Round-Preserving Asymptotic Compression of Prior-Free Interactive Protocols
Department of Computer Science & Institut Quantique, Université de Sherbrooke（计算机科学系与量子研究所，舍布鲁克大学）
本文提出了一种在无先验交互协议中实现轮次保留和有限共享随机性的通信复杂度与信息复杂度相等的证明方法。
2025-07-17 cs.IT math.IT
Adaptive Protocols for Interactive Communication
交互式通信协议可以容忍多少对抗性噪声？Braverman和Rao（IEEE Trans. Inf. Theory，2014）针对“鲁棒”协议的情况研究了这个问题，其中每一方仅在固定和预定的回合中发送消息。我们考虑一类新的非鲁棒协议的交互式通信，我们称之为自适应协议。这样的协议在结构上适应于由信道引起的噪声，在这个意义上，讲话的顺序和协议的长度都可以根据观察到的噪声而变化。我们定义的模型，捕获自适应协议，并研究在这些模型中允许的噪声率的上限和下限。当协议的长度可以根据噪声自适应地改变时，我们证明了一个协议，该协议可以容忍高达$1/3$的噪声率。当说话的顺序也可以自适应地改变时，我们证明了一个协议，该协议可以容忍高达$2/3$的噪声率。因此，自适应性避免了$1/4$在可容忍噪声分数上的不可能结果（Braverman和Rao，2014）。
2015-08-07 cs.DS cs.IT math.IT
Improved Interactive Protocol for Synchronizing From Deletions
本文提出一种改进的交互协议，通过整合多删除纠正码和优化分区技术，降低通信成本，实现低冗余的数据同步。
2025-12-07 cs.IT math.IT
Interactive Channel Capacity Revisited
我们提供了第一个容量接近编码方案，鲁棒地模拟任何交互式协议在对抗信道，损坏任何$ε$部分的传输符号。我们的编码方案在任何对抗信道上实现了$1 - O(\sqrt{ε\log \log 1/ε})$的通信速率。对于随机的、不经意的和计算上有界的信道，或者如果各方共享信道未知的随机性，这可以改进为$1 - O(\sqrtε)$。令人惊讶的是，这些速率超过了$1 - Ω(\sqrt{H(ε)}) = 1 - Ω(\sqrt{ε\log 1/ε})$交互式信道容量的界限[Kol和Raz; STOC'13]最近证明了随机误差。我们推测$1 - Θ(\sqrt{ε\log \log 1/ε})$和$1 - Θ(\sqrtε)$是各自设置的最佳速率，因此可以捕获随机和对抗性错误的交互式信道容量。除了通信效率高之外，我们的随机编码方案还具有许多其他优点。它们是计算效率高，非常自然，并显着简单比以前（非容量接近）计划。特别是，我们的协议不使用任何编码，但允许原始协议按原样执行，仅通过散列值的短交换来散布。当散列值不匹配时，各方会回溯。我们的方法是，因为我们觉得，到目前为止，最简单和最自然的解释为什么和如何强大的交互式通信在嘈杂的环境是可能的。
2014-11-03 cs.DC cs.DS cs.IT
Balancing Communication for Multi-party Interactive Coding
我们认为互动编码的设置中，$n$各方希望计算一个联合功能，他们的输入通过一个互动协议，在不完美的渠道。我们假设对抗性错误可以包括总通信的$\mathcal{O}(\frac{1}{n})$部分，发生在通信网络上的任何地方。我们的目标是在所需的总通信中保持恒定的乘法开销，与无错误设置相比，并且还平衡不同方的工作负载。我们建立在Jain，Kalai和Lewko的先前协议的基础上，但是该协议依赖于单个协调器来承担整个协议的沉重负担，我们设计了一种机制来将协调职责从一方传递到另一方，从而在计算过程中实现更均匀的通信分布。
2015-03-22 cs.DS cs.IT math.IT
Classification in a Large Network
我们构建和分析的通信成本的协议（交互式和单向）分类${\mathbf X}=(X_1,X_2,\ldots,X_n) \in [0,1)^n \subset \mathbb{R}^n$，在一个网络中的$n\geq 2$节点，与$X_i$只知道在节点$i$。分类器采用$\sum_{i=1}^nh_iX_i \gtrless a$的形式，权重为$h_i \in \{-1,+1\}$。交互式协议（零错误协议）交换的消息数量可变，这取决于输入${\mathbf X}$，其总速率与其平均停止时间成正比。一个精确的分析，以及近似的平均停止时间，并表明它取决于$γ=α+(1/2-β)$，其中$α=a/n$和$β=m/n$，$m$是正权重的数量。特别地，当$γ=0$时，平均停止时间在$n$中以几何方式增长，否则在$n$中有界。比较表明，当单向协议的错误概率较小时，交互协议的总速率小于单向协议的总速率，而当单向协议的错误概率较大时，交互协议的总速率小于单向协议的总速率。交互式协议的比较也与下界的总和率。
