On the Semi-Decidability of Remote State Estimation and Stabilization via Noisy Communication Channels
我们考虑的任务，远程状态估计和稳定的干扰线性植物通过嘈杂的通信信道。2007年，Matveev和Savkin在这个问题和香农的零错误通信理论之间建立了惊人的联系。通过应用最近的结果的可计算性的信道可靠性函数和可计算性的有噪信道的零误差容量的Boche和Deppe，我们分析，如果在一组线性定常系统与噪声通信信道配对，它是一致可判定的图灵机是否远程状态估计和稳定是可能的。这个问题的答案在很大程度上取决于设备是否受到随机噪声的干扰。我们的分析包括有和没有信道反馈的情况下，以及一个削弱形式的状态估计和稳定。从最广泛的意义上说，我们的研究结果对计算机辅助设计和自主系统的能力产生了根本性的限制，假设它们是基于真实世界的数字计算机。
2021-03-26 cs.IT math.IT math.OC
Identification, Secrecy, Template, and Privacy-Leakage of Biometric Identification System Under Noisy Enrollment
在这项研究中，我们调查的基本权衡识别，保密性，模板和隐私泄漏率在生物识别系统。Ignatenko和Willems（2015）研究了该系统，假设系统注册过程中的通道是无噪声的，并且他们没有考虑模板速率。然而，在登记过程中，高度考虑的是，当扫描生物数据时会出现噪声。在本文中，我们在注册过程中施加一个有噪声的信道，并表征率元组的容量区域。通过引入两个辅助随机变量证明了容量域，这在以往的研究中是没有的。作为特殊情况，所获得的结果表明，特征简化为Ignatenko和Willems（2015）给出的特征，其中注册通道是无噪声的，并且对模板速率没有约束，并且它也与Günlü和Kramer（2018）推导的结果一致，其中只有一个个体。
2022-02-21 cs.IT math.IT
Concatenated Coding Using Linear Schemes for Gaussian Broadcast Channels with Noisy Channel Output Feedback
线性编码方案已成为加性高斯白噪声广播信道（AWGN-BC）无噪声反馈编码的主要选择。这些方案的可实现速率区域远远超出了没有反馈的AWGN-BC的容量区域。在本文中，级联编码设计的$K$ -用户AWGN-BC噪声反馈的建议，依赖于线性反馈方案，以实现无反馈容量区域以外的速率元组。具体地，具有噪声反馈的AWGN-BC的线性反馈码被用作内码，该内码创建从发射机到每个接收机的有效单用户信道，然后开环编码被用于在这些单用户信道上编码。无噪声反馈的线性反馈方案的可实现的速率区域示出为足够小的反馈噪声水平的级联编码方案是可实现的。然后，提出了一种用于具有噪声反馈的$K$ -用户对称AWGN-BC的线性反馈编码方案，并针对级联编码方案进行了优化。最后，我们将级联编码设计应用于两用户AWGN-BC，其中一个接收器具有单个噪声反馈链路。
2013-07-11 cs.IT math.IT
On the Capacity of the Discrete Memoryless Broadcast Channel with Feedback
本文提出了一种离散无记忆广播信道的{无噪声，有噪声，广义}反馈编码方案，并导出了相应的可达域。该方案是基于一个块马尔可夫策略相结合的马顿计划和一个有损版本的格雷-怀纳计划与边信息。在每个块中，发射机发送新的数据和更新信息，允许接收机改善在前一个块中观察到的信道输出。对于Dueck广播信道的推广，我们的方案实现了无噪声反馈容量，这是严格大于无反馈容量。对于Blackwell信道的推广，当反馈是无噪声的，我们的新方案实现的速率点是在无反馈容量区域之外。它遵循一个简单的连续性参数，对于这两个信道，当反馈噪声足够低时，我们的方案提高了无反馈容量，即使当反馈是嘈杂的。
2012-11-25 cs.IT math.IT
Simulating Noisy Channel Interaction
我们表明，$T$轮的相互作用在二进制对称信道$BSC_{1/2-ε}$反馈可以模拟与$O(ε^2 T)$轮的相互作用在一个无噪声的信道。我们还介绍了一个更一般的“能源成本”模型的相互作用在嘈杂的通道。我们表明，能源成本是等同于外部信息的复杂性，这意味着我们的模拟结果是不太可能结转到能源的复杂性。我们的主要技术创新是从模拟噪声信道到模拟稍微少噪声信道的自还原，这可能在交互式压缩领域有其他应用。
