，如果允许节点移动并且采用2跳中继方案，则每个源-目的地对的吞吐量可以从Theta（1/sqrt（n log n））提高到Theta（1）。这种吞吐量的提高所付出的代价是很大的延迟。实际上，在随机游走移动性模型下，2跳中继方案的延迟缩放是Theta（n log n）。在本文中，我们采用编码技术，以提高移动无线网络的吞吐量延迟权衡。对于随机移动模型，我们通过使用Reed-Solomon码将延迟从Theta（nlog n）改进为Theta（n）。我们的方法保持了移动性所获得的多样性，同时减少了延迟。
2009-08-28 cs.IT math.IT
Optimal Zero Delay Coding of Markov Sources: Stationary and Finite Memory Codes
研究了有限状态马尔可夫信源的最优零延迟编码问题。最优码的存在性和结构研究使用随机控制制定。文献中已有的结果证明了确定性Markov（Walrand-Varaiya型）编码策略对有限时间问题的最优性，以及确定性非平稳和随机平稳编码策略对无限时间问题的最优性.我们的主要结果表明，对于任何不可约的和非周期的马尔可夫源与有限的字母，\emph{deterministic and stationary}马尔可夫编码策略是最优的无限地平线问题。此外，有限块长度（时间范围）的最佳（平稳和马尔可夫）编码策略的性能接近无限的时间范围最佳的速率$O(1/T)$。结果扩展到零延迟通信发生在一个嘈杂的信道与无噪声反馈的系统。
2017-04-05 cs.IT math.IT
Delay and Redundancy in Lossless Source Coding
研究了在无记忆信源的无损信源编码中施加有限时延约束所带来的代价。众所周知，对于所谓的块到变量和变量到变量码，冗余度最多随延迟多项式衰减，其中在这种情况下，延迟分别与源块长度或最大源短语长度相标识。与此形成鲜明对比的是，对于顺序码（例如，延迟受限算术码），可以使冗余随延迟约束指数衰减。相应的冗余延迟指数被证明是至少一样好的Rényi熵的顺序2的源，但（几乎所有的源）不优于一个数量取决于最小的源符号概率和字母表的大小。
2014-07-23 cs.IT math.IT
Throughput-Delay Analysis of Random Linear Network Coding for Wireless Broadcasting
在一个不可靠的单跳广播网络设置中，我们研究了随机线性网络编码的吞吐量和解码延迟性能作为编码窗口大小和网络大小的函数。我们的模型由一个源发送数据包的一个单一的流到一组$n$用户在独立的擦除通道。信源对$k$（编码窗口大小）分组执行随机线性网络编码（RLNC），并将其广播给用户。我们注意到，对于任何固定的$k.$，RLNC的广播吞吐量必须随着$n$的增加而消失。因此，与文献中的其他作品相比，我们研究了编码窗口大小$k$必须如何缩放以增加$n$。我们的分析表明，编码窗口大小的$Θ(\ln(n))$表示一个相变率，低于该吞吐量收敛到零，并在其之上收敛到广播容量。此外，我们描述了解码延迟的渐近分布，并提供近似表达式的平均值和方差的解码延迟的缩放制度的$k=ω(\ln(n)).$这些渐近表达式揭示了信道相关性的影响的吞吐量和延迟性能的RLNC。我们还展示了如何我们的分析可以扩展到其他无比率块编码方案，如LT码。最后，我们评论我们的结果的情况下，依赖的跨用户和非对称渠道模型的扩展。
2011-01-20 cs.IT math.IT
Asymptotically Optimal Joint Source-Channel Coding with Minimal Delay
我们提出并分析了一种联合信源-信道编码策略，用于高斯信源在高斯信道上的传输，每个信源符号使用n个信道。在所有这些策略中，我们的方案具有以下性质：i）所得到的均方误差与信噪比最佳地成比例，以及ii）该方案易于实现并且所引起的延迟最小，在这个意义上，一次编码单个源符号。
2009-09-24 cs.IT math.IT
On network coding for acyclic networks with delays
与非循环瞬时网络的网络编码相关的问题（其中，假设表示网络的非循环图的边具有零延迟）在最近的过去已经被广泛地处理。这些问题中最突出的包括（a）实现最大传输速率的网络码的存在，（b）有效的网络码构造，以及（c）字段大小问题。然而，实际上，网络具有传输延迟。在网络编码理论中，这种具有传输延迟的网络通常通过假设其边缘具有整数延迟来抽象。请注意，在具有整数延迟的非循环网络的节点处使用足够的内存可以有效地模拟瞬时行为，这可能就是为什么到目前为止只关注非循环瞬时网络的原因。在这项工作中，我们详细阐述了与整数延迟无环网络的网络编码相关的问题（（a），（b）和（c）），这些问题到目前为止大多被忽视了。我们表明，与网络的边缘相关联的延迟不能被忽略，实际上是有利的，不利的或不重要的，这取决于网络的拓扑结构和考虑的问题，即，(a)、（b）或（c）。在这个过程中，我们还表明，在非循环网络（瞬时和延迟）的单源组播问题，在每个节点的网络编码操作可以简单地限于存储旧的符号和编码他们在一个二进制字段。因此，在网络中，对较大字段的元素的操作是不必要的，折衷是在节点和接收器处存在足够的存储器，并且接收器具有更多的处理能力。
2013-07-06 cs.IT math.IT
Secure Polar Coding with Delayed Wiretapping Information
在本文中，我们研究了一个窃听信道模型的安全编码问题，固定的主信道和变化的窃听信道，通过假设合法的参与者可以获得窃听信道状态信息（CSI）经过一定的时间延迟。对于对称降级延迟CSI情形，通过在一次一密链结构上构造安全极化码，给出了一个显式弱安全方案，并证明了该方案的弱安全性、可靠性以及在延迟CSI假设下逼近完美CSI情形的保密容量.此外，对于对称无降级延迟CSI的情况下，我们提出了一种修改的多块链接结构，其中冻结位的原始子集被设计用于安全地传送功能随机位。然后将这种改进的多块链结构与弱安全方案相结合，构造了一个显式强安全极坐标编码方案，并证明了其强安全性、可靠性以及在延迟CSI假设下逼近理想CSI情形的保密容量的能力。最后，我们进行了模拟，以证明这两个安全方案的性能。
2020-01-21 cs.IT math.IT
Online network coding for optimal throughput and delay -- the three-receiver case
针对具有三个接收器的包擦除广播信道，我们提出了一种新的编码算法，该算法利用反馈来动态地调整编码。我们的算法是吞吐量最优的，我们推测，它也实现了渐近最优的平均解码延迟在接收机。我们考虑重业务量渐近性，其中负载因子ρ从下面接近1，到达速率（λ）或信道参数（μ）固定为小于1的数。仿真结果表明，该算法具有O（1/（1-ρ））的渐近最优译码延迟.
