Review of Buffer-Aided Distributed Space-Time Coding Schemes and Algorithms for Cooperative Wireless Systems
在这项工作中，我们提出了缓冲区辅助分布式空时编码（DSTC）方案和中继选择算法的合作直接序列码分多址（DS-CDMA）系统。我们首先设计了一个中继对选择算法，可以形成中继对，然后选择最佳的中继之间的源中继阶段和中继目的地阶段根据信号干扰噪声比（SINR）的标准。然后在网络中引入配备有动态缓冲器的多个中继，这允许中继存储从源接收的数据，并等待直到最合适的时间进行传输。{贪婪中继对选择算法，然后开发，以减少当涉及大量中继时所需的穷举搜索的高成本。}所提出的技术有效地提高了传输的质量与可接受的延迟作为缓冲区大小是可调的。分析了所提算法的计算复杂性和时延，并对贪心算法进行了研究。仿真结果表明，所提出的动态缓冲区辅助DSTC方案和算法优于现有技术。
2016-09-30 cs.IT math.IT
Statistical Delay Tradeoffs in Buffer-Aided Two-Hop Wireless Communication Systems
本文分析了统计延迟约束对两跳无线通信链路可达速率的影响，其中源和目的地之间的通信是通过一个缓冲器辅助的中继节点来完成的。假设源节点和目的节点之间没有直接的链路，缓冲区辅助中继采用解码转发的方式将信息转发到目的节点。给定由最大延迟和延迟违反概率指定的统计延迟约束，确定任意两个级联队列上施加的统计延迟约束之间的权衡。有了这个特性，最大的恒定到达率，可以支持这个两跳链路通过确定作为一个函数的统计延迟约束，信号噪声比（SNR）在源和中继，和衰落分布的链路的有效容量。结果表明，在源节点和中继节点的缓冲区的非对称统计延迟约束可以提高可达速率。总体而言，统计延迟权衡可实现的吞吐量的影响。
2016-03-23 cs.IT math.IT
Timely Lossless Source Coding for Randomly Arriving Symbols
我们考虑一个实时流信源编码系统，其中编码器观察来自i.i.d.源，并将二进制码字馈送到FIFO缓冲器，FIFO缓冲器每时间单位向解码器输出一位。每个源符号表示源的状态更新，并且系统的及时性由信息年龄（AoI）量化，AoI定义为当前时间与解码器输出处的最新符号的生成时间之间的时间差。当FIFO缓冲区为空时，基于对离散时间Geo/G/1队列的分析，提出了一种最小化平均峰值年龄的无前缀无损编码方案.对于更实际的情况下，其中一个特殊的码字被保留用于指示一个空的缓冲区，我们提出了一个编码方案，分配一个码字的空缓冲区状态的基础上的估计的缓冲区空闲时间。
2018-10-02 cs.IT math.IT
On the End-to-End Distortion for a Buffered Transmission over Fading Channel
在本文中，我们研究了端到端的失真/延迟的折衷模拟源在衰落信道上传输。模拟源被量化并存储在缓冲器中，直到它被传输。就缓冲延迟而言，存在两种极端情况：无延迟和无限延迟。我们观察到，有一个显着的功率增益，通过引入缓冲延迟。我们的目标是调查这两个极端之间的情况。使用最近提出的\emph{effective capacity}的概念，我们推导出一个封闭形式的公式，这种权衡。对于单输入单输出情况，我们得到了失真-时延曲线的渐近紧上界，它逼近无穷大时延的下界为$\mathcal{D}_\infty \exp(\frac{C}{τ_n})$，其中$τ_n$为归一化时延，$C$为常数.对于更一般的MIMO信道，我们计算了失真SNR指数-在高SNR状态下预期失真的指数衰减率。数值结果表明，引入少量的延迟可以节省显着的传输功率。
2007-06-01 cs.IT math.IT
Study of Throughput and Delay in Finite-Buffer Line Networks