2014-09-15 cs.IT math.IT
Performance Bounds on Sparse Representations Using Redundant Frames
我们认为近似的信号的一个帧的元素在一个复杂的向量空间的维度$N$和制定无噪声和噪声稀疏表示问题。无噪声表示问题是找到信号$\mathbf{r}$的稀疏表示，假定这样的表示存在。在这种情况下，我们显式地构造一个框架，称为范德蒙框架，对于该框架，可以使用$O(N^2)$操作唯一地解决无噪声稀疏表示问题，只要$\mathbf{r}$的稀疏表示中的非零系数的数量对于某些$0 \le ε\le 0.5$是$εN$，从而改进Candes和Tao \cite{Candes-Tao}的结果。我们还表明，$ε\le 0.5$不能放松不违反唯一性。噪声稀疏表示问题是找到满足失真准则的信号$\mathbf{r}$的稀疏表示。在这种情况下，我们建立一个下界之间的权衡稀疏的表示，潜在的失真和冗余的任何给定的帧。
2007-03-09 cs.IT math.IT
The necessity and sufficiency of anytime capacity for stabilization of a linear system over a noisy communication link, Part II: vector systems
在第一部分中，我们回顾了香农的经典概念的能力是不足以表征一个嘈杂的通信信道，如果该信道是用来作为一个反馈回路的一部分，以稳定一个不稳定的标量线性系统。虽然经典的容量是不够的，一种意义上的容量（参数化的可靠性）称为“随时容量”是必要的，并在这种情况下，信道评估足够的。所需的速率是开环系统增益的对数，所需的可靠性来自所需的稳定性。即使在有噪声观测的情况下，观测器和控制器之间没有任何显式反馈，也能保持足够的精度。这建立了标量镇定问题和时滞泛反馈通信问题之间的渐近等价性。在第二部分中，建立了矢量状态的推广，并且不稳定本征值的大小起着至关重要的作用。为了处理这类系统，引入了任意时刻速率域的概念。这是通道可以支持的速率区域，同时仍然满足并行消息流的潜在不同的随时可靠性目标。所有的标量结果推广的特征值的特征值的基础上。当没有显式反馈的噪声信道输出时，不稳定系统的固有延迟告诉我们反馈延迟需要什么，同时评估信道的任意时间速率区域。一个涉及二进制擦除通道的例子是用来说明如何区分服务是需要在任何基于分离的控制架构。
2007-12-06 cs.IT math.IT
The adaptive zero-error capacity for a class of channels with noisy feedback
具有无噪声反馈的离散无记忆信道（DMC）的自适应零差错容量已被证明是正的，只要存在至少一个信道输出“不证明者”，即，不能从至少一个输入到达的信道输出。此外，只要存在一个disprover，自适应零错误容量达到香农（小错误）的能力。在这里，我们研究的DMC的零错误容量时，信道反馈是嘈杂的，而不是完美的。我们表明，噪声反馈的自适应零错误容量是下界的前向信道的零未检测到的错误容量，并表明在一定条件下，这是紧。
2017-04-04 cs.IT math.IT
The Gaussian Channel with Noisy Feedback: Improving Reliability via Interaction
考虑由两个独立的（前馈和反馈）加性高斯白噪声（AWGN）信道连接的一对终端，并受到各个功率约束的限制。第一终端希望以给定速率可靠地向第二终端发送信息。虽然在没有反馈和无噪声反馈的情况下的可靠性得到了很好的研究，但对有噪声反馈的情况知之甚少。在这项工作中，我们提出了一个互动的计划，显着提高了可靠性相对于无反馈设置，每当反馈信噪比（SNR）是足够大的前馈SNR。该方案结合了Schalkwijk-Kailath（S-K）编码和模格模拟传输。
2015-04-15 cs.IT math.IT
Zero-Error Feedback Capacity for Bounded Stabilization and Finite-State Additive Noise Channels
本文研究了具有记忆的{ \em因果}离散信道的零差错反馈能力。首先，通过扩展经典的零差错反馈容量的概念，一个新的概念{ \em均匀零差错反馈容量} $ C_{0f} $的这种信道被引入。利用这一概念，通过因果信道的不稳定的{噪声}线性系统的{有界}稳定的一个严格条件，假设没有{信道}状态信息的任何一端的信道。
