Efficient Operation of Coded Packet Networks
在几乎所有分组网络的设计中所面临的一个基本问题是有效的操作--以最小的资源使用成本在节点之间可靠地传送给定的消息。我们提出了一种解决编码分组网络的有效操作问题的方法，即，分组网络，其中输出分组的内容是接收分组的内容的任意因果函数。这种网络与传统的路由分组网络相反，在传统的路由分组网络中，输出分组被限制为接收分组的副本，并且通过使用重传来提供可靠性。本文介绍了编码分组网络的四个方面：1.效率，2。分组网络中缺乏同步，3.广播链接的可能性，以及4.丢包我们考虑到这些因素，并给出了一个处方的操作，是新颖的和一般的，但简单，有用，可扩展的。
2006-05-15 cs.IT cs.NI math.IT
Error Floor Analysis of Coded Slotted ALOHA over Packet Erasure Channels
我们提出了一个框架的错误地板的分析编码时隙ALOHA（CSA）有限帧长度的数据包擦除信道。错误平层是由相应的二部图中的停止集引起的，其计数通常不是一个平凡的问题。因此，我们确定了最主要的停止集的分布的实际利益。推导出的解析表达式，使我们能够准确地预测在低到中等的信道负载的错误地板和CSA固有的不平等的错误保护的特点。
2014-12-09 cs.IT math.IT
Coalition Games with Cooperative Transmission: A Cure for the Curse of Boundary Nodes in Selfish Packet-Forwarding Wireless Networks
在具有自私节点的无线分组转发网络中，应用重复博弈可以诱导节点之间相互转发数据包，从而提高网络性能。然而，这种网络边界上的节点不能从这种策略中受益，因为其他节点不依赖于它们。这个问题有时被称为{ \em边界节点的诅咒}。为了克服这个问题，提出了一种基于联盟博弈的方法，在该方法中，边界节点可以使用合作传输来帮助网络中间的骨干节点。作为回报，骨干节点愿意转发边界节点的分组。在这里，核心的概念被用来研究在这样的游戏中的联盟的稳定性。然后，三种类型的公平性进行了研究，即最小最大公平性的核仁，平均公平性的Shapley函数，并提出了一个新的市场公平性。市场公平性是一个新的公平性概念，它涉及多个骨干节点和多个边界节点之间的公平性。最后，一个协议的设计，使用重复游戏和联盟游戏。仿真结果显示了边界节点和骨干节点如何根据不同的公平性准则形成联盟。与纯重复博弈方案相比，该协议可使网络连通性提高约50%。
2008-05-28 cs.GT cs.IT math.IT
Asymptotic Performance of Coded Slotted ALOHA with Multi Packet Reception
在这封信中，我们开发了一个逆界的渐近负载阈值的编码时隙ALOHA（CSA）计划与K-多包接收能力在接收机。密度演化被用来跟踪分组段丢失的平均概率，并且应用区域匹配条件来获得相反的结果。对于任何给定的CSA速率，归一化到K的逆随K增加，这与迄今为止针对基于连续干扰消除的时隙ALOHA方案获得的结果相反。我们展示了如何导出的绑定可以接近使用空间耦合CSA。
2017-10-12 cs.IT math.IT
Algorithms and Throughput Analysis for MDS-Coded Switches
网络交换机和路由器需要以挑战最先进的存储器技术的速率提供数据包写入和读取。因此，缩放交换速率通常通过使用多个存储器单元并行化分组I/O来完成。为了提高读取速率，可以用[n，k] MDS码对分组进行编码，从而在读取时提供更大的灵活性，以实现存储器单元的更高利用率。本文研究了[n，k] MDS码在交换环境中的应用。特别是，我们研究的算法问题，最大限度地提高瞬时读取速率给定一组数据包的请求和当前布局的编码数据包在内存中。从实际的角度来看，最有趣的结果表明，如何达到最佳的读取速率的复杂性强烈依赖于编码数据包的写入策略。
2015-04-24 cs.IT math.IT
Coded Cooperative Data Exchange in Multihop Networks
考虑一个由n个节点组成的连接网络，所有节点都希望恢复k个所需的数据包。每个节点从所需分组的子集开始，并与其邻居交换编码分组。本文提供了必要和充分条件，其特征集的所有传输方案，允许每个节点最终学习（恢复）所有k个数据包。当网络满足一定的规律性条件和数据包随机分布，本文提供了严格的浓度结果所需的传输次数，以实现普遍的恢复。对于全连通网络的情况，推导出计算最优传输方案的多项式时间算法。讨论了一个应用程序的保密生成。
2012-03-15 cs.IT math.IT
Guessing Random Additive Noise Decoding of Network Coded Data Transmitted over Burst Error Channels
针对突发错误信道中的网络编码数据传输，提出T-GRAND算法，利用错误统计依赖性，以高于伴随式解码的概率恢复数据包，并降低计算复杂度。
2024-02-12 cs.IT math.IT
Approximating Throughput and Packet Decoding Delay in Linear Network Coded Wireless Broadcast
在本文中，我们研究了无线分组广播系统，使用线性网络编码（LNC），以帮助接收器恢复数据包丢失，由于数据包擦除。我们研究了两个交织的性能指标，即吞吐量和平均分组解码延迟（AVDD），并建立强/弱近似关系的基础上，是否近似持有的每个接收器的性能（强）或所有接收器的平均性能（弱）。我们证明了强吞吐量近似和强APDD近似之间的等价性。我们证明，吞吐量最佳的LNC技术可以强烈近似APDD，基于分区的LNC技术可能会弱近似吞吐量。我们还证明了无记忆LNC技术，包括即时可解码的网络编码技术，不是强吞吐量和AVDD近似，也不是弱吞吐量近似技术。
2017-01-17 cs.IT math.IT
Coded Distributed Computing over Packet Erasure Channels