2019-03-07 cs.IT math.IT
Interactive Reconciliation with Low-Density Parity-Check Codes
在几种情况下，有效的信息协调是至关重要的，量子密钥分发就是一个显著的例子。然而，效率并不是确定信息核对过程质量的唯一要求。在这些情况下，我们发现其他相关参数，如交互性或适应不同的信道统计。提出了一种基于低密度奇偶检验码的交互式信息协调协议。通过同时使用穿孔和缩短策略来实时的地适配编码速率，从而允许其仅用单个码来覆盖预定义的出错率范围。使用所提出的协议的信息协调过程的效率大大优于其非交互式版本的效率。
2010-06-23 cs.IT math.IT
Achieving Maximum Distance Separable Private Information Retrieval Capacity With Linear Codes
我们提出了三个私人信息检索（PIR）协议的分布式存储系统（DSS）的数据存储使用任意线性代码。前两个协议，命名为协议1和协议2，实现与非共谋节点的情况下的隐私。协议1需要的文件大小是系统中文件数量的指数，而协议2需要的文件大小与文件数量无关，因此更简单。我们证明，对于某些线性码，协议1实现了最大距离可分（MDS）PIR容量，即，对于使用MDS码来存储任何给定（有限和无限）数量的文件的DSS的最大PIR速率（每单位下载数据的检索存储数据量的比率），并且协议2实现渐近MDS-PIR容量（在DSS中具有无限大数量的文件）。特别是，我们提供了一个必要和充分条件的代码，以实现MDS-PIR容量与协议1和2，并证明了循环码，Reed-Muller（RM）码，和一类距离最优的局部重建码实现有限MDS-PIR容量（即，具有任何给定数量的文件）和分别具有协议1和2的渐近MDS-PIR容量。此外，我们提出了第三个协议，协议3，多个勾结节点的情况下，这可以被看作是一个改进的协议最近推出的Freij-Hollanti等人。类似于非合谋的情况下，我们提供了一个必要和充分条件，以实现最大可能的PIR率的协议3。此外，我们提供了一个特定的类的代码，是适合于这个协议，并表明RM码实现最大可能的PIR率的协议。对于所有这三个协议，我们提出了一个算法来优化他们的PIR率。
2019-02-11 cs.IT math.IT
On Interactive Coding Schemes with Adaptive Termination
本文研究了交互式编码方案中自适应终止对提升容错能力的作用，探讨了允许双方提前终止协议的方案在消息交换任务中的表现。
2023-09-08 cs.DS cs.IT math.IT
Bridging the Capacity Gap Between Interactive and One-Way Communication
我们研究了交互式通信的编码方案的通信速率，将任何两方交互式协议转换为对噪声具有鲁棒性的协议。最近，Haeupler（FOCS '14）表明，如果传输的$ε> 0$部分被破坏，对抗性地或随机地，则有可能实现$1 - \widetilde{O}(\sqrtε)$的通信速率。此外，Haeupler证明，这个速率对于一般的输入协议是最佳的。这与单向通信的经典设置形成对比，在单向通信的经典设置中，已知纠错码实现$1 - Θ(H(ε)) = 1 - \widetildeΘ(ε)$的最佳通信速率。在这项工作中，我们表明，二次方较小的速率损失的单向设置也可以实现一个非常自然的一类输入协议的交互式编码方案。我们引入平均消息长度的概念，或一方在收到回复之前发送的平均比特数，作为测量协议中交互性水平的自然参数。此外，我们表明，任何协议的平均消息长度$\ell = Ω(\mathrm{poly}(1/ε))$可以模拟一个协议，最佳的通信速率$1 - Θ(H(ε))$在一个不经意的对抗信道的错误分数$ε$。此外，在访问公共共享随机性的附加假设下，无速率地实现最优通信速率，即，通信速率自动适应于实际出错率$ε$，而不必预先指定它。这表明，即使对于非常小的（在$ε$中为常数）平均消息长度，也可以桥接单向和交互式通信之间的容量差距，这可能在许多应用中发现。
2016-05-27 cs.DS cs.IT math.IT
Capacity Achieving Uncoded PIR Protocol based on Combinatorial Designs