2022-06-01 cs.IT math.IT
Exact Thresholds for Noisy Non-Adaptive Group Testing
本文针对噪声非自适应群组测试，在伯努利和近恒定每项测试数两种随机设计下推导出精确渐近阈值，结合信息论阈值解码器与最大似然解码分析，同时给出上界和下界，显著缩小了与无噪声设置之间的理论差距。
2024-10-23 cs.DM cs.IT math.IT
Inner Bound for the Capacity Region of Noisy Channels with an Authentication Requirement
标准和窃听信道的许多变化的速率区域已经被彻底探索。保密容量的特点是所需的速率损失，以确保对手没有获得有关传输的信息。身份验证没有标准的度量，尽管它是保密性的重要对应物。虽然一些结果已经采取了信息理论的方法来解决认证编码的问题，但全速率区域和伴随的权衡尚未被表征。在本文中，我们提供了一个内界的平均认证和可靠性约束的可达速率。结合和分析两个现有的认证方案的噪声和无噪声信道的界限。我们发现，我们的编码方案改进现有的计划。
2018-06-26 cs.IT math.IT
Non-adaptive probabilistic group testing with noisy measurements: Near-optimal bounds with efficient algorithms
我们考虑通过非自适应“随机池化”组测试从大集合中检测缺陷项的一小部分集的问题。我们考虑的情况下，当测量是无噪声的，和的情况下，当测量是嘈杂的（每个组测试的结果可能是独立的故障概率q）。这些方案的订单最优结果在文献中是已知的。我们给这些问题的查询复杂性的信息理论的下限，并提供相应的计算效率的算法，匹配的下限到一个常数因子。据我们所知，这项工作是第一次明确估计这样一个常数，这些问题的上限和下限之间的差距的特点。
2011-07-22 cs.IT math.IT
Optimal Overlap Detection of Shotgun Reads
本文研究鸟枪法短读段的重叠检测，分别在无噪声平稳遍历序列与无记忆信道含噪、平稳无记忆序列情形下，精确刻画最优 Bayesian 检测器的渐近错误概率。
2025-02-19 cs.IT math.IT math.ST
Short-packet Transmission via Variable-Length Codes in the Presence of Noisy Stop Feedback
我们提出了一个上限的错误概率，可实现使用可变长度的停止反馈码，对于固定大小的信息有效载荷和给定的约束的最大延迟和平均服务时间。与Polyanskiy等人（2011）提出的界限（其涉及停止信号通过无噪声反馈信道发送的场景）不同，我们的界限适用于反馈链路有噪声的实际相关设置。通过数值评估我们的界限，我们说明，对于固定的延迟和可靠性的限制，在反馈链路中的噪声可以导致显着增加的最小平均服务时间，在某种程度上，固定长度的代码没有反馈可能是最好的在某些情况下。
2020-02-19 cs.IT math.IT
List Decoding Bounds for Binary Codes with Noiseless Feedback
本文首次研究带无噪声反馈的二进制码列表译码半径，完全确定列表大小为2时的半径为3/7，并对更大列表给出上界1/2-1/(2^{ℓ+2}-2)。
2024-10-02 cs.IT math.IT
Stabilization of Linear Systems Over Gaussian Networks
研究了高斯中继网络上带噪声线性时不变对象的远程镇定问题。该网络由一个传感器节点、一组中继节点和一个远程控制器组成。传感器和中继节点的操作受到平均发射功率约束，并且它们可以合作以将工厂状态的观测传达给远程控制器。所有节点之间的通信链路被建模为高斯信道。导出了在各种网络拓扑结构下均方镇定的充分必要条件充分条件。充分条件一般使用无延迟线性策略获得，必要条件使用信息论工具获得。不同的设置，线性政策是最佳的，渐近最佳的（在某些参数的系统）和次优已被确定。对于有噪声的多维源控制在标量信道的情况下，它表明，线性时变策略导致最小容量的要求，满足基本的下界。对于无噪声源和并行信道的情况，已经确定了满足下界的非线性策略。
