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
Repair for Distributed Storage Systems in Packet Erasure Networks
在分布式存储系统的许多应用中，可靠性对于存储文件至关重要。为了保持可靠性，当存储节点发生故障时，应通过修复过程重新生成新节点。大多数以前的结果修复问题假设完美（无错误）的网络中的链接。然而，在实践中，特别是在无线网络中，所发送的分组（用于修复）可能由于例如以下原因而丢失，链路故障或缓冲区溢出。我们研究了数据包擦除网络中分布式存储系统的修复问题，其中数据包丢失被建模为擦除。最小修复带宽，即从幸存节点发送到新节点的信息量，建立在无限数量的分组传输的理想假设下。我们还研究了擦除网络中的带宽存储权衡。然后，使用修复存储节点（具有较小的存储空间的节点），提出了减少修复带宽。研究了修复存储节点的最小存储量问题。对于有限数目的数据包传输的情况下，成功修复的概率进行了研究。我们表明，修复与有限数量的数据包传输可能会使用更大的带宽比最小修复带宽。最后，我们提出了一个组合优化问题，它的结果在给定的数据包删除概率和有限的数据包传输的最佳修复带宽。
2014-05-14 cs.IT 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
Cache-Enabled Broadcast Packet Erasure Channels with State Feedback
我们考虑启用缓存的K用户广播擦除分组信道，其中具有N个文件的库的服务器希望向配备有有限存储器M的缓存的每个用户递送所请求的文件。假设发射机有状态反馈和用户缓存可以填充在非高峰时段可靠地分散的缓存放置，我们的特征在于最佳速率区域作为一个函数的内存大小，擦除概率。基于Gatzianas等人提出的方案，利用在放置阶段期间建立的接收器侧信息。我们的研究结果使我们能够量化存在擦除的分散编码缓存的净效益。状态反馈的作用被发现是有用的，特别是当擦除概率是大的和/或归一化的内存大小是小的。
2015-09-07 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
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
Tradeoff Between Source and Channel Coding for Erasure Channels
在本文中，我们研究的最佳折衷之间的信源和信道编码的信道位或包擦除。计算最佳信道编码速率的上界和下界，以实现最小的端到端失真。边界计算的基础上的组合的球包装，直线和删除的误差指数，也高速率矢量量化理论。通过建模的数据包擦除信道的等效位擦除信道，我们得到的数据包大小上的失真的指定限制的界限。
2005-06-10 cs.IT math.IT
The Effect of Erasure Coding on the Burstiness of Packet Loss
Johns Hopkins Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯应用物理实验室）
通过IP网络传送的实时媒体的感知质量取决于分组丢失的速率和突发性。在本文中，我们开发了一个新的数学模型的剩余突发性损失下的纠删编码。我们得到的预期数量的连续损失在一个突发作为一个函数的纠删编码参数和网络损失概率假设一个伯努利模型的网络损失。
2019-10-28 cs.IT cs.SD eess.AS
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
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
Polar-Slotted ALOHA over Slot Erasure Channels
