عنوان پایان‌نامه
کدینگ توزیع شده منابع با اطلاعات کناری نامنطبق
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-مخابرات-سیستم
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 48644
- تاریخ دفاع
- ۱۰ خرداد ۱۳۹۰
- دانشجو
- رضا پارسه
- چکیده
- کدینگ توزیع‌شده منابع اصطلاحاً به‌روش کدگذاری جداگانه منابع اطلاعات جدا از هم و کدگشایی توام آن‌ها در یک گیرنده واحد اطلاق می‌گردد. مهمترین کاربرد این فناوری در جمع آوری داده در شبکه‌های حس‌گری و فشرده‌سازی چندرسانه ای با پیچیدگی محدود است. در این نوع کدینگ هرچند منابع در هنگام کدگذاری در ارتباط نیستند، دانستن دقیق تابع توزیع احتمال توام منابع در هنگام فشرده‌سازی اهمیت بسزایی دارد. در این پژوهش به بررسی اثر عدم قطعیت در تابع توزیع احتمال مورد نظر برای کدینگ توزیع‌شده منابع در حالت نامتقارن می‌پردازیم. در حالت نامتقارن تنها یک منبع در شرایطی که یک سیگنال وابسته به آن (موسوم به اطلاعات کناری) در گیرنده حضور دارد فشرده سازی می شود. عدم قطعیت در تابع توزیع احتمال که از آن به عنوان عدم انطباق در اطلاعات کناری نیز یاد می شود، معمولا بواسطه تغییرپذیر با زمان بودن آن رخ می دهد که موجب تلف نرخ و اضافه شدن اعوجاج می گردد. سیگنال اطلاعات کناری معمولا بصورت ترکیبی از سیگنالهایی که قبلا در گیرنده (از این منبع و یا سایر منابع) دریافت شده اند، تولید می گردد. کدینگ توزیع‌شده منابع به‌دوصورت بدون تلف و باتلف امکان‌پذیر است. در حالت بدون تلف، فشرده‌سازی توسط کدهای اسلپین-ولف انجام می‌پذیرد. در این پژوهش الگوریتمی کارا و موثر برای مسئله تخصیص درست نرخ برای کاهش نرخ متوسط کدینگ اسلپین-ولف برای کدهای عملی و تئوری ارایه می‌شود. الگوریتم ارایه‌شده مبتنی بر یک شمای چندمود و استفاده موثر از یک کانال پس‌خورد نرخ‌محدود است. رویکرد این پژوهش در حالت با تلف که کدینگ وینر-زیو نامیده می‌شود، بررسی مسئله عدم انطباق در اطلاعات کناری برای کوانتیزه‌کننده‌های وینر-زیو است. راه‌حل ارایه‌شده در این حالت، یک شمای کوانتیزاسیون چندمود به‌کمک یک کانال پس‌خورد نرخ‌محدود است. پارامتر‌های کوانتیزه‌کننده‌ها و چگونگی استفاده از کانال پس‌خورد تواماً طراحی شده تا نرخ یا اعوجاج متوسط کاهش یابد. در نگاهی دیگر به مسئله عدم انطباق در اطلاعات کناری برای کدگشا پرداخته و این مسئله را در کدینگ وینر-زیو منابع در حالت گوسی بررسی می‌نماییم. نتیجه این مطالعه محاسبه تلف نرخ ناشی از عدم انطباق اطلاعات کناری در کدگشا توسط یک رابطه بسته است.
- Abstract
- Distributed source coding is an emerging source coding paradigm primarily devised to exploit the dependency among physically separated sources for efficient communications with a common receiver. Distributed source coding techniques are most applicable in data gathering for wireless sensor networks and low-complexity multimedia compression schemes. A key to high performance distributed source coding is for each of the encoders to have access to the joint probability distribution of the correlated set of sources. In this thesis, the problem of uncertain or mismatched side information for asymmetric distributed source coding is investigated. In the asymmetric setting, one source is to be compressed when a correlated signal is available at the decoder as side information. The uncertainty arises due to the time-varying nature of the correlation between source and side information in practical settings, which leads to rate loss or excess distortion. To solve this problem, a general multi-mode coding system utilizing a rate-limited feedback channel is proposed. In lossless distributed source coding, known as Slepian-Wolf coding, compression is performed using capacity achieving codes. In this work, tackling the encoder uncertain side information problem, a novel Slepian-Wolf coding rate adaptation scheme, based on the proposed multi-mode coding framework is presented. The solution is set up such that the average transmission rate is minimized. The presented solution utilizes the feedback channel judiciously to select the best encoder mode and substantially reduces the delay and decoding complexity compared to the previous methods which rely on frequent retransmissions for successful decoding. The designs based on both practical and ideal Slepian-Wolf codes are considered, where the latter serves as the corresponding theoretical performance bound. For lossy distributed source coding, known as Wyner-Ziv coding, the effect of uncertain side information at the encoder for Wyner-Ziv quantization is studied and a multi-mode nested scalar quantization using a feedback scheme with optimized parameters is proposed. The source coding rate and nesting parameters for each mode are carefully designed to minimize the average rate with a given maximum average distortion constraint. Also, the problem of minimizing the average distortion for fixed rate source coding is addressed and corresponding solutions are presented and numerically assessed. For distributed source coding, besides analyzing the effect of uncertain side information at the encoder, the effect of mismatched side information at the decoder is also studied. Specifically, the effect of mismatched side information for Wyner-Ziv coding of Gaussian sources is investigated and a closed form formula for rate loss is obtained. The rate loss increases with the ratio of the actual to assumed correlation noise and decreases as the rate increases. Keywords: distributed source coding, uncertain and mismatched side information, rate adaptation, multi-mode nested scalar quantization