在这项工作中，我们研究了有限的缓冲器上的吞吐量和延迟线网络与擦除链路的影响。我们确定的性能参数，如吞吐量和延迟的计算相当于确定一个不可约马尔可夫链的平稳分布。我们注意到，马尔可夫链中的状态数随缓冲区的大小呈指数增长，指数随线性网络中的跳数线性缩放。然后，我们提出了一个简化的迭代方案，通过解耦链到更小的链来近似识别链的稳态分布。近似的解决方案，然后用来了解吞吐量和分组延迟分布的缓冲区大小的影响。此外，我们分类节点的基础上产生一个智能的内存分配方案，使用所提出的框架的拥塞。最后，通过模拟，我们证实，我们的框架产生一个准确的预测的吞吐量和延迟分布的变化。
2011-03-07 cs.IT math.IT
HARQ Buffer Management: An Information-Theoretic View
混合自动重传请求（HARQ）方案的设计上的关键实际约束是在接收器处可用于存储先前接收的分组的片上缓冲器的大小。事实上，在诸如LTE和LTE-A的现代无线标准中，HARQ缓冲器大小是调制解调器面积和功耗的主要驱动因素之一。这最近突出了HARQ缓冲器管理的重要性，即，使用缓冲器感知传输方案和高级压缩策略来存储接收到的数据。这项工作研究HARQ缓冲区管理，利用信息理论的可扩展性参数的基础上随机编码。具体地，标准HARQ方案，即类型I，Chase合并和增量冗余，首先在有限容量HARQ缓冲器的假设下通过考虑编码调制，经由高斯信令，和比特交织编码调制（BICM）来研究。分析揭示了不同的压缩策略，即传统的压缩对数似然比和基带信号的直接数字化，对吞吐量的影响。然后，基于分层调制和优化编码块长度的编码策略进行了研究，突出HARQ缓冲区感知传输方案的优点。还研究了多天线链路基带压缩的优化，证明了变换编码方法的最优性。
2015-03-30 cs.IT math.IT
Delay-Optimal Buffer-Aware Probabilistic Scheduling with Adaptive Transmission
在功率受限的情况下，跨层调度是提高服务质量（QoS）的一种有前途的方式。本文研究了具有随机数据到达和自适应传输的系统。概率调度策略意识到缓冲区的状态，推广传统的确定性调度。在此基础上，利用马尔可夫报酬过程分析了系统的平均时延和功耗。最优时延-功率折衷曲线是可行时延-功率区域的帕累托前沿。证明了最优时延-功率权衡是分段线性的，其顶点由确定性策略获得。此外，最优折衷曲线的相应策略是基于阈值的，因此可以通过提出的有效算法来获得。另一方面，我们制定了一个线性规划，以最小化的平均延迟给定一个固定的功率约束。通过改变功率约束，也可以得到最优的延迟功率折衷曲线。结果表明，算法结果与优化结果基本吻合，并通过Monte-Carlo仿真进行了验证。
2015-09-09 cs.IT math.IT
Buffer Aided Relaying Improves Both Throughput and End-to-End Delay
由于系统吞吐量的提高，缓冲器辅助中继近年来引起了人们的广泛关注。然而，通常认为的副作用是在中继节点处的缓冲导致分组延迟的增加。在本文中，我们研究了缓冲中继对用户数据的端到端延迟的影响，从他们到达源的时间，直到交付到目的地。我们使用简单的讨论来提供对系统中数据包的整体等待时间的见解。通过研究伯努利分布信道条件，并使用直观的概括，我们得出结论，在中继使用缓冲区不仅提高了吞吐量，但具有讽刺意味的是，端到端的延迟以及。在实际系统中的计算机模拟证实了上述结果。
2015-03-09 cs.IT cs.NI math.IT
Delay-Optimal Buffer-Aware Scheduling with Adaptive Transmission
在这项工作中，我们的目标是在通信系统中获得平均延迟和平均功耗之间的最佳权衡。在我们的系统中，到达发生在每个时隙根据伯努利到达过程，并在发射机缓冲。发送器确定在平均功率约束下发送多少分组的调度策略。假设功率是在每个时隙中发送的分组的数量的递增和凸函数，以捕获通信系统中的现实。我们还考虑了一个有限的缓冲区，并允许调度决策取决于缓冲区占用。这个问题被建模为一个约束马尔可夫决策过程（CMDP）。我们首先证明了CMDP的（拉格朗日）松弛的最优策略是确定性的和基于阈值的。然后，我们证明了最佳的延迟功率权衡曲线是凸的和分段线性的，其中每个顶点是由松弛问题的最优解得到的。这使我们能够显示CMDP的最优策略是基于阈值的，因此可以通过所提出的高效算法来实现。通过线性规划和仿真验证了理论结果和算法的有效性。
2016-09-12 cs.IT math.IT