在本文中，我们设计了一个新的极化时隙ALOHA（PSA）协议在时隙擦除信道，它使用极化编码构造相同的时隙模式（SP）组装内的每个活跃用户和基站。为PSA提供了一个理论分析框架。首先，通过对重叠分组在时隙间隔内发生冲突时进行面向分组的操作，引入了基于分组的极化变换，并证明了该变换与分组长度无关。其次，以分组极化为指导，设计了可变时隙擦除概率（SEP）的SP分配（SPA）方法和固定SEP值的SPA方法。然后，面向分组的连续消除（pSC）和pSC列表（pSCL）解码算法的开发。同时，有限时隙的吞吐量界和渐进吞吐量的pSC算法进行了分析。仿真结果表明，与传统的重复时隙ALOHA方案相比，所提出的PSA方案在采用pSC/SCL译码算法的情况下，可以获得更高的吞吐量。
2020-02-26 cs.IT math.IT
Erasure Correcting Codes by Using Shift Operation and Exclusive OR
本文提出了一种适用于分布式存储系统的纠删码及其系统形式。提出的编码是通过异或和比特级移位操作。通过移位操作，编码的分组比源分组稍长。本文评估的额外长度的编码数据包，称为开销，并表明，建议的代码有较小的开销比之字形可解码的代码，这是一个现有的代码使用异或和位级移位操作。
2018-04-13 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
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
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
Improving Conversation Quality for VoIP Through Block Erasure Coding
IP语音（VoIP）的会话质量取决于分组丢失率、分组丢失的突发性和延迟（或延迟）。由于纠删编码降低了分组丢失率，因此它对会话语音质量的好处得到了广泛的认可。当使用块擦除编码时，我们的分析显示了这些好处是如何通过延迟的增加和数据包丢失的突发性来减少甚至消除的。然而，我们表明，这三个因素的净效应仍然是积极的，在很宽的范围内的网络损失率，块大小足够小，解码缓冲区的大小已被优化的实时媒体。为了进行这种分析，我们开发了一个新的分析模型，描述块擦除编码对端到端网络性能的影响。
2019-12-16 cs.IT eess.IV math.IT
Distributed Compressed Sensing for Sensor Networks with Packet Erasures
我们研究了两种分布式压缩感知的方法，在网络中的数据压缩和信号重建在无线传感器网络中的传感器被放置在一条直线上的汇。由于大量的设备，到信宿的通信被认为是带宽受限的。通过使用分布式压缩感知来压缩网络中的数据，可以以压缩所需的本地通信引起的延迟为代价来降低到信宿的通信成本（带宽使用）。我们调查成本和延迟之间的关系给出了一定的重建性能要求时，使用基追踪去噪重建。此外，我们分析和比较的性能下降，由于删除数据包发送到汇的两种方法。
2015-03-31 cs.IT math.IT
Primer and Recent Developments on Fountain Codes
在本文中，我们调查的各种擦除码已提出和专利最近，并沿着调查，我们提供了许多基本概念和阅读的擦除和喷泉码的入门教程。数据包擦除是数据存储和数据传输系统的一个基本特性。传统上，基于复制/重传的技术已经被用来处理这样的系统中的分组擦除。虽然RS纠删码可以提高系统可靠性和减少数据冗余，但RS码的高解码计算成本已经抵消了RS码的更广泛实现。然而，最近数据流量的指数增长和对更大数据存储容量的需求已经酝酿了对纠删码的兴趣。最近的研究结果表明，有希望的结果，以解决纠删码固有的解码计算复杂度和冗余权衡。
2013-05-04 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal Streaming Codes for Channels with Burst and Arbitrary Erasures
本文考虑通过包擦除信道传输消息序列（流源）。在每个时隙中，源基于当前和先前的消息构造分组，并且发送分组，当分组从源行进到目的地时，该分组可以被擦除。每一个源消息必须在目的地受到固定的解码延迟完美地恢复。我们假设信道损失模型在任意固定大小的滑动窗口中引入一个突发擦除或多个任意擦除。在此信道损失的假设下，我们充分表征的最大可实现的速率，通过构建流代码，实现最佳的速率。此外，我们的最佳流编码的建设意味着充分表征的最大可实现的速率与任何给定的列距离，列跨度和解码延迟的卷积码。数值结果表明，最佳的流代码优于现有的流代码的相似的复杂性在一些情况下的Gilbert-Elliott信道和Fritchman信道。
