Learning to Transmit Over Unknown Erasure Channels with Empirical Erasure Rate Feedback
IIT Madras（印度理工学院马德拉斯分校）
本文研究在有限时间内通过未知擦除概率的二进制擦除信道可靠传输问题，提出两种策略平衡学习与利用，分别实现O(T^(2/3))和O(√T)的后悔量。
2026-09-01 cs.IT math.IT
Error-and-Erasure Decoding for Block Codes with Feedback
本文给出了定长分组码在离散无记忆信道上反馈纠错纠删译码的最优性能的内界和外界。首先，使用具有通信和控制阶段的两阶段编码方案以及用于给定编码方案的最佳解码规则来导出内界，其中解码规则可以表示为消息之间的成对比较。然后，一个外界推导出使用的推广的直线界错误和擦除解码器和最佳错误指数权衡的反馈编码器与两个消息。此外，推导了无差错分组码的最优删除指数的上、下界。最后，我们提出了一个事实，即最佳的权衡两个消息代码的错误指数不增加与DMC上的反馈。
2011-09-01 cs.IT math.IT
Real-time oblivious erasure correction with linear time decoding and constant feedback
我们继续研究无比率码的传输信息跨信道的擦除率是未知的。在这样的代码中，可以从消息中生成编码符号的无限流，并通过擦除信道发送，并且解码器可以在成功收集了一定数量的编码符号之后对消息进行解码。如果接收机不是在接收到编码符号时收集编码符号，而是立即解码或丢弃它接收到的每个符号，则无比率擦除码是实时的【形】不经意的。有效实时的【形】不经意擦除校正使用反馈信道，以便最大化接收到的编码符号被解码而不是被丢弃的概率。我们构造的代码是实时的【形】不经意的，但需要更少的反馈消息，并具有更快的解码相比，以前的工作。具体地，对于长度为$k'$的消息，我们将反馈信道的预期复杂度从$O(\sqrt{k'})$提高到$O(1)$，并且将预期解码复杂度从$O(k'\log(k'))$提高到$O(k')$。我们的方法包括使用适当的块擦除码首先对$k'$消息符号进行编码，然后使用Beimel等人（2007）的实时的【形】不经意擦除校正的截断版本将编码的消息传输到接收器，然后接收器使用外码的解码算法来恢复消息。
2021-01-26 cs.IT math.IT
Content Delivery in Erasure Broadcast Channels with Cache and Feedback
我们研究的内容交付问题，在一个K用户擦除广播信道，内容提供服务器希望提供所请求的文件给用户，每个配备有一个有限的内存缓存。假设发射机具有状态反馈，并且用户缓存可以在非高峰时段通过分散式内容放置可靠地填充，我们将可实现的速率区域表征为存储器大小和擦除概率的函数。基于Wang和Gatzianas等人的广播方案，利用在放置阶段期间建立的接收器侧信息。我们的研究结果可以扩展到集中式内容放置以及多天线广播信道与状态反馈。
2016-02-15 cs.IT math.IT
Capacity Region of Erasure Broadcast Channels with Common Message and Feedback
Jolfaei等人使用反馈来创建对广播信道中的多个用户同时有用的发射信号。后来，Georgiadis和Tassiulas研究了具有反馈的擦除广播信道，并在一定的假设下提出了容量区域。这些结果提供了基本的思想，用于通信协议的网络延迟信道状态信息。然而，据我们所知，擦除广播信道的容量区域与反馈和共同的消息，为两个接收器从来没有提出。后一个问题作为子问题出现在许多多终端通信网络中，例如X信道和双单播问题。在这项工作中，我们提出的容量区域的两个用户擦除广播信道延迟反馈，私人信息，和一个共同的消息。我们考虑任意的和可能相关的擦除分布。我们开发了新的外部边界，捕获反馈和量化的影响，提供一个共同的信息的能力区域。我们还提出了一种传输策略，实现了外边界。我们的传输策略不同于以前的结果，以实现的能力，它创建边信息在较弱的用户，这样的可解码性是确保即使我们组播的共同消息的速率高于其链路容量。
2020-05-16 cs.IT math.IT
A Feedback Capacity-Achieving Coding Scheme for the $(d,\infty)$-RLL Input-Constrained Binary Erasure Channel
本文研究了无记忆输入受限二进制擦除信道（BEC）。信道输入约束是$(d,\infty)$ -游程长度受限（RLL）约束，其要求输入序列中的任何一对连续的$1$至少被$d$ $0$分开。我们考虑的情况下，有因果关系，从解码器的无噪声反馈。我们证明了一个简单的，基于标签的，零错误的反馈编码方案，我们证明是反馈能力的实现，并作为一个副产品，获得明确的表征的反馈能力。我们的证明是基于显示我们的反馈编码方案的速率等于使用Sabag等人的单字母边界技术导出的反馈容量的上限。此外，我们使用Thangaraj（2017）的工具注意到，至少对于$d=1,2$，$(d,\infty)$ -RLL输入约束BEC的反馈和非反馈能力之间存在差距。
2022-04-14 cs.IT math.IT
On Capacity Regions of Two-Receiver Broadcast Packet Erasure Channels with Feedback and Memory
