-分布式信源编码理论及应用的研究 (1)

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20090422_网络信息论_郭迪

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容量域的可达性证明
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对多接入信道容量区域的评述
将其他信号考虑为噪声的一部分，译码单个信号并将其从接收到的信号中“”减去“的思想
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m个用户的多接入信道
M个用户的多接入信道的容量区域为满足如下条件的所有码率向量所成集合的凸闭包，即对乘积分布
容量区域为一个斜多面体！
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高斯多接入信道与信道复用技术
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一般多用户网络
上述定理有一个简单的最大流最小割解释。考虑网络中任何一个分界线的一侧与另一侧，穿过该分界线的码率不超过在给定另一侧的输入条件下，一侧的输入与另一侧的输出之间的条件互信息。如果定理中不等式的等号能够成立，那么网络中的信息流问题就能得到解决。但遗憾的是，即使对一些简单的信道，这些不等式中的等号都不会成立。
• 高斯广播信道可以被看作是退化的广播信道 • 其容量域为最优译码方法：
Y2先译码，Y1先译出Y2 对应的码字，减去后再译出Y1对应的码字
• 其中
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高斯中继信道
•容量域为：
若最优译码方法：分组传输。取得所有可能是第一组传输发送的码字清单后，检查清单与划分的特定单元（从第二组传输协助的中继传输中知道该单元编号）相交的情况
信道容量域是一个m维空间中的多边形对于高斯多址接入信道，当m→∞时，信道容量→∞。
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退化广播信道
• 一般情况下广播信道的容量依然没有得到解决，但是已知它仅与p(y1|x),p(y2|x)有关 • 退化的广播信道下容量域已经得到解决。 • 称广播信道是退化的，当 • 高斯广播信道是退化的
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高斯广播信道
随机码生成。编码。译码。误差概率：盒子中超过一个典型序列或信源序列是非典型的时候出错。

编码理论第一章

编码理论——绪论
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译码就是把编码器输出的编码信号进行反变换。一般认为这种变换是可逆的。译码器也可分成信源译码器和信道译码器及保密译码器三种。信宿是消息传送的对象，即接收消息的人或机器。图1-1给出的模型只适用于收发两端单向通信的情况。它只有一个信源和一个信宿，信息传输也是单向的。更一般的情况是：信源和信宿各有若干个，即信道有多个输入和多个输出，另外信息传输也可以双向进行，例如广播通信是一个输入、多个输出的单向传输的通信，而卫星通信则是多个输入、多个输出的多向传输的通信。
率失真信源编码理论是信源编码的核心问题是编码理论绪论20随着数学理论如小波变换分形几何理论数学形态学等以及相关学科如模式识别人工智能神经网络感知生理心理学等的深入发展世界范围内的有关专家一直在追求寻找现有压缩编码的快速算法同时又在不断探索新的科学技术在压缩编码上的应用因此新颖高效的现代压缩方法相继产生
编码理论——绪论
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存在着各种天然和人为干扰使被传信号产生错误。除此以外，非指定用户或敌人还会通过各种方法(如搭线、电磁波接收、声音接收等)对所传输的信号进行侦听(称被动攻击)。更有甚者，有些非法入侵者主动对系统进行骚扰，采用删除、更改、增添、重放、伪造等手段，向系统注入信号或破坏被传的信号，以达到欺骗别人，有利于自己的目的，这种攻击称为主动攻击。因此,保护系统中所传消息的真实性、完整性，是一个更为困难的问题，也是密码系统所必须完成的另一个更为艰巨的任务。
编码理论——绪论
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用SOFM算法所生成的码本就很少依赖于初始码本，且生成的码本的拓扑结构能用来进一步提高编码效率和降低计算复杂度。然而，现有的一些用于编码的神经网络模型都是在模拟人脑功能的思想下建立的，没有考虑信源的特点和肉眼的视觉机理，因此压缩效果不太理想。从理论上讲，神经网络可以模拟肉眼的信息处理过程。这种模拟不限于网络结构方面，还包括网络的学习机制；但大多数神经网络的学习算法中，使用的只是均方误差或P阶矩误差失真准则，也没有考虑人类视觉系统的特性。

香农三大定理及应用

香农三大定理及应用香农三大定理是信息论的基石，提出者是美国通讯工程师克劳德·香农（Claude Shannon）。

这三大定理分别是：信源编码定理、信道编码定理和密码技术定理。

下面我将分别介绍这三个定理，并简要阐述它们的应用。

首先是信源编码定理。

信源编码定理也被称为数据压缩定理，它指出：对于一个离散的源，如果它的熵（信息平均量）是H，我们可以找到一种无损编码方法，将其数据量表示为n bits，使得n趋近于H。