编码计算是一种在分布式计算系统中提供冗余以加速大规模任务的框架。虽然大多数现有的作品假设在一个主-工人设置的无差错的情况下，链路故障是常见的，在当前的有线/无线网络。通过将主节点和工作节点之间的链路建模为数据包擦除通道，研究了链路失效情况下编码分布式计算中的掉队者问题。当主机未能检测到接收到的信号时，每个工作者都需要重新传输，这增加了完成任务的总运行时间。我们首先调查预期的整体运行时间在此设置中使用（n; k）最大距离可分离（MDS）代码。我们得到的上下限的延迟在封闭的形式和指导方针，设计MDS码取决于数据包的擦除概率。最后，我们考虑一个设置中的重传次数是有限的，由于带宽的约束。通过制定有关延迟，传输带宽和成功计算的概率的实际优化问题，我们得到可实现的性能曲线作为数据包擦除概率的函数。
2019-01-11 cs.IT math.IT
Energy-Delay Considerations in Coded Packet Flows
我们考虑一行终端连接的数据包擦除信道和随机线性网络编码进行传输之前，在每个节点。特别是，我们解决了一个在线的方法，其中每个终端都有本地的信息被传达到基站在线路的末端，并提供了一个嵌入式的理论分析这种情况下。首先，一个精灵辅助的情况下，被认为是平均延迟和平均传输能量依赖于链路删除概率和泊松到达率在每个节点进行了分析。假设所有节点不能同时发送和接收。网络中的发送节点在停止等待接收节点确认正确解码信息所需的自由度的数量（如果有的话）之前发送编码的数据分组。我们分析了这个问题的无限队列大小在终端，并表明，有一个最佳数量的编码数据包在每个节点，在平均完成时间或传输能量方面，要发送之前停止听。
2011-05-31 cs.IT math.IT
Enhanced VIP Algorithms for Forwarding, Caching, and Congestion Control in Named Data Networks
新兴的以信息为中心的网络（ICN）架构寻求最佳地利用带宽和存储以通过网络进行高效的内容分发。虚拟兴趣分组（VIP）框架已经被提出以使得能够在命名数据网络（NDN）架构内联合设计转发、缓存和拥塞控制策略。虽然现有的VIP算法表现出良好的性能，他们主要集中在最大化网络吞吐量和效用，并没有明确考虑用户延迟。在本文中，我们开发了一类新的增强算法的联合动态转发，缓存和拥塞控制的VIP框架内。这些增强的VIP算法自适应地稳定了网络，最大化网络效用，同时通过智能地利用一跳之外的VIP信息来改善延迟性能。推广李雅普诺夫漂移技术，我们证明了吞吐量最优性和功能的增强VIP算法的延迟权衡。数值实验表明，在低网络延迟和高网络效用方面，所得到的增强算法在实际平面内处理兴趣分组和数据分组的优越性能。
2016-07-12 cs.IT cs.NI math.IT
Non-Adaptive Distributed Compression in Networks
在本文中，我们讨论了非自适应分布式压缩节点间相关的实值消息。要做到这一点，我们讨论了传统的数据包通过路由转发的性能，在总的网络负载与所产生的服务质量（失真水平）。作为一个更好的替代数据包转发，我们简要地描述了我们以前提出的一步量化网络编码（QNC），并使激励参数的优势时，适当的边际速率分布式信源编码是不可用的编码器源节点。我们还得到分析保证我们的一步QNC方案所产生的失真。最后，我们得出结论，通过提供一步QNC和传统的数据包转发的总网络负载之间的数学比较，一步QNC的情况下显着减少。
2013-01-25 cs.IT math.IT
Combinatorial Analysis of Coded Caching Schemes
针对现有最优编码缓存方案数据包拆分过多的问题，该研究在数据包数量受限条件下定义了编码缓存方案的优化指标，并给出若干无穷类最优方案的构造方法。
2024-03-07 cs.IT math.IT
Shifted Coded Slotted ALOHA
随机接入方案是用户通过共享信道进行传输并且不能彼此协调的基本场景。近年来，连续干扰消除（SIC）被引入到随机接入方案中。可以通过SIC使用冲突的分组来解码所发送的分组。编码时隙ALOHA（CSA）是使用SIC的随机接入方案。CSA在传输之前使用本地代码对每个分组进行编码。众所周知，CSA实现了出色的吞吐量。另一方面，据报道，在编码理论中，时移提高了面向分组的纠删码的解码性能。在本文中，我们提出了一种随机接入方案，它适用于时间移位的CSA，以实现更好的吞吐量。数值例子表明，我们提出的随机接入方案实现了更好的吞吐量和丢包率比CSA。
2018-04-13 cs.IT math.IT
A Novel Recursive Construction for Coded Caching Schemes
编码缓存作为一种在无线网络中进一步降低高峰时段传输压力的策略，近年来得到了广泛的研究。针对实际应用中的两个核心问题，在高峰流量时间期间传输的速率和在非高峰流量时间期间划分的每个文件的数据包数量。众所周知，在速率和分组数目之间存在折衷。本文提出了一种新的递归结构。作为应用，得到了几种新的方案。与已有的方案相比，新方案可以通过增加较小的速率来进一步减少数据包数。对于编码缓存系统中的某些参数，我们提出的新方案的数据包数小于缓存领域中广泛使用的内存共享方法产生的数据包数。顺便说一下，我们的新方案包括了Tang等人构造的所有结果，(IEEE ISIT，2790-2794，2017）作为特例。
2017-12-25 cs.IT math.IT
Coded Slotted ALOHA with Varying Packet Loss Rate across Users
最近的研究建立了时隙ALOHA框架中的连续干扰消除与迭代置信传播纠删解码之间的类比，这为利用纠删码的理论和工具来增强随机接入协议提供了可能。在本文中，我们提出了一个概括的和或树的评估，适用于时隙ALOHA为基础的随机接入协议的渐近分析，当竞争的用户经历不同的信道条件的情况下，导致分组丢失概率，不同的用户。我们将分析应用到无帧ALOHA的例子中，用户在时隙的基础上进行竞争。我们目前的结果，关于最佳的访问概率和竞争周期长度，使吞吐量和用户分辨率的概率最大化。
2013-06-29 cs.IT math.IT
