CIF: Small: Approaching Capacity in High Throughput Communication Systems with Incremental Redundancy

CIF:小:通过增量冗余接近高吞吐量通信系统的容量

基本信息

  • 批准号:
    1618272
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-07-15 至 2019-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The growing ability to generate digital information and the hunger to consume that information create a need to communicate information at ever-higher rates. Free-space optical and millimeter wave wireless communication systems strive to achieve rates exceeding 100 Gbps. Optical fiber supports terabit-per-second communications. These systems require high-speed decoding circuits that currently sacrifice performance to meet latency requirements with available computational resources. This research develops new techniques for high-throughput communications with a goal of achieving theoretical performance limits while meeting latency requirements with reasonable complexity. In addition to providing a new path for practical solutions for high-throughput systems, the broader impacts of this research include the training of graduate students to support continued leadership of the United States in communications technology as well as hands-on research experiences for undergraduates to maintain the pipeline that will supply our country?s continuing need for diverse, well-trained, and innovative engineers.This research explores a new paradigm in which many low-complexity decoders work in parallel, decoding variable-length codes with short average block-lengths. Fixed-length codes with short block-lengths cannot approach the Shannon capacity, but variable-length codes with short average block-lengths do approach capacity. Variable-length codes are traditionally implemented with feedback so that incremental redundancy is transmitted only when requested by the receiver. This research transmits incremental redundancy without the use of feedback, utilizing techniques such as network coding and ergodicity to deliver redundancy only to those parallel decoders that need it. The problem of delivering incremental redundancy without feedback is framed as a joint source-channel coding problem with side information at the receiver. The primary goal of this research is to produce low complexity systems that can approach capacity at high throughput.
生成数字信息的能力不断增强,人们渴望消费这些信息,这就需要以更高的速度传播信息。自由空间光和毫米波无线通信系统努力实现超过100Gbps的速率。 光纤支持每秒太比特的通信。 这些系统需要高速解码电路,其当前牺牲性能以满足可用计算资源的延迟要求。 这项研究开发了高吞吐量通信的新技术,其目标是实现理论性能限制,同时满足合理复杂性的延迟要求。 除了为高通量系统的实际解决方案提供一条新的途径外,这项研究的更广泛影响还包括培养研究生,以支持美国在通信技术方面的持续领导地位,以及为本科生提供实践研究经验,以维护将为我们国家提供的管道。本研究探索了一种新的范式,其中许多低复杂度的解码器并行工作,解码变长码与短的平均块长度。 具有短块长度的固定长度码不能接近香农容量,但是具有短平均块长度的可变长度码确实接近容量。 变长码传统上是用反馈来实现的,因此只有在接收器请求时才发送增量冗余。 本研究在不使用反馈的情况下传输增量冗余,利用网络编码和遍历性等技术,仅将冗余传输到需要冗余的并行解码器。 这项研究的主要目标是生产低复杂度的系统,可以接近高吞吐量的能力。

项目成果

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    $ 40万
  • 项目类别:
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知道了