在本文中，我们研究的问题，私人信息检索，用户试图从一个集群的$N$非串通服务器检索的$F$文件之一，而不透露所请求的文件的身份。在我们的设置中，服务器受到存储限制，因为它们只能存储每个文件的一小部分$μ=t/N$。此外，我们假设文件以未编码的方式存储。PIR协议的速率被定义为文件大小与下载的比特总数的比率。最大可实现速率称为容量。前面已经表明，当文件大小为$N^F$且完整文件存储在所有服务器上时，存在实现PIR协议的容量。当服务器只存储每个文件的一小部分时，这些结果被进一步扩展。然而，所需文件的子分组化$v$在服务器$N$的数量上是指数级的。我们提出了一种新的未编码的PIR协议的组合设计的基础上，也实现容量时，文件大小为$v \times t^F$。我们的协议有线性的子分组化的服务器的数量在存储约束的未编码的PIR计划以前的工作相比。在建议的PIR协议中，给定的系统被投射到多个实例的减少系统与复制的服务器具有完整的存储容量。存储在这些不同实例中的子文件被分别检索和提升，以解决原始系统的PIR问题。
2021-03-17 cs.IT math.IT
An MDS-PIR Capacity-Achieving Protocol for Distributed Storage Using Non-MDS Linear Codes
我们提出了一个私有的信息检索（PIR）协议的分布式存储系统中的数据存储使用任意的线性码的非合谋节点。PIR速率的表达式，即，导出了每单位下载数据的检索数据量之比，并给出了码达到最大距离可分离（MDS）PIR容量的充要条件。必要条件基于存储码的广义汉明重量，而充分条件基于码的自同构。我们证明了循环码和Reed-Muller码满足充分条件，从而实现了MDS-PIR容量。
2018-05-31 cs.IT math.IT
The Flow of Information in Interactive Quantum Protocols: the Cost of Forgetting
在两方交互量子通信协议的背景下，我们研究了最近定义的量子信息代价（QIC）的概念，它具有其经典类似物的大多数重要性质。虽然这个定义的优点是对完全量子输入和任务有效，但它对经典任务的解释仍然相当模糊。此外，这个新概念与以前出现在文献中的量子协议的其他信息成本概念之间的联系并不清楚，如果存在的话。我们解决这两个问题：对于具有经典输入的量子通信，我们提供了关于输入寄存器的信息的QIC的替代表征，避免了对经典输入状态的纯化的概念的任何引用。我们提供了一个确切的操作解释，这种替代表征的成本的总和，传输信息的经典输入和忘记这些输入的信息的成本。为了得到这个特征，我们证明了一个一般引理，信息流引理，准确地评估一般交互量子过程中的信息传递。通过对量子经典协议的模拟，进一步阐明了量子经典协议与量子信息中心之间的联系。最后，我们应用这些概念来论证，任何不忘记信息的量子协议都解决了Omega（n）通信中n比特的不相交性，完全失去了二次量子加速。这提供了一个特定的意义，其中遗忘信息是交互式量子协议的必要特征。我们还应用这些概念证明了QIC在零错误是正好为n的内积功能，和n（1 - o（1））的随机布尔函数的n+n位。
2017-01-09 cs.CC cs.IT math.IT
Interactive Schemes for the AWGN Channel with Noisy Feedback
本文研究了加性高斯白噪声（AWGN）信道中的通信问题。当反馈信道无噪声时，经典的Schalkwijk-Kailath（S-K）方案已知以简单的顺序方式实现容量，同时获得优于非反馈方案的可靠性。在这项工作中，我们展示了如何简单和可靠性，即使当反馈是嘈杂的，只要反馈通道是足够好的前馈通道。具体来说，我们引入了一个低复杂度低延迟的互动计划，接近容量的一个固定的比特错误概率（例如$10^{-6}$）。然后，我们建立在这个计划提供两个渐进的建设，一个基于高维格，和其他级联编码的基础上，承认一个错误指数显着超过最好的可能的非反馈指数。我们的方法是基于解释反馈传输作为一个边信息的问题，并采用了交互式模格的解决方案。
2017-01-03 cs.IT math.IT
Protocol Coding through Reordering of User Resources, Part I: Capacity Results