研究了具有反馈和记忆的双接收机广播包删除信道。内存建模使用有限状态马尔可夫链表示信道状态。当信道状态在发射机处严格因果已知时，推导出容量区域的外界和内界。的界限都制定的可行性问题，他们在所有的约束，但匹配之一。结果被推广到具有较大延迟的反馈。数值结果表明，在许多例子中的界限是接近的，通过反馈提供的增益可以相当大。给出的外边界满足最近在\cite{Kuo_Wang2014}中导出的内边界，因此描述了容量区域。
2014-11-08 cs.IT math.IT
Capacity Regions of Two-User Broadcast Erasure Channels with Feedback and Hidden Memory
研究了具有反馈和记忆的双接收机广播包删除信道。内存建模使用有限状态马尔可夫链表示信道状态。信道状态在发射机处是未知的，但是该隐马尔可夫链的观测在发射机处通过反馈是可用的。匹配的外部和内部边界推导和容量区域的确定。容量区域没有单字母特征，从这个意义上说，是不可计算的。提供了容量区域的近似，并概述了两种最佳编码算法。第一个算法是一个概率编码方案，其决策基于过去的L个反馈序列。它的可达速率区域在L中指数快速地接近容量区域。第二种算法是一种类似反压的算法，从长远来看性能最佳。
2015-06-23 cs.IT math.IT
Wireless Erasure Networks with Feedback
考虑通过无线介质进行通信的队列的有损分组网络。本文提出了一种在单播网络中有反馈时的吞吐量最优传输策略，它具有以下优点：它需要非常有限的确认反馈形式。它是完全分布式的，与网络拓扑无关。最后，在信息理论割集速率的通信不需要网络编码，也不需要对分组进行无速率编码。这个简单的策略由每个节点随机选择一个数据包从它的缓冲区在每个机会发送。然而，只有当数据包被最终目的地成功接收时，它才会从节点的缓冲区中删除
2008-04-27 cs.IT math.IT
Erasure Broadcast Channels with Intermittent Feedback
无线系统中的可分级数据率严重依赖于整个网络中可用的信道状态信息（CSI）。然而，提供这种信息的反馈链接是稀缺的、不可靠的，并且受到安全威胁。在这项工作中，我们研究了具有间歇性的反馈链路的规范的两个用户擦除广播信道的容量区域的影响。在我们的模型中，在任何时刻，每个接收器广播其CSI，并且在任何其他节点，该信息要么以单位延迟变为可用，要么被删除。对于这种设置，我们开发了一套新的外部边界，以捕捉间歇性的反馈链接。这些外部边界取决于来自两个接收器的CSI在发射器处被擦除的概率。特别地，如果在任何时间，来自两个接收器中的至少一个的CSI在其他两个节点处可用，则外边界将容量与全局延迟CSI匹配。我们还提供了在某些情况下实现容量的传输策略，我们建立了这个问题和盲索引编码与反馈之间的连接。
2021-02-05 cs.IT math.IT
Secure Capacity Region for Erasure Broadcast Channels with Feedback
我们制定和研究相关的无线加密问题：发送者，爱丽丝，要传输私人信息的两个接收器，鲍勃和卡尔文，使用不可靠的无线广播传输和短的公共反馈鲍勃和卡尔文。我们问，如果我们也提供（信息论）无条件的安全保证，鲍勃和卡尔文不学习对方的消息，我们可以以什么速度广播私人消息？我们的特点是最大的传输速率的两个接收器，任何协议，提供无条件的安全保证。我们设计了一个协议，在上述区域内的任何速率对，使用非常简单的交互和操作，是强大的行为不端的用户。
2011-10-26 cs.IT math.IT
Stable XOR-based Policies for the Broadcast Erasure Channel with Feedback
在本文中，我们描述了一种网络编码方案的广播擦除信道与多个单播随机流，在一个单一的源发送数据包的情况下，$N$用户，每时隙反馈的ACK/NACK消息的形式反馈到发送器。该方案仅执行二进制（XOR）操作，并涉及队列网络，以及用于在队列之间编码和移动数据包的特殊规则，以确保瞬时可解码性。所考虑的系统属于一类的网络，其稳定性已在早期的工作中进行了分析，这是用来提供一个稳定的政策，采用目前提出的编码方案。最后，我们证明了所提出的政策的最优性$N=4$和i.i.d.擦除事件，在这个意义上，即使当使用一组受限的编码规则时，策略的稳定性区域与导出的外边界（其与系统的信息理论容量区域一致）相匹配。
2014-08-30 cs.IT math.IT
Bounds on the Feedback Capacity of the $(d,\infty)$-RLL Input-Constrained Binary Erasure Channel
本文考虑输入受限的二进制擦除信道（BEC）与因果，无噪声反馈。信道输入序列遵守$(d,\infty)$ -游程长度受限（RLL）约束，即，任何一对连续的$1$必须至少被PDMATHABMOPDMATHABMP分隔开。我们推导出该信道的反馈容量的上界和下界，对于所有$d\geq 1$，由下式给出：$\max\limits_{δ\in [0,\frac{1}{d+1}]}R(δ) \leq C^{\text{fb}}_{(d\infty)}(ε) \leq \max\limits_{δ\in [0,\frac{1}{1+dε}]}R(δ)$，其中函数$R(δ) = \frac{h_b(δ)}{dδ+ \frac{1}{1-ε}}$，其中$ε\in [0,1]$表示信道擦除概率，并且$h_b(\cdot)$是二进制熵函数。我们注意到，对于$d=1$的情况，我们的边界是紧的（参见Sabag等人。（2016）），此外，我们证明了对于$d=2$的情况，反馈容量等于$ε\in [0,1-\frac{1}{2\log(3/2)}]$具有擦除的非因果知识的容量。对于$d>1$，我们的界限与Peled et al.（2019）中导出的非因果能力（作为反馈能力的上限）不同，只是在最大化的领域。本文中的方法遵循Sabag等人（2017），通过基于有限$Q$ -图上支持的输出分布导出反馈容量的单字母界限，$…
