系统LT码在删除信道下的渐进性能分析及度分布设计

首先基于与或树分析法,对系统LT码在删除信道下的渐进性能公式进行推导,并给出其下限。仿真结果表明当开销足够大时,实际误码率,渐进性能与下限三者完美匹配。然后根据渐进性能,提出改进的优化模型（Improved systematic linear programming,ISLP）对度分布进行优化设计。优化所得的度分布明显优于鲁棒孤波分布(Robust soliton distribution,RSD)分布与截断度分布(Truncated degree distribution,TDD)分布。另外,优化后的度分布其渐进性能可由设定的开销与误码率进行控制,即在所设置的开销之内达到理想的误码率,这一特性可进一步影响完全译码时所需开销。仿真结果表明,数据恢复时所需的开销与所设置的开销相近。对比系统LT码和LT码的误码率与恢复原始数据时所需的开销和编译码时间,表明系统LT码能比LT码更快地恢复原始数据,具有更优的性能。     

面向纠删码的低成本多节点失效修复方法

针对现有纠删码修复方法开销大、效率低的问题,提出一种低成本多点失效修复方法。通过基于网路距离的节点选择算法增加节点之间的可用带宽,采用多线程以及流水线的数据传输方法提高多节点失效修复效率,同时使用基于中心节点的多点修复方法降低多节点失效修复开销。实验结果表明,与基于星型结构的串行修复策略、基于树型结构的串行修复策略和最小存储再生码相比,该方法多点修复效率较高,平均修复时间分别减少了25%,16%和20%。     

基于异或的隐私保护码优化研究

随着存储系统的发展,为了满足当前高速增长的信息数据量对存储的需求,云存储行业迅速兴起。然而,单云存储面临着数据保密性、安全性、可用性和厂商锁定的风险。基于异或的非系统纠删码-隐私保护码(PPC)可以用来构造具有隐私保护能力的多云存储系统,从而在很大程度上解决上述问题。主要针对PPC编码算法进行优化,以提高编码运行性能。通过设计搜索PPC的最优调度来减少编码过程中的异或次数。由于PPC的编码/解码计算可以表示为生成矩阵(0/1矩阵)和数据向量的乘法,直观上计算量与生成矩阵中1的数目成正比,因此通过对计算次序的优化调度可以获得更好的性能。首先, 设计并实现搜索PPC最优调度次序的算法,利用此算法寻找计算性能最优者,可优化具有隐私保护能力的多云存储系统的性能。其次,在基于最优调度次序的编码算法的基础上,利用AVX2技术的SIMD并行优化来提高编码过程中的每次异或的性能。实验表明,基于最优调度的编码性能提高了34.8%,进行SIMD并行优化后进一步提高了107.1%。     

右边正则纠删码中二部图的构造算法

通过深入研究右边正则度序列的分析性质,设计了右边正则纠删码度序列的参数优化算法.基于此算法,提出了右边正则纠删码设计中随机二部图的连边构造算法.数值结果证明了所给的度序列参数优化算法的有效性.仿真结果表明基于右边正则度序列的级联型纠删码的性能优于Tornado码.随机二部图的连边构造算法和度序列的参数优化算法有助于右边正则纠删码的设计及其工程应用.     

分布式存储系统中的预测式纠删码研究

纠删码消耗的存储空间较少,获得的数据可靠性较高,因此被分布式存储系统广泛采用.但纠删码在修复数据时较高的修复成本限制了其应用.为了降低纠删码的修复成本,研究人员在分组码和再生码上进行了大量的研究.由于分组码和再生码属于被动容错方式,对于一些容易出现失效的节点,采用主动容错的方式能更好地降低修复成本,维护系统的可靠性,因...     