Towards Practical File Packetizations in Wireless Device-to-Device Caching Networks
我们考虑具有单跳传输的无线设备到设备（D2 D）缓存网络。以前的工作已经证明，缓存和编码的组播可以显着增加每用户的吞吐量。然而，用于D2 D网络的现有技术的编码高速缓存方案通常是不切实际的，因为如果库和存储器大小都是固定的，则内容文件相对于用户的数量被划分成指数数量的分组。在本文中，我们提出了两种组合的D2 D编码缓存网络设计的方法，与传统的未编码的单播相比，减少了分组和所需的吞吐量增益。第一种方法使用“超立方体”设计，其中每个用户在该超立方体中缓存“超平面”，并且“超平面”的交叉点表示编码的多播码字。此外，我们扩展了超立方体的方法，分散的设计。第二种方法使用Ruzsa-Szeméredi图来定义缓存放置。该图上的不相交匹配表示编码的多播码字。这两种方法产生的打包的指数减少，同时提供每用户吞吐量，这是在文献中的最先进的设计相媲美。此外，我们应用空间复用到新的D2 D网络设计，以进一步减少所需的分组，并显着提高每个用户的吞吐量为一些参数制度。
2019-10-13 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
Non-Orthogonal Multiple Access combined with Random Linear Network Coded Cooperation
这封信考虑了两组源节点。每个组通过单跳链路并经由两个组共享的中继节点集群将分组发送到其自己指定的目的地节点。在努力提高可靠性，而不牺牲吞吐量，提出了一种方案，从而在中继节点的数据包使用两种方法相结合，由不同的群体提供的数据包混合使用非正交多址原则，而来自同一组的数据包混合使用随机线性网络编码。一个分析框架，所提出的方案的性能特征的开发，仿真结果和基准对一个对应的计划，是基于正交多址接入。
2017-06-26 cs.IT math.IT
Network Coded Handover in IEEE 802.11
我们提出了一个网络编码切换的两个IEEE 802.11接入点（AP）之间移动的站。为了解决这种新提出的框架上的小小区WiFi到WiFi AP切换，我们提出了一种新的模型的分布式协调功能（DCF）的WiFi IEEE 802.11与固定的平均竞争窗口。我们提供了一个单一的数据包传输模型，已扩展到N-数据包传输模型，并没有碎片。我们还为未编码/编码的数据包广播的N-数据包传输建模，以比较IEEE 802.11不可靠的可靠的编码广播与ACK。我们分析了所有的延迟，单播和广播传输，考虑的情况下，与一个WiFi AP的拓扑切换前。利用一组模型及其相应的平均完成时间（延迟），我们分析了不同机制的性能。最后，我们提供了一种新的配方的边缘切换时，站是移动的，允许导出的最佳传输策略，可以定义一个最佳的时间，当切换到其他AP的网络编码。
2018-09-10 cs.IT math.IT
On Minimizing the Average Packet Decoding Delay in Wireless Network Coded Broadcast
我们考虑一种设置，其中发送器希望向一组无线接收器广播K个数据分组的块，其中每个接收器具有已经对其可用的数据分组的子集（例如，从先前的传输）并且想要剩余的分组。我们的目标是找到一个线性网络编码方案，产生最小的平均分组解码延迟（AVDD），即，接收器解码数据包所花费的平均时间。我们的贡献可归纳如下。首先，我们证明了这个问题是NP-困难的提出一个减少超图着色问题。接下来，我们表明，% \alexn{an MDS-based solution or}随机线性网络编码（RLNC）提供了一个近似的解决方案，这个问题的近似比$2$具有很高的概率。接下来，我们提出了一种方法来设计专门的近似算法，这个问题优于RLNC解决方案，同时保持相同的吞吐量。在一个特殊的情况下，实际利益与少量的想要的数据包，我们的解决方案可以实现一个近似比（4-2/K）/3。最后，我们进行了实验研究，证明了所提出的方法的优点。
2015-03-13 cs.IT math.IT
Coded Caching Schemes with Low Rate and Subpacketizations
编码缓存技术是一种在网络流量高峰期提高传输效率的有效技术，近年来在编码领域得到了广泛的应用。通常，速率可以测量到高峰业务时间的传输，即，该效率随着速率的降低而增加。为了实现编码缓存方案，库中的每个文件必须被拆分成一定数量的数据包。并且这个数字直接反映了编码缓存方案的复杂性，即，复杂度随着分组数目的增加而增加。然而，在速率和分组数目之间存在折衷。因此，这是有意义的，以表征这种权衡和设计相关的帕累托最优编码缓存方案关于这两个参数。最近，一个新的概念被称为放置交付阵列（PDA）提出来描述编码缓存方案。然而，据我们所知，还没有人证明以前已知的PDA之一是帕累托最优的。在本文中，我们首先推导出两个下界的速度下PDA的框架。因此，由Maddah-Ali和Niesen提出的PDA是帕累托最优的，并且对于某些参数，获得了速率和分组数量之间的折衷。然后，从上述观察和组合设计的角度来看，两个新的类的Pareto最优PDA。在此基础上，得到了低速率、低包数的分组调度方案。最后，通过与这两类方案的比较，估计了一些已知的PDA的性能。
2017-10-02 cs.IT math.IT
Channel-coded Collision Resolution by Exploiting Symbol Misalignment
在诸如IEEE 802.11网络的随机接入网络中，不同的用户可能同时发送他们的分组，从而导致分组冲突。传统上，冲突的分组被简单地丢弃。为了提高性能，可以应用高级信号处理技术来从冲突信号中提取各个分组。我们以前的工作已经表明，可以利用冲突的数据包之间的符号不对齐，以提高成功提取各个数据包的可能性。然而，失败率仍然高得令人无法接受。本文研究了如何利用信道编码来降低故障率。我们提出并研究了一种解码方案，该方案将上述符号不对准的利用纳入信道解码过程。这是符号级别的细粒度集成。特别地，以集成的方式应用冲突解决和信道解码。仿真结果表明，我们的方法优于其他方案，包括直接的方法，其中冲突解决和信道编码分别应用。