2021-02-18 cs.IT math.IT
Throughput and Latency of Acyclic Erasure Networks with Feedback in a Finite Buffer Regime
有限缓冲区擦除网络的精确马尔可夫建模分析是一个非常困难的问题，由于在系统中的大量的状态。在这样的网络中，分组丢失是由于链路擦除或被满缓冲区阻塞。在本文中，我们提出了一种新的方法，迭代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。这是第一个工作，分析研究了有限内存的影响，一般有线非循环网络的吞吐量和延迟与擦除链路。作为一个案例研究，随机数据包路由方案与理想的反馈的链接。提出的框架产生了一个相当准确的估计的概率分布的缓冲区占用的中间结点，使用它，我们不仅可以识别拥塞和饥饿的节点，而且还获得解析表达式的吞吐量和平均延迟的数据包在网络中。这里提出的理论框架可以应用于许多有线网络，从互联网到更未来的应用，如各种通信和网络编码场景下的片上网络。
2010-12-13 cs.IT math.IT
Capacity of 1-to-K Broadcast Packet Erasure Channels with Channel Output Feedback
本文主要研究1-to-K广播包擦除信道（PEC），它是广播二进制擦除信道从二进制符号到任意有限域GF（q）（q足够大）的推广。我们考虑的设置，其中源节点具有即时反馈的信道输出的K个接收器在每次传输后。这样的设置直接对具有集成反馈机制（诸如自动重传请求（ARQ））的下行链路方向上的网络编码分组传输进行建模。本文的主要结果是：（i）一般1到3广播PEC的容量区域，和（ii）容量区域的两类1到K广播PEC：对称PEC，和空间独立的PEC与单侧公平性约束。本文还开发了（iii）一对外部和内部边界的容量区域为任意1到K广播PEC，可以评估任何线性规划求解器。对于大多数实际情况，外部和内部边界满足，从而共同表征容量。
2010-10-12 cs.IT math.IT
Nonasymptotic coding-rate bounds for binary erasure channels with feedback
我们提出了非渐近可扩展性和逆界的最大编码速率（固定的平均错误概率和固定的平均块长度）的可变长度全反馈（VLF）和可变长度停止反馈（VLSF）码操作在一个二进制擦除信道（BEC）。对于VLF设置，可重复性界限依赖于将每个消息映射到可变长度霍夫曼码字上并且然后重复码字的每个比特直到其被正确接收的方案。逆界的灵感来自Polyanskiy，Poor和Verdú（2010）的元逆框架，并依赖于二元序列假设检验。对于零错误概率的情况，我们的可扩展性和逆界匹配。对于VLSF的情况下，我们提供的可扩展性界限，利用以下功能的BEC：解码器可以评估其估计的正确性，通过验证所选择的码字是否是唯一一个是兼容的擦除模式。其中一个界限是通过分析随机线性喷泉码的可变长度扩展的性能得到的。当消息数量很小时，VLSF可扩展性和VLF逆界之间的差距是显著的：$23\%$对于具有擦除概率的BEC上的8个消息$0.5.$缺乏紧密的VLSF逆界不允许我们评估这个差距是否是根本的。
2016-07-22 cs.IT math.IT
Balancing forward and feedback error correction for erasure channels with unreliable feedback
研究反馈的传统信息论方法是考虑信道输出到编码器的理想瞬时高速率反馈。这在经典的工作中是可以接受的，因为结果是负面的：香农指出，即使是完美的反馈往往不会提高容量，在对称DMC的背景下，Dobrushin表明，它不会提高固定的块编码错误指数在有趣的高速率制度。然而，它最近被证明，完美的反馈允许很大的改进，在渐近的权衡之间的端到端的延迟和错误的概率，即使在高速率的对称信道。由于增益要求与理想的瞬时反馈，这是自然的想知道是否这些改进仍然如果反馈是不可靠的或以其他方式有限的。这里，分组擦除信道被认为是在前向和反馈链路。首先，反馈信道被认为是一个给定的，并给出了一个策略，以平衡前向和反馈纠错在适当的信息理论限制的长端到端延迟。在足够高的速率下，尽管只有不可靠的反馈，但完美的反馈性能是渐近可达的！其次，结果被解释在零和的情况下的“半双工”节点的带宽或时间的分配给反馈信道来在前向信道的直接费用。事实证明，即使在这里，反馈也是值得的，因为通过适当地平衡前向和反馈误差校正，可以显著降低渐近延迟。结果很容易推广到严格正零未声明错误容量的信道。
2007-12-06 cs.IT math.IT
On the Capacity Region of the Layered Packet Erasure Broadcast Channel with Feedback