Energy-Neutral Source-Channel Coding with Battery and Memory Size Constraints
我们研究了能量管理策略，用于压缩和传输由具有有限能量缓冲器的能量收集传感器节点收集的源数据（例如，可再充电电池）和在源编码器和信道编码器之间的有限数据缓冲器（存储器）。传感器节点可以根据观测和信道状态来调整源和信道编码速率。在这样一个系统中，缺乏关于未来可用能源数量的准确信息是一个关键挑战。我们提供了平均失真的分析界限和缩放定律，这些失真取决于能量和数据缓冲区的大小。此外，我们设计了一个资源分配政策，实现几乎最优的失真缩放。我们的研究结果表明，最先进的能量管理策略的能量泄漏，可以避免通过联合控制源和信道编码率。
2014-02-09 cs.IT math.IT
Buffer-Aided Relaying with Adaptive Link Selection
在本文中，我们考虑一个简单的网络组成的源，半双工解码和转发中继，和一个目的地。我们提出了一种新的中继协议采用自适应链路选择，即，在任何给定的时隙中，根据源-中继和中继-目的地链路的信道状态信息，决定是源还是中继进行传输。为了避免中继站处的数据丢失，自适应链路选择要求中继站配备有缓冲器，使得数据可以排队，直到中继站-目的地链路被选择用于传输。我们研究了延迟约束和延迟无约束传输。对于延迟无约束的情况下，我们的最优链路选择策略的特点，推导出相应的吞吐量，并开发一个最优的功率分配方案。对于延迟受限的情况下，我们建议饥饿的中继器的缓冲区，通过选择的决定阈值的链路选择策略小于最佳的，并推导出相应的上界的平均延迟。此外，我们提出了一个修改的链路选择协议，避免缓冲区溢出，通过限制队列大小。我们的分析和数值计算结果表明，自适应链路选择的缓冲器辅助中继实现显着的吞吐量增益相比，传统的中继协议，有和没有缓冲器，中继采用固定的接收和发送时间表。
2012-10-13 cs.IT math.IT
Buffer-Aided Relaying with Adaptive Link Selection - Fixed and Mixed Rate Transmission
我们考虑一个简单的网络组成的源，一个半双工DF中继与缓冲区，和一个目的地。我们假设直接的源-目的地链路不可用，并且所有链路都经历衰落。我们提出了两个新的缓冲器辅助中继方案。在第一种方案中，无论是源还是中继都没有CSIT，因此，两个节点都被迫以固定速率进行传输。相比之下，在第二方案中，源不具有CSIT并且以固定速率发送，但是中继具有CSIT并且相应地调整其传输速率。在没有延迟约束的情况下，对于固定速率和混合速率传输，我们推导出吞吐量最优的缓冲区辅助中继协议，该协议根据源中继和中继目的链路的瞬时SNR选择源或中继进行传输。此外，对于延迟受限的情况下，我们开发的缓冲区辅助中继协议，实现预定义的平均延迟。传统的中继协议，选择发送节点根据一个预定义的时间表独立的链路瞬时信噪比相比，建议的缓冲区辅助协议与自适应链路选择实现大的性能增益。特别是，对于固定速率传输，我们表明，该协议实现了分集增益为2，只要平均延迟超过三个时隙可以提供。此外，对于具有$E{T}$时隙的平均延迟的混合速率传输，实现了$r=1-1/(2E{T})$的复用增益。因此，对于混合速率传输，对于足够大的平均延迟，具有和不具有自适应链路选择的缓冲器辅助的半双工中继与全双工中继相比不会遭受复用增益损失。
2013-02-18 cs.IT math.IT
Performance of Adaptive Link Selection with Buffer-Aided Relays in Underlay Cognitive Networks
在本文中，我们研究了一个三节点的双跳认知无线电网络（CRN）的性能与半双工（HD）解码和转发（DF）缓冲辅助中继。我们推导出的平均速率和符号出错率（SER）性能的自适应链路选择基于信道感知缓冲辅助中继（CABR）计划，施加峰值功率和峰值干扰的限制，对次要节点，并将它们与传统的非缓冲辅助中继（CNBR）和传统的缓冲辅助中继（CBR）计划的延迟容忍系统。对于有限延迟系统，我们分析了固定速率传输的修改后的基于阈值的方案的性能，并证明了使用后进先出缓冲区在某些情况下是有利的。我们提出了延迟，吞吐量和SER之间的权衡。计算机模拟结果证明推导的表达式的准确性。