2008-09-29 cs.IT math.IT
On the Capacity of Wireless Networks with Random Transmission Delay
在本文中，我们介绍了新的编码方案的无线网络与随机传输延迟。这些编码方案的同步性的需要，减少了传输的数量，并实现了最佳的速率区域在相应的有线模型的多个单播和多播的情况下，最多三个用户下的等速率约束。编码方案分为两个阶段，第一，编码方案线，星型和线星型拓扑结构的随机传输延迟。第二，任何一般的拓扑结构与多个双向单播和组播会话被证明是分解成这些规范的拓扑结构，以减少传输的数量，而没有速率冗余。因此，为线、星和线-星拓扑结构开发的编码方案可作为构建所有网络的更通用编码方案的构建块。所提出的方案被证明是实时的（RT）的无线网络的意义上，他们实现了最小的解码延迟。利用可忽略的大小报头，这些编码方案被示出为适用于非同步网络，即，随机传输延迟的网络。最后，我们通过大量的模拟证明了这些方案的适用性。在具有随机传输延迟的无线网络上实现这样的编码方案可以提高性能和功率效率。
2015-03-03 cs.IT math.IT
Analog Multiple Descriptions: A Zero-Delay Source-Channel Coding Approach
本文扩展了众所周知的信源编码问题的多描述，在其一般和基本的设置，模拟源信道编码的情况。编码解码功能，最佳映射（可能连续值）源和信道空间之间的数值推导。主要的技术工具是一种非凸优化方法，即确定性退火，最近已成功地用于其他映射优化问题。所得到的功能表现出几个有趣的结构特性，多个源间隔映射到信道空间中的同一个间隔，并始终优于已知的竞争映射技术。
2015-10-01 cs.IT math.IT
Delay Performance of the Multiuser MISO Downlink under Imperfect CSI and Finite Length Coding
我们使用随机网络演算来研究迫零波束形成的多用户MISO系统的延迟性能。首先，我们考虑理想的假设与长码字和完美的CSI在发射机，在那里我们观察到一个强大的信道硬化效应，结果在非常高的可靠性方面的最大延迟的应用程序。然后，我们研究了更现实的假设下，不完美的CSI和有限块长度信道编码的系统。这些影响导致干扰和传输错误，我们推导出封闭形式的下限和上限的错误概率。与理想情况相比，不完美的CSI和有限长度编码导致平均传输速率的大规模降级。令人惊讶的是，系统仍然保持与理想情况下相同的定性行为：只要平均传输速率高于到达速率，系统仍然可以实现相对于最大延迟的非常高的可靠性。
2018-06-26 cs.IT math.IT
From Instantly Decodable to Random Linear Network Coding
我们在本文中的主要目标是遍历两个线性网络编码方案之间的性能差距：随机线性网络编码（RLNC）和即时解码网络编码（IDNC）的吞吐量和解码延迟。我们首先重新定义了数据包生成的概念，并使用它来划分一个块的部分接收到的数据包在一个新的方式，基于IDNC解决方案中的编码集。通过改变生成的大小，我们得到了一个通用的编码框架，其中包括一系列的编码方案，RLNC和IDNC确定为两个极端的情况下。然后，我们证明了在这个编码框架中的所有编码方案的吞吐量和解码延迟性能之间的RLNC和IDNC的性能，因此吞吐量延迟权衡成为可能。我们还提出了这种编码框架的实现，以进一步提高其吞吐量和解码延迟性能，管理反馈频率和编码复杂度，或实现块内性能自适应。广泛的模拟，然后提供，以验证所提出的编码方案及其实现的性能。
2013-09-05 cs.IT math.IT
The price of ignorance: The impact of side-information on delay for lossless source-coding
受加密信源压缩背景的启发，本文考虑了带边信息的无损信源编码的速率、端到端延迟和错误概率之间的一般折衷。端到端延迟的概念通过考虑顺序设置而变得精确，在该顺序设置中，源符号被实时的揭示并且需要在解码器处在某个固定延迟要求内被重构。上界推导出的可靠性函数的延迟时，边信息是已知的解码器，以及当它也是已知的编码器。当编码器并非不知道边信息时（包括当没有边信息时的平凡情况），可以在所有速率下在延迟和错误概率之间具有实质上更好的折衷。这表明，当编码器不知道边信息时，在端到端延迟方面存在无知的基本代价。如果只考虑固定块长度的代码，这种效果是不可见的。这样，信源编码中的边信息起到类似于信道编码中的反馈的作用。虽然本文中的定理是渐近的长延迟和低概率的错误，一个例子是用来表明，这里所描述的定性效果是显着的，即使在短期和中度延迟。
2007-12-06 cs.IT math.IT
Broadcast Approach Meets Network Coding for Data Streaming
对于数据流应用，现有的解决方案还不能缩小高数据率和低延迟之间的差距。本文研究了具有延迟反馈的单通道混合延迟约束下的数据流问题。提出了一种新的分层自适应因果随机线性网络编码（LAC-RLNC）方法。LAC-RLNC是变量到变量编码方案，即，提出了在可变短块长度和速率上在接收机处的可变恢复信息数据。具体而言，对于具有内容的基础层和增强层的数据流，我们表征了由自适应因果分层编码方案管理的高维吞吐量-延迟权衡。基础层被设计为满足严格的延迟约束，因为它包含允许流服务所需的数据。然后，发送方可以通过调整重传率的先验和后验的增强层，其中包含剩余的数据，以增加流媒体服务的质量，是与放松的延迟约束的第二层的吞吐量延迟的权衡管理。我们数值计算表明，分层网络编码方法可以显着提高性能。我们表明，LAC-RLNC与非分层的方法相比，增益的平均值和最大延迟的基础层，接近下限的三个因素，和因子2的增强层。