本文研究了具有信道输出反馈（COF）的分层包擦除广播信道（LPE-BC）的容量域。LPE-BC是Tse和Yates最近提出的衰落高斯BC的高SNR近似，Tse和Yates在没有COF时表征了任何数量的用户和任何数量的层的容量区域。本文推导了两个用户和任意层数的情况下，具有COF的LPE-BC的容量内界和外界。内界推广了两用户擦除BC的过去结果，这是具有仅一层COF的LPE-BC的特殊情况。新颖性在于使用\emph{inter-user \& inter-layer network coding}重传（对于那些仅由非预期用户接收的分组），其中每个随机线性组合可以涉及在任何层上最初发送的旨在给任何用户的分组。分析和数值算例表明，所提出的外边界是最佳的一些LPE-BC。
2019-01-07 cs.IT math.IT
Three-terminal Erasure Source-Broadcast with Feedback
我们研究了在三个接收器的情况下，在删除源广播问题中引入反馈信道的影响。在我们的问题制定，我们希望发送一个二进制源的擦除广播信道上的三个用户时，因果反馈是普遍适用于发射机和所有三个接收机。每个接收器都需要源序列的某一部分，我们感兴趣的是为所有接收器提供服务所需的最小延迟或传输时间。我们提出了一种基于嵌入式的混合数字模拟编码方案，实现了模拟传输的持续时间的最佳性能。我们的特征的模拟传输的数量，可以发送作为解决方案的线性规划，并进一步给出充分条件，所有用户可以实现最佳性能。在某些情况下，我们发现，用户可以是点对点的最佳，而不管他们的失真约束。当模拟传输不足以满足用户需求时，我们提出了两种后续编码方案。第一种方法采用队列预处理策略进行信道编码。第二种方法是一种新的链接算法，它涉及发射机的目标点到点的最佳性能为两个用户，如果他们是唯一的用户在网络中。同时，第三用户同时构建符号的“链”，他有时能够基于信道条件以及附加符号的后续接收来解码符号的“链”。
2021-05-01 cs.IT math.IT
Secret Communication over Broadcast Erasure Channels with State-feedback
我们考虑一个1到$K$通信的情况下，源发送私人消息到$K$接收器通过广播擦除信道，和接收器反馈严格因果关系和公开的信道状态后，每次传输。我们探索可实现的速率区域时，我们需要的消息，每个接收器保持秘密-在信息理论意义上-从所有其他接收器。我们的特点的能力，安全通信的能力，在所有的情况下，1到$K$通信的情况下，没有安全的要求是已知的。作为一个特殊的情况下，我们描述了一个单一的接收机点对点删除信道与公共状态反馈的秘密消息的容量在存在一个被动窃听。我们发现，在所有情况下，我们有一个确切的表征，我们可以实现的能力，通过使用线性复杂度两阶段计划：在第一阶段，我们创建适当的密钥，并在第二阶段，我们使用它们来加密每个消息。我们发现我们所需要的密钥量小于消息的大小，并且等于潜在窃听者共同收集的加密消息的量。此外，我们证明了提供欺骗性反馈的不诚实接收者不会降低诚实接收者所经历的速率。我们还开发了一个逆证明，它反映了我们的可扩展性计划的两个阶段的结构。作为一个侧面的结果，我们的技术导致了一个新的外部边界证明的非安全通信问题。
2014-08-08 cs.IT math.IT
Finite-blocklength classical communication over the quantum erasure channel with and without classical feedback
School of Electrical and Computer Engineering, Cornell University（康奈尔大学电气与计算机工程学院）
本文研究了量子擦除信道在有无经典反馈下的有限块长经典通信，给出了最优成功概率的精确表达式，并证明了反馈在特定参数下能带来严格优势，同时提供了无反馈时的逆定理和错误指数。
2026-10-02 cs.IT math.IT quant-ph
Multiuser Broadcast Erasure Channel with Feedback and Side Information, and Related Index Coding Results
我们考虑N用户广播删除信道与公共反馈和边信息。在传输开始之前，每个接收器知道一些其他接收器的消息的函数。这种情况自然出现在无线网络中，特别是认知网络中，其中节点可能在通过给定广播信道的传输开始之前偷听到去往其他节点的传输消息。我们提供了一个上限，这个系统的容量区域。此外，当边信息是线性的，我们表明，该界是紧的情况下，两个用户的广播信道。每个用户知道每个其他节点的消息的全部或什么都不知道的特殊情况，构成了索引编码问题的一般化。对于这种情况下，当没有通道错误，我们表明，界减少到已知的最大加权无环诱导子图界。我们还展示了如何将容量上限转换为传输完成率（广播速率）下限，并提供了某些信息图的代码的例子，这些信息图的界限是接近的
2014-06-13 cs.IT math.IT
Capacity of 1-to-K Broadcast Packet Erasure Channels with Channel Output Feedback (Full Version)
本文主要研究1-to-K广播包擦除信道（PEC），它是广播二进制擦除信道从二进制符号到任意有限域GF（q）（q足够大）的推广。我们考虑的设置，其中源节点具有即时反馈的信道输出的K个接收器在每次传输后。容量区域的1至K PEC与COF以前只知道的情况下K=2。这样的设置直接对具有集成反馈机制（诸如自动重传请求（ARQ））的下行链路方向上的网络编码分组传输进行建模。本文的主要结果是：（i）一般的1到3广播PEC的容量区域，和（ii）容量区域的两种类型的1到$K$广播PEC：对称的PEC，和空间独立的PEC与单侧公平性约束。本文还开发了（iii）一对外部和内部边界的容量区域为任意1到K广播PEC，可以很容易地评估任何线性规划求解器。提出的内界证明了一类新的会话间网络编码方案，称为分组演进方案，这是基于GF（q）的代码对齐的概念，这是在并行的干扰对齐技术的欧几里德空间。大量的数值实验表明，外边界和内边界满足几乎所有的广播PEC中遇到的实际情况，从而有效地括号的能力一般1到K广播PEC与COF。