2010-09-21 cs.IT math.IT
Finite Length Analysis of Caching-Aided Coded Multicasting
在这项工作中，我们研究了一个无噪声的广播链接服务$K$用户的请求产生的$N$文件库。每个用户都配备了大小为$M$文件的缓存。已经表明，通过将所有文件分割成数据包，并以随机独立的方式将各个数据包放置在所有高速缓存中，对于来自库的任何一组需求，最多需要$N/M$文件传输。可实现的交付方案涉及线性组合不同文件的数据包后，贪婪集团覆盖解决方案的基础索引编码问题。当每个文件$F$的数据包数量扩展到无穷大时，已经在渐进机制中建立了随机放置和编码交付的这种显著乘法增益。在这项工作中，我们开始的随机缓存方案的有限长度分析时，数据包的数量$F$是一个函数的系统参数$M,N,K$。具体而言，我们表明，现有的随机布局和集团覆盖交付计划，实现最优的渐近制度可以有最多的乘法增益$2$，如果包的数量是次指数。此外，对于任何集团覆盖基于编码的交付和一个大类的随机缓存方案，包括现有的，我们表明，所需的数据包的数量得到一个乘法增益的$\frac{4}{3}g$是至少$O((N/M)^g)$。我们展示了一个随机的位置和一个有效的集团覆盖基于编码的交付方案，大约达到这个下限。我们还提供了紧密的浓度结果表明，平均（超过随机缓存所涉及的）数量的传输集中非常好，只需要多项式数量的数据包在其余的参数。
2015-08-21 cs.IT math.IT
Efficient File Delivery for Coded Prefetching in Shared Cache Networks with Multiple Requests Per User
我们考虑一个集中式缓存网络，其中一个服务器服务于几组用户，每个用户都有一个共同的共享同质固定大小的缓存，并请求任意多个文件。采用现有的编码预取方案，其中每个文件被分成多个片段，并且每个高速缓存存储多个编码分组，每个编码分组通过对来自不同文件的片段进行异或而形成。对于这样一个系统，我们提出了一个有效的文件传输方案与明确的结构，由服务器，以满足任意多个请求的所有用户组。具体地，基于编码的文件片段的组成，将每个高速缓存的存储的编码分组分类为四种类型。提出了一种先分别传递每种类型数据包的一部分，然后在最后一级组合传递其余不同类型数据包的传递策略。分析了该方案的传输速率和最坏传输速率。我们表明，我们的缓存模型和交付计划可以将一些现有的编码缓存计划作为特殊情况。此外，对于统一请求和未编码预取的特殊情况，我们与现有的结果进行了比较，并表明我们的方法可以实现较低的交付率。我们还提供了所提出的计划的交付率的数值结果。
2018-08-02 cs.IT math.IT
Taming Subpacketization without Sacrificing Communication: A Packet Type-based Framework for D2D Coded Caching
Technical University of Berlin（柏林工业大学）；University of Florida（佛罗里达大学）
针对D2D编码缓存中子分包化过大的问题，提出基于分组类型的框架，通过子文件节省和进一步分割节省两种机制降低子分包化，同时保持最优通信速率。
2026-10-19 cs.IT math.IT
Index Coding with Coded Side-Information
这封信研究了一类新的索引编码问题。一个发送器广播数据包到多个用户，每个用户都希望一个子集，通过利用数据包的线性组合的先验知识。我们将这类问题称为具有编码边信息的索引编码。我们的目标是表征发送方需要发送以同时满足所有用户请求的最小索引码长度。我们表明，最佳的二进制向量索引码的长度等于最小秩（minrank）的矩阵，其元素包括所需的分组索引和边信息编码矩阵的集合。这是在存在编码的边信息的情况下矩阵minrank的自然扩展。利用导出的表达式，我们提出了一个贪婪的随机算法，以最小化导出矩阵的秩。
2014-12-31 cs.IT math.IT
All-to-all Broadcast for Vehicular Networks Based on Coded Slotted ALOHA
提出了一种基于编码时隙ALOHA（CSA）的车载网络周期性消息的非协调全对全广播协议。与经典CSA不同，每个用户在半双工模式下既充当发射机又充当接收机。在CSA中，每个用户将其数据包传输多次。半双工模式产生了一个有趣的设计权衡：用户重复其数据包的次数越多，该数据包被其他用户解码的概率就越高，但该用户解码来自其他用户的数据包的概率就越低。我们比较所提出的协议与载波侦听多路访问与碰撞避免，目前采用的多路访问协议的车辆网络。结果表明，所提出的协议大大增加了网络中的用户，可靠地相互通信的数量。我们还提供了分析工具来预测所提出的协议的性能。
2015-01-26 cs.IT math.IT
Minimum-Cost Multicast over Coded Packet Networks
我们考虑的问题，建立最小成本的多播连接编码的分组网络，即分组网络的传出数据包的内容是任意的，因果函数的接收数据包的内容。我们认为有线和无线分组网络以及静态多播（其中的多播组的成员保持不变的连接的持续时间）和动态多播（其中的多播组的成员随时间变化，与节点加入和离开组）。对于静态多播，我们减少了问题的多项式时间可解的优化问题，我们提出了分散的算法来解决it.These算法，再加上现有的分散计划构建网络代码，产生一个完全分散的方法来实现最小成本的多播。相比之下，建立最小成本的静态组播连接路由分组网络是一个非常困难的问题，即使使用集中式计算，除了在单播和广播连接的特殊情况下。对于动态组播，我们减少了问题的动态规划问题，并应用动态规划的理论，建议如何解决它。
2006-01-31 cs.IT cs.NI math.IT
Secure Content Distribution in Vehicular Networks
