Power Allocation in the High SNR Regime for A Multicast Cell with Regenerative Network Coding
这封信的重点是无线再生网络编码（RNC）的基本组播小区的功率分配方案。在RNC中，从两个源接收的混合信号由中继器联合解码，其中解码的符号在被重传之前被叠加在复数域（RCNC）或伽罗瓦域（RGNC）中。推导了基于统计信道状态信息（CSI）的最优功率分配，并对两种RNC进行了比较。当瞬时CSI在每个发射机可用时，我们提出了一个次优的RCNC功率分配，它实现了更好的性能。
2020-03-16 cs.IT math.IT
An efficient centralized binary multicast network coding algorithm for any cyclic network
我们给出了一个算法，找到网络编码和解码方程的无差错多播网络与多个源和汇。给出的算法是有效的（多项式复杂度），并适用于任何类型的网络（非循环，链接循环，流循环，甚至在节点的存在）。关键的思想是在编码过程中适当地使用延迟（自然的和附加的）。所得到的代码将始终以有限延迟和二进制编码系数工作。
2007-05-01 cs.IT math.IT
Independent User Partition Multicast Scheme for the Groupcast Index Coding Problem
组播索引编码（GIC）问题是索引编码问题的推广，其中一个分组可以被多个用户请求。在本文中，我们提出了一个新的编码方案称为独立用户分区组播（IUPM）的GIC问题。与用户分区多播（UPM）（Shanmugam \textit{et al.}，2015）相比，该方案的新颖性在于通过消除线性相关编码分组来消除UPM解决方案中的冗余。我们还证明了UPM方案包含分组分区多播（PPM）方案（Tehrani \textit{et al.}，2012）。因此，IUPM方案是PPM和UPM方案的推广。此外，受联合考虑用户和数据包的启发，我们修改了近似分区多播（CAPM）方案（Unal和Wagner，2016），以实现一种新的多项式时间算法来解决一般的GIC问题。我们刻画了一类带有$\frac{k(k-1)}{2}$包的GIC问题，对于任意整数$k\geq 2$，IUPM方案是最优的.我们还证明，对于这个类，所提出的新的启发式算法的广播速率是$k$，而广播速率的CAPM计划是$\mathcal{O}(k^2)$。
2020-04-05 cs.IT math.IT
Network Coding Multicast Key-Capacity
对于多源多终端无噪声网络，密钥分发问题涉及从网络源向其终端多播秘密密钥K的任务。如在安全多播网络编码中，在密钥传播问题中，源节点可以访问独立的随机性，并且由于网络是无噪声的，因此所得到的密钥K是源信息的函数。然而，与传统形式的多播不同，在密钥分发中，密钥K不需要由源消息组成，而是可以是在源处生成的信息的任何函数，只要它被所有终端共享。允许共享密钥K是源信息的混合物授予通信过程的灵活性，与传统的安全多播相比，这产生了增加密钥速率的潜力。多播密钥容量是可实现的密钥速率的上确界，服从共享密钥不泄露给具有预定义窃听能力的窃听者的安全要求。在过去的几十年里，在无记忆网络结构中，密钥分发问题（也称为秘密密钥-协议）已经得到了重要的研究。在这项工作中，我们开始在无噪声网络的背景下，即密钥传播的研究，网络编码在这种情况下，我们研究传统的安全组播和更宽松的密钥分发任务之间的异同。
2022-05-19 cs.IT math.IT
On Random Network Coding for Multicast
随机线性网络编码是解决多播问题的一种特别分散的方法。随机网络码的使用引入了非零概率，然而，一些接收器将不能成功地解码所需的源。随机网络码的主要理论动机之一源于Ho等人报道的成功解码概率的下限。（2003）。这一结果表明，在一个线性可解网络中的所有sink可以成功解码所有的源提供的随机码字段的大小是足够大的。本文提出了一种新的译码成功概率的界。
2007-02-09 cs.IT math.IT
Network-Level Cooperative Protocols for Wireless Multicasting: Stable Throughput Analysis and Use of Network Coding
本文研究了多播协作无线网络中中继节点的网络编码对稳定吞吐率的影响。与传统的物理层协作协议相比，该协议采用网络级协作，并在中继节点采用随机线性网络编码。假设业务是突发的，中继节点在源静默期间转发其分组，这允许更好地利用信道资源。我们的研究结果表明，合作将导致更高的稳定吞吐率比传统的重传策略，并在中继使用随机线性网络编码可以进一步增加稳定的吞吐量，增加网络编码字段的大小或数量的数据包进行编码。
2010-08-31 cs.IT math.IT
Representations of the Multicast Network Problem
本文从多视角研究多播网络的线性网络编码，引入编码点和码图概念，通过整数线性规划最小化编码点数量，并将容量问题转化为代数簇上的有理点问题。
2017-01-20 cs.IT math.IT
First- and Second-Order Coding Theorems for Mixed Memoryless Channels with General Mixture