2010-10-12 cs.IT math.IT
On the Age of Information in Erasure Channels with Feedback
我们考虑一个状态更新系统，及时了解信息源在目的地（监视器）是至关重要的。通过利用信息年龄（AoI）度量，状态更新的新鲜度在擦除信道进行了研究。由于更新传输的擦除性质，从监视器到源的无差错反馈信道对于降低AoI是必要的。每个状态更新都包含$K$数据包，可以通过通道一次发送一个数据包。在每次使用信道时，可从信息源获得一个状态更新。根据$K$数据包中成功接收到的数据包数量，我们需要决定是继续发送当前更新，还是终止当前更新并开始发送新生成的更新。在本文中，我们找到了最佳的容错时，擦除概率（$ε$）是在制度$ε\to 0$，也提供了一个下限和上限的平均AOI的所有擦除概率。此外，对于所有的$ε$，我们提供了一个下限的故障容限，以尽量减少峰值AoI。
2019-11-13 cs.IT cs.SY eess.SY
Capacity Regions of Two-Receiver Broadcast Erasure Channels with Feedback and Memory
研究了具有反馈和记忆的双接收机广播包删除信道。内存建模使用有限状态马尔可夫链表示信道状态。考虑两种情形：（i）当发射机具有信道状态的因果知识（即，状态是可见的），以及（i i）当信道状态在发射机处是未知的，但是通过反馈在发射机处可以获得对它的观测（即，状态是隐藏的）。在这两种情况下，匹配的外部和内部的通信速率的界限推导和容量区域的确定。结果表明，类似的结果结转到信道的记忆和延迟反馈和无记忆复合信道的反馈。当状态可见时，容量区域具有单字母特征，并且是线性规划。设计了两种最佳编码方案，使用反馈来跟踪通过队列网络发送/接收的数据包：概率方案和确定性反压算法。前者仅根据过去的信道状态信息进行决策，后者遵循基于最大权值的策略。算法的性能进行了分析，使用队列网络中的速率稳定性，网络中的最大流最小割对偶和有限时域李雅普诺夫漂移分析的框架。当状态被隐藏时，容量区域不具有单字母特征，并且在这种意义上是不可计算的。提供了容量区域的近似，并概述了两种最佳编码算法。第一种算法是一种概率编码方案，其决策基于过去的L个分段，并且其可达速率区域在L中以指数速度接近容量区域。第二种算法是一种类似反压的算法，从长远来看性能最佳。
2018-02-20 cs.IT math.IT
Systematic Transmission With Fountain Parity Checks for Erasure Channels With Stop Feedback
本文提出变长停止反馈码在二进制擦除信道上的新可达性界，通过系统传输与随机线性喷泉校验位构造码型，改进了现有理论界并解决了开放问题。
2023-07-28 cs.IT math.IT
Multiuser broadcast erasure channel with feedback - capacity and algorithms
我们考虑$N$ -用户广播擦除信道与$N$单播会话（每个用户一个），其中接收器反馈定期发送到发送器的ACK/NACK消息的形式。我们首先提供了一个通用的外边界的能力，这个系统，然后，我们提出了一个虚拟队列为基础的会话间混合编码算法，确定其速率区域，并表明它达到容量在一定条件下的信道统计，假设瞬时反馈是已知的所有用户。去除该假设导致速率区域渐近地与外部边界相差1比特，作为$L\to \infty$，其中$L$是每个分组的比特数（分组长度）。对于任意信道统计的情况下，我们提出了一个修改的前一个算法，其速率区域是相同的N=3的外部边界，当即时反馈是已知的所有用户，并不同于1位作为$L\to \infty$的边界，当3个用户只知道自己的ACK。所提出的算法不需要任何信道统计的先验知识。
2012-08-28 cs.DM cs.IT math.IT
Capacity and Stability Regions for Layered Packet Erasure Broadcast Channels with Feedback
本文重点研究了在发射端具有信道输出反馈（COF）的分层包擦除广播信道（LPE-BC）。LPE-BC是Tse和Yates最近提出的衰落高斯BC的高SNR近似，Tse和Yates在没有COF时表征了任何数量的用户和任何数量的层的容量区域。本文提供了一个比较概述这种信道模型沿以下路线：首先，内部和外部边界的容量区域（一组可实现的速率与积压的到来）：a）一个新的外部边界的基础上的想法的物理退化的广播信道，和b）内界的LPE-BC与COF的情况下，两个用户和任何数量的层。接下来，内界上的稳定区域（一组外源的到达率，其中数据包到达队列是稳定的），为同一模型的推导。容量区域内界概括了两用户擦除BC的过去结果，这是具有仅一层COF的LPE-BC的特殊情况。新颖性在于使用用户间和层间网络编码重传（对于仅由非预期用户接收的那些分组），其中每个随机线性组合可以涉及在任何层上最初发送的旨在用于任何用户的分组。对于$K = 2$用户和$Q \geq 1$层的情况下，内边界的容量区域和稳定区域相吻合，都战略性地采用新的重传协议。对于$Q = 2$层的情况下，通过Fourier-Motzkin消去法得到了稳定区域内界与容量外界重合的充分条件，从而表明在这些情况下容量区域与稳定区域重合.