2022-02-07 cs.IT math.IT
Single-generation Network Coding for Networks with Delay
如果所有的内部节点（除了源节点和宿节点）都不使用存储器，而只是在它们的输出边缘上发送输入符号（在它们的输入边缘处接收）的线性组合，则单源网络被称为\textit{memory-free}。使用网络编码的具有延迟的无存储器网络被迫进行代间网络编码，其结果是面临一些或所有sink需要大量存储器用于解码的问题。在这项工作中，我们解决这个问题，利用存储器元件在网络的内部节点也，这导致在减少的存储器元件的数量在汇。我们给出了一个算法，利用内存在节点上实现单代网络编码。对于固定的延迟，我们的算法减少了网络中使用的存储器元素的总数，以实现单代网络编码。我们还讨论了采用单代网络编码与卷积网络纠错码（CNECCs）的单位延迟的网络的优点，并说明了CNECCs的性能增益，通过使用存储器在中间结点使用模拟的一个示例网络下的概率网络错误模型。
2009-09-09 cs.IT math.IT
Zero-Delay and Causal Single-User and Multi-User Lossy Source Coding with Decoder Side Information
我们考虑了零延迟单用户和多用户信源编码的平均失真约束和解码器边信息。零延迟约束转化为因果（顺序）编码器和解码器对以及瞬时码的使用。对于单用户设置，我们表明，最佳的性能是通过分时在最多两个标量编码器-解码器对，使用零错误的边信息码。在此设置中，边信息前瞻显示为无用。我们表明，因果编码功能的限制是一个导致性能下降，相比不受限制的系统，而不是顺序解码器或瞬时码。此外，我们表明，即使没有延迟约束，如果编码器或解码器被限制先验标量，性能损失不能由其他组件，这可以是标量以及没有进一步的损失补偿。最后，我们证明了多终端信源编码问题可以在零延迟机制下得到解决，并给出了率失真区域。
2013-01-01 cs.IT math.IT
Effective Delay Control in Online Network Coding
出于严格的延迟约束的流媒体应用，我们考虑设计的在线网络编码算法与及时交付的保证。假设发送方通过独立的数据包擦除信道向多个接收方提供相同的数据，我们专注于完美反馈和异构擦除概率的情况。基于一个一般的分析框架，评估解码延迟，我们表明，现有的ARQ方案无法确保接收机弱信道能够恢复在合理的时间内从数据包丢失。为了克服这个问题，我们重新定义的编码规则，以打破链的线性组合，不能解码后，其中一个数据包丢失。我们的研究结果表明，在关键时刻发送未编码的数据包，确保所有的接收器都能够满足特定的延迟要求，具有很高的概率。
2009-01-30 cs.IT math.IT
Zero-Delay Joint Source-Channel Coding for a Bivariate Gaussian on a Gaussian MAC
本文研究了高斯多址接入信道（GMAC）上两个相关高斯无记忆信源的无时延、低复杂度的联合信源-信道编码（JSCC）传输。本文的主要贡献是两个分布式JSCC计划：一个离散计划嵌套标量量化的基础上，和一个混合离散模拟方案的基础上的标量量化器和线性连续映射。所提出的方案表现出良好的性能，提高相关性，并对噪声水平的变化是强大的。当信道信噪比变大时，这两种方案都表现出与性能上界的恒定差距。
2012-04-04 cs.IT math.IT
Coding Delay Analysis of Dense and Chunked Network Codes over Line Networks
本文分析了随机线性网络码的编码时延和平均编码时延。密集码）和分块码（CC），由于其较低的复杂性，它们是密集码的有吸引力的替代方案，在具有伯努利损失和确定性规则或泊松传输的线路网络上。我们的研究结果，其中包括上界的延迟和平均延迟，是（i）密集码，在某些情况下更一般，在其他一些情况下更严格，比现有的界限，并提供了一个更清晰的图片密集码的收敛速度（最小切）的线路网络的能力;和（ii）第一个他们的CC网络与这种概率流量。特别是，这些结果表明，一个独立的CC或预编码的CC提供了一个更好的权衡之间的计算复杂性和收敛速度的网络容量的概率业务相比，任意确定性的流量，以前已经在文献中研究。
2012-07-25 cs.IT math.IT
Decoding and File Transfer Delay Balancing in Network Coding Broadcast
网络编码是一种分组编码技术，其最近已被证明在广播和多播通信中改善网络性能（通过减少延迟和增加吞吐量）。这种改进的代价是在接收机端增加解码复杂度（以及因此延迟）。在将文件传送到更高层之前，接收方应该首先解码这些数据包。在我们的工作中，我们认为一个大文件的广播传输到N个无线用户。文件被分割成若干块（每个块包含K个数据包-编码窗口大小）。对每个块的数据包采用随机线性网络编码（RLNC）进行编码，得到最小编码窗口大小，使得文件传输完成时间在所定义的时延约束下有上界。
2016-03-24 cs.IT cs.NI math.IT
Coding Theorems for Asynchronous Slepian-Wolf Coding Systems