2018-12-05 cs.IT math.IT
Improved compression of network coding vectors using erasure decoding and list decoding
实际的基于随机网络编码的组播方案在每个分组中包括记录源和终端之间的转换的报头。报头引入了在某些场景中可能很重要的开销。在以前的工作中，错误控制码的奇偶检验矩阵以及错误解码被用来减少这种开销。在这项工作中，我们提出了新的数据包格式，允许我们使用擦除解码和列表解码。当分组中组合的源的数量不太小时，这两种方案与基于错误解码的方案相比具有较小的开销。
2010-06-01 cs.IT math.IT
Rate-Convergence Tradeoff of Federated Learning over Wireless Channel
在本文中，我们考虑一个联邦学习问题，在无线信道中，考虑到编码速率和分组传输错误。通信信道被建模为分组擦除信道（PEC），其中擦除概率由块长度、码率和信噪比（SNR）确定。为了减少数据包擦除对FL性能的影响，我们提出了两种方案，其中中心节点（CN）重用过去的本地更新或以前的全局参数的情况下，数据包擦除。我们研究了编码速率对联邦学习（FL）收敛性的影响，包括短数据包和长数据包通信，同时考虑错误传输。我们的模拟结果表明，即使是一个单位的内存有相当大的影响FL的性能在错误的通信。
2022-05-10 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Characterization and Transmission Schemes for Instantly Decodable Network Coding in Wireless Broadcast
我们考虑广播一个数据包块的多个无线接收机下的随机数据包擦除使用即时解码网络编码（IDNC）。发送方首先对每个未编码的数据包广播一次，然后根据接收方对丢失数据包的反馈生成编码数据包。我们专注于严格的IDNC（S-IDNC），其中每个编码的数据包包括最多一个丢失的数据包的每个接收器。但我们也将它与一般IDNC（G-IDNC）进行比较，其中该条件被放宽。我们描述了S-IDNC的两个基本性能限制：1）完成广播的传输次数，以及2）接收器解码数据包的平均延迟。我们推导出一个封闭形式的表达预期的最小传输次数的数据包和接收器的数量和擦除概率。我们证明了最小化S-IDNC的解码延迟是NP-难的。我们还得到了上述两个性能限制的可实现的上限。我们表明，G-IDNC可以优于S-IDNC %的传输次数没有数据包擦除，但不一定与数据包擦除。接下来，我们设计了最佳和启发式的S-IDNC传输方案和编码算法与完整/间歇接收机反馈。我们提出的模拟结果，以证实发达国家的理论和现有的计划进行比较。
2015-06-03 cs.IT math.IT
On Streaming Codes for Simultaneously Correcting Burst and Random Erasures
本文研究滑动窗口信道中同时纠正突发与随机删余的流式码，确定 DE 构造在 τ=w−1 下的最优速率，并给出字段大小可扩展的构造及循环码界。
2024-05-10 cs.IT math.IT
QUIC-FEC: Bringing the benefits of Forward Erasure Correction to QUIC
QUIC最初由Google实现，通过在UDP之上提供与经典TCP/TLS/HTTP/2堆栈相同的服务，QUIC引起了越来越多的兴趣。IETF将在2019年完成QUIC规范。QUIC的一个关键特性是几乎所有的数据包，包括大部分的报头，都是完全加密的。这可以防止由中间盒引起的窃听和干扰。由于这个特性及其简洁的设计，QUIC比TCP更容易扩展。在本文中，我们重新审视了QUIC中包含的可靠传输机制。更具体地说，我们设计，实现和评估QUIC的前向擦除校正（FEC）扩展。这些扩展主要用于高延迟和有损通信，例如飞行中通信。我们的设计包括一个通用的FEC帧和我们的实现支持XOR，里德所罗门和卷积RLC纠错码。我们还保守地避免阻碍基于丢失的拥塞信号，通过区分已接收的数据包与已由FEC恢复的数据包。我们通过应用实验设计，涵盖了广泛的延迟和数据包丢失的条件下，可重复的实验来评估其性能。这些证实了我们的模块化设计允许协议适应网络条件。对于长数据传输或丢失率和延迟较小时，FEC开销会对下载完成时间产生负面影响。然而，对于高数据包丢失率和长延迟或较小的文件，FEC可以通过避免代价高昂的重传超时来大幅减少下载完成时间。这些结果表明，有必要使用FEC自适应的网络条件。
