Coding schemes for several problems in network information theory are constructed starting from point-to-point channel codes that are designed for symmetric channels. Given that the point-to-point codes satisfy certain properties pertaining to the rate, the error probability, and the distribution of decoded sequences, bounds on the performance of the coding schemes are derived and shown to hold irrespective of other properties of the codes. In particular, we consider the problems of lossless and lossy source coding, Slepian--Wolf coding, Wyner--Ziv coding, Berger--Tung coding, multiple description coding, asymmetric channel coding, Gelfand--Pinsker coding, coding for multiple access channels, Marton coding for broadcast channels, and coding for cloud radio access networks (C-RAN's). We show that the coding schemes can achieve the best known inner bounds for these problems, provided that the constituent point-to-point channel codes are rate-optimal. This would allow one to leverage commercial off-the-shelf codes for point-to-point symmetric channels in the practical implementation of codes over networks. Simulation results demonstrate the gain of the proposed coding schemes compared to existing practical solutions to these problems.


翻译:针对对称信道设计的点对点信道编码出发,本文构建了网络信息论中多个问题的编码方案。在点对点编码满足特定速率、错误概率及解码序列分布性质的前提下,推导了编码方案性能边界,并证明该边界与编码的其他特性无关。具体而言,我们研究了无损与有损信源编码、Slepian-Wolf编码、Wyner-Ziv编码、Berger-Tung编码、多描述编码、非对称信道编码、Gelfand-Pinsker编码、多址接入信道编码、广播信道的Marton编码以及云无线接入网络(C-RAN)编码。研究表明,当构成编码的点对点信道编码达到速率最优时,所提方案可实现这些问题的已知最佳内界。这使得在实际网络编码实现中,可充分利用商用现货供应的对称信道点对点编码。仿真结果验证了所提方案相较于现有实用解决方案的性能优势。

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