A Systematic Approach to Incremental Redundancy over Erasure Channels
随着传感和仪器仪表在有线和无线网络控制系统中发挥越来越重要的作用，更好地理解延迟敏感通信的需求成为一个首要问题。沿着这些路线，本文研究了数据链路的操作，它采用增量冗余作为保护信息免受不可靠信道影响的实用手段。具体来说，这项工作扩展了一种称为顺序差分优化的强大方法，以选择擦除通道上混合ARQ的接近最佳的块大小。在这样做的过程中，随机编码和数论中众所周知的常数之间建立了一种有趣的联系。此外，结果表明，在分析吞吐量时，所采用的编码策略的影响和信道擦除符号的倾向自然解耦。总的来说，块大小选择是由增量传输过程的每个阶段的解码成功概率的正常近似激发的。这种新颖的观点，严格桥接混合ARQ和编码，提供了一个务实的手段来选择码率和块长度的增量冗余。
2018-05-08 cs.IT math.IT
Joint error correction enhancement of the fountain codes concept
像LT或Raptor码这样的喷泉码（也称为无比率擦除码）允许将消息编码为一定数量的数据包，使得这些数据包的任何足够大的子集都足以完全重建消息。它需要未损坏的数据包，而未丢失的数据包通常在实际场景中损坏。因此，通常需要额外的纠错层：为每个数据包添加一定程度的冗余，以便能够修复最终的损坏。这种方法需要每个数据包的最终损坏程度的先验知识-冗余不足会导致数据包丢失，过度保护意味着次优的信道速率。然而，发送者可能具有不准确的或甚至没有关于最终损坏级别的先验信息，例如在像广播、存储介质的劣化或图片水印的损坏的应用中。本文介绍了联合重构码（Joint Reconstruction Codes，JRC）的设置方法，该方法的目的是消除由于过度保护和丢弃保护不足的数据包而引起的对损伤程度和次优性的先验知识的需求。它是通过结合两个过程获得的：从多个数据包的重建和前向纠错。解码器根据它们的实际噪声水平组合所有接收到的分组的结果信息内容，该实际噪声水平可以针对每个分组单独地进行后验估计。假设二进制对称信道（BSC）的$ε$比特翻转概率，每个潜在损坏的比特携带$R_0(ε)=1-h_1(ε)$比特的信息，其中$h_1$是香农熵。完全重构消息的最低要求是所有比特上的速率$R_0(ε)$之和至少是消息的大小。我们将讨论用于重建目的的顺序解码，其统计行为可以使用Renyi熵来估计。
2015-08-18 cs.IT math.IT
Feedback Communication Systems with Limitations on Incremental Redundancy
本文探讨了使用增量冗余（IR）与无噪声发射机确认（NTC）的反馈系统。针对基于{ \em有限长}码（块长度为$N$）且译码尝试仅在{ \em某些指定译码次数}的IR-NTC系统，本文给出了随机编码实现的渐近扩展，给出了速率兼容球形填充（RCSP）性能近似，并给出了咬尾卷积码的仿真结果。信息理论分析表明，$N$的值相对接近预期的延迟产生相同的随机编码可扩展性扩展与$N = \infty$。然而，通过限制解码时间在扩展中引入的惩罚在解码时间之间的间隔中是线性的。对于二进制对称信道，RCSP近似提供了一个有效的计算近似的性能，表现出良好的协议与一个家庭的速率兼容，咬尾卷积码在短延迟制度。对于加性高斯白噪声信道，有界距离解码简化了边缘RCSP近似的计算，并产生与基于最大似然解码的分析类似的结果，用于大于200的时延。当增量传输的数量被约束为小或者增量传输的长度被约束为在第一次传输之后是均匀的时，边际RCSP近似的效率促进增量传输的长度的优化。最后，介绍了一种基于RCSP的解码错误轨迹，该轨迹为反馈通信系统中使用的速率兼容码族的设计提供了目标出错率。
2013-09-03 cs.IT math.IT
Enhanced Feedback Mechanisms for Resource-Efficient Incremental Redundancy
Nokia Bell Labs（诺基亚贝尔实验室）；Duke University（杜克大学）
研究增量冗余中传统反馈机制的问题，提出两种增强反馈和调度机制，一种利用信道统计学习映射得可靠性下限，另一种基于首次传输可靠性信息做决策，两种机制都能提高解码成功率，节省资源。
2026-09-23 cs.IT math.IT
Outage Effective Capacity of Buffer-Aided Diamond Relay Systems Using HARQ with Incremental Redundancy