2016-09-03 cs.IT math.IT
Study of Throughput and Latency in Finite-buffer Coded Networks
由于网络中存在大量的状态，在有限缓冲区中对网络编码的擦除网络进行精确的分析是一个非常困难的问题。在这样的网络中，分组由于链路擦除或由于缓冲区满而导致的阻塞而丢失。在本文中，一个逐块的随机线性网络编码方案与反馈的链接选择的可靠性，更重要的是保证解码的每个块。我们提出了一种新的方法，迭代地估计网络的性能参数，更重要的是减少了计算复杂性相比，精确的分析。所提出的框架产生一个准确的估计，在中间结点的缓冲区占用率的分布，使用它，我们得到的解析表达式的网络吞吐量和延迟分布的数据包块。
2010-12-13 cs.IT math.IT
Throughput Analysis of Buffer-Constrained Wireless Systems in the Finite Blocklength Regime
在本文中，无线系统的缓冲区违规概率的限制的形式下运行的限制。在这种约束下的吞吐量是捕获的有效容量配方。假设有限块长度码用于传输。在这种假设下，最近的结果在有限块长度制度的信道编码率被纳入分析和吞吐量实现与这样的代码中存在的约束条件和解码错误被确定。不同传输策略的性能（例如，可变速率、可变功率和固定速率传输）。吞吐量之间的相互作用，排队约束，编码块长度，解码错误概率，和信号噪声比的影响，并得出几个具有重要的实际意义的结论。
2010-09-15 cs.IT math.IT
End-to-end delay in two hop relay MANETs with limited buffer
尽管已有大量的文献致力于研究两跳中继（2HR）移动自组网的时延性能，但这些文献通常假设每个节点的缓存容量是无限的，因此这些研究并不适用于实际的具有有限缓存的移动自组网，因而可能无法反映实际的时延性能。为了解决这个问题，在本文中，我们探讨了数据包端到端的延迟在2HR移动自组网中，每个节点都配备了一个有界和共享的中继缓冲区存储和转发所有其他流的数据包。该算法通过调整各节点的传输范围，采用基于组的调度策略避免同时传输之间的干扰，同时在2HR路由算法中加入握手机制，避免数据包丢失。借助马尔可夫链理论和阻塞理论，我们建立了一个新的框架来描述数据包的传输过程，并得到了任意外生数据包输入速率下的中继缓冲区阻塞概率（RBP）。基于RBP，我们可以计算分组在源节点的排队延迟和发送延迟，并进一步推导出端到端的延迟在这样一个有限的缓冲区的移动自组网。
2015-09-23 cs.IT cs.NI cs.PF
Effective Capacity of Buffer-Aided Full-Duplex Relay Systems with Selection Relaying
在这项工作中，三节点中继系统与选择中继统计延迟约束下，施加的最大端到端的延迟违规概率的限制，可达到的速率进行了研究。假设在源节点和中继节点处都存在无限大小的队列，并且源节点可以选择中继节点或目的地节点进行数据接收。在给定选择中继策略的情况下，推导了队列到达中继站的有效带宽。然后，最大恒定到达率可以被确定为最大有效容量，作为统计端到端时延约束、源和中继处的信噪比（SNR）、链路的衰落分布和中继策略的函数。随后，提出了一种中继策略，其中包括统计延迟约束。结果表明，建议的中继策略可以实现更好的性能比现有的协议。此外，它表明，缓冲中继模型仍然可以帮助提高中继系统的吞吐量存在统计延迟约束和源-目的链路。
2015-10-13 cs.IT math.IT
Constructing Sub-exponentially Large Optical Priority Queues with Switches and Fiber Delay Lines
光交换已被认为是跟上不断增长的光纤链路容量的自然选择。利用光交叉开关和光纤延迟线设计光队列是全光交换的一个关键研究课题。在本文中，我们专注于构建一个光优先级队列与一个单一的$(M+2)\times (M+2)$交叉开关和$M$光纤延迟线，并评估它的优先级队列的缓冲区大小。目前，缓冲区大小的最佳已知上限是$O(2^M)$，而现有方法只能构造具有缓冲区$O(M^3)$的优先级队列。在本文中，我们朝着缩小上述巨大差距迈出了一大步。我们提出了一个非常有效的构造优先级队列的缓冲区$2^{Θ(\sqrt{M})}$。我们使用4到1多路复用器与不同的缓冲区大小，这可以有效地构建与SDL，作为中间构建块，以简化设计。在我们的建设中的关键思想是路由每个数据包进入交换机的一些组的四个4-1多路复用器根据其当前的优先级，这是无冲突的。