2019-04-25 cs.IT cs.NI 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
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
Low Field-size, Rate-Optimal Streaming Codes for Channels With Burst and Random Erasures
在本文中，我们设计了纠删码的信道与突发和随机擦除，当一个严格的解码延迟约束到位。我们考虑Badr等人提出的基于滑动窗口的数据包擦除模型，其中宽度为$w$的任何时间窗包含最多$a$的随机擦除或长度为最多$b$的擦除突发。需要恢复任何擦除的分组，其中擦除是按照信道模型的，具有$τ$时隙的严格解码延迟截止时间。目前文献中现有的速率最优构造通常需要在$τ$中指数增长的字段大小，用于常数$\frac{a}τ$。在这项工作中，我们提出了一个新的速率最优码的建设，涵盖所有的信道和延迟参数，这需要一个$O(τ^2)$字段大小。作为一种特殊情况，当$(b-a)=1$时，我们在$τ$中具有场大小线性。我们还提出了其他三个结构具有线性字段大小，在一定的约束条件下，信道和解码延迟参数。作为一个推论，我们得到低字段大小，速率最优的卷积码为任何给定的列距离和列跨度。仿真结果表明，新提出的流编码结构提供较低的丢包概率相比，现有的计划，吉尔伯特-埃利奥特和弗里奇曼通道的选定实例。
2019-03-14 cs.IT math.IT
Optimal Multiplexed Erasure Codes for Streaming Messages with Different Decoding Delays
本文考虑在包擦除信道上复用具有两个不同解码延迟的两个消息序列。在每个时隙中，源基于当前和先前的消息构造分组并发送分组，当分组从源行进到目的地时，该分组可以被擦除。目的地必须完美地恢复经受解码延迟$T_\mathrm{v}$的第一序列中的每个源消息和经受较短解码延迟$T_\mathrm{u}\le T_\mathrm{v}$的第二序列中的每个源消息。我们假设信道损耗模型在离散时间轴上引入固定长度$B$的突发擦除。在该信道损失假设下，先前求解了$T_\mathrm{v}\le T_\mathrm{u}+B$的情况的容量区域。在本文中，我们充分的能力区域的剩余情况$T_\mathrm{v}> T_\mathrm{u}+B$的特点。该方法的关键是通过将两个单流码叠加构成的复用流码，求出容量域的非平凡角点。逆证明中的主要思想是当信道经受周期性擦除模式时获得基因辅助界限，其中每个周期由长度- $B$突发擦除和随后的长度- $T_\mathrm{u}$无噪声持续时间组成。
2019-11-08 cs.IT math.IT
Subset Adaptive Relaying for Streaming Erasure Codes
针对三节点中继网络下的流编码场景，本文提出简化的子集自适应编码构造，在仅小幅损失可实现速率的前提下大幅提升编码实用性，并通过理论分析与数值模拟验证了性能。
2024-01-26 cs.IT math.IT
Robust Streaming Erasure Codes based on Deterministic Channel Approximations