本文研究了在统计服务质量（QoS）约束下的缓冲区辅助菱形中继系统的传输问题。统计QoS约束作为延迟违反概率的限制。在发射机处不存在信道状态信息（CSI）的情况下，合并截断的混合自动重传请求-增量冗余（HARQ-IR）以更好地利用无线信道和每个通信链路的资源。在最大传输次数时不能成功接收的分组将从缓冲器中移除，即，发生中断。通信链路的\emph{outage effective capacity}被定义为\emph{goodput}离开过程可以支持的到源的最大恒定到达速率，即，接收器可以成功接收的离开。然后，在\emph{end-to-end}时延约束条件下，得到了基于HARQ-IR传输策略的缓存辅助菱形中继系统的中断有效容量.在DF协议与完美的CSI在发射机相比，它表明，HARQ-IR可以实现优越的性能时，在中继的SNR水平不是那么大，或当延迟约束是严格的。
2016-11-22 cs.IT math.IT
Delayed Channel State Information: Incremental Redundancy with Backtrack Retransmission
在许多实际的无线系统中，可应用于特定传输的信号干扰噪声比（SINR）（被称为信道状态信息（CSI））只能在传输已经发生之后才能被获知，并且因此是过时的（延迟的）。例如，这发生在间歇性干扰下。我们设计的反向重传（BRQ）计划，它使用延迟CSIT发送最佳量的增量冗余（IR）。BRQ使用固定长度的分组、固定速率的R传输码本，并且作为马尔可夫块编码来操作，其中相邻分组之间的相关性取决于IR奇偶校验比特的量。当延迟的CSIT是满的并且R渐近地增长时，BRQ的平均吞吐量变得等于用先前的CSIT和固定功率发射机实现的值;然而，以增加的延迟为代价。第二个贡献是当有限数量的反馈比特可用于报告延迟CSIT时采用BRQ的方法。主要的新颖性是通过矢量量化来组装多个反馈机会并报告多个SINR的想法。这挑战了ARQ协议中的传统智慧，在ARQ协议中，反馈比特仅用于对紧接在前的传输的CSIT进行解调。
2014-01-27 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Hybrid ARQ with Incremental Redundancy over Amplify-and-Forward Dual-Hop Relay Channels
在本文中，我们考虑一个三节点中继网络，包括一个源，一个中继，和一个目的地。源使用具有增量冗余（IR）的混合自动重传请求（HARQ）将消息发送到目的地。中继器偷听到传输的消息，使用可变增益放大器将其放大，然后将消息转发到目的地。后者将源消息和中继消息结合起来，并试图解码信息。在解码失败的情况下，目的地发送否定确认。然后，在后续HARQ轮中发送包含新奇偶校验比特的消息的新副本。该过程继续，直到在目的地成功解码或达到最大循环数$M$。我们从信息论的角度研究了HARQ-IR在中继信道上的性能。我们推导出精确的表达式和界限的信息中断概率，平均传输次数，和平均传输速率。此外，我们评估所经历的延迟泊松到达数据包在所考虑的中继网络。我们还提供了预期的等待时间，逗留时间和能源效率的解析表达式。推导出的精确表达式进行了验证Monte Carlo模拟。
2014-04-08 cs.IT math.IT
Incremental Redundancy With ACK/NACK Feedback at a Few Optimal Decoding Times
具有ACK/NACK反馈的增量冗余产生受限于具有$m$解码时间的可变长度停止反馈（VLSF）码，其中在每个解码时间向发射机反馈ACK/NACK。本文主要研究了随机VLSF码在二进制输入加性高斯白噪声信道、二进制对称信道和二进制擦除信道（BEC）下的最大可达速率与$m$的关系。利用Edgeworth和Petrov展开，我们开发了长度- $n$累积信息密度的尾部概率的紧密近似，对于任何块长度$n$都是准确的。我们减少Yavas等人。的非渐近可扩展性界的VLSF码与$m$解码时间的整数规划的最小化上界的平均块长度的平均错误概率，最小间隙，和整数约束。我们开发了两种不同的方法来解决这个问题。数值计算表明，Polyanskiy的可扩展性界VLSF码，假设$m = \infty$，可以接近一个小的$m$的所有三个通道。对于BEC，我们考虑随机线性喷泉编码的系统传输。这使我们能够获得一个新的可扩展性界强于以前的界和新的VLSF码，其速率进一步优于Polyanskiy的界。
2023-02-05 cs.IT math.IT