本文研究了一阶和二阶最大可达速率的代码/没有成本约束的混合{信道}的信道法的特点是一般的混合（最多）不可数许多固定和无记忆的离散信道。这些信道被称为{具有一般混合的混合无记忆信道}，并且包括作为特殊情况的可计数或可计数的无记忆信道的混合无记忆信道类。对于具有一般混合的混合无记忆信道，建立了一阶编码定理，给出了$\varepsilon$容量的计算公式，进而给出了二阶编码定理的一个直接部分.引入了一个混合无记忆信道子类，其组成信道可按容量排序，并建立了一阶和二阶编码定理。结果表明，所建立的公式减少到几个已知的公式限制的情况下。
2016-05-06 cs.IT math.IT
Characterizing positive-rate key-cast (and multicast network coding) with eavesdropping nodes
本文针对存在窃听节点的网络，基于安全多播网络编码设计密钥分发协议，并给出正速率安全多播和正速率安全密钥广播的两类组合特征刻画。
2024-07-01 cs.IT math.IT
Exact Decoding Probability of Sparse Random Linear Network Coding for Reliable Multicast
稀疏随机线性网络编码（SRLNC）作为一类保证多播通信可靠性的纠删码得到了广泛的研究。然而，SRLNC的解码成功概率的精确表达式仍然是未知的，并且现有的表达式是渐近的或近似的。本文推导了SRLNC译码成功概率的精确表达式。实现这一点的关键是提出一个标准，一个向量是包含在一个子空间。为了得到这个准则，我们构造了一个子空间的基，关于这个基，向量的坐标是已知的，基于矩阵的列的最大线性独立集。通过一个简单的例子说明了导出表达式的正确性和计算量。
2021-08-26 cs.IT math.IT
Encoding Complexity of Network Coding with Two Simple Multicast Sessions
单组播网络编码的编码复杂度已经从几个方面进行了深入的研究：例如，时间复杂度、所需的编码链路数目以及线性码解决方案所需的字段大小。然而，这些问题以及解决方案是不太了解多个多播会话的网络。最近，Wang和Shroff证明了具有两个单位速率组播会话的网络（2-URMS）的可解性可以在多项式时间内确定。本文证明了2-URMS网络：$1)$的可解性可由时间$O(|E|)$确定，$2)$的解可由时间$O(|E|)$构造，$3)$的最优解可在多项式时间内得到，$4)$的解所需的编码链路数的上界为$\max\{3,2N-2\}$ ;和$5)$，实现线性解所需的字段大小的上限为$\max\{2,\lfloor\sqrt{2N-7/4}+1/2\rfloor\}$，其中$|E|$是链路的数量，而$N$是底层网络的接收器的数量。这两个边界被证明是紧的。
2013-04-19 cs.IT math.IT
Multicast Network Coding and Field Sizes
在非循环多播网络中，众所周知，当$q$足够大时，存在GF（$q$）上的线性网络编码解决方案。特别地，对于不小于接收器数目的每个素数幂$q$，可以有效地构造GF上的线性解（$q$）。在这项工作中，我们揭示了一个线性解决方案在一个给定的有限域不\emph{not}必然意味着存在的线性解决方案在所有较大的有限域。具体地说，我们通过构造证明了：（i）对于每个不小于3的源维数，存在一个在GF（7）上线性可解但在GF（8）上不可解的多播网络，以及另一个在GF（16）上线性可解但在GF（17）上不可解的多播网络;（ii）存在在GF（5）上线性可解但在这样的GF上不可解的多播网络（$q$）$q > 5$是梅森素数加1，其可以非常大;（iii）在GF上线性可解的多播网络（$q^{m_1}$）和GF上（$q^{m_2}$）是GF上\emph{not}必然线性可解的（$q^{m_1+m_2}$）;（iv）存在一类具有接收者集合$T$的多播网络，使得GF上的线性解的最小字段大小$q_{min}$（$q_{min}$）是由$Θ(\sqrt{|T|})$下界的，但不是每个大于GF（$q_{min}$）的域都足以产生线性解。从这项工作带来的见解是，不仅字段的大小，而且在有限域的乘法群的子群的顺序影响的线性可解性的多播网络。
2015-02-13 cs.IT math.IT
Low-complexity non-uniform demand multicast network coding problems
非均匀需求网络编码问题是一个单源多汇网络传输问题，其中汇可能有异构的需求。与多播问题相比，非均匀需求问题与每个接收器接收的数据量有关，而不是接收数据的细节。在这项工作中，我们列举了非统一的网络需求的情况下，网络编码的解决方案，可以在多项式时间。这是通过将需求问题与图着色问题联系起来，然后应用强完美图定理的结果来确定可以在多项式时间内解决的着色问题来实现的。这种有效可解的非均匀需求问题的表征是理解此类问题的重要一步，因为它使我们能够更好地理解NP完全问题可能易于处理的情况。
2009-10-01 cs.IT math.IT
Optimal Index Codes for a Class of Multicast Networks with Receiver Side Information
本文研究一类特殊的多播索引编码问题，其中发送者向多个接收者发送消息，每个接收者都有一些边信息。在这里，每个接收者先验地知道唯一的消息，并且对于每个接收者从发送者请求多少消息没有限制。对于这一类的多播索引编码问题，我们获得了最佳的索引码，它具有最短的codelength发送方需要发送，以便所有接收方获得他们（各自）请求的消息。这是第一类找到最优索引码的索引编码问题，并且证明了线性索引码是这类索引编码问题的最优索引码。
2012-04-04 cs.IT math.IT
On the Capacity Improvement of Multicast Traffic with Network Coding