我们研究近最佳纠错码的实时通信。在我们的设置中，编码器必须以顺序的方式对输入的源数据流进行操作，解码器必须在$T$数据包的固定回放截止时间内重建每个源数据包。底层信道是分组擦除信道，其可以引入突发和隔离丢失。我们首先考虑一类信道，其在长度为${T+1}$的任何窗口中引入给定最大长度$B,$的单个擦除突发或隔离擦除的某个最大数目$N$。我们证明，对于一个固定的速率和延迟，存在一个可实现的$B$和$N,$的值之间的权衡，并提出了一个家庭的代码，这是接近最佳的权衡。我们还考虑了另一类信道，其在每个感兴趣的窗口中引入突发{ \em和}孤立损失，并开发了相关的流代码。我们所有的构造都基于分层设计，并在Gilbert-Elliott信道的模拟中提供了比基线代码显著的改进。
2013-05-15 cs.IT math.IT
Low latency allcast over broadcast erasure channels
考虑通过不可靠的广播信道通信的n个节点。每个节点都有一个单独的数据包，需要与所有其他节点进行通信。时间是分时隙的，并且时隙足够长以供每个节点广播一个分组。每个广播到达节点的随机子集。目标是最小化直到所有节点都接收到所有分组的时间。我们研究了两种方案，（i）随机中继，和（ii）随机线性网络编码，并分析其性能的渐近制度，其中n趋于无穷大。还提出了广泛的n的模拟结果。
2021-07-22 cs.IT math.IT math.PR
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
Tracking and Control of Gauss-Markov Processes over Packet-Drop Channels with Acknowledgments
我们考虑的问题，跟踪状态的高斯-马尔可夫过程的速率限制擦除倾向的链接。我们首先集中在几个独立的过程被一个单一的观察者看到的情况。观测器将过程映射到有限速率的数据包中，这些数据包通过易擦除链路发送到状态估计器，并在数据包到达时得到确认。状态估计器的目标是以零延迟和最小均方误差（MMSE）跟踪过程。我们表明，在许多过程的限制，贪婪量化的平方误差失真是最佳的。也就是说，在优化当前时刻的过程的MMSE和未来时刻的过程的MMSE之间没有紧张。对于数据包擦除延迟的情况下，我们连接的问题，压缩边信息，这是已知的观察员，并可能是已知的状态估计器-其中最近的数据包作为边信息，可能已经被删除，并证明，由于一个时间单位的延迟的损失是相当小的。对于只有一个过程被跟踪的情况下，由多个状态估计系统，我们进一步表明，可变长度编码技术是在一个小的差距内的多个过程的外边界。我们证明了所提出的方法的有用性的简单设置的离散时间标量线性二次高斯控制与有限的数据速率反馈，容易数据包擦除。
2018-05-23 cs.IT math.IT
Throughput-Smoothness Trade-offs in Multicasting of an Ordered Packet Stream
越来越多的流媒体应用需要数据包在接收端严格有序。本文提供了一个框架，用于分析在这种应用程序中的数据包传输顺序。我们考虑的问题，组播一个有序的数据包流到两个用户在独立的擦除信道与即时反馈的源。取决于信道擦除，对于一个用户是有序的分组对于另一个用户可能是冗余的。因此，在吞吐量和到两个用户的按顺序分组递送的平滑度之间存在相互依赖性。我们使用一个马尔可夫链模型的数据包解码来分析这些吞吐量平滑权衡的用户，并提出编码方案，可以跨越不同的点上的每个权衡。
2014-05-14 cs.IT math.IT
Repair for Distributed Storage Systems with Erasure Channels
本文研究了擦除网络中分布式存储系统的修复问题，其中从幸存节点传输到新节点的数据包可能会丢失。基本的存储带宽的权衡计算在擦除网络中的组播分析。当传输（数据包）的数量趋于无穷大时，可以渐近地实现最优折衷界。对于有限数量的传输，我们研究了成功再生的概率。然后，我们研究了两种方法来增加成功再生的概率，即通过连接更多的幸存节点或通过增加节点的存储空间。使用更多的节点可能会造成更大的延迟，并且在某些情况下可能无法连接到更多的节点。我们发现，除了减少修复带宽，增加存储空间也可以增加修复的可靠性。
2013-01-29 cs.IT math.IT
Decoding of MDP Convolutional Codes over the Erasure Channel
研究了最大距离轮廓（MDP）卷积码在擦除信道上的译码性能，并与MDS分组码在相同信道上的译码性能进行了比较。在研究网络（如Internet）上的数据包传输时，包含大字母的擦除信道是一个重要的实用信道模型。