基于数据挖掘的存储数据纠删码容错方法仿真

在存储数据的纠删码容错中,针对传统存储数据纠删码容错方法容错速度较低的问题,提出一种基于数据挖掘的存储数据纠删码容错方法。采用数据挖掘方法对存储数据纠删码进行重构,计算存储数据纠删码的丢失片段;利用CHR算法对存储数据纠删码进行异构修复,通过建立存储数据纠删码容错模型实现存储数据的纠删码容错。为了验证存储数据纠删码容错方法的有效性,将存储数据纠删码容错方法与传统存储数据纠删码容错方法进行对比,实验结果得出:上述方法与基于流水线的存储数据纠删码容错方法、基于RapidRaid码的存储数据纠删码容错方法、基于非规则LDPC码的存储数据纠删码容错方法的容错速度分别为:286Mbps/s、262Mbps/s、243Mbps/s、232Mbps/s,比较可知,所提方法的容错速度最快,证明了上述方法的优越性。     

低密度纠删码度分布序列的若干分析性质

研究了删除信道中逼近容量的度分布序列。证明了低密度纠删码的度分布序列为逼近容量序列的充分必要条件，给出并证明了左边正刚度分布序列的若干分析性质，指出删除信道中逼近容量的度分布序列也应具有某些类似的分析性质。这些分析性质对低密度纠删码度分布序列的设计有着重要的理论指导意义。     

基于无比率限制纠错编码的内容分布网络的设计与实现

结合CDN和P2P两种不同网络结构的优点,改善传统内容分布网络的拓扑结构,给出了一种基于无比率限制纠错编码实现的P2P内容分布网络设计。介绍了该内容分布网络的系统结构及相关关键技术等方面内容,以及这种新内容分布网络的特性。     

纠删码存储系统中数据修复方法综述

纠删码技术具有存储开销低的优势,然而在进行数据修复时面临修复时间长和对前端应用性能影响高的缺陷。给出纠删码技术中数据修复完成时间的计算模型,指出影响修复性能的关键因素,进而选取计算开销、读写开销、传输开销作为修复性能的评价标准;分析了现有研究工作如何降低计算、读写和传输3种开销,重点讨论了其关键性技术的优缺点;最后从修复性能、可靠性、存储开销等方面对现有编码方案进行对比,并指出未来可能的研究方向。     

基于改进型右边正则度分布序列的低密度纠删码

通过对右边正则度分布序列的详细分析之后,给出了一种改进型右边正则度分布序列．证明了基于改进型右边正则度分布序列的级联型低密度纠删码能以任意接近删除信道容量的速率进行传输．同时指出所构造的级联型低密度纠删码的码率等于给定的码率,从而克服了基于原来的右边正则度分布序列的级联型低密度纠删码只能通过增大二部图右边结点的度数使得所构造纠删码的码率逼近给定的码率这一缺点．模拟结果验证了改进型右边正则度分布序列的正确性．     

On Stability in the Presence of Analog Erasure Channel Between the Controller and the Actuator

Consider a discrete-time networked control system, in which the controller has direct access to noisy measurements of the output of the plant. However, information flows from the controller to the actuator via a channel that features Bernoulli erasure events. If an erasure occurs, the channel outputs an erasure symbol; otherwise, it transmits a real finite-dimensional vector. We determine necessary and sufficient conditions for the stabilizability of an unstable linear time-invariant finite-dimensional plant. Given a minimal state-space representation for the plant, the necessary and sufficient conditions for stabilizability are expressed in terms of the probability of erasure at the channel and of the spectral radius of the one-step state transition matrix. There are two main results in the technical note. The first result shows that if the actuator has processing capabilities, then the necessary and sufficient conditions for stabilizability remain unchanged with or without acknowledgements from the actuator to the controller. The second result shows that the stabilizability conditions are identical for two types of actuators: (Type I) Processing at the actuator has access to the plant's model;      

基于RS纠删码的无线传感器网络信息分发协议性能评价

无线传感器网络中,传感器节点的能量、存储和计算能力有限,且无线传感器网络具有数据链路不对称、拓扑易变化等特点,设计节能可靠的网络协议是困难的。设计良好的网络协议不仅能降低网络的负载,还有助于节省传感器节点的能量,从而延长网络的生存周期。在无线传感器网络操作系统TinyOS平台上实现了基于RS纠删码的信息分发协议,并理论分析了在单跳情况下的协议性能,最后在仿真环境TOSSIM上模拟比较了在多跳、多路径情况下该信息分发协议和洪泛分发协议的性能。模拟仿真表明,提出的基于RS纠删码的信息分发协议明显减少了发送方发送数据包的数量,同时提高了节点的报文接收率,从而达到了降低网络能耗的目的。     