专用短程通信（DSRC）依赖于将证书撤销列表（CRL）安全地分发到车辆以启用安全协议。使用车辆到车辆（V2V）通信的CRL分发优于仅基础设施的方法。V2V CRL分发的一种方法是在源处使用无速率编码并在车辆中继处转发，该方法容易受到污染攻击，其中一些恶意车辆转发不正确的数据包，然后通过网络传播，导致拒绝服务。本文提出了一种称为预编码和哈希的新方案，该方案可以在转发之前进行有效的数据包验证，从而防止污染攻击。与无速率编码相比，它利用固定的低速率预编码和从预编码分组集合中随机选择分组。固定的预编码允许所有编码数据包的有效散列验证。具体来说，为所有预编码的数据包计算散列，并使用签名安全地发送。我们分析了多跳线路网络的预编码和哈希方案的性能，并提供了几个方案在一个更现实的车辆模型的仿真结果。
2016-01-22 cs.IT math.IT
Probabilistic Handshake in All-to-all Broadcast Coded Slotted ALOHA
我们提出了一个概率握手机制的所有到所有的广播编码时隙ALOHA。我们考虑一个完全连接的网络，其中每个用户在半双工模式下同时充当发送器和接收器。用户尝试彼此交换消息并建立一对一的握手，在这个意义上，每个用户决定其数据包是否被其他用户成功接收：在执行解码后，每个用户估计解析的用户在哪些时隙中发送了他们的数据包，并在此基础上决定这些用户是否成功接收了其数据包。仿真结果表明，所提出的握手算法允许用户可靠地执行握手。本文还提供了一些分析界的性能所提出的算法是很好的协议与仿真结果。
2015-04-17 cs.IT math.IT
Coded Faster-than-Nyquist Signaling for Short Packet Communications
超可靠低延迟通信（URLLC）需要短数据包传输。众所周知，当分组长度变短时，与信道容量相比，可达到的速率受到惩罚。在本文中，我们建议使用快于奈奎斯特（FTN）信令来补偿短分组通信的可实现的速率损失。我们调查的性能的组合的低复杂度检测器的FTN信令使用的非二进制低密度奇偶校验（NB-LDPC）码，适合于低延迟和短块长度的要求URLLC系统。我们的研究表明，这种低复杂度的FTN信令检测和NB-LDPC码的组合优于使用接近最佳的FTN信令检测器与LDPC码的出错率性能方面，也具有相当低的计算复杂性。
2021-06-19 cs.IT eess.SP math.IT
Dynamic Coded Caching in Wireless Networks
我们认为分布式和动态缓存的编码内容在小型基站（SBS）在一个宏基站（MBS）服务的区域。具体地，内容使用最大距离可分离代码进行编码，并根据生存时间（TTL）缓存驱逐策略进行缓存，该策略允许定期从缓存中移除编码的分组。请求特定内容的移动用户从通信范围内的SBS下载编码分组。如果需要额外的数据包来解码文件，则从MBS下载这些数据包。我们制定了一个优化问题，可以通过数值方法有效解决，提供TTL缓存策略，最大限度地减少整体网络负载。我们证明了分布式编码缓存使用TTL缓存策略可以提供显着减少网络负载时，请求到达突发。我们展示了如何利用TTL缓存策略的分布式编码缓存问题可以作为一个特定的单缓存，凸优化问题进行分析。我们的问题包括静态缓存和单个缓存作为特殊情况。我们证明，有趣的是，静态缓存是最佳的泊松请求过程下，对于一个单一的缓存的优化问题有一个令人惊讶的简单的解决方案。
2020-12-22 cs.IT math.IT
Linear Coded Caching Scheme for Centralized Networks
编码缓存系统已经被广泛研究，以减少在高峰流量时间的数据传输。在实践中，应当考虑编码缓存系统的两个重要参数，即，当我们实现编码缓存方案时，速率是峰值业务时间期间的最大数据传输量，以及子分组化级别，每个文件的划分分组的数量。我们倾向于设计一个速率和数据包数尽可能小的方案，因为它们分别反映了缓存方案的传输效率和复杂度。本文首先从线性代数的角度对编码缓存方案进行了刻画，证明了设计线性编码缓存方案等价于构造三类满足一定秩条件的矩阵。然后基于不变线性子空间和组合设计理论，通过构造这三类矩阵，得到了几类新的$\mathbb{F}_2$上的编码缓存方案.事实证明，我们的新速率的速率与Yan等人（IEEE Trans. Inf. Theory 63，5821-5833，2017）构造的方案相同，但分组数量显著减少。一个连接结构，然后用于灵活的用户数量。最后，通过这些矩阵，我们表明，最小存储再生码也可以用来构造编码缓存方案。
2018-10-17 cs.IT math.IT
Random Linear Network Coding For Time Division Duplexing: Energy Analysis
研究了随机线性网络编码在时分复用信道中的能量性能。我们假设一个包擦除信道的节点不能同时发送和接收信息。发送器在停止等待接收器确认正确解码信息所需的自由度的数量（如果有的话）之前，连续地发送编码数据分组。我们的分析表明，在平均能量消耗方面，有一个最佳数量的编码数据包发送之前停止收听。该数目取决于发送每个编码分组和确认（ACK）所需的能量、分组和ACK擦除的概率以及接收器解码数据所需的自由度的数目。我们表明，它的能量性能优于全双工系统。我们还研究了我们的方案的性能时，编码数据包的数量被选择，以最小化的平均时间完成传输[1]。在此优化标准下的能量性能被发现是接近最佳的，从而提供了一个很好的能量和完成传输所需的时间之间的权衡。
2009-01-02 cs.IT math.IT
On Improving the Balance between the Completion Time and Decoding Delay in Instantly Decodable Network Coded Systems
本文研究了在具有记忆的无线广播删除信道上的可即时解码网络编码（IDN）系统中完成时间（作为吞吐量的度量）和解码延迟性能之间的复杂相互作用，并提出了两种新的算法来改善广播分组的完成时间和解码延迟之间的平衡。我们首先制定的IDNC数据包选择问题，提供联合控制的完成时间和解码延迟作为一个统计最短路径（SSP）的问题。然而，由于使用SSP技术找到最佳的数据包选择策略是计算复杂的，我们采用它的几何结构，找到一些指导方针，并使用它们提出两个启发式数据包选择算法，可以有效地提高完成时间和解码延迟之间的平衡广播擦除信道与广泛的内存条件。它示出的两个算法中的每一个是优越的特定范围内的内存条件。此外，我们表明，所提出的算法实现了改进的公平性在所有接收器的解码延迟。