2009-03-17 cs.IT math.IT
Adaptive relaying for streaming erasure codes in a three node relay network
本文研究了三节点中继网络上的自适应流编码。在该设置中，源节点通过中继向目的地发送消息分组序列。源到中继链路和中继到目的地链路是不可靠的，并且分别最多引入$N_1$和$N_2$分组擦除。目的地节点必须在严格的延迟约束$T$内恢复每个消息分组。本文提出了可实现的流编码的所有可行的参数$\{N_1, N_2, T\}$，利用的事实，即中继自然观察到的擦除模式发生在从源到中继的链路，因此它可以适应其中继策略的基础上，这些意见。在最近的工作中，Fong等人提供了具有信道状态独立中继策略的流编码。本文提出的码在$N_2 > N_1$时实现的速率高于Fong等人提出的码，并且在$N_2 = N_1$时实现相同的速率。本文还提出了一个上限的可实现的速率，考虑到擦除在两个链接，以限制在第二个链接的速率。的上限被证明是紧比一个平凡的界限，认为只有在第二个链接的擦除。
2022-03-10 cs.IT math.IT
Rate-Optimal Streaming Codes for Channels with Burst and Isolated Erasures
从数据包擦除中及时恢复数据包对于许多流应用来说是至关重要的。Martinian和Sundberg的早期论文介绍了流编码的框架，并设计了速率最优编码，允许从长度高达$B$的擦除突发中进行延迟约束恢复。Badr等人最近的工作扩展了这一结果，并引入了滑动窗口信道模型$\mathcal{C}(N,B,W)$。在该模型下，在宽度为$W$的滑动窗口中，以下擦除模式之一是可能的（i）长度至多为$B$的突发或（ii）至多为$N$（可能是非连续的）任意擦除。Badr等人从$\mathcal{C}(N,B,W)$模型下允许的任何擦除模式中获得了可以以时间延迟$T$恢复的流代码的速率上限。然而，除了几个参数集外，没有与边界匹配的结构。在本文中，我们提出了一个明确的家庭的代码，实现了所有可行的参数$N$，$B$，$W$和$T$的速率上界。
2018-01-18 cs.IT math.IT
Delay on broadcast erasure channels under random linear combinations
我们考虑一个发射机广播随机线性组合（在一个字段的大小$d$）形成从一个$c$分组块的$n$接收器的集合，其中发射机和每个接收器之间的信道是独立的擦除信道与接收概率$\mathbf{q} = (q_1,\ldots,q_n)$。我们建立了几个属性的随机延迟，直到所有的$n$接收器已经恢复了所有的$c$数据包，表示为$Y_{n:n}^{(c)}$。首先，我们提供了上下界，精确的表达式，并为$Y_{n:n}^{(c)}$的时刻递归。其次，我们研究了每包延迟$Y_{n:n}^{(c)}/c$作为$c$的函数，包括渐近延迟（作为$c \to \infty$），和单调性（在$c$）性能的每包延迟。第三，我们采用极值理论来研究作为$n$的函数的$Y_{n:n}^{(c)}$（作为$n \to \infty$）。一些结果是新的，一些结果是现有结果的扩展，和一些结果是证明已知的结果使用新的（概率）证明技术。
2017-01-01 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
Streaming-Codes for Multicast over Burst Erasure Channels
我们研究了突发擦除信道上实时流媒体的容量限制。源分组流必须被顺序编码，并且所得到的信道分组必须通过两个接收机突发擦除广播信道来传输。源数据包必须在每个接收器处顺序地重建，其中可能具有不同的重建截止期限。我们研究了作为突发长度和延迟的函数在两个接收器的相关容量。我们建立的系统的操作可以分为两个主要制度：低延迟制度和大延迟制度。我们充分的能力在大延迟制度的特点。这种特性的关键是接收器之一的延迟中固有的松弛。在此机制中的每一点，我们都可以将至少一个用户的延迟减少到某个临界值，因此足以获得某些临界延迟的代码构造。我们部分地描述了在低延迟制度的能力。我们的能力的结果涉及代码的建设和逆技术，似乎是新颖的。我们还提供了一个严格的信息论逆定理在点到点设置的研究Martinian在早期的工作。