2021-09-08 cs.IT math.IT
Age of Information Minimization for an Energy Harvesting Source with Updating Erasures: With and Without Feedback
考虑一个能量收集（EH）传感器，它连续监控系统并向目的地发送带时间戳的状态更新。传感器从自然界中获取能量，并将其用于为其更新操作提供动力。目的地通过成功接收的更新来跟踪系统状态。随着最近推出的信息新鲜度度量“年龄的信息”（AoI），我们的目标是设计最佳的在线状态更新策略，以尽量减少长期平均AoI在目的地，在传感器的能量因果关系约束。由于传感器和目的地之间的噪声信道，每个传输的更新可能以固定的概率被擦除，并且只有当成功接收到更新时，目的地处的AoI才会被重置为零。我们首先考虑状态更新没有反馈提供给传感器，并表明最佳努力统一更新（BU）的政策是最优的。然后，我们研究了状态更新与完美的反馈到传感器，并证明了最佳努力的均匀更新与重传（BUR）政策的最优性。为了证明所提出的政策的最优性，对于每种情况下，我们首先确定一个下界的长期平均AoI之间的广泛的在线政策类，然后构建一个序列的虚拟政策渐近接近下界。由于这些虚拟策略是原始策略的次优策略，因此原始策略是最优策略。
2019-05-10 cs.IT math.IT
Feedback Capacity and Coding for the $(0,k)$-RLL Input-Constrained BEC
研究了输入受限的严格因果反馈二进制擦除信道。信道输入序列必须满足$(0,k)$ -游程长度受限（RLL）约束，即，不允许超过$k$个连续的“$0$”。该信道的反馈容量是针对所有$k\geq 1$导出的，并且由$$C^\mathrm{fb}_{(0,k)}(\varepsilon) = \max\frac{\overline{\varepsilon}H_2(δ_0)+\sum_{i=1}^{k-1}\left(\overline{\varepsilon}^{i+1}H_2(δ_i)\prod_{m=0}^{i-1}δ_m\right)}{1+\sum_{i=0}^{k-1}\left(\overline{\varepsilon}^{i+1} \prod_{m=0}^{i}δ_m\right)},$$给出，其中$\varepsilon$是擦除概率，$\overline{\varepsilon}=1-\varepsilon$和$H_2(\cdot)$是二进制熵函数。最大化仅在$δ_{k-1}$上进行，而用于$i\leq k-2$的参数$δ_i$是$δ_{k-1}$的直接函数。下界是通过构造一个简单的编码所有$k\geq1$。它示出的反馈能力，可以实现使用零错误，可变长度编码。对于相反的，上界的非因果设置，其中擦除可用于编码器之前的传输，推导出。这个上限与下限相吻合，并结束了对反馈能力和非…
2017-12-07 cs.IT math.IT
FEBER: Feedback Based Erasure Recovery for Real-Time Multicast over 802.11 Networks
我们考虑的问题，广播数据流在无线网络上的多个接收器的可靠性和及时交付的保证。在我们的框架中，我们考虑需要在给定的时间间隔内交付的数据包，在此之后，数据包在应用层不再有用。我们设置的关键数据包的概念，并定期从接收器的反馈的基础上，我们提出了一个重传方案，将保证及时交付这些数据包，以及数据包，是创新的其他接收器。我们的解决方案在数据包传输率和带宽使用之间进行权衡，这与FEC和ARQ等现有方法形成鲜明对比，这些方法的重点是首先确保可靠性，不能保证及时传输数据。我们评估我们的建议在802.11无线网络测试床的性能。
2012-02-15 cs.IT cs.MM cs.NI
Cognitive Radio Transmission Strategies for Primary Erasure Channels
认知无线电系统中的一个基本问题是认知无线电不知道主信道状态及其对主许可证持有者造成的干扰。在本文中，我们假设主发射机发送数据包通过擦除信道和主接收机采用ACK/NAK反馈（ARQ），以恢复擦除数据包。认知无线电可以窃听主设备的ARQ。假设主信道状态遵循马尔可夫链，该反馈向认知无线电给出主链路质量的指示。基于收到的ACK/NACK，我们设计的认知无线电的最佳传输策略，以最大限度地提高主，辅吞吐量的加权和。在网络操作期间使用的实际权重由提供给主链路的保护程度确定。我们研究了一个两态模型，在该模型中我们描述了一个跨越初级-次级速率区域边界的方案。此外，我们研究了一个三态模型，我们得出的最优策略，使用动态规划。我们还表明，通过模拟，我们的最佳策略实现了简单的贪心算法的主要信道参数的范围内的增益。
2010-08-24 cs.IT math.IT