现有的大量无线基础设施具有多种系统和标准。在不改变物理层/硬件基础设施的情况下引入新的功能和设备，而仅在软件上对其进行升级，具有重要的实用价值。实现它的一种方法是应用协议编码：在特定（现有）通信协议所采取的操作中编码信息。在这项工作中，我们调查的策略，通过组合排序的标签用户资源（数据包，通道）在现有的，主要的系统协议编码。这样的协议编码在现有系统中引入了一个新的辅助通信信道，该信道在先前的工作中专门在隐写上下文中被考虑。相反，我们专注于使用辅助信道与新引入的辅助设备进行可靠的通信，这些辅助设备是主设备的低复杂度版本，仅能够解码主信号中的鲁棒编码的报头信息。我们引入了一个合适的通信模型，能够捕捉到的约束，主要系统操作把协议编码。我们推导出了任意误差模型下的辅助信道容量。信息理论分析的见解被用于本工作的第二部分，以设计实用的纠错机制与协议编码的辅助信道。
2012-02-01 cs.IT math.IT
Asymmetry Helps: Improved Private Information Retrieval Protocols for Distributed Storage
我们认为私人信息检索（PIR）的分布式存储系统（DSS）与非串通节点的数据存储使用非最大距离可分离（MDS）的线性码。最近表明，如果使用特定类别的非MDS线性码存储数据，则MDS-PIR容量，即，可以实现MDS编码的DSS的最大可能PIR速率。对于这类码，我们证明了PIR容量确实等于MDS-PIR容量，给出了第一个PIR容量已知的非MDS码族。对于其他代码，我们提供了非对称PIR协议，实现了严格更大的PIR率相比，现有的对称PIR协议。
2018-09-18 cs.IT math.IT
Capacity Approaching Coding for Low Noise Interactive Quantum Communication, Part I: Large Alphabets
我们考虑在噪声信道上实现两方交互式量子通信的问题，如果我们希望充分获得通信的量子优势，这是一个必要的努力。对于一个任意协议的$n$消息，设计了一个无噪声qudit信道的$\mathrm{poly}(n)$大小的字母表，我们的主要结果是一个模拟方法，失败的概率小于$2^{-Θ(nε)}$，并使用qudit信道在相同的字母表$n\left(1+Θ\left(\sqrtε\right)\right)$倍，其中的一个$ε$分数可以被破坏adversarially。因此，模拟的能力达到领先的顺序，我们推测，它是最佳的$\sqrtε$长期的常数因子。此外，仿真是在一个模型中，不需要预先共享的资源，如通信双方之间的随机性或纠缠。我们的工作改进了以前已知的最好的量子结果，其中开销是非显式的大常数[Escherard等人，FOCS'14]用于低$ε$。
2020-01-09 cs.CC cs.DS cs.IT
Interactive Coding with Small Memory and Improved Rate
该研究针对对抗噪声下的两方交互式编码内存受限问题，提出将任意自适应协议转换为低内存、抗$ε$比例篡改的新协议，其通信速率匹配无空间限制下的已知最优水平。
2024-08-13 cs.IT math.IT
Efficient Interactive Coding Achieving Optimal Error Resilience Over the Binary Channel
给定计算Alice和Bob的私有输入$x, y$的函数$f(x, y)$的无噪声协议$π_0$，交互式编码的目标是构造计算$f$的错误弹性协议$π$，使得即使通信的某部分被对抗性地破坏，双方仍然学习$f(x, y)$。理想情况下，所得到的方案$π$应该是正速率的、计算高效的，并且实现最佳的差错恢复。虽然在大字母表上的交互式编码是很好理解的，但在二进制字母表上的情况仍然是模糊的。目前，在二进制字母表上实现比大字母表方案的平凡适应更高的差错恢复能力的已知方案仍然是次优差错恢复能力[EKS 20]，或者是具有指数通信复杂性的最优差错恢复能力[GZ 22]。在这项工作中，我们构建了一个计划，实现最优的所有三个参数：我们的协议是积极的速率，计算效率高，弹性最佳的$\frac16 - ε$对抗错误。我们的协议采用了一种新型的代码，我们称之为分层代码，这可能是独立的利益。像树代码一样，分层代码允许编码器以在线方式编码消息，但定义在图上而不是树上。
2022-07-03 cs.DS cs.IT math.IT
An Improved Lower Bound on Oblivious Transfer Capacity Using Polarization and Interaction
本文研究被动对手下二元对称信道（BSC）的遗忘传输（OT）容量问题，提出通过“极化”与交互通信递归模拟广义擦除信道，并在OT协议的密钥协商部分引入交互通信，推导出在特定交叉概率范围内优于以往结果的OT容量新下界。
2025-04-30 cs.IT math.IT
A New Training Protocol for Channel State Estimation in Wireless Relay Networks