2013-07-29 cs.IT math.IT math.OC
Quantum Reverse Shannon Theorem Revisited
本文将 Bennett 等人提出的经典与量子两个量子逆香农定理统一为单一综合定理，并推广到一般混合态参考系统及编码器端一般边信息情形，从而统一反馈与无反馈定理。
2025-04-09 cs.IT math.IT quant-ph
Strong Converse for Testing Against Independence over a Noisy channel
从强逆性质的角度研究了噪声（离散无记忆）信道下的分布式二元假设检验问题。Ahlswede和Csiszár证明，当信道速率受限且无噪声时，上述设置中的强逆成立。出于这一观察，我们表明，强逆继续持有在嘈杂的通道设置HT的一个特殊情况下，被称为测试对独立性（TAI）。证明利用了爆破引理和Tyagi和Watanabe最近的测量技术的变化作为关键工具。
2020-06-08 cs.IT math.IT math.ST
Coding Schemes for the Noisy Torn Paper Channel
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
本文提出利用静态和数据依赖性标记设计编码方案，以应对噪声撕裂纸信道中的数据衰减问题，实现高重建率。
2026-09-15 cs.IT math.IT
Joint Identification and Sensing with Noisy Feedback: A Task-Oriented Communication Framework for 6G
Technical University of Braunschweig（布伦瑞克工业大学）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
本文研究了在具有噪声严格因果反馈的态依赖离散无记忆信道中联合识别与感知（JIDAS）的问题，推导了容量-失真函数的上下界，揭示了噪声反馈下JIDAS的基本限制。
2026-03-31 cs.IT math.IT
Message Authentication Code over a Wiretap Channel
消息认证码（MAC）是密钥函数$f_K$，使得当与Bob共享秘密$K$的Alice向后者发送$f_K(M)$时，Bob将确保$M$的完整性和真实性。传统上，假设信道是无噪声的。然而，Maurer表明，在这种情况下，攻击者可以在验证$\ell$消息后以$2^{-\frac{H(K)}{\ell+1}}$的概率成功。在本文中，我们考虑设置的通道是嘈杂的。具体地，Alice和Bob通过离散无记忆信道（DMC）$W_1$和无噪声但不安全的信道连接。此外，攻击者Oscar通过DMC $W_2$与Alice连接，并通过无噪声信道与Bob连接。在这种情况下，我们研究的框架，发送$M$无噪声信道和传统的MAC $f_K(M)$信道$(W_1, W_2)$。我们把有噪声的信道看作是一种昂贵的资源，并将认证率$ρ_{auth}$定义为消息长度与$W_1$使用的信道数$n$的比值。该框架的安全性取决于用于$f_K(M)$的信道编码方案。自然编码方案是使用Csiszár和Körner的保密容量实现码。直觉上，这也是最优策略。然而，我们提出了一个编码方案，实现了更高的$ρ_{auth}.$我们的关键点，这是在保密能力设置，鲍勃需要恢复$f_K(M)$，而在我们的编码方案，这是没有必要的。如何在不恢复$f_K(M)$的情况下检测攻击是本文的主要贡献。我们通过随机编码技术来实现这一点。
2015-05-29 cs.CR 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
Noisy Non-Adaptive Group Testing: A (Near-)Definite Defectives Approach
本文研究带噪非自适应群组测试问题，提出近确定缺陷项（NDD）算法，给出伯努利测试设计下的可达速率与逆界，并揭示Z信道与反向Z信道在群组测试中的行为差异。
2021-12-29 cs.IT math.IT math.PR
Optimal Estimation with Limited Measurements and Noisy Communication