在本文中，我们研究的贡献，网络编码（NC）在提高随机无线ad hoc网络的多播容量时，节点被赋予多包传输（MPT）和多包接收（MPR）的能力。我们表明，每个会话的吞吐量容量为$Θ(nT^{3}(n))$，其中$n$是节点的总数和T（n）是通信范围，可以实现作为一个紧密的约束时，每个会话包含一个恒定数量的汇。令人惊讶的是，当节点仅具有MPR和MPT能力时，可以实现相同的订单容量。这一结果证明，在网络中使用MPR和MPT时，NC不会对无线ad hoc网络的组播业务的有序容量做出贡献。这一结果与一般认为NC提高了组播的有序容量形成了鲜明的对比。此外，如果选择通信范围以保证网络中的连通性，即，$T(n)\ge Θ(\sqrt{\log n/n})$，则MPR和MPT的组合实现了$Θ(\frac{\log^{3/2} n}{\sqrt{n}})$的吞吐量容量，与具有相同数量目的地的点对点多播容量相比，其提供了$Θ(\log^2 n)$的订单容量增益。
2008-09-21 cs.IT math.IT
The Decoding Success Probability of Sparse Random Linear Network Coding for Multicast
可靠和低延迟的多播通信对于未来的车辆通信是重要的。稀疏随机线性网络编码方法用于保证多播通信的可靠性已得到广泛研究。这种通信的一个基本问题是表征解码成功概率，其由有限域上的稀疏随机矩阵满秩的概率给出。然而，稀疏随机矩阵满秩的概率的精确表达式仍然是未知的，并且现有的近似是递归的或不一致的紧。本文通过给出满秩矩阵的约化行梯形的显式结构，并利用乘积定理，给出了稀疏随机矩阵满秩概率的一个严密的闭式近似.仿真结果表明，我们提出的近似是高精度的代大小，编码数据包的数量，字段大小和稀疏性，并严格比国家的最先进的近似的参数范围很大。
2020-10-12 cs.IT math.IT
Caching and Coded Multicasting: Multiple Groupcast Index Coding
在过去的几年中，缓存网络的容量受到了相当大的关注。特别研究的设置是单个服务器的情况（例如，基站）和多个用户，每个用户将文件段高速缓存在有限库中。每个用户请求库中的一个（整个）文件，服务器发送一个共同的编码组播消息，以满足所有用户一次。这个问题包括找到最小可能的码字长度来满足这样的请求。在本文中，我们考虑的情况下，每个用户的地方$L \geq 1$请求的推广。明显的朴素方案包括对单个请求应用$L$乘以顺序最优方案，获得多播码字长度的线性$L$缩放。我们提出了一个新的可实现的计划，多个组播索引编码的基础上，实现了显着的增益在天真的计划。此外，通过信息论的逆，我们发现，所提出的计划是近似最优的一个常数的因素（最多）$18$。
2014-10-29 cs.IT math.IT
Multicasting correlated multi-source to multi-sink over a network
Ahlswede，Cai，Li和Yeung在2000年首先研究了单源到多链路的多播网络编码问题，建立了独立信道网络上非物理信息流的最大流最小割定理。另一方面，在1980年，Han从多拟阵函数的观点研究了相关的多节点和单个汇点的情况，其中一个充分必要条件已经被证明为可靠的网络传输。本文提出了一种尝试，以统一这两种情况下，这导致建立一个必要和充分条件，可靠的传输在网络多播相关的multisbrands到multisink。文中还讨论了信源编码与信道编码分离的问题。
2010-01-29 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
Underwater Acoustic Networks: Channel Models and Network Coding based Lower Bound to Transmission Power for Multicast
本文的目的是双重的。首先，建立了一个易于处理的水声信道凸性模型，用于网络优化。其次，提出了一种基于网络编码的水声网络传输功率下界，并与几种网络层方案的性能进行了比较。水声信道的特征在于路径损耗强烈地依赖于传输距离和信号频率。在高斯噪声情况下，功率、传输频带、距离和容量之间的确切关系是一个复杂的关系。我们提供了一个封闭形式的近似模型，1）传输功率和2）最佳频带使用，作为距离和容量的函数。该模型是通过数值评估的分析结果，考虑到物理模型的声传播损失和环境噪声。应用网络编码来确定多播场景的传输功率的下限，对于实际系统的各种多播数据率和感兴趣的传输距离，利用水下声学信道的物理特性。结果量化了各种路由和网络编码方案和基于网络编码的下界之间的传输功率的性能差距。我们用数值方法说明了不同网络情况下的结果。
2008-08-30 cs.IT math.IT
Network Coding in a Multicast Switch
我们考虑的问题，在一个交叉开关服务组播流。我们表明，线性网络编码跨数据包的流可以维持交通模式，如果网络编码是不允许的，不能提供服务。因此，网络编码导致多播交叉开关中的较大速率区域。我们展示了一个交通模式，需要一个开关加速，如果编码是不允许的，而编码的加速要求被完全消除。除了吞吐量优势之外，编码还简化了速率区域的表征。我们给出了一个图论表征的速率区域扇出分裂和流内编码，在稳定集多面体的“增强冲突图”的流量模式。这种公式在没有编码的扇出分裂的情况下是未知的。我们表明，计算离线时间表（即使用先验知识的流到达率）可以减少到某些图着色问题。最后，我们提出了在线算法（即只使用当前的队列占用信息）组播调度的基础上，我们的图论制定。特别是，我们表明，最大加权稳定集算法稳定的所有速率内的速率区域的队列。