2016-01-25 cs.IT math.IT
Secure Transmission of Delay-Sensitive Data over Wireless Fading Channels
本文研究了随机源产生的延迟敏感数据的安全无线传输的吞吐量和能量效率。考虑了一个衰落广播模型，在该模型中，发射机向两个接收机发送机密和公共消息。假设从马尔科夫源生成的公共和机密数据在传输之前存储在缓冲区中，并且发射机在缓冲区/延迟违规概率的约束下操作。在这样的统计服务质量（QoS）约束下，时变无线传输的有效容量和马尔可夫源的有效带宽被用来确定吞吐量。特别地，保密容量用于描述包含机密消息的缓冲器的服务速率。此外，每比特能量被用作能量效率度量，并且在低信噪比（SNR）状态下研究能量效率。具体地，确定公共和机密消息的可靠通信所需的每比特的最小能量，并且识别宽带斜率表达式。缓冲器/延迟约束，信道之间的相关性，源特性/突发性，在发射机的信道知识，功率分配和保密要求的吞吐量和能源效率的共同和机密的消息传输的影响被确定。
2017-04-06 cs.IT math.IT
Zero-Delay and Causal Secure Source Coding
我们研究因果/零延迟信源编码和信息理论保密之间的组合。考虑了两种带保密约束的信源编码模型。我们首先考虑零延迟完全秘密无损传输的无记忆源。我们推导出完美的零延迟保密所需的密钥速率和编码速率的界限。在这种情况下，我们考虑两种模型，不同的窃听者的能力，解析的比特流从编码器到合法的解码器到单独的消息。我们还考虑因果信源编码的保真度标准和边信息的解码器和窃听器。与传统上使用可变长度编码但可能通过码字的长度泄漏关于源的信息的零延迟设置不同，在该设置中，由于允许延迟，所以块编码是可能的。我们表明，在这种情况下，分离的加密和因果信源编码是最佳的。
2013-11-19 cs.IT math.IT
Throughput Maximization of Mixed FSO/RF UAV-aided Mobile Relaying with a Buffer
在本文中，我们考虑一个无人机（UAV）辅助移动中继系统下的缓冲区约束。我们提出了一种新的中继协议，采用混合自由空间光/射频（FSO/RF）通信，即，在UAV中继节点处的缓冲器约束下，源-中继和中继-目的地链路分别利用FSO和RF链路。考虑RF和FSO链路传输速率不平衡的情况，以最大化端到端数据吞吐量为目标，研究了缓存受限的无人机中继节点的轨迹优化问题。特别地，我们根据延迟要求分类了两种中继传输方案，即，i）延迟受限传输和ii）延迟容忍传输。以最大化地面用户终端的吞吐量为目标，求解无人机的局部最优轨迹问题。因此，我们提出了一个迭代算法，有效地找到一个局部最优解的吞吐量最大化问题。通过该算法，我们提出了在大气条件下，缓冲区大小，和延迟要求的轨迹。此外，我们显示了最佳的缓冲区大小和吞吐量延迟权衡一个给定的系统。我们的数值结果验证，建议的缓冲区辅助移动中继方案实现65.55%的吞吐量增益相比，传统的静态中继方案。
2020-07-07 cs.IT eess.SP math.IT
Delay-Distortion-Power Trade Offs in Quasi-Stationary Source Transmission over Block Fading Channels
本文研究了延迟失真功率权衡在块衰落信道中传输的准平稳源通过研究编码器和解码器缓冲技术来平滑的源和信道的变化。提出了四种信源和信道编码方案，考虑缓冲器和功率约束，以最小化重构信源失真。第一种是高性能方案，其受益于优化的源和信道速率自适应。在第二种方案中，信道编码速率是固定的，并且随着发射功率相对于信道和源变化而被优化，因此该方案享有实现的简单性。最后两种方案具有固定的发射功率和优化的自适应或固定的信道编码速率。对于所有提出的计划，封闭形式的平均失真，优化速率和功率的解决方案，并在高信噪比制度，平均失真指数和渐近平均功率增益。所提出的方案与缓冲利用的多样性，由于源和信道的变化。具体地，当缓冲器大小受限时，固定信道速率自适应功率方案优于自适应速率固定功率方案。此外，分析和数值计算结果表明，有限的缓冲区大小，在重建信号SNR的系统性能饱和的传输功率增加，这表明，适当的缓冲区大小的选择是很重要的，以实现所需的重建质量。