Properties of Numeric Codes for the Scheme of Random Subspaces RSC

Properties of coarse coding obtained by using the random subspace coding (RSC) scheme with random hyperrectangular receptive fields are considered. Characteristics of codes are provided such as the dimensionality of receptive fields, code density at various points of the input space, code overlapping, and others. The results of theoretical analysis are illustrated by experiments with high-dimensional codes. __________ Translated from Kibernetika i Sistemnyi Analiz, No. 4, pp. 39–52, July–August 2005.     

Tracking Performance Bound with Finite Control Energy and Erasure Channel Energy Constraint

This paper studies the tracking performance of the single‐input single‐output (SISO), finite dimensional, linear and time‐invariant (LTI) system under the channel input energy constraint over the Erasure channel. A new performance index is proposed which is minimized over all two‐degree‐of‐freedom stabilizing controllers. The explicit expressions of the lower bound of the performance index and the minimum of the signal‐to‐noise ratio are obtained. The results show that the performance bound is correlated to unstable poles, non‐minimum phase zeros and the packet loss probability. Finally, examples are given to validate the conclusions derived.     

Information Theory and Statistical Mechanics of Random Matrices

Balian's program of assigning a probability distribution to a random matrix is exploited to construct a possible general form of the joint eigenvalue distribution for an ensemble of hermitians or unitaries. From the point of view of open systems, it can be viewed as the equilibrium statistical mechanics of an eigenvalue system in contact with Gaussian environmental reservoir. The statistical aspect of the previously introduced Hamiltonian level dynamics is discussed by putting it into this framework and is illustrated with a concrete, exact result of Gaudin's model in 1966.     

一种应用于ORBF算法的多权重矩阵选择策略

为了提高多用户MIMO系统下行信道的总速率,提出一种基于正交随机波束形成的多权重矩阵选择算法.在每个时隙中,该算法利用多个权重矩阵生成随机波束,基站利用部分信道信息反馈,依据总速率最大的原则选择本时隙的最优权重矩阵并进行数据发送.该算法可以显著提高多用户MIMO系统的总速率,仿真结果也证明了该算法的有效性.     

高斯白噪声信道下Turbo乘积码应用仿真

本文介绍了一种新型的前向纠错编码方案--Turbo乘积码(TPC).分析了Turbo乘积码的编译码原理.并对高斯白噪声信道下的TPC编译码性能进行了仿真.通过选取不同参数子码组合的性能对比,提出了最优的TPC编译码方案.仿真结果显示,与传统的卷积码和Turbo码相比,Turbo乘积码不仅具有优异的误码率性能,而且可以做到更高的编码效率.     

联合信源信道算术码研究

介绍联合信源信道算术码添加禁用符号的编码方法,以实例方式引入联合信源信道算术码的检错原理。综述联合信源信道算术码的检错时延分布、几何分布,分析各种解码方法、序列解码方法及其各种改进,研究基于有限状态机的解码方法与其他信道码构成的迭代式联合解码方法,并展望目前联合信源信道算术码研究存在的问题及其前景。     

网络环境下基于Erasure Codes的高可靠性存储体系设计

设计了一种基于Erasure Codes的网络环境下的分布式文件存储系统。初步的实验结果证明这种存储体系可以较好地解决人们当前所面临的文件存储的可靠性、安全性等问题。     

Data Hiding in Audio Using Random Orthogonal Matrices

ABSTRACT

In this paper, speech scrambling is done to secure the data and at the same time covert information is embedded in scrambled speech that can be transmitted through communication channel. The technique performs encryption by scrambling the spectral components of speech using random orthogonal matrices. At the receiver end, hidden message and original speech are recovered by decoding and decrypting the scrambled signal, respectively. Performance of technique is evaluated in clean and noisy channel environments.