Binary Error-Correcting Codes with Minimal Noiseless Feedback
在具有反馈的纠错码的设置中，Alice希望通过在信道上发送比特序列同时无噪声地接收来自Bob的反馈来向Bob传送$k$比特消息$x$。人们早就知道（Berlekamp，1964年），在该模型中，即使Alice位的$\approx \frac13$反向翻转，Bob仍然可以正确确定$x$。这改进了没有反馈的经典设置，其中对于超过$\frac14$的误差分数，恢复是不可能的。最初的反馈设置假设在发送每个比特之后，Alice知道（通过反馈）Bob接收到了什么比特。在这项工作中，我们的重点是有限的反馈模型，其中鲍勃只允许发送几个比特在少数预先指定的点在协议中。对于任何所需的$ε> 0$，我们构建了一个编码方案，容忍一小部分$ 1/3-ε$的位翻转只依赖于$O_ε(\log k)$位的反馈从鲍勃发送在一个固定的$O_ε(1)$轮数。我们补充这与匹配的下限表明，$Ω(\log k)$位的反馈是必要的，以恢复超过$1/4$（阈值没有任何反馈）的错误分数，并为计划弹性的一部分$1/3-ε$的位翻转，轮数必须增长为$ε\to 0$。我们还研究（和解决）的问题，为更简单的模型的抹除。我们表明，$O_ε(\log k)$位的反馈传播$O_ε(1)$轮足以容忍一小部分$(1-ε)$的擦除。同样，我们的$Ω(\log k)$下限适用于超过$1/2$的擦除分数，并且随着擦除分数接近$1$，需要增加的轮数。
2022-12-13 cs.DS cs.IT math.IT
Using Erasure Feedback for Online Timely Updating with an Energy Harvesting Sensor
考虑了一种实时状态更新系统，其中能量收集传感器正在获取关于某些物理现象的测量结果，并通过擦除信道将它们发送到目的地。该设置是在线的，其中能量根据具有单位速率的泊松过程以单位到达，到达时间随时间因果地显示。能量被保存在单位大小的电池中。传感器由目标通过反馈通知更新是否被擦除。更新需要以及时的方式成功到达目的地，即，使得信息的长期平均年龄被最小化，该信息的长期平均年龄被定义为自从最近的成功更新到达目的地以来所经过的时间。首先，它表明，最优状态更新策略具有更新结构：成功的更新时间应构成一个更新过程。然后，阈值贪婪的政策进行了调查：一个新的更新被发送，成功的一个，只有当年龄的信息增长超过一定的阈值;如果它被擦除，那么所有后续的更新尝试是grethly调度每当能量可用。最佳阈值贪婪的政策，然后解析推导。
2019-04-30 cs.IT cs.NI eess.SP
Timely Multi-Process Estimation Over Erasure Channels With and Without Feedback: Signal-Independent Policies
本文研究擦除信道下多过程远程估计的最优信号无关采样策略，证明在 MAF 有反馈和 RR 无反馈两种设置下最优策略为阈值策略，并刻画了阈值随过程数、采样频率约束和擦除概率的变化规律。
2023-10-30 cs.IT cs.NI cs.SY
Linear Network Code for Erasure Broadcast Channel with Feedback: Complexity and Algorithms
本文研究了线性网络码的构造，用于向多个用户广播一组数据包。从源到用户的链路被建模为独立的擦除信道。允许用户通过反馈信道通知源节点是否正确接收到分组。为了最小化分组传输的数量直到所有用户已经成功地接收到所有分组，如果用户成功地接收到数据分组，则有必要将他或她已经接收到的编码向量所跨越的向量空间的维度增加1。这样的编码向量被称为创新的。我们证明了创新的线性网络码在最小化用户下载延迟方面是一致最优的。当有限域的大小严格小于用户数时，新息向量的存在性判定问题被证明是NP-完全的。当字段大小大于或等于用户数时，创新向量总是存在的，随机线性网络码（RLNC）能够以高概率找到一个创新向量。虽然RLNC在完成时间方面是最佳的，但由于需要求解线性方程组，因此它具有高解码复杂度。为了减少解码时间，我们建议使用稀疏线性网络码，因为在求解线性方程组时可以利用编码向量的稀疏性。然而，生成具有大的有限域大小的稀疏编码向量被证明是NP难的。构造了一种近似算法，保证生成的编码向量的汉明权重小于最优值的某个因子。我们的仿真结果表明，我们提出的方法有很好的性能在完成时间和优于RLNC解码时间。
2013-12-09 cs.CC cs.IT math.IT
First-Passage Time and Large-Deviation Analysis for Erasure Channels with Memory