2013-11-11 cs.IT math.IT
Optimizing MDS Coded Caching in Wireless Networks with Device-to-Device Communication
我们认为在密集的无线网络中的移动设备中的内容缓存使用最大距离可分离（MDS）码。我们专注于一个区域，由一个基站（BS），移动设备根据随机移动模型移动。请求特定文件的用户使用设备到设备通信从通信范围内的缓存设备下载编码分组。如果需要额外的分组来解码文件，则从BS下载这些分组。我们分析了设备的移动性，并得出一个很好的近似的分布范围内的移动设备的通信在任何给定的时间缓存设备。然后，我们优化的MDS代码，以最大限度地减少网络负载下的缓存大小的限制，并表明，使用优化的MDS代码的结果在显着降低网络负载时，缓存最流行的文件。我们进一步用数字表明，在所有移动设备上缓存每个文件的编码数据包，即，最大的扩展是最优的。
2018-10-30 cs.IT math.IT
On the Packet Decoding Delay of Linear Network Coded Wireless Broadcast
我们应用线性网络编码（LNC）广播块的数据包从一个发送器到一组接收器通过有损无线信道，假设每个接收器已经拥有这些数据包的子集，并希望其余的。我们的目标是表征的平均数据包解码延迟（AVDD），这反映了如何尽快每个单独的数据包可以解码每个接收器平均，并尽量减少它，同时实现最佳的吞吐量。为此，我们首先推导出封闭形式的下界上的预期APDD的所有LNC技术下的随机数据包擦除。然后，我们证明，这些界限是NP难实现，因此，APDD最小化是一个NP难的问题。然后，我们研究了一些现有的LNC技术的性能，包括随机线性网络编码（RLNC）和即时解码网络编码（IDNC）。我们证明了所有吞吐量最优的LNC技术可以近似最小预期APDD的比例在4/3和2之间。特别地，RLNC的比率正好是2。然后，我们证明，所有的IDNC技术只是在吞吐量优化和{不能保证至少一个子集的接收器的APDD近似比}。最后，我们提出了超图线性网络编码（HLNC），一种新的吞吐量最佳和AVDD近似LNC技术的基础上接收器的数据包接收状态的超图模型。我们实现了它在不同的接收机反馈的可用性，并数值比较其性能与RLNC和启发式一般IDNC技术。结果表明，HLNC的APDD性能更好的所有测试系统设置下，即使接收机反馈只是间歇收集。
2018-02-08 cs.IT math.IT
A New Design Framework on Device-to-Device Coded Caching with Optimal Rate and Significantly Less Subpacketizations
在本文中，我们提出了一个新的设计框架上的设备到设备（D2 D）编码的缓存网络的最佳速率，但显着较少的文件subpacketizations相比，著名的D2 D编码的缓存计划提出的Ji，Caire和Molisch（JCM）。所提出的设计框架被称为{基于\em分组类型（PTB）设计}，其中D2 D用户首先被划分为多个组，这导致所谓的{ \em原始分组节省增益}。然后，基于规定的节点划分来指定对应的多播组类型和分组类型。通过仔细选择每个多播组内的发射机，也可以实现所谓的{ \em进一步的分裂比增益}。通过{ \em原始分组节省增益}和{ \em进一步分裂比增益}的联合效果，与JCM方案相比，可以实现逐阶子分组化减少，同时保持大系统参数状态的最优速率。此外，作为第一次在文献中提出的，根据我们的知识，我们发现，不平等的subpacketizaton是一个关键，以实现一个subpacketizationgain时，用户数是奇数。作为副产品，代替直接将共享链路高速缓存方案转换为D2 D高速缓存方案，至少为了子分组化，确实需要新的设计框架。
2020-04-14 cs.IT math.IT
Network-Coded Multiple Access
本文提出并实验演示了第一个无线局域网（WLAN）系统，联合利用物理层网络编码（PNC）和多用户解码（MUD），以提高系统吞吐量。我们将这种多址接入模式称为网络编码多址接入（NCMA）。以往对PNC的研究主要集中在中继网络上。NCMA是第一个实现的多址接入方案，它建立了PNC在非中继设置中的有用性。NCMA允许多个节点同时向接入点（AP）传输数据，以提高吞吐量。在非中继设置中，当两个节点A和B同时向AP发送时，AP旨在获得分组A和分组B两者而不是它们的网络编码分组。一个有趣的问题是，网络编码，特别是提取数据包（A XOR B）的PNC，在这样的设置中是否仍然有用。我们提供了一个肯定的答案，这个问题与一个新的两层解码方法适合实时实现。我们的USRP原型表明，NCMA可以提高吞吐量的100%，在中高SNR制度（>=10dB）。我们相信，通过允许两个以上的用户一起传输，可以进一步提高吞吐量。
2013-07-05 cs.IT cs.NI math.IT
Network Coding Applications for 5G Millimeter-Wave Communications
毫米波段作为实现数据率和网络效率的重大改进的手段已经吸引了极大的兴趣。将毫米波段用于蜂窝通信的一个显著限制是，与微波波段相比，通信遭受高得多的路径损耗。毫米波链路也被证明变化迅速，导致设备和接入点之间的链路在视距、非视距和中断状态之间切换。我们建议使用随机线性网络编码，以克服在这样的毫米波系统中的个人通信链路的不可靠性。我们的系统包括通过几个接入点发送和接收网络编码的数据包的设备。对于下行链路通信，经由多个接入点向设备发送网络编码的分组。对于上行链路通信，接入点执行若干设备的分组的网络编码，然后将网络编码的分组发送到核心网络。我们将我们的方法与一种天真的方法进行比较，在这种方法中，非网络编码的数据包通过多个接入点（“转发”方法）进行传输。我们发现，网络编码的方法显着优于转发的方法。具体地，网络编码分别极大地提高了下行链路和上行链路通信的空中接口传输的效率和回程传输的效率。
2015-12-09 cs.IT cs.NI math.IT