2015-05-04 cs.IT math.IT
Throughput and Latency in Finite-Buffer Line Networks
本文研究了具有完全反馈的数据包擦除链路的线性网络中，有限缓冲区大小对吞吐量和数据包延迟的影响。这些性能指标被证明是链接到一个基本的不可约马尔可夫链模型系统的平稳分布。使用简单的策略，上的吞吐量能力的界限。然后，工作提出了两个迭代计划，近似的稳态分布的节点占用的解耦链更小的块。这些近似的解决方案被用来了解缓冲区大小对吞吐量和分组延迟的分布的影响。使用线网络的精确建模，它表明，吞吐量的能力是不变的，在没有逐跳反馈提供分组级网络编码是允许的。最后，使用模拟，它被证实，所提出的框架产生准确的吞吐量和延迟分布的估计，并捕捉这些网络中的重要趋势和权衡。
2010-12-13 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
Improved Delay Estimates for a Queueing Model for Random Linear Coding for Unicast
考虑用于具有零延迟反馈的单播的有损通信信道。对于这种通信场景，简单的重传方案在延迟方面是最佳的。另一种方法是在自动重传请求（ARQ）模式中使用随机线性编码。我们扩展了Shrader和Ephremides的工作，通过推导出一个表达式的延迟的随机线性编码域的无限大小。还提供了各种字段大小的模拟结果。
2009-05-26 cs.IT math.IT
On the Delay Advantage of Coding in Packet Erasure Networks
我们认为网络编码的延迟相比，在数据包擦除网络中的概率擦除重传路由。我们调查的次线性项中所需的单播$n$数据包的块延迟，并表明网络编码和路由之间有一个无界的差距。特别是，我们表明，延迟效益的网络编码规模至少为$\sqrt{n}$。我们的路由策略的延迟函数的分析涉及到一个主要的技术挑战，计算两个负二项随机变量的最大值的期望。这个问题已经研究过了，我们得出的第一个确切的表征，这可能是独立的利益。我们还使用了一个鞅有界差参数表明，实际的编码延迟紧紧集中在其预期。
2012-11-14 cs.IT math.IT
Construction of Subexponential-Size Optical Priority Queues with Switches and Fiber Delay Lines
全光交换被认为是跟上不断增长的光纤链路容量的自然选择。全光交换的一个关键研究问题是解决分组竞争的光缓存器的设计。最通用的缓冲方案之一是光优先级队列，其中每个分组在其到达时与唯一的优先级相关联，并且按照优先级的顺序离开队列，并且当新分组到达但缓冲器已满时，具有最低优先级的分组总是被丢弃。本文研究了一种光优先级排队的反馈结构，该排队由一个$\boldsymbol{(M+2)\times (M+2)}$光交叉开关和连接开关$\boldsymbol{M}$输入和$\boldsymbol{M}$输出的$\boldsymbol{M}$光纤延迟线组成。我们提出了一种新的结构的光优先级队列的缓冲区$\boldsymbol{2^{Θ(\sqrt{M})}}$，这大大提高了所有以前的建设，只有缓冲区的$\boldsymbol{O(M^c)}$大小为常数整数$\boldsymbol{c}$。我们的建设背后的关键思想包括：（i）使用先进先出复用器，这承认有效的SDL结构，用于反馈数据包的交换机，而不是光纤延迟线，和（ii）使用的路由策略，这是类似于自路由，其中每个数据包进入交换机被路由到一些复用器，主要是由其当前的优先级排名。
2019-10-20 cs.IT math.IT
Cache Placement in Two-Tier HetNets with Limited Storage Capacity: Cache or Buffer?