信道状态信息（CSI）的准确性是提高无线网络容量的关键。在本文中，我们介绍了一个训练协议的无线中继网络，使用信道估计和前馈方法。前馈方法是所提出的协议的显着特点。正如我们所示，每个中继前馈不完美的CSI的目的地的方式，提供了更高的网络容量和更快的传输的CSI比现有的协议。此外，我们通过比较网络与完美的有效CSI，不完美的有效CSI，和嘈杂的不完美的有效CSI在目的地的无线中继网络容量的有效CSI的准确性的重要性。
2011-01-15 cs.IT math.IT
Outage Capacity of the Fading Relay Channel in the Low SNR Regime
在慢衰落场景中，节点之间的合作可以增加通信的分集量。通过分析慢衰落中继信道的中断容量，我们研究了在这种情况下的性能极限。我们的重点是低信噪比和低中断概率制度，衰落的不利影响是最大的，但合作的潜在收益。我们表明，虽然标准的放大转发协议在这种情况下表现非常差，但我们称之为突发放大转发协议的修改版本是最佳的，并实现了网络的中断容量。此外，这种性能可以在接收机处没有先验信道知识的情况下实现。相比之下，解码转发协议在这种情况下是严格次优的。我们的结果直接产生单位能量的衰落中继信道的中断容量。
2006-02-14 cs.IT math.IT
Achieving Capacity of Bi-Directional Tandem Collision Network by Joint Medium-Access Control and Channel-Network Coding
在ALOHA型分组化网络中，分组的传输时间服从随机过程。在本文中，我们提倡一种确定性的方法，信道多址。每个用户被静态地分配一个周期性协议信号，该信号取0或1的值，并且每当协议信号的值等于1时发送分组。在此多址协议之上，设计了有效的信道编码和网络编码方案。我们说明了这个想法，通过构建一个传输方案的串联碰撞网络，时隙同步和时隙异步系统。这种跨层方法能够在网络是双向的情况下实现容量区域。
2009-09-28 cs.IT math.IT
Capacity of Quantum Private Information Retrieval with Colluding Servers
量子私有信息检索（QPIR）是一种协议，其中用户通过下载量子系统从$\mathsf{n}$非通信服务器检索多个文件中的一个，而不透露检索的是哪个文件。作为具有更强安全性要求的QPIR的变体，对称QPIR是其中除了目标文件之外没有其他文件被泄露给用户的协议，并且$\mathsf{t}$ -私有QPIR是其中即使至多$\mathsf{t}$服务器可能合谋泄露身份，目标文件的身份也被保密的协议。QPIR容量是文件大小与下载的量子系统大小的最大比值，我们证明了对于任何$1\leq \mathsf{t}< \mathsf{n}$，对称的$\mathsf{t}$ -私有QPIR容量都是$\min\{1,2(\mathsf{n}-\mathsf{t})/\mathsf{n}\}$.我们构造了一个容量实现QPIR协议的稳定器形式主义，并证明了我们的协议的最优性。建议的能力是大于经典的对应。
2021-04-22 cs.IT math.IT quant-ph
On The Capacity Deficit of Mobile Wireless Ad Hoc Networks: A Rate Distortion Formulation
路由协议所产生的开销减少了移动无线自组织网络中用于中继有用数据的容量。发现路由数据包所产生的协议开销量的下限对于开发高效的路由协议以及表征网络用户可用的实际（有效）容量是重要的。本文提出了一个信息理论的框架，用于表征网络中的移动节点的地理路由的最小路由开销。具体地，最小开销问题被公式化为速率失真问题。该公式可应用于具有任意流量到达和位置服务方案的网络。下界推导出维护目的节点的位置和一致的邻居信息的节点移动性和数据包到达过程中所产生的最小开销。这导致了对整体运输能力的路由开销所造成的赤字的表征。
2007-03-12 cs.IT math.IT
Secret Key Agreement: General Capacity and Second-Order Asymptotics
本文重新研究了利用交互式公开通信的两方秘密密钥协商问题，提出了一个新的秘密密钥协商协议。该协议获得了一般观测的秘密密钥容量，并获得了独立同分布观测的秘密密钥最大长度的二阶渐近项.与以前提出的秘密密钥协商协议相比，该协议使用交互式通信。事实上，在这项工作之前使用的标准单向通信协议未能达到上述渐近结果。我们的逆证明依赖于最近建立的秘密密钥长度的上限。我们的下限和上限是在一个单一的拍摄设置和渐近结果得到的推论。
