[科普中國(guó)]-分布式信源編碼

分布式信源編碼（Distributed Source Coding，DSC）是對(duì)信息互相關(guān)聯(lián)但不互相通信的信源的一種信息壓縮方式. 它和其他信源編碼不同的是，在這里使用的是信道碼。

分布式信源編碼的主要應(yīng)用領(lǐng)域有傳感器網(wǎng)絡(luò)（sensor network）和圖像，視頻，多媒體壓縮). 其最主要的特點(diǎn)有兩條，第一，編碼計(jì)算非常簡(jiǎn)單，解碼相對(duì)比較復(fù)雜;第二，互不通信的信息相關(guān)的信源壓縮可以達(dá)到有互相通信的壓縮效率。

介紹分布式信源編碼的主要應(yīng)用領(lǐng)域有傳感器網(wǎng)絡(luò)(sensor network)和圖像,視頻,多媒體壓縮. 其最主要的特點(diǎn)有兩條,第一, 編碼計(jì)算非常簡(jiǎn)單, 解碼相對(duì)比較復(fù)雜; 第二, 互不通信的信息相關(guān)的信源壓縮可以達(dá)到有互相通信的壓縮效率.

理論值做為信息論的一個(gè)分支, 早在1973年David Slepian和Jack K. Wolf就利用信息熵提出針對(duì)于兩個(gè)信息互相關(guān)聯(lián)信源無(wú)損壓縮的理論極限, 稱之為斯理篇-伍夫界限(Slepian-Wolf bound). 他們證明了兩個(gè)互不通信的信息相關(guān)的信源壓縮可以達(dá)到有互相通信的壓縮效率. 這個(gè)壓縮界限后來被Thomas Cover擴(kuò)展到了多個(gè)相關(guān)信源的情況.

于1976年, A. Wyner和J. Ziv在考慮高斯信源的有損壓縮時(shí)得到了類似的結(jié)果. Wyner-Ziv界限在解碼誤碼率為零時(shí)等于Slepian-Wolf界限.

歷史2003年, Pradhan和Ramachandran把校驗(yàn)子(syndrome)運(yùn)用到了分布式信源網(wǎng)絡(luò)并稱之為DIstributed Source Coding Using Syndromes (DISCUS). 他們將兩個(gè)二進(jìn)制的信源分成定長(zhǎng)的組,對(duì)于一個(gè)信源用定長(zhǎng)碼壓縮得到這些組的校驗(yàn)子, 而另外一個(gè)信源則完全不壓縮,作為邊信息. 這種碼率不均衡的分布式信源編碼壓縮方式成為不對(duì)稱壓縮(asymmetric DSC). 顯而易見的是,反復(fù)使用前一個(gè)信源的信息作為邊信息, 這種不對(duì)稱的壓縮方式可以輕易的擴(kuò)展到多個(gè)信源. 有些分布式信源編碼系統(tǒng)使用的奇偶校驗(yàn)子(parity-check bits).

在先今的分布式信源編碼中, 常常用虛擬信道作為兩個(gè)相關(guān)信源的關(guān)聯(lián)性的模型, 二元對(duì)稱信道Binary symmetric channel多用于描述虛擬信道的特性1.

在對(duì)兩個(gè)相關(guān)聯(lián)的信源的相關(guān)性研究中, 通常用到兩種模型: 確定式和概率式. 基于這兩種模型, 分布式信源編碼被擴(kuò)展到跟普遍性的方式:兩個(gè)信源都被壓縮, 不存在所謂的邊信息. 這種更普遍的方式被稱為非不對(duì)稱壓縮(Non-asymmetric DSC).

基于一種確定式的虛擬信道模型,X. 曹和M. Kuijper將非不對(duì)稱壓縮的分布式信源編碼擴(kuò)展到任何數(shù)量的相關(guān)信源, 每個(gè)信源可以更靈活的在Slepian-Wolf界限內(nèi)達(dá)到任意壓縮碼率, 而所有信源壓縮后的總碼率和不對(duì)稱式多信源的總碼率相同 .

Slepian-Wolf界限 ,

,

虛擬信道確定式模型

概率式模型

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李宗秀 - 副教授 - 黑龍江財(cái)經(jīng)學(xué)院