Slepian-Wolf（SW）编码系统是具有两个编码器和一个解码器的信源编码系统，其中这些编码器独立地将来自两个相关信源的信源序列编码成码字，并且解码器从码字重构两个信源序列。在本文中，我们考虑SW编码系统是异步的情况，即，每个编码器以某个未知延迟对源序列进行采样。我们假设延迟是未知的，但编码器和解码器已知可能延迟的最大值和最小值。我们还假设源是离散平稳无记忆的，并且源的概率质量函数（PMF）是未知的，但系统知道它属于某个PMF集合。对于这种异步SW编码系统，我们澄清了可实现的速率区域，这是一组编码器的速率对，使得解码错误概率为零，块长度趋于无穷大。我们发现，这个区域并不总是与同步SW编码系统，其中每个编码器的采样源序列没有任何延迟。
2019-06-07 cs.IT math.IT
Delay-Complexity Trade-off of Random Linear Network Coding in Wireless Broadcast
在无线广播中，GF（2 ^L）上的随机线性网络编码（RLNC）随着L的增加而渐近地达到最优的完成延迟。然而，高解码复杂度阻碍了RLNC方案在大GF（2^L）上的潜在适用性。本文对无线广播中基于场的系统化RLNC方案的完成时延和译码复杂度进行了综合分析。特别地，我们证明了GF（2）上的RLNC方案也可以渐近地接近最优的完成延迟每包时，包数趋于无穷大。此外，我们引入了一种新的方法，基于循环移位运算，设计RLNC方案，避免在大GF（2^L）上的乘法。理论分析和数值分析表明，新的RLNC方案在完成延迟和译码复杂度之间有更好的折衷。数值结果表明，该方案的平均完成延迟仅比最优方案高出5%，而译码复杂度仅为GF（2）上RLNC方案的3倍.
2020-05-16 cs.IT math.IT
Localized Dimension Growth: A Convolutional Random Network Coding Approach to Managing Memory and Decoding Delay
针对多播随机网络编码中的字段长度问题，提出了一种\textit{Adaptive Random Convolutional Network Coding}（ARCNC）算法，并通过理论分析和数值仿真研究了该算法的存储性能和解码延迟性能. ARCNC作为卷积码运行，局部编码内核的系数在一个小的有限域上随机选择。局部编码核的基数随时间增加，直到相关汇聚节点的全局编码核矩阵满秩。ARCNC通过局部增加卷积码的维数，在没有先验知识的情况下适应未知的网络拓扑。由于不同约束长度的卷积码可以共存于网络的不同部分中，因此可以实现解码延迟和存储器开销的减少。我们表明，这种方法的表现不差于随机线性网络码的可解码性，并可以提供显着的收益的平均解码延迟或内存的组合，穿梭和随机几何网络。
2013-03-19 cs.IT math.IT
A Lossy Graph Model for Decoding Delay Reduction in Instantly Decodable Network Coding
本文研究了有损反馈情况下广义即时可解码网络编码（G-IDNC）的广播解码延迟性能。在文献[1]中，该问题被表述为G-IDNC图上的最大权团问题。为了进一步减小解码延迟，本文引入了有损G-IDNC图（LG-IDNC）。G-IDNC图仅表示无疑可组合的分组，而LG-IDNC图也表示当编码分组的预期解码延迟低于其中编码的每个分组的单独预期解码延迟时的不确定分组组合。由于已知最大权重团问题是NP-难的，我们使用在[2]中引入的启发式算法来发现LG-IDNC图中的最大权重团，并且最后我们通过大量的模拟来比较LG-IDNC和G-IDNC图的解码延迟性能。数值结果表明，我们的新的LG-IDNC图配方优于G-IDNC图配方在所有情况下，并取得显着改善的解码延迟，特别是当反馈擦除概率高于数据包擦除概率。
2013-11-03 cs.IT math.IT
Decoding Delay Minimization in Inter-Session Network Coding
会话内网络编码已被证明可以在可实现的吞吐量和延迟方面提供显着的增益，其中一个源向多个客户端多播数据。在本文中，我们考虑一个更一般的情况下，多个源传输数据的客户端集和研究会话间网络编码的好处，当网络节点有机会结合来自不同来源的数据包。特别是，我们提出了一个新的框架，在会话间网络编码系统的最佳速率分配。我们制定的问题，在客户端人口的平均解码延迟最小化，并解决它与基于梯度的随机算法。我们优化的会话间网络编码解决方案在不同的网络拓扑结构进行评估，并与基本的会话内网络编码解决方案进行比较。我们的研究结果表明，适当的编码决策和有效的速率分配的好处，降低解码延迟时，网络是由并发组播会话。
2012-11-05 cs.IT cs.NI math.IT
Decoding Delay Controlled Reduction of Completion Time in Instantly Decodable Network Coding
多年来，可即时解码网络编码（IDNC）的完成时间和解码延迟问题被分开考虑，并被认为是完全对立的。最近，一些作品旨在平衡这两个重要的IDNC指标的影响，但他们都没有研究通过控制另一个进一步优化。在本文中，我们研究的效果，控制解码延迟，以减少完成时间低于其目前最好的解决方案，在持久擦除信道。我们首先推导出解码延迟依赖的用户和总完成时间的表达式。虽然使用这样的表达式来找到最佳的整体完成时间是NP难的，我们设计了两个新的算法，最大限度地减少增加这些解码延迟相关的完成时间表达式的最大值的概率，通过分层控制他们的解码延迟后，每次传输。然后，我们将我们的研究扩展到有限反馈场景。仿真结果表明，我们的新算法实现了较低的平均完成时间和平均解码延迟相比，最有名的启发式完成时间减少。性能上的差距对于苛刻的擦除场景变得显著。