2016-03-10 cs.CR cs.IT math.IT
Noisy Interactive Quantum Communication
我们研究了在量子通信环境中，在噪声信道上模拟协议的问题。这个问题属于量子信息理论和量子通信复杂性的交叉点，并且对于交互式量子协议的最终现实应用将是重要的，对于某些问题，可以证明交互式量子协议具有比经典协议指数低的通信成本。这些是关于这个问题的量子版本的第一个结果，最初由Schulman在经典环境中研究（FOCS '92，STOC '93）。我们用误差任意小的长度$O(N)$协议来模拟长度$N$量子通信协议。在对抗性噪声下，我们的策略可以承受，对于任意小的$ε> 0$，错误率高达$1/2 -ε$时，各方预共享完美的纠缠，但经典的信道是嘈杂的。我们证明这是最优的。我们在其他几种通信模型中扩展了这些结果，包括当纠缠也有噪声时，以及当没有预共享纠缠但通信是量子和噪声时。我们还研究了随机噪声的情况下，我们提供了一些量子信道的量子容量$C_Q=0$的仿真协议，正的通信速率和没有预共享纠缠，证明了$C_Q$一般不是一个信道的交互式量子通信的能力的正确表征。我们的研究结果表明，一般的量子通信协议中，爱丽丝和鲍勃合作，这些结果特别是在量子通信的复杂性设置姚明和Cleve-Buhrman模型。
2019-06-10 cs.CC cs.IT math.IT
Lower Bounds for Interactive Function Computation via Wyner Common Information
在理论计算机科学和信息论领域中，协作各方之间需要多少通信来计算其数据的函数的问题具有根本的重要性。在这项工作中，重点是提出这方面的下限。协议的信息成本是协议向Alice和Bob揭示的关于彼此输入的信息量，函数的信息复杂度是所有有效协议的信息成本的下确界。对于摊销的情况下，它是已知的，计算的最佳速率等于信息的复杂性。然而，精确计算这种信息复杂度并不是一件简单的事情。在这项工作中，我们下界信息的独立输入的Wyner共同信息的某一对随机变量的复杂性。我们证明了Wyner公共信息的最优辅助随机变量的一个结构性质，并利用它在某些情况下精确计算Wyner公共信息。通过这种技术得到的下界是紧的一个非平凡的例子-平等（EQ）的三进制字母表。我们也给出一个例子来表明，下界可能，在一般情况下，不紧。
2016-02-07 cs.IT math.IT
Ergodic Capacity Analysis of Wireless Powered AF Relaying Systems over $α$-$μ$ Fading Channels
在本文中，我们考虑了两跳放大转发（AF）中继系统，其中中继节点是能量受限的，并从源节点收获能量。在文献中，有三种主要的能量收集（EH）协议，即时间切换中继（TSR），功率分配（PS）中继（PSR）和理想中继接收机（IRR）。与现有的研究不同，本文考虑了$α$ - $μ$衰落信道。在这方面，我们推导出准确的统一解析表达式的遍历能力，上述协议在独立的，但不相同的分布（i.n.i.d）$α$ - $μ$衰落信道。研究了$α$ - $μ$模型的三种特殊情况，即瑞利衰落信道、Nakagami-mandWeibull衰落信道。我们的分析是通过数值和模拟结果进行验证。结果表明，找到最佳值的PS因子的PSR协议和EH时间分数的TSR协议是实现最佳网络性能的关键一步。
2017-12-13 cs.IT math.IT
Entanglement-assisted capacity regions and protocol designs for quantum multiple-access channels
我们解决了纠缠辅助（EA）的量子多址接入信道的经典容量区域与任意数量的纠缠。作为一个例子，我们考虑了玻色子热损耗多址信道，并求解了由发送者-接收者双模压缩真空态组成的纠缠源所实现的一次性容量区域。EA容量区域严格大于没有纠缠辅助的容量区域。以双模压缩真空态为源，相位调制为编码，设计了实用的接收协议，实现了纠缠的优势。给出并分析了四种基于光参量放大器的实用接收机设计。在大噪声背景的参数区域，接收器可以使每个发送器的同时速率优势为82.0%。由于量子隐形传态和超密集编码的存在，我们对EA经典通信的结果可以直接推广到EA量子通信，其速率只有原来的一半。我们的工作提供了一个独特而实用的网络通信场景，其中纠缠可以是有益的。
2021-04-03 cs.IT math.IT quant-ph
Simple Bounds for the Symmetric Capacity of the Rayleigh Fading Multiple Access Channel
本文研究单天线独立同分布瑞利慢衰落多址接入信道的通信问题，建立了对称速率协议可达速率分布的紧界，给出分集-复用权衡的非渐近对应结果，并提出一种实用有效编码架构。
