We consider communication over channels whose statistics are not known in full, but can be parameterized as a finite family of memoryless channels. A typical approach to address channel uncertainty is to design codes for the worst channel in the family, resulting in the well-known compound channel capacity. Although this approach is robust, it may suffer a significant loss of performance if the capacity-achieving distribution of the worst channel attains low rates over other channels. In this work, we cope with channel uncertainty through the lens of {\em competitive analysis}. The main idea is to optimize a relative metric that compares the performance of the designed code and a clairvoyant code that has access to the true channel. To allow communication rates that adapt to the channel at use, we consider rateless codes with a fixed number of message bits and random decoding times. We propose two competitive metrics: the competitive ratio between the expected rates of the two codes, and a regret defined as the difference between the expected rates. The competitive ratio, for instance, provides a percentage guarantee on the expected rate of the designed code when compared to the rate of the clairvoyant code that knows the channel at hand. Our main results are single-letter expressions for the optimal {\em competitive-ratio} and {\em regret}, expressed as a max-min or min-max optimization. Several examples illustrate the benefits of the competitive analysis approach to code design compared to the compound channel.


翻译:我们考虑信道统计特性不完全已知但可参数化为有限个无记忆信道族的情况。应对信道不确定性的典型方法是为该族中的最差信道设计编码,从而得到著名的复合信道容量。尽管该方法具有鲁棒性,但若最差信道的容量可达分布在其他信道上仅能实现较低速率,则可能造成显著的性能损失。本文通过竞争分析视角处理信道不确定性,核心思想是优化相对度量——将所设计编码的性能与具备真实信道信息的先验编码性能进行比较。为实现与使用中信道的自适应通信速率,我们考虑采用固定消息比特数和随机译码时间的无速率编码。提出两种竞争度量:两种编码期望速率的竞争比,以及期望速率差值的遗憾值。例如,竞争比能给出所设计编码相对于知晓当前信道先验编码速率的百分比保证。我们的主要结果是:最优竞争比与最优遗憾值的单字母表达式,表述为极大极小或极小极大优化问题。多个示例展示了相较于复合信道,竞争分析方法在编码设计中的优势。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年8月5日
Arxiv
49+阅读 · 2021年9月11日
Arxiv
18+阅读 · 2019年3月28日
Arxiv
11+阅读 · 2018年4月25日
VIP会员
最新内容
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:33
为初级军官战术训练设计生成式人工智能平台
专知会员服务
5+阅读 · 今天6:43
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:38
《美空军条令出版物 4-0,维持》
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:32
《基于仿真的空军任务规划优化》
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:21
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关论文
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员