2006-08-08 cs.IT cs.NI math.IT
Linear Network Error Correction Multicast/Broadcast/Dispersion Codes
本文从同时实现信息传输和网络纠错的目的出发，将网络编码中三类重要的线性网络码，线性多播/广播/分散码推广到线性网络纠错编码，即，线性网络纠错多播/广播/分散码。我们进一步给出了这几类码的（弱、强）扩展Singleton界，并定义了满足相应Singleton界且具有等式的最优码，分别称为多播/广播/分散MDS码.用代数方法证明了这类码的存在性，并给出了一种构造算法。
2013-02-18 cs.IT math.IT
Reliability of Multicast under Random Linear Network Coding
我们考虑一个有损组播网络，其中的可靠性是通过随机线性网络编码。我们的目标是在源消息被传递到所有目的地节点的概率方面，这样的网络的性能。以前的研究认为编码在大的有限域，少量的目的节点或特定的，往往是不切实际的，信道条件。相比之下，我们专注于一个一般性的问题，考虑任意字段大小和目的节点的数量，以及一个现实的通道。我们提出了一个下界的概率成功交付，这是更准确的近似常用的文献。此外，我们提出了一种新的性能分析的系统版本的RLNC。建议的性能框架的准确性进行了验证，通过广泛的蒙特卡罗模拟，网络和代码参数的影响进行了研究。具体而言，我们表明，一个十用户网络的界限的均方误差可以低至$9 \cdot 10^{-5}$的非系统RLNC。
2018-01-31 cs.IT math.IT
Multi-Quality Multicast Beamforming based on Scalable Video Coding
在本文中，我们考虑多质量多播波束成形的视频流从多天线基站（BS）的多个单天线用户接收不同质量的相同的视频流，通过可伸缩视频编码（SVC）。利用SVC的分层结构，并利用叠加编码（SC）以及连续干扰消除（SIC），我们提出了一种基于层的多质量组播波束形成方案。为了降低复杂度，我们还提出了一种基于质量的多质量组播波束形成方案，该方案进一步利用了SVC的分层结构和所有用户的质量信息。在每种方案下，对于给定的所有用户的质量要求，我们将相应的最优波束形成设计表示为一个非凸的功率最小化问题，并得到了一类特殊情况下的全局最优解和一般情况下的局部最优解.然后，我们表明，基于质量的功率最小化问题的最小总传输功率是相同的基于层的功率最小化问题，虽然前者招致较低的计算复杂性。接下来，我们考虑最佳的联合层选择和基于质量的多质量多播波束成形设计，以最大化总效用，表示在给定的最大传输功率预算下所有用户对接收视频质量的满意度，这通常是NP-困难的。通过利用基于质量的功率最小化问题的最优解，我们开发了一个贪心算法，以获得一个接近最优的解决方案。最后，数值结果表明，所提出的解决方案实现了更好的性能比现有的解决方案。
2017-07-15 cs.IT math.IT
Network coding for multicasting over Rayleigh fading multi access channels
本文研究了在慢瑞利衰落信道下利用网络编码进行多播的速率分配问题。在该模型中，网络被视为一个集合的瑞利衰落多址信道。在这个模型中，速率分配方案，这是完全基于信道的统计。速率分配方案的目标是最小化中断概率。给出了衰落多址信道下中断概率的上界。给出了基于此界的次优解。提出了一种分布式的原始-对偶梯度算法来解决速率分配问题。
2014-03-26 cs.IT cs.NI math.IT
Network Coding Channel Virtualization Schemes for Satellite Multicast Communications
University of Bologna（博洛尼亚大学）
本文提出两种新方案，解决多播到不同信道条件的独立无线接收机的近优编码包数问题，通过虚拟化多播组中的接收机集合为一个接收机，适应信道变化和网络虚拟信道。
2017-04-16 cs.IT math.IT
Physical-Layer Multicasting by Stochastic Transmit Beamforming and Alamouti Space-Time Coding
考虑多用户多输入单输出（MISO）下行链路信道中的收发器设计，其中用户将同时接收相同的数据流。这个问题，被称为物理层多播，已经引起了很大的兴趣。目前，一种流行的方法是发射波束成形，其中波束成形优化由称为半定松弛（SDR）的秩一近似方法处理。基于SDR的波束成形已被证明对于少量或中等数量的用户是有希望的。本文介绍了两种新的物理层组播收发策略。第一种策略，称为随机波束形成（SBF），随机波束形成器在每个符号的时变方式，使得SDR中的秩一近似可以绕过。我们提出了几个有效地实现SBF计划，并证明了他们的多播可实现的速率差距相对于MISO多播容量必须不低于0.8314位/秒/赫兹，无论任何其他因素，如用户的数量。信道编码的使用和足够长的码长的假设在实现上述结果中起着至关重要的作用。第二种策略结合了发射波束形成和Alamanti空时码。结果是基于SDR的波束成形的秩二推广。我们通过分析表明，这种基于SDR的波束成形Alamandro方案具有更好的最坏情况下的有效信噪比（SNR）缩放，因此更好的组播速率缩放，比基于SDR的波束成形。我们进一步的工作，通过结合SBF和波束成形的Alamandro计划，其中改进的恒定速率间隙为0.39比特/秒/赫兹被证明。仿真结果表明，在信道编码，多用户设置下，所提出的多播收发器方案产生显着的SNR增益比基于SDR的波束形成在相同的比特出错率水平。