2019-08-29 cs.IT math.IT
Protocol Coding through Reordering of User Resources: Applications and Capacity Results
虽然不断努力引入新的通信系统和标准，但提出这样一个问题是合理的：如何通过最小限度地改变已经运行的系统来发送额外的比特？这具有重要的实际意义，因为它具有通过例如引入新设备和仅对接入点或基站进行软件更新来产生系统的附加价值的潜力，而不会引起基础设施硬件安装的附加成本。寻找这种机会的地方是通信协议，我们使用术语“协议编码”来指当需要决定特定通信协议所采取的行动时，通过使用可用的自由度来发送信息的策略。在本文中，我们考虑协议编码，产生 * 二次通信信道 *，定义的组合排序的用户资源（数据包，信道）在一个主要的（传统的）通信系统。我们引入通信模型，使我们能够计算这样的二级信道的容量下施加适当的限制的主要系统。我们首先显示因果信道状态信息在发射机（CSIT），最初认为香农的信道容量的关系。通过使用特定的通信设置，我们开发了一种替代框架，实现的能力，我们讨论了编码策略，需要使用的辅助通道。我们还讨论了一些实用功能的辅助信道和它们的应用程序，增加现有的无线系统的价值。
2012-02-01 cs.IT cs.NI math.IT
On the Capacity of Wireless Powered Cognitive Relay Network with Interference Alignment
本文研究了一种具有干扰对齐的两跳解码转发认知无线电系统。中继节点是能量受限的，并且从干扰信号中清除能量。在文献中，有两个主要的能量收集协议，即时间切换继电保护和功率分裂继电保护。我们首先演示了如何设计所考虑的主网络和辅助网络的波束成形矩阵。在此基础上，考虑时间切换和功率分配协议的不同部分，对信道状态信息完备和不完备情况下的系统容量进行了估计。
2017-12-13 cs.IT math.IT
Interactive Inference under Information Constraints
Cornell University（康奈尔大学）；University of Sydney（悉尼大学）；Indian Institute of Science（印度科学院）
我们研究了交互性在信息约束下的分布式统计推断中的作用，例如，通信约束和局部差分隐私。我们专注于拟合优度测试和离散分布估计的任务。从以前的工作中，这些任务在非交互式协议下得到了很好的理解。扩展这些方法直接用于交互式协议是困难的，由于相关性，可以建立由于交互性;事实上，差距可以发现在以前的索赔的紧边界的分布估计使用交互式协议。我们提出了一种新的方法来处理这种相关性，并建立一个统一的方法来建立这两个任务的下限。作为一个应用，我们得到了最优的边界估计和测试下的局部差分隐私和通信约束。我们还提供了一个自然测试问题的例子，其中交互性有助于。
2021-10-23 cs.DM cs.DS cs.IT
Capacity Scalability of LEO Constellations With Dynamic Link Failures
State Key Laboratory of Integrated Service Networks, Xidian University（西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室）
研究动态链路故障对星座容量的影响，提出容量扩展性定义，分析在协议开销约束下星座规模与有效容量的关系，指出最优部署规模及维护周期对容量扩展性的影响。
2026-05-12 cs.DC cs.IT cs.NI
Blind interactive learning of modulation schemes: Multi-agent cooperation without co-design
我们研究了在无线通信背景下学习合作的问题。在我们的设置中，两个代理必须学习调制方案，使他们能够通过功率受限的加性高斯白噪声信道进行通信。我们研究学习是否可能在不同层次的分布式代理之间的信息共享，不一定是共同设计的。我们采用“回声”协议，一个“盲目”的交互式学习协议，代理听到，理解，并重复（回声）从另一个代理收到的消息，同时训练自己进行通信。为了捕捉“不一定共同设计”的代理之间的合作的想法，我们使用两个不同的人口的函数逼近器-神经网络和多项式。我们还包括学习代理和非学习代理之间的交互与固定的调制协议，如QPSK和16 QAM。我们验证了回声学习方法的普遍性，表明它的成功独立于代理的内部工作。除了匹配他人的通信期望，我们表明，两个学习代理可以合作发明一个成功的通信方法，从独立的随机初始化。我们补充我们的模拟与回声协议在软件定义的无线电的实施。为了探索协同设计的连续性，我们研究了学习如何受到代理之间不同级别的信息共享的影响，包括共享训练符号，损失和全梯度。我们发现，协同设计（增加信息共享）加速了学习。学习更高阶的调制方案是一项更困难的任务，随着任务变得越来越困难，协同设计的有益效果变得更加明显。