2013-03-18 cs.IT math.IT
Rate-Optimal Streaming Codes over Three-Node Relay Networks with Burst Erasures
本文针对三节点中继网络在突发擦除和延迟约束下，提出在更宽松条件下达到最优码率的流编码构造，丰富了速率最优流编码族。
2025-09-08 cs.IT math.IT
Timely Updates over an Erasure Channel
使用年龄的信息（AoI）度量，我们检查通过二进制擦除通道的监视器/接收器的编码更新的传输。我们首先推导出的平均状态更新年龄的无限增量冗余（IIR）系统中，一个k-符号更新的传输continesuntil收到k个符号。然后将该系统与固定冗余（FR）系统进行比较，在固定冗余（FR）系统中，每个更新作为n个符号分组被发送，并且当且仅当接收到至少k个符号时，该分组才被成功接收。如果接收到少于k个符号，则丢弃更新。与IIR系统不同，FR系统不需要来自接收机的反馈。对于一个单一的监视器系统，我们表明，调整冗余的符号擦除率使FR系统执行以及IIR系统。随着监视器数量的增加，FR系统的性能优于IIR系统，IIR系统保证将所有更新交付给所有监视器。
2018-10-03 cs.IT math.IT
Delay Minimization in Real-time Communications with Joint Buffering and Coding
我们提出了一个封闭形式的表达式，最小的延迟，是在一个设置，结合缓冲区和擦除码，用于减轻数据包延迟方差。纠删码是根据最近的信息论结果有限块长码建模。评估表明，准确的网络参数的知识是必不可少的最佳操作。此外，它表明，当网络分组延迟方差是大的，缓冲区延迟变得可以忽略不计。因此，在这种情况下，延迟预算应该主要花费在纠删码上。
2016-10-14 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
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
Linear Network Coding Capacity Region of The Smart Repeater with Broadcast Erasure Channels
这项工作认为，智能中继网络中，一个单一的源$s$要发送两个独立的数据包流的中继$r$的帮助下，目的地$\{d_1,d_2\}$。来自$s$或$r$的传输由分组擦除信道建模：对于每个时隙，由$s$发送的分组可以以一定概率由$\{d_1,d_2,r\}$的随机子集接收;并且由$r$发送的那些分组将由$\{d_1,d_2\}$的随机子集接收。通过在每个时隙中允许至多一个$\{s,r\}$发送来避免干扰。该模型的一个示例是当中间的中继使用相同的下行链路资源用于吞吐量/安全性增强时支持两个小区边缘用户的任何蜂窝网络。在这种情况下，我们研究的容量区域时，允许线性网络编码（LNC）的$(R_1,R_2)$。建议的LNC内界引入了更先进的包装混合操作比以前众所周知的蝴蝶式XOR操作偷听到的数据包的两个共存的流。一个新的LNC外界推导出探索的内在代数结构的LNC问题。数值结果表明，超过85%的实验，建议的外和内边界之间的相对和率差距小于0.08%下的强中继设置和0.04%下的任意分布，从而有效地包围智能中继问题的LNC容量。
2016-05-04 cs.IT math.IT
On the Performance Analysis of Streaming Codes over the Gilbert-Elliott Channel
Gilbert-Elliot（GE）信道是网络中普遍接受的分组擦除模型。流代码是一类分组级擦除代码，旨在通过GE信道提供可靠的通信。流代码的设计可以被视为两步过程。在第一个，一个更听话的，延迟约束滑动窗口（DCSW）信道模型被认为是一个代理的GE信道。然后，流代码被设计为从DCSW信道模型引入的所有擦除中可靠地恢复。仿真通常用于评估原始GE信道上的流传输代码的性能，因为分析性能评估是具有挑战性的。在本文中，我们采取了重要的第一步，分析性能评估。认识到，最有效的构造的流代码是基于对角嵌入或水平嵌入的标量块码内的数据包流，本文提供了上界和下界的块擦除概率的基础标量块码时，操作在GE信道。