2013-07-16 cs.IT math.IT
Distributed Joint Source-Channel Coding for arbitrary memoryless correlated sources and Source coding for Markov correlated sources using LDPC codes
本文针对Slepian-Wolf速率域中任意点的任意相关信源，利用LDPC码，给出了一种分布式联合信源信道编码方案。我们考虑Slepian-Wolf设置两个源和一个目的地，其中一个源通过解码器处已知的一些相关模型从另一个源导出。对两个信源采用分布式编码和单独解码。我们还给出了一个分布式的信源编码方案时，源相关有记忆，以达到任何点的Slepian-Wolf率可达区域。在这种情况下，我们执行单独的编码，但联合解码。
2008-02-19 cs.IT math.IT
Network Coding for Multi-Resolution Multicast
多分辨率编码使不同的接收器能够以不同的速率进行多播，这种设置通常适用于图形或视频流。我们提出了一个简单的，分布式的，两阶段的消息传递算法来生成网络代码的多分辨率代码的单源组播。这种“后推算法”的目标是最大化所有接收器实现的总速率，同时保证每个接收器处的基本层的可解码性。通过进行回推和代码生成阶段，该算法利用层间以及层内编码。数值模拟表明，在实现的总速率方面，推回算法优于路由和层内编码方案，即使码字大小小至10位。此外，性能差距扩大的接收器的数量和网络中的节点的数量增加。我们还观察到，在某些网络条件下，简单的层间编码方案可能比层内方案执行得更差。
2009-08-04 cs.IT cs.NI math.IT
Vector Network Coding Based on Subspace Codes Outperforms Scalar Linear Network Coding
本文研究了基于秩度量码和子空间码的矢量网络编码。我们的主要结果是，矢量网络编码可以显着减少所需的字段大小相比，标量线性网络编码在同一个多播网络。对于任何$q \geq 2$，标量和矢量网络编码的字段大小之间所实现的间隙为$q^{(\ell-1)t^2/\ell}-q^t$的量级，其中$t$表示矢量解的维度，并且消息的数量为$2 \ell$，${\ell \geq 2}$。以前，只显示了一个恒定大小的间隙。这也意味着在用于多播网络的线性和非线性标量网络编码中的字段大小之间的相同间隙。对于任何大于2的奇数消息，都给出了类似的结果。结果是通过考虑几个多播网络，这是众所周知的组合网络的变化。
2016-05-13 cs.IT math.IT
Joint Network Coding for Interfering Wireless Multicast Networks
干扰是无线网络容量限制的关键因素之一。ad-hoc无线网络的多播容量随着固定区域内发送和/或接收节点数量的增加而降低。数字网络编码（DNC）已被证明可以提高无干扰无线网络的多播容量。然而，最近提出的物理层网络编码（PNC）和模拟网络编码（ANC）已经表明，当冲突分组中的一个是先验已知的时，可以从两个分组的冲突中解码未知分组。利用这样的冲突解码方案，在本文中，我们提出了一个基于联合网络编码的合作重传（JNC-CR）计划，其中我们表明，ANC连同DNC可以提供一个更高的重传增益比通过ANC，DNC或自动重传请求（ARQ）为基础的重传。该方案可以应用于两个相互干扰的无线多播组。由于无线传输的广播性质，不同多播组的接收机可以机会性地监听并缓存来自干扰发射机的分组。这些缓存的数据包，以及接收器从其发送器接收的数据包，然后可以用于解码JNC数据包。通过仿真，我们验证了JNC具有更高的重传增益性能与最佳的DNC方案。
2011-12-18 cs.IT cs.NI math.IT
On the Joint Source-Channel Coding Error Exponent for Discrete Memoryless Systems: Computation and Comparison with Separate Coding
研究了由离散无记忆信源和离散无记忆信道组成的通信系统的联合信源-信道编码（JSCC）误差指数E_J的Csiszar界的计算.我们提供了这些界限的等价表达式，并推导出明确的公式，达到界限的速度。这些等价表示可以很容易地计算任意源通道对通过Arimoto的算法。当信道的分布满足对称性时，边界允许封闭形式的参数表达式。然后，我们使用我们的结果提供了一个系统的JSCC误差指数E_J和串联编码误差指数E_T之间的比较，这适用于如果源和信道分别编码。证明了E_T <= E_J <= 2E_T。我们建立了E_J > E_T和E_J = 2 E_T的条件。数值例子表明，对于许多源-通道对，E_J接近于2E_T。对于在加性高斯白噪声信道和具有有限输出量化的瑞利衰落信道上传输的二进制源，该增益转化为大于2dB的功率节省。最后，我们研究了在汉明失真测度下有损JSCC误差指数的计算。
2006-01-04 cs.IT math.IT
An Efficient Feedback Coding Scheme with Low Error Probability for Discrete Memoryless Channels
现有的固定长度反馈通信方案或者专用于特定信道（Schalkwijk-Kailath，Horstein），或者应用于一般信道，但是具有高编码复杂性（块反馈方案）或者难以分析（后验匹配）。本文提出了一种新的定长反馈编码方案，该方案在所有离散无记忆信道上都能达到容量，当速率接近容量时，误差指数接近球形填充界，并且具有$O(n\log n)$编码复杂度。这些好处是通过明智地结合从以前的计划与新的随机化技术和编码/解码规则的功能。这些新特征使得新方案的错误概率分析比后验匹配更容易。