2014-04-14 cs.IT math.IT
Low-Delay Distributed Source Coding for Time-Varying Sources with Unknown Statistics
我们考虑一个系统，其中两个节点采取相关测量的随机源随时间变化和未知的统计。在第一节点处的源的观测结果将在第二节点处以给定的中断概率被有损地复制，第二节点通过恒定速率无差错信道从第一节点接收数据。我们开发了一个系统和相关的联合分布式信源编码（编码和解码）和传输控制的策略，以实现低的端到端延迟。传统形式的Slepian-Wolf编码不能应用于我们的场景中，因为编码器需要观测的联合统计数据，并且相关的解码延迟非常高。我们分析评估我们的策略的性能，并表明，通过它们实现的延迟是为了最佳的，作为源的条件熵接近信道速率。我们还评估了我们的算法的性能的基础上，使用两个摄像机记录视频的场景在不同的角度在现实世界中的实验。在实现了我们的方案后，我们证明了，即使使用非常低复杂度的量化器，在解码器处的无损复制也可以实现大约50%的压缩比，平均延迟为几秒钟。
2016-10-26 cs.IT math.IT
Rethink Delay Doppler Channels and Time-Frequency Coding
本文重新审视延迟多普勒信道，证明现有调制方案无法有效补偿多普勒扩展，并讨论时间-频率编码与空时编码的等价性及最新进展。
2025-03-28 cs.IT eess.SP math.IT
Delay Optimal Scheduling for Chunked Random Linear Network Coding Broadcast
我们研究广播传输的一个单一的文件到任意数量的接收器使用随机线性网络编码（RLNC）在网络中的不可靠的通道。由于解码过程的增加的计算复杂性（特别是对于大文件），我们应用分块RLNC（即，在文件的非重叠子集内应用RLNC）。在我们的工作中，我们展示了最小接收（LR）批处理调度策略（这是在我们以前的工作中介绍）的最优性方面的预期文件传输完成时间。此外，我们改进了我们的一些早期的结果，即预期的文件传输完成时间的LR政策和最小可实现的编码窗口大小的情况下，用户定义的延迟约束。最后，我们实验评估的LR政策的修改，在一个更现实的系统设置减少从接收器的反馈。
2017-06-09 cs.IT math.IT
Completion Delay of Random Linear Network Coding in Full-Duplex Relay Networks
随着下一代无线网络的蓬勃发展，全双工和中继技术相结合，以提高网络的性能。随机线性网络编码（RLNC）是另一种提高无线通信效率和可靠性的流行技术。为了探索RLNC在全双工中继网络中的潜力，本文研究了两种基本的完美RLNC方案，并从理论上分析了它们的完成延迟性能。第一种方案是在无线广播中研究的传统完美RLNC的直接应用，因此它不涉及中继处的额外过程。它的性能是所有完美RLNC方案的上界。另一种方案允许在中继处有足够大的缓冲器和无约束的线性编码。它达到了最佳的性能，并作为所有RLNC计划的下限。对于这两种方案，封闭形式的公式来表征在一个单一的接收机以及整个系统的预期完成延迟。数值结果验证了理论的正确性，并与已有的基本格式进行了比较。
2022-11-03 cs.IT math.IT
Source Coding When the Side Information May Be Delayed
对于无记忆信源，解码器处的延迟边信息不会改善率失真函数。然而，这是不是更一般的来源与内存的情况下，所证明的一些工程专注于特殊情况下（延迟）前馈。在本文中，研究了一种设置，其中编码器是潜在的不确定的延迟与边信息的测量在解码器中获得。假设源的隐马尔可夫模型，首先，对于边信息延迟是任意的并且在编码器处已知的设置给出单字母表征，并且要求在目的地处的重建是（接近）无损的。然后，在延迟等于零或一个源符号的情况下，对于边信息可能被延迟或不被延迟的情况，编码器不知道，给出了速率失真区域的单字母表征。特征化被进一步扩展以允许在边信息不被延迟时发送附加信息。最后，提供了二进制和高斯源的示例。
2012-07-17 cs.IT math.IT
Constant Delay and Constant Feedback Moving Window Network Coding for Wireless Multicast: Design and Asymptotic Analysis
无线多播的一个主要挑战是能够支持大量的用户，同时保持低延迟和低反馈开销。在本文中，我们开发了一个联合编码和反馈方案命名为移动窗口网络编码与匿名反馈（MWNC-AF），成功地解决了这一挑战。特别是，我们表明，我们的计划同时实现了一个恒定的解码延迟和一个恒定的反馈开销，无论接收器的数量$n$，而不牺牲吞吐量或可靠性。我们明确地描述了延迟分布尾部的渐近衰减率，并证明了在每个时隙中将固定量的信息比特传输到MWNC-AF编码器缓冲区（称为“恒定数据注入过程”）实现了最快的衰减率，从而展示了如何在大偏差意义上获得延迟最优性。然后，我们调查的平均解码延迟MWNC-AF，并表明，当流量负载接近的容量，平均解码延迟下的常数注入过程是最多的一半下的伯努利注入过程。此外，我们证明了每包的编码和解码的复杂度MWNC-AF都规模为$O(\log n)$，与接收器的数量$n$。我们的模拟进一步强调了我们的方案的性能，通过与其他方案的比较，并表明，延迟，编码和解码的复杂性是低的，即使对于大量的接收器，证明了效率，可扩展性，和易于实施的MWNC-AF。