在本文中，我们的目标是通过带宽分配和缓存放置在有限的存储容量，其中包括缓存容量和缓冲区容量的两层异构网络中的平均文件传输延迟最小化。对于固定带宽分配的平均时延最小化问题，虽然该问题是非凸的，但通过比较由求解Karush-Kuhn-Tucker条件得到的所有局部最优解，得到了封闭形式的最优解.为了联合优化带宽分配和缓存放置，最优带宽分配首先推导出，然后代入到原来的问题。给出了最优缓存策略的结构，表明缓存流行度高的文件比缓存大小大的文件更优。基于此最优结构，我们提出了一种低复杂度的迭代算法来获得次优解，其中每一步都得到闭型表达式。数值结果表明，我们的解决方案相比，传统的缓存策略，不考虑缓存和缓冲区的延迟权衡的优越性。
2019-07-17 cs.IT math.IT
End-to-end delay modeling in buffer-limited MANETs: a general theoretical framework
针对一类重要的两跳中继移动自组织网络（MANDO），在有限缓冲区约束条件下，研究了稳定状态下节点位置均匀分布的移动模型，并给出了端到端（E2E）时延建模的一般理论框架.首先结合固定点、准生灭过程和嵌入马尔可夫链理论对中继缓冲区占用状态的极限分布进行建模，然后应用吸收马尔可夫链理论对分组投递过程进行刻画，从而为E2E时延分析提供了一个完整的理论框架。在此框架的帮助下，我们推导出一个通用的和精确的表达式的E2E延迟的基础上的分组排队延迟和交付延迟的建模。为了证明我们的框架的应用程序，案例研究进一步提供了两个网络场景下，不同的MAC协议，以显示如何E2E延迟可以分析确定一个给定的网络场景。最后，我们提出了广泛的模拟和数值结果来说明我们的延迟分析的效率以及网络参数对延迟性能的影响。
2015-09-23 cs.IT cs.NI cs.PF
Robust Joint Source-Channel Coding for Delay-Limited Applications
本文研究了加性高斯白噪声信道下信源-信道编码的鲁棒联合编码问题。我们提出了一种新的方案，实现了最佳斜率的信号失真（SDR）曲线（不同于以前已知的编码方案）。此外，我们提出了一个家庭的强大的代码，一起保持一个有界的差距与最佳SDR曲线（dB）。为了表明这一结果的重要性，我们驱动延迟有限的混合数字模拟（HDA）编码方案的渐近性能的一些理论界。我们表明，与延迟无限的情况下，对于任何家庭的延迟有限HDA码，渐近性能损失是无界的（dB）。
2008-05-26 cs.IT math.IT
Coding Delay Analysis of Chunked Codes over Line Networks
本文分析了具有Bernoulli损失和确定性规则传输或Poisson传输的线性网络上的组块网络码（CC）的编码延迟和平均编码延迟。块码由于其较低的复杂度而成为随机线性网络码的一种有吸引力的替代方案。我们的研究结果，其中包括上界的延迟和平均延迟，是第一个这样的概率流量的网络CC。这些结果表明，与任意确定性业务相比，独立CC或预编码CC在概率业务上提供了计算复杂性与网络容量的收敛速度之间的更好折衷。CC在后者的流量的性能已经在文献中进行了研究。
2012-03-07 cs.IT math.IT
Bounded expected delay in arithmetic coding
我们解决算术编码系统中的延迟问题。由于算术编码过程的性质，存在导致任意大的编码或解码延迟的源序列。这种现象提出了一个问题，即在这些系统中，预期的输入到输出延迟有多大，一旦源序列已经被编码，应该进一步编码以允许该序列的完全解码的源字母的预期数量是多少。在本文中，我们得到了几个新的上界的期望延迟的无记忆源，这改善了一个已知的界限，由于Gallager。所提供的边界在独立于序列历史的意义上是一致的。此外，我们给出了一个源允许有界期望时滞的充分条件，该条件对任意阶的平稳遍历马氏源都成立。
2006-04-26 cs.IT math.IT
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
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