Coordinated Science Laboratory, University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校协同科学实验室）
本文研究了一种单传感器与单估计器的顺序估计和传感器调度问题，考虑了噪声信道下的最优编码与传输策略，发现噪声存在时出现相变现象。
2015-09-28 cs.IT cs.SY eess.SY
Activated zero-error classical communication over quantum channels assisted with quantum no-signalling correlations
我们研究了激活的量子无信令辅助零错误经典容量，首先允许从一些无噪声的前向通信信道的援助，后来偿还的帮助者的成本。该激活的通信模型将附加的前向无噪声信道视为通信的催化剂。首先，我们表明，一次性激活容量可以制定为一个半定规划，我们得出了一些惊人的性能，这种能力。我们进一步提出了一个充分条件下，一个嘈杂的通道可以被激活。其次，我们证明了一比特无噪声经典通信能够完全激活任何经典量子信道，以实现其渐近容量，或半定（或分数）包装数。第三，我们证明了任何量子信道的渐近激活容量不能超过其初始渐近容量。我们还证明了量子信道的渐近无信令辅助零差错容量不等于半定填充数，这与经典量子信道的情况不同。
2017-12-18 cs.IT math.IT quant-ph
Authentication over Noisy Channels
在这项工作中，消息认证噪声信道进行了研究。该模型是Wyner窃听信道模型的认证理论对应。两种类型的对手攻击，即模仿攻击和替代攻击，分别为单消息和多消息认证的情况下进行了研究。对于每一种情况下，信息理论上的下限和上限对手的成功概率。值得注意的是，在这两种情况下，下限和上限相匹配，因此，在嘈杂的信道上的消息认证的基本限制是充分的特点。对手的成功概率被进一步证明是小于在经典的认证模型，其中的信道被假定为是无噪声的。这些结果依赖于一个新的认证方案，其中的关键信息是用来提供同时保护再次两种类型的攻击。
2008-02-19 cs.CR cs.IT math.IT
On Remote Estimation with Multiple Communication Channels
Coordinated Science Laboratory, University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校协同科学实验室）
本文研究了多个通信信道下的序列估计和传感器调度问题，指出传统方法在新设定下可能不优，并通过引入辅助信道提出阈值-阈值调度策略。
2015-09-30 cs.IT cs.SY eess.SY
BranchHull: Convex bilinear inversion from the entrywise product of signals with known signs
本文研究了从$\mathbb{R}^L$中的两个向量$x$和$w$的项积恢复它们的双线性逆问题。对于向量具有已知符号且属于已知子空间的情况，我们引入凸程序BranchHull，其在自然参数空间中提出，不需要近似解或初始化以便陈述或求解。在结构假设下，$x$和$w$是已知的$K$和$N$维随机子空间的成员，我们给出了无噪声和噪声情况下的恢复保证.在无噪声的情况下，我们证明了BranchHull恢复$x$和$w$高达固有的缩放模糊度时，$L\ \gg\ 2(K+N)$的概率很高。分析提供了一个精确的上限的系数为样本的复杂性。在有噪声的情况下，我们表明，高概率的BranchHull是强大的小密集噪声时，$L = Ω(K+N)$。BranchHull是由电介质成像中的扫描失真去除任务激发的，其中一个信号是非负反射率，另一个信号存在于已知的小波子空间中。其他潜在的应用是盲解卷积和自校准。
2019-01-05 cs.IT math.IT math.OC
On Remote Estimation with Multiple Communication Channels
Coordinated Science Laboratory, University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校协调科学实验室）
本文研究多通信通道下的远程估计问题，指出传统对称阈值策略在多通道环境下不再最优，并引入辅助通道以确定状态符号，证明阈值-阈值策略在特定条件下最优。
2018-04-08 cs.IT cs.SY eess.SY