2016-09-07 cs.IT math.IT
On the Tradeoffs of Implementing Randomized Network Coding in Multicast Networks
随机网络编码（RNC）大大降低了在大规模异构网络中实现网络编码的复杂性。本文探讨了两个权衡在应用RNC：第一个研究RNC的性能如何变化与节点的随机化能力。具体而言，有限的随机网络编码（L-RNC）方案-其中中间结点执行随机编码的基础上，只有有限数量的随机系数-提出了其性能界限进行了分析。这样的L-RNC方法适用于节点具有有限的计算/存储容量或者具有关于下游边缘连接性的模糊性（例如，如在adhoc传感器网络中）。这里研究的第二个权衡检查了广义RNC的可靠性和容量增益之间的关系，即，RNC的中断概率与源节点处的传输速率的关系。这种权衡表明，显着减少中断概率是可能的，当源故意发送，仅略低于网络容量。该方法为在有限域大小固定的情况下提高RNC的可行概率提供了一种有效的手段。
2009-02-18 cs.IT math.IT
A New Coding Scheme for Discrete Memoryless MACs with Common Rate-Limited Feedback
提出了一种新的离散无记忆两用户多址信道（MAC）的编码方案。我们的计划结合了思想从Venkataramanan-Pradhan计划的完美反馈的想法从Sznov-Steinberg计划的速率限制反馈。我们的可实现区域包括S-Steinberg可实现区域，并且这种包含可以是严格的。对于一般的MAC和足够大的反馈率，我们的计划优于的Sjuv-Steinberg计划，因为它实现了相同的速率区域的Venkataramananan-Pradhan计划完美的反馈（这是不能实现的Sjuv-Steinberg计划）。此外，我们数值评估我们的可实现区域与一个特定的（高斯）选择的随机变量的无记忆的两用户高斯MAC。我们的仿真结果表明，对于高斯MAC和反馈速率的一些参数，我们的方案实现了严格更大的和速率比Sjuv-Steinberg方案。
2015-03-11 cs.IT math.IT
Superposition Noisy Network Coding
本文提出了一种适用于网络通信的叠加编码方案，它结合了部分解码和前向噪声网络编码。这种混合方案被称为叠加噪声网络编码。分别针对单中继信道、单源组播网络和多源组播网络进行了方案设计和分析。针对每种情况确定可实现速率区域。分析了高斯单中继信道和双向中继信道的叠加噪声网络编码的特殊情况。所提出的方案的可达到的速率是高于现有的有噪网络编码和压缩转发方案。
2011-02-23 cs.IT math.IT
Network Coding in a Multicast Switch
研究了纵横交换机中组播流的服务问题。流内线性网络编码被示出实现比没有编码的情况下更大的速率区域。一个交通模式，这是实现编码，但需要一个开关加速时，编码是不允许的。编码的速率区域可以以简单的图论方式表征，根据“增强冲突图”的稳定集多面体。没有这样的图论表征是已知的扇出分裂的情况下，没有编码。编码实现100%吞吐量所需的最小加速比被证明是上界的增强冲突图的不完美率。当应用于仅具有单播和广播的KxN交换机时，这给出了关于加速的min{（2K-1）/K，2N/（N+1）}的界限。这表明，通常在硬件中实现的加速通常可以由可以在软件中完成的网络编码代替。计算离线时间表（使用流量的先验知识）减少到分数加权图着色。一个图论的在线调度算法（只使用队列占用信息）也提出了，稳定的速率区域内的所有速率的队列。
2008-10-09 cs.IT cs.NI math.IT
Asymptotically Optimum Perfect Universal Steganography of Finite Memoryless Sources
提出了一种基于被动安全员的有限无记忆信源的渐近最优完美通用隐写问题的解决方案，并将其扩展到考虑失真约束。解决方案依赖于Slepian的变体I置换编码以最佳嵌入率实现有限宿主信号的一阶完美通用隐写的事实。通过证明置换编码可以通过自适应算术编码实现，证明了具有渐近最优嵌入率的完美通用隐写与具有渐近最优压缩率的无损通用信源编码之间的对偶性。接下来，考虑主信号和信息承载信号之间的失真约束。每当现实世界的主机用存储器发信号时（例如，图像、音频或视频）被去相关以符合无记忆假设。该问题的约束版本需要权衡嵌入率和失真。分区置换编码被证明是一种实用的方式来实现这种权衡，执行接近一个无法达到的上限的率失真函数的问题。
2017-11-29 cs.IT math.IT
Secure Network Coding in the Setting in Which a Non-Source Node May Generate Random Keys
在存在可以访问$z$网络链路的窃听者的安全多播网络编码的研究中，通常假设源节点是生成随机密钥的唯一节点。在这种情况下，安全多播速率是很好理解的。在所有网络节点都可以生成（独立的）随机密钥的更一般的设置中，计算安全多播速率或者甚至安全单播速率已知与计算多个单播网络编码实例的（非安全）容量一样困难-这是一个众所周知的公开问题。这项工作对待中间模型的安全单播，其中只有一个节点可以生成随机密钥，但该节点不需要是源节点。该设置的安全通信速率再次以能够访问$z$网络链路的窃听者为特征。
2019-07-08 cs.IT math.IT
Capacity Results for the Multicast Cognitive Interference Channel