2014-09-22 cs.IT math.IT
Zero-Delay Joint Source-Channel Coding for a Multivariate Gaussian on a Gaussian MAC
本文研究了高斯多址信道上的多变量高斯通信。给出了分布式零延迟联合信源-信道编码（JSCC）解决方案。非线性和线性的方法进行了讨论。任意码长的性能上限（信号失真比）也来自和零延迟合作JSCC简要处理，以提供一个近似的零延迟计划的性能上界。主要贡献是一个非线性混合离散模拟JSSC计划的基础上分布式量化和线性连续映射分布式量化线性编码器（DQLC）。DQLC具有良好的性能，随着相关性的增加而提高，并且对噪声水平的变化具有鲁棒性。的DQLC表现出一个恒定的差距的性能上限的信号噪声比（SNR）变得很大的任何数量的源和相关值。因此，当SNR变得足够大时，它在任何情况下都优于线性解决方案（未编码传输）。
2014-01-11 cs.IT math.IT
On Throughput and Decoding Delay Performance of Instantly Decodable Network Coding
在本文中，一个全面的研究基于分组的即时解码网络编码（IDNC）的单跳无线广播。提出了基于吞吐量的最优IDNC方案，并研究了其分组解码延迟性能。IDNC的可实现的吞吐量和解码延迟性能的下限和上限推导和评估通过广泛的模拟。此外，接收机的反馈频率对IDNC的性能的影响进行了研究，并提出了最佳的IDNC解决方案的情况下，接收机的反馈，只有后IDNC轮，由几个编码传输。然而，由于找到这些IDNC的最优解是计算复杂的，我们进一步提出了简单而有效的启发式IDNC算法。系统设置和参数，如信道擦除概率，反馈频率，和接收器的数量的影响也进行了研究，并提出了简单的指导方针IDNC的实际实现。
2013-09-03 cs.IT math.IT
A Tight Bound on the Performance of a Minimal-Delay Joint Source-Channel Coding Scheme
模拟源将在高斯信道上传输，每个源符号使用一个以上的信道。本文推导出一种策略，包括重复量化的源，在第一个通道使用的量化器输出，并发送剩余的量化误差未编码的最后一个通道使用的渐近均方误差的下限。该界与作者在以前的论文中研究的次优解码器所实现的性能相吻合，从而确定该界是紧的。
2010-01-14 cs.IT math.IT
Multi-Server Coded Caching
在本文中，我们考虑多个缓存启用客户端连接到多个服务器通过中间网络。我们设计了几个拓扑感知的编码策略，这样的网络。基于中间网络的拓扑丰富性和内部节点的编码操作类型，我们定义了三类网络，即专用网络、灵活网络和线性网络。对于每一类，我们提出了一个可实现的编码方案，分析其编码延迟，并与信息论的下界进行了比较。对于灵活的网络，我们表明，我们的计划是为了最佳的编码延迟，有趣的是，最佳的记忆延迟曲线在某些制度。在一般情况下，我们的研究结果表明，在网络中有多个服务器的情况下，网络拓扑类型可以被利用，以减少服务延迟。
2015-03-01 cs.IT math.IT
Implementing Transport Coding in OMNeT++ for Message Delay Reduction
HSE University, Moscow Institute of Electronics and Mathematics（高等经济大学，莫斯科电子与数学研究所）
本文在OMNeT++中实现传输编码，通过引入冗余减少消息延迟，通过仿真验证了中等冗余度下延迟和可靠性提升的效果。
2025-12-20 cs.IT cs.NI math.IT
Delay-Energy lower bound on Two-Way Relay Wireless Network Coding
网络编码是一种新颖的解决方案，它通过代数运算混合业务流，显著提高无线网络的吞吐量和能量消耗。在传统的网络编码方案中，数据包在传输之前必须等待来自其他源的数据包被编码。等待和编码方案将自然地导致在有限缓冲器中的分组丢失率。我们将提出增强型网络编码（ENC），在连续时域中的ONC的扩展。在ENC中，中继发送编码和未编码的分组以减少延迟。作为交换，在传输未编码的分组时消耗更多的能量。ENC是一种在给定能量约束下实现最小平均时延和零丢包率的实用算法。建立了一般更新过程排队的ENC系统模型。特别是，我们将表明，平均延迟和能量之间存在一个基本的权衡。我们还将给出这个折衷曲线的下限的分析结果，这可以通过ENC来实现。
2014-01-24 cs.IT cs.NI math.IT
Coding based Data Broadcasting for Time Critical Applications with Rate Adaptation
在本文中，我们动态地选择传输速率和设计无线网络编码，以改善服务质量，如延迟的时间关键型应用。在网络编码系统中，由于传输速率低，因此传输范围较长，可以对更多的分组进行编码，这增加了编码机会。然而，低的传输速率可能会导致额外的传输延迟，这是时间关键应用所不能容忍的。我们设计了一种新的联合速率选择和无线网络编码（RSNC）方案与延迟约束，以最大限度地提高总的好处（其中我们可以定义的好处的优先级或重要性的数据包，例如）的成功接收的数据包在目的地没有错过他们的最后期限。我们证明了所提出的问题是NP-困难的，并提出了一种新的图模型，数学公式化的问题。对于一般情况，我们提出了一个传输度量，并设计了一个有效的算法来确定传输速率和编码策略，为每一个传输。对于一个特殊的情况下，当所有的延迟约束是相同的，我们研究了成对编码，并提出了一个多项式时间的成对编码算法，实现了1 - 1/e的逼近比的最佳成对编码的解决方案，其中e是自然对数的底。最后，仿真结果证明了所提出的RSNC方案的优越性。