Incremental Redundancy Cooperative Coding for Wireless Networks: Cooperative Diversity, Coding, and Transmission Energy Gain
研究了一种适用于无线网络的增量冗余协作编码方案。为了利用空间分集的好处，我们提出了一个基于簇的协作策略的准静态瑞利衰落信道模型和基于网络的几何距离配置文件。我们的计划，提高了网络的性能，通过嵌入一个IR合作编码方案到现有的非合作路由。更准确地说，对于每一跳，我们形成一个协作集群的M-1节点之间的（跳）发送方和（跳）目的地。使用母码对所发送的消息进行编码，并将其划分为对应于M个时隙中的每个时隙的M个块。在第一个时隙中，（跳）发送方通过发送第一个块来广播其信息，并且其助手尝试中继此消息。在剩余的时隙中，剩余的M-1个块中的每一个或者通过已经成功解码消息的助手发送，或者直接由（跳）发送器发送，其中动态调度基于来自集群的基于ACK的反馈。通过使用强大的好代码（例如，Turbo码、LDPC码和Raptor码），其性能的特征在于阈值行为，我们的方法不仅通过协作分集效益而且通过编码优势来提高多跳路由的可靠性。基于最大似然解码的帧出错率（FER）的一个新的简单阈值界，对该方案的分集和编码增益进行了研究。平均FER上限和它的渐近（在大信噪比）版本推导出作为平均衰落信道信噪比和码阈值的函数。
2007-02-17 cs.IT math.IT
Delay Asymptotics with Retransmissions and Incremental Redundancy Codes over Erasure Channels
最近的研究表明，重传可能会导致重尾传输延迟，即使数据包大小是轻尾。此外，重尾延迟的影响仍然存在，即使当数据包大小的上限。本文研究的关键问题是如何使用编码技术来传输信息，以及不同的系统配置，将影响延迟的分布。为了研究这个问题，我们将底层信道建模为马尔可夫调制的二进制擦除信道，其中传输的比特被成功接收或擦除。擦除码用于在传输之前对信息进行编码，这确保码字中的固定比例的比特可以导致成功解码。我们使用增量冗余码，其中码字被划分成码字干线和这些干线被发送一次一个，以提供增量冗余的接收器，直到信息被恢复。我们在两种不同的情况下表征延迟的分布：（I）解码器使用存储器来缓存所有先前成功接收的比特。(II)解码器不使用存储器，如果相应的信息无法解码，则丢弃接收到的比特。在这两种情况下，我们考虑码字长度与无限和有限的支持。从理论的角度来看，我们的研究结果提供了一个基准来量化系统复杂性和延迟分布之间的权衡。
2012-02-20 cs.IT cs.PF math.IT
BC-DIR: Bandit-Controlled Deadline-Aware Incremental Redundancy for QUIC in V2X Networks
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Beihang University（北京航空航天大学）
本文提出BC-DIR框架，将无码编码、软解码截止时间与上下文Bandit控制结合，在V2X网络中提升QUIC传输的完成率并降低开销，经仿真验证其性能优于基准方案。
2026-08-18 cs.IT cs.NI math.IT
Constructing Low-Redundancy Codes via Distributed Graph Coloring
University of Virginia（弗吉尼亚大学）；Calit2 at the University of California-San Diego（加州大学圣地亚哥分校计算信息与技术中心）
本文提出通过分布式图着色构造低冗余纠错码的方法，实现了高效编码解码，并在冗余度和纠错能力上取得重要突破。
2025-12-03 cs.IT math.IT
Flexible IR-HARQ Scheme for Polar-Coded Modulation
提出了一种基于动态冻结比特和准均匀打孔（QUP）算法的灵活的增量冗余混合自动重传请求（IR-HARQ）极化码方案。每次传输的长度不限于2的幂。它适用于二进制输入加性高斯白噪声（biAWGN）信道以及高阶调制。仿真结果表明，该方案与采用QUP直接设计的极化码性能相近，而采用IR-HARQ时性能优于LTE-turbo和5G-LDPC码。
2018-05-18 cs.IT math.IT
Polar Coding for Efficient Transport Layer Multicast
