Dissertação

{en_GB=Distributed Source Coding Based on Integer-Forcing} {} EVALUATED

{pt=A área de investigação relativa à codificação distribuída de fonte tem tido um desenvolvimento significativo nos últimos anos. A ideia que suporta este esquema de compressão é a de explorar a correlação espacial existente entre as observações de codificadores não cooperantes. A codificação com forçagem-a-inteiros é um caso específico de codificação distribuída de fonte em que todos os codificadores utilizam o mesmo reticulado aninhado para codificar as observações e de seguida enviar essa informação para um descodificador. Este aplica um conjunto de combinações lineares com coeficientes inteiros entre os sinais recebidos para mais tarde as inverter de modo a obter as estimativas finais das observações com uma certa distorção associada. Este esquema de compressão é explicado em detalhe, assim como o problema de optimização de encontrar os coeficientes inteiros mais apropriados para executar as combinações lineares. Numa primeira abordagem, este problema é resolvido com o algoritmo LLL para redução modulo-reticulado que apenas encontra uma solução aproximada, e portanto, de modo a encontrar a solução exacta, é utilizado um algoritmo baseado no problema dos sucessivos mínimos. O esquema é ainda aplicado a um cenário onde existe um conjunto de possíveis modelos de correlação e incerteza relativamente a qual destes modelos é o mais indicado para descrever a correlação num dado instante temporal. É ainda analisada uma versão de baixa complexidade deste esquema que envolve um custo relativamente ao desempenho obtido. Todo o trabalho aqui apresentado é suportado por ilustrações e resultados de simulações da teoria apresentada., en=One of the research areas in communications with significant development in recent years is distributed source coding (DSC). The main idea behind DSC is to exploit the existing spatial correlation among the observations of non-cooperating encoders. Integer-forcing source coding (IFSC) is a specific case of lossy DSC, in which all encoders employ the same nested lattice codebook to code their observations and send them individually to the decoder, which instead of directly retrieving the individual signals, first recovers a set of integer linear combinations of those signals and then inverts it to obtain the final estimates within some predefined distortion measure. A comprehensive study of this scheme is provided in this thesis, which also addresses the underlying optimization problem of finding the appropriate integer coefficients to perform the integer linear combinations. As a first approach, this problem is solved with the LLL lattice reduction algorithm, which at best, yields an approximate solution, and so, an alternative algorithm that returns the exact solution based on the successive minima problem (SMP) is also explored. Further, the IFSC scheme is applied to a situation where the correlation among the sources belongs to a finite set of possible correlation models, each of which with a given known probability. Finally, a simpler version of IFSC is analysed in order to allow an easier implementation at the cost of performance degradation. All the work herein presented is supported by appropriate illustrations and simulation results in the form of rate-distortion curves.}
{pt=Codificação distribuída de fonte, codificação com forçagem-a-inteiros, correlação espacial, reticulados aninhados, redução modulo-reticulado, problema dos sucessivos mínimos., en=Lossy distributed source coding, integer-forcing source coding, spatial correlation, nested lattices, modulo-lattice reduction, successive minima problem.}

Junho 28, 2018, 11:30

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

João Manuel de Freitas Xavier

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Associado

ORIENTADOR

Francisco António Taveira Branco Nunes Monteiro

ISCTE

Professor Auxiliar