2013-11-09 cs.IT math.IT
Instantly Decodable versus Random Linear Network Coding: A Comparative Framework for Throughput and Decoding Delay Performance
本文研究了两种广泛使用的网络编码方案：随机线性网络编码（RLNC）和即时可解码网络编码（IDNC）的吞吐量和解码延迟性能之间的矛盾。一个单跳广播系统模型被认为是旨在提供一个数据包块的所有接收器中存在的数据包擦除。为了在两种编码方案之间进行公平且易于分析的比较，传输包括两个阶段：系统传输阶段和网络编码传输阶段，该网络编码传输阶段被进一步划分为多轮。在系统传输阶段之后并且给定相同的分组接收状态，在每个方案中提出并导出三个定量度量：1）第一编码传输回合中的绝对最小传输次数（假设没有擦除），2）后续回合中额外编码传输的概率分布（由于擦除），以及3）平均分组解码延迟。该比较研究使得在系统传输阶段之后IDNC和RLNC之间的应用感知的自适应选择成为可能。本文的一个贡献是提供了一个深入和系统的理解IDNC计划，提出了分组分集的概念和最佳IDNC编码方案，最小化度量1。这通常是NP困难的，但仍然需要表征和导出所有三个度量。分析和数值结果表明，有没有明显的赢家之间RLNC和IDNC，如果一个是关注的吞吐量和解码延迟性能。当接收器的数量小于分组块大小时，IDNC比RLNC更优选，并且当接收器的数量远大于分组块大小时，情况相反。在中间状态下，选择可以取决于应用程序和问题的特定实例。
2012-08-11 cs.IT math.IT
NOMA in the Uplink: Delay Analysis with Imperfect CSI and Finite-Length Coding
我们研究是否使用非正交多址接入（NOMA）在移动网络的上行链路可以提高性能的正交多址接入（OMA）时，系统需要超可靠的低延迟通信（URLLC）。为了回答这个问题，我们首先考虑一个理想的系统模型，完美的信道状态信息（CSI）在发射机和长码字，其中我们确定最佳的解码顺序时，解码器使用连续干扰消除（SIC）和推导出封闭形式的表达式时，联合解码的最佳速率。虽然联合解码即使在严格的延迟约束下也表现良好，但具有SIC解码的NOMA通常比OMA表现更差。对于低延迟系统，我们还必须考虑有限长度信道编码以及基于速率自适应的不完美CSI的影响。我们推导出封闭形式的近似相应的中断或错误概率，并发现这些影响创建一个更大的性能惩罚NOMA比OMA。因此，具有SIC解码的NOMA可能经常不适合于URLLC。
2019-03-22 cs.IT math.IT
On Minimizing the Maximum Broadcast Decoding Delay for Instantly Decodable Network Coding
在本文中，我们考虑的问题，最大限度地减少所有的接收机所经历的广义即时解码网络编码（IDNC）的最大广播解码延迟。与总和解码延迟不同，作为IDNC的延迟定义的最大解码延迟允许在不同接收机之间更公平地分配延迟，从而允许更好的服务质量（QoS）。为了解决这个问题，我们首先推导出最大解码延迟增量的概率分布的表达式。给出这些表达式，我们制定的问题作为一个最大重量团的IDNC图的问题。虽然这个问题是NP-难的，我们设计了一个贪心算法来执行有效的数据包选择。通过大量的模拟，我们比较了应用策略以最小化总和解码延迟[1]和我们的策略以减少最大解码延迟时的总和解码延迟和最大解码延迟。仿真结果表明，该策略在所有情况下都能很好地协调所有时延，并且在信道条件变得更恶劣时，该策略能有效地最小化总解码时延，优于总解码时延策略.他们还表明，我们的定义延迟显着提高服务接收器的数量时，他们受到严格的延迟约束。
2014-04-01 cs.IT cs.NI math.IT
Lossless coding for distributed streaming sources
分布式信源编码传统上是在分组编码上下文中看待的--所有的信源符号在编码器处都是预先已知的。相反，本文考虑流设置，其中iid源符号对被实时的揭示给单独的编码器，并且需要在解码器处使用有限速率无噪声信道以一定的可容忍的端到端延迟进行重构。一个顺序的随机装箱参数是用来推导出一个下界的误差指数与延迟，并显示ML解码和通用解码实现相同的正误差指数内的传统Slepian-Wolf率区域。错误事件与块编码错误事件不同，并且引起略微不同的指数。由于顺序随机分箱方案在延迟上也是通用的，因此所得代码最终以概率1正确地重建每个源符号。
2006-10-25 cs.IT math.IT
Optimal Sensor Design and Zero-Delay Source Coding for Continuous-Time Vector Gauss-Markov Processes
我们考虑的情况下，连续时间向量高斯-马尔可夫过程是通过一个矢量高斯信道（传感器）观察和估计的卡尔曼-布西滤波器。与标准滤波问题中的传感器模型是先验给定的不同，我们关注的是最优传感器设计，其中（i）源随机过程和再现（估计）过程之间的互信息最小化，以及（ii）最小均方估计误差满足给定的失真约束。我们表明，这样的传感器设计问题是听话的半定规划。零延迟源编码的连接也进行了讨论。