研究了多播认知干扰信道（CIFC）的容量域。该信道由两个独立的发送器组成，这两个发送器希望多播两个不同的消息，每个消息发送给一组不同的用户。此外，其中一个发射机-通常称为认知发射机-具有要发射的两个消息的先验非因果知识。这种情况结合了干扰信道、广播信道和多播通信中出现的困难和挑战。我们的目标是在这样一个具有挑战性的通信设置的最佳干扰缓解技术的推导。为此，我们调查的多主CIFC和它的双多辅助CIFC在各种干扰制度下，试图建立一个更全面的了解更一般的设置。它示出，对于某些制度，众所周知的编码技术的传统CIFC仍然是最佳的存在下，组播。而在其他机制中，进化的编码和/或解码策略是至关重要的。仔细使用这些编码方案和新的外边界技术，使我们能够表征几类离散无记忆和高斯信道在不同的干扰制度的容量区域。
2016-03-04 cs.IT math.IT
On the Reliability Function of the Discrete Memoryless Relay Channel
利用类型法推导了离散无记忆继电通道可靠性函数的界。基于部分解码-前向和压缩-前向这两种著名的叠加块马尔可夫编码方案，推导出了两种可达误差指数。推导过程需要结合证明信道编码误差指数的Csiszár-Körner-Marton包装引理和证明信源编码误差指数的Marton类型覆盖引理中所涉及的技术，并给出了保真度准则。在Sato中继信道上计算了译码前向误差指数。从这个例子中可以注意到，为了在固定有效编码速率下获得错误概率的最快可能衰减，应该优化块马尔可夫编码方案中的块数量，假设每个块内的块长度很大。可靠性函数的上限也来自使用的想法从Haroutunian的错误概率的下限点到点信道编码反馈。
2014-12-23 cs.IT math.IT
Network Coding Based on Chinese Remainder Theorem
随机线性网络码必须牺牲部分带宽来传输编码向量，因此大小为k log |T|的报头被附加到每个分组。针对一般多播网络，提出了一种基于中国剩余定理的分布式随机网络编码方法。它使用一对模作为头，从而减少头的大小为O（log k）。这使得它更适合于源节点数量较多且带宽有限的场景。我们估计的组播速率，并表明它是令人满意的随机设计的网络的性能。
2012-08-20 cs.IT math.IT
Secrecy-Achieving Polar-Coding for Binary-Input Memoryless Symmetric Wire-Tap Channels
针对窃听信道，提出了一种极化编码方案。结果表明，所提供的方案实现了整个速率模糊区域的对称和退化的窃听信道的情况下，弱保密的概念是假设。对于二进制擦除窃听信道的特殊情况，给出了另一种证明。一般的非退化窃听通道的情况下也被认为是。
2010-08-15 cs.CR cs.IT math.IT
Deterministic Network Model Revisited: An Algebraic Network Coding Approach
多用户网络的容量问题一直是信息论研究的热点。最近，Avestimehr等人提出了一种确定性网络模型来近似多用户无线网络。该模型被称为ADT网络模型，考虑了无线介质的广播性质和干扰。我们发现，ADT网络模型可以描述的代数网络编码框架内介绍的Koetter和Medard。我们证明了ADT网络问题可以由一个矩阵捕获，并表明ADT网络的最小割是这个矩阵的秩;因此，无需优化两个节点之间的指数数量的切割来计算ADT网络的最小割。我们扩展ADT网络的容量表征到一个更一般的连接，包括单单播/多播连接和非多播连接，如多个多播，不相交的多播，和两级多播。我们还提供了ADT网络的任意一般连接集的可并行性的充分条件。此外，我们表明，随机线性网络编码，一个随机的分布式算法的网络代码建设，实现了上述连接的能力。此外，我们将ADT网络扩展到具有随机擦除和循环的网络（因此，允许双向链接）。此外，我们提出了一个有效的线性码构造的确定性无线组播中继网络模型。Avestimehr等人提出的代码构造不能保证是有效的，并且可能潜在地涉及无限的块长度。不像以前的几个编码方案，我们不试图找到网络中的流。相反，对于分层网络，我们保持一个不变量，要求在代码构造的每个阶段，某些码字集是线性独立的。
2011-05-06 cs.IT math.IT
Sparse superposition codes with rotational invariant coding matrices for memoryless channels
我们最近在[1]中表明，当与具有i.i.d.的纯随机矩阵相比时，某些结构化编码矩阵系综（如部分行正交）对于稀疏叠加码的优越性。条目，信息理论上和实际向量近似消息传递解码下。在这里，我们将这个结果推广到广义向量近似消息传递解码[2]下的二进制输入信道。为了具体起见，我们专注于特定的二进制输出信道，但我们基于统计物理学的副本对称方法的分析适用于任何无记忆信道。我们确认，在[1]中介绍的“谱准则”，编码矩阵的设计原则，允许代码的容量实现的“大部分大小”的渐近极限，扩展到通用的无记忆信道。此外，我们还证明了这种编码方案的消失误差地板性质[3]对于编码矩阵的任意谱是通用的。
2022-07-10 cond-mat.dis-nn cs.IT math.IT
The lowest-possible BER and FER for any discrete memoryless channel with given capacity
本文研究了在速率为R>C的无记忆信道上传输时，使误帧率最小的信道编码方案的特性。的结果进行比较，导致最小误码率的信道编码方案的众所周知的属性。这两种优化要求是相互矛盾的。所得结果的一个有价值的应用。
2009-03-20 cs.IT math.IT