在本文中，我们阐明了如何在传输层的自适应，高效的错误编码有助于确保应用程序的要求。我们回顾了MDS码的使用，并表明，二进制编码可以显着降低复杂性，从而增加嵌入式设备的适用性。我们利用极化码中生成矩阵的全对称结构，建立了信道（极化效应）和分组（多播传输所需的一般性）上的分散的对偶性，从而构建了用于增量冗余的系统极化码，其性能尽管复杂度低得多，但接近于用于中程剩余丢失率的MDS码。
2022-02-21 cs.IT cs.NI math.IT
List Autoencoder: Towards Deep Learning Based Reliable Transmission Over Noisy Channels
Samsung Semiconductor Inc（三星半导体公司）
在本文中，我们提出了列表自动编码器（listAE）模仿经典编码理论中使用的列表解码。使用listAE，解码器网络输出解码的消息字候选的列表。为了训练列表AE，假设在解码器的输出处有一个精灵可用。提出了一种特殊的损失函数来优化遗传算法列表解码的性能。listAE是一个通用框架，可以与任何AE架构一起使用。我们提出了一个特定的架构，称为增量冗余AE（IR-AE），它解码接收到的字的一个序列的组件代码与非递增率。然后，使用IR-AE和Turbo-AE对listAE进行训练和评估。最后，我们使用循环冗余校验（CRC）码来取代解码器输出端的精灵，得到一个CRC辅助（CA）列表解码器。我们的仿真结果表明，在低块出错率范围内，CA列表解码下的IR-AE比Turbo-AE和极化码表现出有意义的编码增益。
2022-08-03 cs.IT cs.LG math.IT
Timely Estimation Using Coded Quantized Samples
量化和编码的高斯-马尔可夫，即奥恩斯坦-乌伦贝克，过程的估计质量的影响被认为是。从该过程中获取样本，对其进行量化，然后使用无限增量冗余或固定冗余编码方案进行编码以供传输。在接收机处消耗固定的处理时间用于解码和向发射机发送反馈。解码的消息被用来构建一个最小均方误差（MMSE）估计的过程作为时间的函数。这被证明是一个越来越多的功能的年龄的信息，定义为时间流逝，因为采样时间有关的最新成功解码的消息。这种（年龄惩罚）函数取决于量化比特、码字长度和接收机处理时间。对于每个编码方案，目标是优化采样时间，使得长期平均MMSE最小化。然后，这是其特征在于设置一般增加的年龄惩罚泛函，不一定对应于MMSE，这可能是独立的利益在其他情况下。
2020-04-27 cs.IT cs.NI eess.SP
How to Boost the Throughput of HARQ with Off-the-Shelf Codes
在这项工作中，我们提出了一种编码策略，旨在提高吞吐量的混合ARQ（HARQ）传输i.i.d.块衰落信道与信道状态信息（CSI）未知的发射机。我们使用联合分组编码，其中相同的信道块在许多分组之间逻辑地共享。为了降低复杂度，我们使用两层编码，其中，首先，数据包首先由二进制压缩编码器编码，然后将结果传递到传统的信道编码器。我们展示了如何优化压缩率的基础上的经验误差率曲线。我们还讨论了如何修改实际的涡轮码的参数，以利用所提出的HARQ方案。最后，简单实用的速率自适应策略。在数值例子中，我们的计划相比，传统的增量冗余HARQ（IR-HARQ），它产生了显着的增益1-2 dB的高吞吐量的区域，HARQ未能提供任何改善。
2016-07-23 cs.IT math.IT
Optimality and Rate-Compatibility for Erasure-Coded Packet Transmissions when Fading Channel Diversity Increases with Packet Length
在衰落信道上使用擦除和信道编码发送由分组组成的消息，而没有反馈。对于这种情况下，本文探讨了分配给分组级纠删码和信道码的冗余之间的权衡，以及一个目标的低概率故障恢复消息。为此，我们考虑一个衰落模型，我们长期的比例分集块衰落（PD块衰落）。对于一个固定的整体码率和发射功率，我们制定了一个优化问题，以数字方式找到最佳的信道编码率（从而最佳的擦除编码率），最大限度地减少失败的概率为各种近似的问题。此外，从增量冗余的角度来看，结果的解释表明，速率兼容性如何影响作为整体码率的函数的故障概率的可能轨迹。我们的数值结果表明，一个最佳的，无比率，混合编码方案的单用户无线系统在PD块衰落信道应该有率的纠删码方法1。
2016-02-02 cs.IT math.IT