On the Delay of Network Coding over Line Networks
我们分析了一个简单的网络，其中一个源和一个接收器是由不同可靠性的擦除通道线连接。最近的工作表明，随机线性网络编码可以实现最小割容量，因此渐近速率由线路网络的最差链路决定。在本文中，我们研究的延迟传输一批数据包，这是一个函数的所有擦除概率和数据包的数量在一批。我们证明了延迟函数的单调性结果，并推导出简单的表达式，描述了线性网络的预期延迟行为。此外，我们使用一个鞅有界差的参数，以表明实际延迟是紧紧围绕其期望。
2009-10-20 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
Improved Contact Graph Routing in Delay Tolerant Networks with Capacity and Buffer Constraints
Mitsubishi Electric Research and Development Centre Europe（三菱电机欧洲研究与开发中心）
本文提出改进接触图路由算法，通过接触分裂和边修剪操作，在路由搜索前或期间考虑容量和缓冲约束，以优化交付时间。
2026-03-07 cs.IT cs.NI 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
On Delayed Sequential Coding of Correlated Sources
受视频编码应用的启发，研究了具有编码和/或解码帧延迟的相关信源的顺序编码问题。个体帧速率、个体帧失真和编码/解码帧延迟之间的基本权衡是根据一般帧间源相关性的速率失真区域的单字母信息理论表征和某些类型的潜在帧特定和耦合的单字母保真度标准来导出的。和率失真区域的特点是广义有向信息措施，突出其在延迟顺序信源编码问题中的作用。对于视频源，这是空间上固定的无记忆和时间高斯马尔可夫，MSE帧失真，和一个总和速率约束，我们的研究结果暴露了最优的理想化的差分预测编码之间的所有因果顺序编码器，当编码器使用一个积极的速率来描述每一帧。令人惊讶的是，因果顺序编码与一帧延迟的非因果顺序解码可以完全匹配的总和速率MSE性能的联合编码的所有非平凡的MSE元组满足一定的半正定条件。因此，即使是单个帧延迟也有可能产生显著的性能改进。高阶马尔可夫源的推广也提出和讨论。因果顺序编码与延迟非因果顺序解码之间的率失真性能等价，以及延迟非因果顺序编码与因果顺序解码，也被建立。
2008-09-30 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
Delay-aware data transmission of multi-carrier communications in the presence of renewable energy
本文研究了可再生能源辅助多载波系统中的时延感知数据传输。除了利用当地的可再生能源外，发射机还可以购买电网电力。通过在每个传输周期中调度发送的数据量（数据在发送之前存储在缓冲器中）、子载波分配和可更新分配，发送器旨在在缓冲器延迟约束下最小化购买成本。通过对所提出的随机优化问题的理论分析，发现通过条件最好的子载波传输调度数据是最优的，贪婪的可再生能源是近似最优的。在此基础上，提出了一种不需要未来信息的在线算法。数值结果表明，所提出的算法的延迟和成本性能。此外，与延迟最优策略和成本最优策略进行了比较。
2015-07-06 cs.IT math.IT
Maximizing Qubit Throughput under Buffer Decoherence and Variability in Generation
Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）
本文研究了在缓冲退相干和量子比特生成变异性下最大化量子比特吞吐量的问题，提出了一种无延迟策略及贝叶斯学习框架，适用于量子通信和物联网系统。
2026-03-26 cs.IT math.IT quant-ph
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