2020-04-02 cs.IT eess.SP math.IT
Classical Commitment over Quantum Channels with Limited Entanglement Assistance
The University of Texas at Arlington（阿灵顿得克萨斯大学）
该研究针对有限纠缠辅助的量子信道，推导了非交互式及交互式协议下特定信道的经典承诺容量，明确了交互式通信未提升容量的条件，并确定了量子擦除信道交互式协议的容量。
2026-08-31 cs.IT math.IT quant-ph
On the Capacity Region of ALOHA Protocol for the Internet of Things
在物联网（IoT）中满足大量不同用户的需求，特别是管理用户如何访问公共信道，对网络设计人员提出了独特的挑战。在本文中，我们研究了一个异构的物联网网络，由多个类别的用户谁可能有不同的服务需求。对于该网络，我们考虑应用不规则重复时隙ALOHA（IRSA），该技术已被证明可以为单类网络提供大吞吐量。然后，我们专注于通过研究每个类别的可行吞吐量值集（称为容量区域）来找到网络性能边界。为此，我们首先引入了多类网络的对偶网络的概念，这意味着具有相同数量用户的同构网络。然后，我们证明，找到假设的多类网络的容量区域归结为找到其对偶网络的最大可实现的吞吐量。利用这一发现，我们然后讨论如何任何给定的点的容量区域可以实现。此外，进行延迟性能研究，以评估每个类的用户所经历的平均和最大分组传输延迟。
2016-05-27 cs.IT cs.NI math.IT
Breaking Through the Full-Duplex Wi-Fi Capacity Gain
在这项工作中，我们确定了一个开创性的设计准则，防止当前的全双工（FD）MAC协议在单小区Wi-Fi网络中扩展FD容量增益（即2倍的半双工吞吐量）。在这样的准则（称为1：1）下，MAC协议尝试在FD带宽中发起多达两个同时传输。由于在单小区Wi-Fi网络中，MAC性能受到PHY层容量的限制，这意味着在MAC层处的增益严格小于半双工的2倍。面对这一限制，我们主张1：N的设计准则。在1：N下，FD MAC协议通过N>1个正交窄信道PHY层“看到”FD带宽。基于理论结果和软件定义无线电实验，我们表明1：N设计可以在MAC层及以下利用Wi-Fi容量增益超过2倍。这转化了由信道变窄引起的更密集的调制方案以及由信道正交性实现的空间重用提供的增加。有了这些结果，我们相信我们的设计准则可以激发新一代Wi-Fi MAC协议，充分体现和扩展FD容量增益。
2016-05-31 cs.IT cs.NI cs.PF
A Capacity-achieving One-message Key Agreement With Finite Blocklength Analysis
信息论秘密密钥协商（SKA）协议是用于在两个或多个参与方之间建立共享秘密密钥的基本密码原语。在源模型中的两方SKA中，Alice和Bob拥有两个相关变量的样本，这些样本被部分泄露给Eve，他们的目标是通过一个可靠的公共信道建立一个共享的秘密密钥。伊芙一定没有关于已建立密钥的信息。本文研究了一个消息秘密密钥协商问题，其中密钥是由Alice发送一个消息给Bob建立的。提出了一个单消息SKA（OM-SKA）协议，证明了该协议具有单向秘密密钥容量，并给出了可达秘密密钥长度的有限块长度近似.我们将我们的结果与现有的OM-SKAs进行比较，并显示该协议具有独特的理想属性组合。
2020-03-06 cs.CR cs.IT math.IT
Quantum interactive proofs using quantum energy teleportation
该研究利用QST与QET构造兼具完备性、可靠性和零知识性的QIP协议，并扩展至分布式及多证明者场景，给出PSPACE内的安全量子认证方案。
2023-06-14 cs.CC cs.CR cs.IT
Information-Theoretic Security for the Masses
我们结合交互式零知识协议和弱物理层的随机性属性，构建一个协议，允许引导IT安全和PF-安全信道从一个可记忆的共享秘密。该协议还容忍其组件的故障，仍然保留其大部分安全属性，这使得它可以被普通用户访问。
2013-06-26 cs.CR cs.CY cs.IT