2021-09-07 cs.IT math.IT
Rate-Optimal Streaming Codes Over the Three-Node Decode-And-Forward Relay Network
本文研究了随机和突发数据包擦除情况下的三节点解码转发（D&F）中继网络。源希望通过中继向目的地传输无限的数据包流。三节点D&F中继网络受到T个分组的解码延迟的约束，即，由源在时间i发送的分组必须由目的地在时间i+T之前解码。对于从源到中继和中继到目的地的各个信道，我们假设一个基于延迟约束滑动窗口（DCSW）的数据包擦除模型，该模型可以被视为一个易于处理的近似，以普遍接受的吉尔伯特-埃利奥特信道模型。在该模型下，任何宽度为w的时间窗口包含最多为b（>= a）的随机擦除或擦除突发。因此，源-中继和中继-目的地信道被建模为（a_1，b_1，w_1，T_1）和（a_2，b_2，w_2，T_2）DCSW信道。我们首先推导出三节点D&F中继网络容量的上界。然后，我们表明，上界是紧的参数制度：最大{b_1，b_2}|（T-b_1-b_2-max{a_1，a_2}+1），a1=a2或b1=b2。码构造要求字段大小在T中是线性的，并且具有与解码MDS码的解码复杂度相等的解码复杂度。
2022-11-29 cs.IT math.IT
Random Linear Network Coding For Time Division Duplexing: When To Stop Talking And Start Listening
提出了一种新的用于时分双工信道可靠通信的随机线性网络编码方案。该设置假设分组擦除信道，并且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（ACK）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。我们提供了这个问题的分析表明，有一个最佳数量的编码数据包，在平均完成时间方面，要发送之前停止听。该数目取决于延迟、数据包擦除和ACK擦除的概率以及接收器解码数据所需的自由度的数目。该方案在完成固定数量的数据分组的传输的平均时间方面是最优的。我们表明，它的性能是非常接近的全双工系统，而传输不同数量的编码数据包可能会导致大的性能下降，特别是如果延迟很高。此外，我们研究了我们的方案的吞吐量性能，并将其与现有的半双工Go-back-N和选择性重传ARQ方案进行比较。数值结果表明，在大多数情况下，我们的方案具有相似的性能选择性重复和相当的性能增益时，延迟和分组错误概率高。
2008-09-13 cs.IT math.IT
Rateless Codes for the Multi-Way Relay Channel
我们考虑分布式卢比变换（DLT）码的高效数据包传输的多路中继网络，其中的链路被建模为擦除信道。密度演化应用于渐近性能分析，并随后使用在一个线性规划的设计框架，优化度分布在中继开销方面。此外，在中继器处引入缓冲器，以即使在上行链路传输期间丢失分组也能够实现高效的下行链路传输。因此减轻了在上行链路传输期间由链路擦除引起的延迟和/或擦除率方面的性能损失。所提出的DLT码在开销和解码擦除率方面提供了显著的改进。有限长码的数值结果密切遵循渐近分析。我们的研究结果表明，提出的基于缓冲区的DLT码优于有损上行链路传输的同行。
2014-10-01 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
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
Semantic-Aware Neural Video Codec for Error-Resilient Low-Latency Transmission
Nokia Bell Labs（诺基亚贝尔实验室）
针对不可靠信道下的低延迟视频传输，提出基于DCVC-RT的语义感知多级神经编码方法，通过优先级数据包分配和抗差错熵模型，显著提升鲁棒性并保留任务相关视觉内容。
2026-09-16 cs.IT cs.LG cs.MM
