CIF: Small: Fundamental limits and coding for massive wireless random-access

CIF:小:大规模无线随机访问的基本限制和编码

基本信息

  • 批准号:
    1717842
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 45万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-07-01 至 2022-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The key expected innovation of the next generation of radio-access networks (such as cellular) is their ability to service vast numbers of active devices as envisioned in the so-called "Internet-of-Things". Unfortunately, current networks were designed with the human-type communication in mind, and this led to a focus on the operating regime of a (relatively) few simultaneously active users. More specifically, present systems employ centralized resource allocation, thus orthogonalizing the access from different users. This solution is not acceptable for machine-type communication, as it relies on a significant control-layer overhead thereby incurring a significant penalty in latency and energy efficiency. Consequently, there is a strong economical demand for a new solution in both the unlicensed spectrum (so called, low-power wide-area networks) and the licensed spectrum (5G).The goal of this work is to provide theoretical guidance for the design of the multiple-access layer in the next generation of wireless networks. Classical work on the topic lacks several specific details, making it inadequate: ignoring the control-layer overhead in network analytic literature, and ignoring delay in information theory. Consequently, this work aims to provide necessary contemporary modifications: (a) a gigantic number of idle (inactive) users; (b) a still large number of active users; (c) short packets; (d) high energy-efficiency (low energy-per-bit). This project introduces a new paradigm of random-access coding that separates data communication from user identification, for which fundamental limits are going to be derived and the low-complexity practical solutions studied. Performance of the currently available solutions will be contrasted with the non-asymptotic fundamental limits and new solutions developed. In addition to information-theoretic and communication-theoretic parts, the work involves a combinatorial-theoretic component in the form of constructing Sidon sets, B2-sequences and superimposed codes.
下一代无线接入网络(如蜂窝网络)的关键创新是它们能够为所谓的“物联网”所设想的大量有源设备提供服务。不幸的是,当前的网络在设计时考虑了人类类型的通信,这导致了对(相对)少数同时活跃用户的操作制度的关注。更具体地说,目前的系统采用集中的资源分配,从而使不同用户的访问正交化。对于机器类型的通信,这种解决方案是不可接受的,因为它依赖于大量的控制层开销,从而导致延迟和能源效率方面的重大损失。因此,在未授权频谱(所谓的低功耗广域网)和授权频谱(5G)中都存在对新解决方案的强烈经济需求。本研究的目的是为下一代无线网络的多址层设计提供理论指导。关于该主题的经典工作缺乏几个具体细节,使其不足:忽略了网络分析文献中的控制层开销,忽略了信息论中的延迟。因此,这项工作旨在提供必要的当代修改:(a)大量空闲(不活跃)用户;(b)仍然有大量的活跃用户;(c)短数据包;(d)高能效(低每比特能量)。该项目引入了一种新的随机访问编码范式,将数据通信与用户识别分开,将推导其基本限制并研究低复杂性的实际解决方案。现有解的性能将与非渐近基本极限和新解进行比较。除了信息理论和通信理论部分,这项工作还涉及到以构造西顿集、b2序列和叠加码的形式构成的组合理论部分。

项目成果

期刊论文数量(22)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Reconstruction on 2D Regular Grids
二维规则网格重建
Almost Optimal Scaling of Reed-Muller Codes on BEC and BSC Channels
BEC 和 BSC 通道上 Reed-Muller 码的近乎最优缩放
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Hassani, Hamed;Kudekar, Shrinivas;Ordentlich, Or;Polyanskiy, Yury;Urbanke, Rudiger
  • 通讯作者:
    Urbanke, Rudiger
List-Decodable Zero-Rate Codes
列表可解码零速率代码
Stochastic block model entropy and broadcasting on trees with survey
随机块模型熵和树上的调查广播
Beta–Beta Bounds: Finite-Blocklength Analog of the Golden Formula
Beta-Beta 界:黄金公式的有限块长度模拟
  • DOI:
    10.1109/tit.2018.2837104
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Yang, Wei;Collins, Austin;Durisi, Giuseppe;Polyanskiy, Yury;Poor, H. Vincent
  • 通讯作者:
    Poor, H. Vincent
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  • 作者:
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  • 作者:
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  • 作者:
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  • 作者:
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Short-packet communications with multiple antennas
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  • 发表时间:
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    0
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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    Yury Polyanskiy;Yihong Wu
  • 通讯作者:
    Yihong Wu
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  • DOI:
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  • 通讯作者:
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  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 45万
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CIF: Small: Fundamental Limits of DNA-Based Storage
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  • 批准号:
    2007597
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 45万
  • 项目类别:
    Standard Grant
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  • 批准号:
    2009030
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 45万
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    2006489
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Collaborative Research: CIF: Small: Communication, Storage, Complexity, and Security: A Holistic View on the Fundamental Limits and Code Designs for Private Information Retrieval
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  • 批准号:
    2007067
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 45万
  • 项目类别:
    Standard Grant
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知道了