Distributed Hypothesis Testing Over Discrete Memoryless Channels
研究了一个分布式的二元假设检验（HT）问题，该问题涉及两个参与者，一个称为观察者，另一个称为检测者。观测器观测离散无记忆源（DMS），并通过离散无记忆信道（DMC）将其观测结果传递给检测器。检测器观测与观测器处的DMS相关的另一DMS，并且使用其自身观测的数据和从观测器接收的信息对两个DMS的联合分布执行二进制HT。探讨了HT的I型错误概率和II型错误指数之间的权衡。通过使用两种不同的编码方案，即单独的HT和信道编码方案以及基于匹配带宽情况下的混合编码的联合HT和信道编码方案，获得了最佳II型误差指数的单字母下界。精确的单字母表征相同的是建立对条件独立的测试的特殊情况下，它被证明是通过单独的HT和信道编码计划来实现。提供了一个例子，其中联合方案实现了严格优于基于分离的方案的性能。
2019-12-03 cs.IT math.IT
Achievable Rate Regions for Discrete Memoryless Interference Channel with State Information
在本文中，我们研究了状态相关的两用户干扰信道，其中的状态信息是非因果已知的两个发射机，但未知的任何一个接收机。我们提出了两种编码方案的离散无记忆的情况下：同时编码的子消息在第一个和叠加编码的第二个，都与率分裂和凝胶'fand-Pinsker编码。建立相应的可达速率区域。
2010-06-28 cs.IT math.IT
On the Capacity Bounds of Undirected Networks
在这项工作中，我们改进了李和李提出的无向情况下的网络编码增益的界限。推导了三终端无向多播问题的一个紧界。一个有趣的结果表明，与部分路由，路由吞吐量可以实现至少75%的编码吞吐量。一个更严格的约束一般多播问题与任何数量的终端显示，编码增益严格小于2。我们推导出的界限取决于在多播网络中的终端的数量和方法2为任意大的终端数量。
2008-04-28 cs.IT math.IT
Capacity of a Class of Multicast Tree Networks
在本文中，我们刻画了一类新的单源多播离散无记忆中继网络的容量具有树拓扑结构，其中的根结点是源，图中的每个父结点最多有一个噪声子节点和任意数量的无噪声子节点。这类多播树网络包括Kang和Ulukus研究的钻石网络类作为特例，他们表明容量可以严格低于割集界。对于可扩展性，构造了一种新的编码方案，其中每个噪声中继采用解码转发（DF）和压缩转发（CF）的组合，并且每个无噪声中继执行随机分箱，使得码本构造和中继操作对于每个节点是独立的并且不依赖于网络拓扑。对于逆，一个新的技术，利用树拓扑迭代操纵不等式。
2011-10-18 cs.IT math.IT
The Multi-Sender Multicast Index Coding
我们专注于以下实例的索引编码问题，其中一组接收器需要解码多个消息，而每个都知道一个先验的消息。特别地，在这里我们考虑一个广义的设置，其中它们是多个节点，每个发送者只知道消息的一个子集，并且所有节点都需要共同传输索引代码。对于单个发送者，Ong和Ho（ICC，2012）已经建立了最佳索引代码长度，其中使用修剪算法获得下限。在本文中，修剪算法进行了简化，并与附加技术相结合，给出了一个下界的多发送者的情况下。基于网络编码推导出一个上界。虽然这两个边界一般不匹配，但对于没有两个索引知道任何共同消息位的特殊情况，边界匹配，从而给出最佳索引代码长度。结果是基于图论导出的，并表示在强连通分量。
2013-06-27 cs.IT math.IT
Chaotic Arithmetic Coding for Secure Video Multicast
算术编码（AC）广泛用于文本和视频数据的熵编码。它涉及根据输入符号出现的相对概率递归划分范围[0，1）。混沌算术编码（CAC）是一种基于算术编码的数据（图像或视频）加密方案。在CAC中，可以使用大量的混沌映射来执行编码，每个混沌映射都可以实现香农最优压缩性能。映射的确切选择由一个键控制。CAC具有对间隔进行加扰而不对码字必须位于其中的间隔的宽度进行任何改变的效果，从而允许加密而不牺牲任何编码效率。在本文中，我们使用了一个冗余的CAC过程中的安全多播的视频，多个用户被分配不同的密钥来解码相同的加密文件。通过加密一次，我们可以生成多个密钥，其中任何一个都可以用于解密编码文件。这非常适合于通过互联网的视频分发，其中单个视频可以以隐私保护的方式分发给多个客户端。
2013-11-13 cs.CR cs.IT cs.MM
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
Linear Network Error Correction Multicast/Broadcast/Dispersion/Generic Codes
在实际的网络通信中，网络中的许多内部节点不仅需要传输消息，而且还需要解码源消息。针对不同的应用，本文给出了网络编码理论中四类重要的线性网络码，线性多播、线性广播、线性色散和通用网络码已经被广泛研究。更一般地说，当通信网络的信道有噪声时，必须同时考虑信息传输和纠错，因此这四类线性网络码被推广到线性网络纠错（LNEC）编码，我们分别称它们为LNEC多播、广播、分散和通用码。此外，为了表征它们的信息传输和纠错效率，我们提出了它们的（弱、强）扩展Singleton界，并定义了相应的最佳码，即，LNEC多播/广播/分散/通用MDS码，满足相应的Singleton界与平等。用代数方法详细讨论了这类MDS码的存在性，并给出了其构造算法。
2013-11-29 cs.IT math.IT