An Efficient Multiple-Groupcast Coded Multicasting Scheme for Finite Fractional Caching
编码多播已被证明可以提高内容分发网络的缓存性能，该网络在公共多播链路的下游具有多个缓存。然而，已经示出的实现顺序最优性能的方案需要将内容项划分成随着用户数量呈指数增长的多个分组[1]。本文首先将文献[2]中对可实现方案的分析扩展到异构缓存大小和需求分布的情况，给出了一个可实现的方案和当数据包数趋于无穷大而其余系统参数保持不变时的极限平均性能的上界。然后，我们展示了如何实现这个上限的方案可以很快松动有限内容分组的乘法缓存增益。为了克服这一限制，我们设计了一种新的多项式时间算法的基础上贪婪的本地图着色，同时保持相同的内容打包，恢复了显着的乘法缓存增益的一部分。我们的研究结果表明，可实现的计划提出的日期，以量化的限制性能，必须妥善设计的实际有限的系统参数。
2015-11-24 cs.IT math.IT
Coded Slotted ALOHA: A Graph-Based Method for Uncoordinated Multiple Access
本文提出了一种基于分组纠删码和连续干扰消除相结合的随机接入方案。该方案被命名为编码时隙ALOHA。SIC过程的二分图表示，类似于在擦除信道上的广义低密度奇偶校验码的迭代解码，利用密度演化分析来优化组件擦除纠错码的选择概率。然后在没有反馈的冲突信道的上下文中分析该方案的容量（以每个时隙的分组为单位）。此外，开发的能力界和组件的代码分布紧密接近的界限。
2015-09-30 cs.IT math.IT
Coded Retransmission in Wireless Networks Via Abstract MDPs: Theory and Algorithms
考虑一种在故障广播信道上具有单个发射机和多个接收机的传输方案。对于每个接收器，发送器具有唯一的无限数据包流，其目标是以尽可能高的吞吐量传递数据包。虽然这样的多单播模型一般是未解决的，几个基于网络编码的方案被建议。在这样的方案中，发射机可以发送未编码的分组，或者发送作为几个分组的函数的编码分组。发送的数据包可以被指定的接收器接收（有一定的概率），也可以被其他接收器听到和存储。考虑两种功能模式;第一种假设存储时间是无限的，而在第二种模式中，它受到给定的到期时间（TTE）参数的限制。我们将传输过程建模为无限时域马尔可夫决策过程（MDP）。由于大的状态空间使精确的解决方案计算不切实际，我们引入政策限制和诱导MDPs显着减少状态空间，并证明了与适当的奖励函数，他们有相等的最佳价值函数（因此相等的最佳吞吐量）。然后，我们推导出一个强化学习算法，学习的最优策略诱导MDP。这种诱导MDP的最优策略一旦应用于策略限制的策略，就比未编码的方案显着改善。接下来，我们通过分析所得奖励函数的结构特性来增强算法。我们证明了我们的方法可以很好地扩展用户的数量，并自动适应分组丢失率，事先未知。此外，将性能与Wang最近的约束进行比较，该约束假设更强的编码（例如，会话内和编码分组的缓冲），但被示出是可比较的。
2015-10-26 cs.IT cs.NI math.IT
Joint Optimization of Throughput and Packet Drop Rate for Delay Sensitive Applications in TDD Satellite Network Coded Systems
在本文中，我们认为吞吐量和丢包率（PDR）优化的问题作为两个性能指标的延迟敏感的应用程序在网络编码时分双工（TDD）卫星系统与大往返时间（RTT）。我们采用随机线性网络编码（RLNC）在两种不同的情况下，反馈和反馈，我们的目标是共同优化系统中的用户的平均吞吐量和PDR。为此，我们提出了一个系统的框架，并开始制定和优化这些性能指标的单用户的情况下。这个框架使我们能够分析比较不同的系统参数和设置下的性能指标。通过比较RLNC方案下的反馈和反馈的情况下，不同的RTT，我们表明，无反馈的方案优于有反馈的方案在TDD系统与大RTT。然后，我们将无反馈RLNC方案的研究扩展到多用户广播的情况。在这里，我们考虑了一些不同的广播场景，并优化系统参数，以实现最佳的整体性能。此外，复杂的相互作用的平均吞吐量和PDR的不同用户与不同的数据包擦除条件在每个考虑的广播方案进行了讨论。
2013-04-03 cs.IT cs.NI math.IT
The Impact of Partial Packet Recovery on the Inherent Secrecy of Random Linear Coding
本文考虑一个源，它采用随机线性编码（RLC）编码的消息，一个合法的目的地，它可以恢复的消息，如果它收集了足够数量的编码数据包，和窃听。窃听者积累足够的编码数据包来恢复消息的概率，称为拦截概率，已经在文献中进行了研究。在我们的工作中，窃听者不放弃其努力，以获得源消息，如果RLC解码已不成功，相反，它采用部分数据包恢复（PPR）离线，努力修复错误接收的编码数据包之前，它再次尝试RLC解码。结果表明，在信道条件良好的情况下，与RLC解码相比，PPR辅助RLC解码略微增加了截获概率。然而，随着信道条件恶化，即使窃听者经历与目的地相似或更差的信道条件，PPR辅助的RLC解码也显著提高了窃听者恢复源消息的机会。
2022-03-23 cs.CR cs.IT math.IT
Broadcast Coded Slotted ALOHA: A Finite Frame Length Analysis
我们提出了一个不协调的媒体访问控制（MAC）协议，称为全对全广播编码时隙ALOHA（B-CSA）的可靠的全对全广播具有严格的延迟约束。在B-CSA中，每个用户在半双工模式下同时充当发射机和接收机。半双工模式会产生双重不等错误保护（DUEP）现象：用户重复其数据包的次数越多，该数据包被其他用户解码的概率就越高，但该用户解码来自其他用户的数据包的概率就越低。我们分析了有限帧长的数据包擦除信道上的B-CSA的性能。特别是，我们提供了一个一般性的分析停止集B-CSA和推导出一个解析近似的性能在错误地板（EF）区域，它捕获的DUEP功能的B-CSA。仿真结果表明，所提出的近似预测非常好的性能B-CSA在EF区域。最后，我们考虑应用B-CSA车辆通信，并比较其性能与载波侦听多址接入（CSMA），目前在车辆网络的MAC协议。结果表明，在相同的可靠性下，B-CSA比CSMA能够支持更多的用户。