2017-09-10 cs.IT math.IT math.OC
Delay Minimization for Instantly Decodable Network Coding in Persistent Channels with Feedback Intermittence
本文研究了在具有反馈重复性的持续前向和反馈删除信道上，最小化广义即时可解码网络编码（G-IDNC）的组播解码延迟问题。在这样的环境中，发送方并不总是在每次传输之后从接收方接收确认。此外，前向和反馈信道都受到持续擦除的影响，这可以通过称为Gilbert-Elliott信道（GEC）的两个状态（好状态和坏状态）马尔可夫链来建模。由于这样的反馈缺陷，发送器不能确定所有接收器的后续即时可解码分组组合。鉴于这种苛刻的信道和反馈模型，我们首先推导出解码延迟增量的概率分布的表达式，然后采用这些表达式在制定最小解码问题，在这样的环境中作为一个最大的重量集团问题的G-IDNC图。我们还表明，在更简单的通道和反馈模型的问题配方是我们的广义配方的特殊情况。由于这个问题是NP-难的，我们设计了一个贪心算法来解决它，并比较它的盲目的方法在文献中提出。通过大量的仿真，我们的自适应算法被证明在所有情况下都优于盲方法，并在解码延迟方面取得了显着的改善，特别是当信道高度持续时
2014-07-08 cs.IT math.IT
Adaptive Network Coding Schemes for Satellite Communications
在本文中，我们提出了两个新的物理层感知的自适应网络编码和编码调制方案的时变信道。所提出的方案已被应用到不同的卫星通信场景与不同的往返时间（RTT）。相比自适应网络编码，和经典的非自适应网络编码方案的时变信道，作为基准，所提出的方案表明，自适应的数据包传输的信道变化和相应的擦除的基础上允许显着的增益吞吐量，延迟和能源效率。我们揭示了能源效率和延迟吞吐量增益之间的权衡，表明保守的自适应方法，有利于更少的传输下高擦除，可能会导致更高的延迟和更少的吞吐量增益相比，非保守的方法，有利于更多的传输占高擦除。
2017-04-15 cs.IT math.IT
Delay-limited Source and Channel Coding of Quasi-Stationary Sources over Block Fading Channels: Design and Scaling Laws
本文研究了准平稳信源在块衰落信道中的时延受限传输问题。以失真中断概率为性能指标，提出了两种具有功率自适应传输的信源和信道编码方案。第一种是针对固定速率传输进行优化的，因此实现简单。第二种是高性能方案，其也受益于相对于源和信道状态的优化速率自适应。在高信噪比条件下，推导了基于中断失真指数和渐近中断失真增益的性能缩放定律，并以固定发射功率和自适应或优化固定速率两种方案作为比较基准。各种分析和数值计算结果表明，源和信道优化的速率和功率自适应方案的优越性能。还观察到，从失真中断的角度来看，固定速率自适应功率方案大大优于自适应速率固定功率方案的延迟有限传输的准静态源在无线块衰落信道。准平稳源的特性对性能的影响，和平稳源的传输的结果的含义进行了研究。
2012-02-28 cs.IT math.IT
Source-Channel Coding under Energy, Delay and Buffer Constraints
研究了能量受限的无线传感器节点的信源-信道编码.传感器节点观察独立的高斯源样本的方差随时隙变化，并通过平坦衰落信道发送到目的地。衰落在每个时隙期间是恒定的。压缩样本存储在有限大小的数据缓冲器中，并且需要在最多$d$时隙中传送。我们的目标是设计最佳的传输策略，即最佳的功率和失真分配，在时隙，使在目的地的平均失真最小化。特别是，各种能量约束的最优传输策略进行了研究。首先，电池供电的系统中，传感器节点有一个有限的能量在开始传输的影响。然后，能量收集的影响，处理和采样的能量成本被考虑。对于每个能量约束，一个凸优化问题，制定和最优传输策略的属性。对于严格延迟情况，给出了$d=1$、$2D$充水解释。数值结果来说明最优传输策略的结构，分析延迟约束，数据缓冲区大小，能量收集，处理和采样成本的影响。
2014-08-11 cs.IT math.IT
Selection of network coding nodes for minimal playback delay in streaming overlays
网络编码允许在媒体流应用中部署本地适应网络可用性的分布式分组递送算法。然而，如果它没有被有效地实现，它也可能增加延迟和计算复杂性。我们在这里解决的有效放置的节点，实现随机网络编码的覆盖网络，使有效吞吐量保持较高，而解码的延迟在流媒体应用中保持较小。我们首先估计每个客户端的解码延迟，这取决于网络中的创新率。该估计允许识别必须执行编码以减少解码延迟的节点。然后，我们提出了两个迭代算法选择的节点，应该执行网络编码。第一种算法依赖于完整网络统计信息的知识。第二种算法只使用每个节点的本地网络统计数据。仿真结果表明，只需选择少量的网络编码节点，就可以获得较大的性能增益。此外，第二种算法的性能非常接近于中心估计策略，这表明网络编码节点可以以分布式方式有效地选择。我们的计划显示了巨大的收益，在现实的覆盖网络中实现的吞吐量，延迟和视频质量相比，采用传统的流媒体策略以及随机网络节点选择算法的方法。
2011-01-20 cs.IT cs.MM cs.NI