本文考虑了在有限状态擦除信道上传输信息的数字通信系统的性能。使用纠错码保护信息比特不受信道擦除的影响;码字的成功接收通过瞬时反馈在源处被确认。本研究的主要重点是延迟敏感的应用程序，代码与有限块长度，并必然，非零的解码失败的概率。这篇文章的贡献是双重的。介绍了一种计算清空缓冲区所需时间分布的方法。基于此分布，可以显式地计算到达空队列的平均命中时间和特定阈值的延迟违规概率。所提出的技术适用于传输缓冲器在数据传输开始时包含预定数量的信息比特的情况。此外，作为额外的性能标准，大偏差原则获得的经验平均服务时间和与通信过程相关的平均数据包传输时间。这个严格的框架产生一个务实的方法来选择码率和块长度的通信单元的服务要求的函数。实际系统的动机的例子，以进一步说明这些技术的适用性。
2013-04-25 cs.IT math.IT
Adversarial Channels with O(1)-Bit Partial Feedback
本文研究了具有 O(1)-比特部分无噪反馈的 q 元对抗信道，通过新型可达性与逆方案严格刻画了所有参数下的零误差容量，并证明当错误比例足够小时，O(1) 比特反馈即可达到全反馈信道容量。
2023-05-23 cs.IT math.IT
Shortcuts to Thermodynamic Computing: The Cost of Fast and Faithful Erasure
朗道原理指出，信息处理的能量成本必须超过温度和信息承载自由度的香农熵变化的乘积。然而，这个下限只有在准静态的、接近平衡的计算中才能达到，也就是说，只有在无限长的时间内才能达到。在实践中，信息处理发生在有限的时间，导致耗散和潜在的不可靠的逻辑结果。对于过阻尼朗之万动力学，我们表明，反绝热潜力可以制作，以引导系统快速，准确地沿着所需的计算路径，提供快捷方式，允许有限时间计算的精确设计。这样的捷径需要额外的工作，超出了兰道的界限，这是不可挽回地消散到环境中。我们表明，这种耗散的工作是成正比的计算速度，以及信息存储系统的长度尺度的平方。作为一个典型的例子，我们设计了快捷方式来擦除亚稳定存储在双阱势中的一点信息。虽然耗散功一般随着擦除保真度的增加而增加，但我们证明了在有限时间内用有限的功进行完美擦除是可能的。我们还表明，信息存储的鲁棒性会影响擦除的能量成本-具体地说，耗散的工作尺度作为系统的信息寿命。我们的分析揭示了工作，速度，信息承载自由度的大小，存储鲁棒性以及初始和最终信息统计之间的差异之间的丰富而微妙的关系。
2018-12-28 cond-mat.stat-mech cs.ET cs.IT
Bit-wise Unequal Error Protection for Variable Length Block Codes with Feedback
逐位不等错误保护问题，当组的位$\ell$的数量是固定的情况下，被认为是可变长度的反馈分组码。一种基于带擦除的定长分组码的编码方案被用来建立有限期望解码时间的可达到性能的内界。本文提出了一种新的变长分组码性能边界的确定方法，用于确定给定期望译码时间下变长分组码性能的外边界。内界和外界彼此渐近匹配，并完全表征速率指数向量的可达区域。作为必要的一步，还解决了带反馈的变长分组码的单消息不等差错保护问题。
2012-12-17 cs.IT math.IT
Index ARQ Protocol for Reliable Contents Distribution over Broadcast Channels
在本文中，我们提出了一种基于索引编码的广播ARQ协议。在所提出的场景中，服务器希望经由具有分组擦除的广播信道向多个接收器发送有限的分组序列，直到所有接收器成功地接收到所有分组。在重传阶段，服务器基于经由反馈信道从接收器发送的边信息产生编码分组作为重传分组。所提出的协议的一个显着的特点是，在接收机侧的解码过程具有低的解码复杂度，因为只有少量的加法运算是为了恢复一个预期的数据包所需要的。该特征对于降低接收机的功耗可能是优选的。当删除概率小于$0.1$时，该协议的吞吐量性能接近理想FEC吞吐量性能。这意味着，所提出的协议提供了几乎最佳的吞吐量性能，在这样的制度。
2015-03-31 cs.IT math.IT
ARQ with Cumulative Feedback to Compensate for Burst Errors
我们提出了一个基于累积反馈的ARQ（CF ARQ）协议的滑动窗口大小为2的数据包擦除信道与不可靠的反馈。我们利用矩阵信号流图的方法来分析传输和延迟时间的概率生成函数。对比其性能与未编码的基准方案的ARQ，由Ausavapattanakun和Nosratinia开发的，我们证明了CF ARQ可以提供显着更少的平均延迟突发反馈下，并获得高达约20%的吞吐量。我们还概述了突发错误和非对称信道条件下的CF ARQ的好处。该协议在统计数据中更具可预测性，因此更稳定。当反馈不可靠时，这可以帮助设计鲁棒的系统。对于满足5G中超可靠低延迟通信的未来用例（例如关键任务通信和关键控制消息传递的工业控制）的严格端到端延迟和可靠性要求，此功能可能更可取。
2018-08-07 cs.IT cs.NI math.IT