2016-05-25 cs.IT math.IT
Improved bounds on the decoding failure probability of network coding over multi-source multi-relay networks
研究了一种多源多中继网络，中继节点对源数据包采用基于随机线性网络编码的编码方案，并生成编码数据包。如果目的节点收集到足够多的编码数据包，它可以恢复所有源节点的数据包。源到中继节点和中继到目的节点之间的链路被建模为分组擦除信道。改进的边界上的解码失败的概率，这是显着接近模拟结果，并显着优于以前的界限。实例证明了新边界相对于旧边界的紧密性和实用性。
2016-07-20 cs.IT math.IT
Reducing Subpacketization in Device-to-Device Coded Caching via Heterogeneous File Splitting
Technical University of Berlin（柏林工业大学）；University of Florida（佛罗里达大学）；University of Utah（犹他大学）
本文提出一种异构子包框架，通过优化包大小、用户分组和多播发射机选择，实现设备到设备编码缓存中子包数量的减少，同时保持最优通信速率。
2026-04-01 cs.IT math.IT
Diversity, Coding, and Multiplexing Trade-Off of Network-Coded Cooperative Wireless Networks
本文研究了网络编码协作分集系统在实际通信约束条件下的性能。更具体地说，我们调查的分集，编码和复用增益之间的相互作用时，中继节点不充当专用的中继器，只转发数据包发送的源，但他们试图追求自己的利益，转发包含网络编码版本的接收和自己的数据包。我们提供了一个非常准确的分析的平均比特错误概率（ABEP）的两个网络拓扑结构与三个和四个节点，当实际的通信约束，即，考虑中继器处的错误解码和所有无线链路上的衰落。进一步研究了分集和编码增益，指出了协作和二进制网络编码的优缺点。我们的研究结果表明，通过NC引入的吞吐量增加是抵消了多样性和编码增益的损失。它示出，既没有编码，也没有分集增益的源节点时，中继转发网络编码版本的接收和自己的数据。与文献中的其他结果相比，结论是，二进制NC似乎是更有用的中继节点只代表源节点，并不混合自己的数据包接收的。分析推导和调查结果证实通过广泛的蒙特卡罗模拟。
2012-03-12 cs.IT math.IT
Scaled VIP Algorithms for Joint Dynamic Forwarding and Caching in Named Data Networks
新兴的以信息为中心的网络（ICN）架构寻求最佳地利用带宽和存储以通过网络进行高效的内容分发。虚拟兴趣分组（VIP）框架已经被提出以使得能够在命名数据网络（NDN）架构内进行转发和缓存的联合设计。VIP框架的虚拟平面捕获对内容对象的测量需求，但不反映NDN网络中的兴趣崩溃和抑制。我们的目标是进一步提高现有的VIP算法的性能，通过使用修改后的虚拟平面，VIP计数适当缩放，以反映兴趣抑制效果。我们的特点与VIP缩放的修改后的虚拟平面的稳定区域，开发了一个新的分布式转发和缓存算法上的缩放VIP，并证明了吞吐量最优的缩放VIP算法在虚拟平面。数值实验表明，显着增强的性能相对于现有的VIP算法，以及其他一些基线算法。
2016-08-15 cs.IT math.IT
Beyond the Min-Cut Bound: Deterministic Network Coding for Asynchronous Multirate Broadcast
在一个单跳广播数据包擦除网络中，我们证明，它是可能的，以提供多速率的数据包传输以外的网络最小割。这是通过使用确定性的非基于块的网络编码方案来实现的，该方案允许我们避开用于确定网络容量的块编码模型所设置的一些限制。在我们概述的网络编码方案下，发送方能够以高于某些接收方的信道速率传输网络编码数据包，同时确保它们仍然经历非零的传输速率。有趣的是，在异步网络编码广播的这种一般形式中，接收器不需要获得到目前为止传输的所有数据包的知识。相反，来自接收器的关于分组擦除的因果反馈被发送器用于确定网络编码传输，该网络编码传输将允许至少一个但通常是多个接收器递送其下一个所需的分组。虽然确定性编码方案的分析通常是一个困难的问题，通过进行一些近似，我们能够获得易于处理的估计接收机的传输速率，这是相当匹配的模拟。使用这些估计，我们设计了一个公平的算法，分配发送方的资源，使所有接收器将经历公平的传输速率性能。
2014-01-02 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
Caching-Aided Coded Multicasting with Multiple Random Requests
在过去的几年中，缓存网络的容量受到了相当大的关注。一个特别研究的设置是共享链接缓存网络，其中一个单一的源访问一个文件库与多个用户进行通信，每个用户都有能力存储段（数据包）的库文件，在一个共享的多播链接。每个用户根据一个共同的需求分布从库中请求一个文件，服务器发送一个编码的组播消息，以满足所有用户一次。该问题包括找到最小可能的平均码字长度，以满足这样的请求。在本文中，我们考虑的情况下，每个用户的地方L >= 1独立的请求，根据相同的公共需求分布的推广。我们提出了一个可实现的方案的基础上随机向量（分组）缓存的位置和多个组播索引编码，示出的顺序最优的渐近制度，其中每个文件B的数据包的数量趋于无穷大。然后，我们表明，标量（B = 1）版本的建议方案仍然可以保持秩序最优时，每用户的请求数L是足够大的。我们的研究结果提供了一阶最优的表征共享链路缓存网络与多个随机请求，揭示了关键影响L的缓存辅助编码组播方案的性能。
2015-11-24 cs.IT math.IT