也就是说，通过合适的编码方法，我们可以用更少的位数来表示信息，从而达到数据压缩的目的。

信源编码定理的应用非常广泛，例如在文件压缩、图像压缩和视频压缩中都有使用。

在文件压缩中，可以通过对文件进行编码，利用统计特性来减小文件的体积，从而节省存储空间和提高传输效率。

在图像压缩中，可以采用有损压缩的方式，通过去除图像中的冗余信息来减小图像文件的大小，但尽可能保持图像质量不受损失。

在视频压缩中，可以通过对视频的空间和时间冗余进行编码，从而减小视频文件的大小，实现高效传输与存储。

接下来是信道编码定理。

信道编码定理指出：在一个离散无噪声信道中，如果信息传输速率R小于信道容量C，那么存在一种编码方法，使得信息传输能够以任意小的错误率进行。

也就是说，只要我们将传输速率控制在信道容量之内，通过合适的编码和解码方法，可以实现可靠的信息传输。

信道编码定理在通信系统中具有重要的应用。

例如在无线通信中，由于受到信道噪声和干扰的影响，信号会发生失真，导致信息传输错误。

通过利用信道编码的方法，可以在发送端对信息进行编码，然后在接收端进行解码，从而减小信道噪声和干扰对信息传输的影响，提高信号的可靠性。

最后是密码技术定理。

密码技术定理指出：在保密通信中，只要密钥的长度足够长，使用适当的加密算法，加密信息的安全性可以通过计算机的计算力达到的限度。

也就是说，通过合理的加密方法和足够复杂的密钥，可以实现信息的保密性，并且在计算力有限的情况下，破解加密信息是非常困难的。

自适应采样率分配的分布式压缩感知视频编码

且编码码流具有一定的抗误码能力，比较适合应用于无线网络中资源受限的视频编码设备。分布式视频编码理论基础在２０世纪７０年代已经确定，但具体的实现方案从２００２年才开始有学者
本文结合分布式视频编码和压缩感知的特点，提出了一种适合于无线视频通信的基于压缩感知的分布式视频编码方案，首先，简单介绍压缩感知和分布式视频编码的基本原理及视频序列的稀疏模型，
第１期
武明虎等：自适应采样率分配的分布式压缩感知视频编码
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架— —分布式视频编码（ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＶｉｄｅｏＣｏｄｉｎｇ，ＤＶＣ）开始受到关注 … ，它是基于Ｓｌｅｐｉａｎ和Ｗｏｌｆ以及Ｗｙｎｅｒ和Ｚｉｖ提出的信息编码理论而建立
在此基础上，构建了自适应采样率分配的压缩感知视频编码方案，最后，通过实验仿真来验证本文算法
的有效性。
１相关工作
１．１分布式视频编码
分布式信源编码（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｓｏｕｒｃｅｃｏｄｉｎｇ，ＤＳＣ）是研究在时间上或空间上相互联系的分布式
式视频编码的编码效率、率失真性能和解码效率都
信源的编、解码问题。分布式视频编码是分布式信源编码在视频处理领域的具体应用，其信息论基础为Ｓｌｅｐｉａｎ．Ｗｏｌｆ定理和Ｗｙｎｅｒ — Ｚｉｖ定理。Ｓｌｅｐｉ — ａｌｌ — Ｗｏｌｆ定理论述了相关信源进行无损编码需要满

一种分簇无线传感器网络中的分布式信源编码算法

文童编号：１００９ — ５８９６（２０１３）０２ — ０３２８ — ０７
ＡＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＳｏｕｒｃｅＣｏｄｉｎｇＡｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒＣｌｕｓｔｅｒｉｎｇＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋｓ
一
种分簇无线传感器网络中的分布式信源编码算法
秦智超周正赵小川
（北京邮电大学泛网无线通信教育部重点实验室北京１００８７６１
摘
要：针对密集型无线传感器网络中信息存在大量冗余的问题，该文提出了一种适用于分簇无线传感网络的分布
式信源编码算法。该算法以边信息作为初始参考信源，利用信源问的相关性来决定各信源的编码顺序和参考信源，然后由各信源相对于参考信源进行相关编码，接收端则根据编码顺序和参考信源进行相关译码。该文同时针对模值编码的方式，给出了一种低复杂度的译码算法。理论分析和仿真结果表明，将该算法应用于分簇路由协议中可以有效地降低节点的发送比特数，从而降低网络的能耗以延长网络寿命。
ＢｅｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｏｓｔｓａｎｄＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｂｅｎｇ１００８７６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｍｏｖｅｔｈｅｖａｓｔｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｒｅｄｕｎｄａｎｃｙｉｎｄｅｎｓｅＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋｓ（ＷＳＮ），ａ

信源编码的基本原理及应用

信源编码的基本原理及应用1. 什么是信源编码信源编码，也称为数据压缩或编码压缩，是指在数字通信中对信息源进行编码，以便更有效地表示和传输数据。

信源编码的目标是尽量减小数据的表示和传输所需的比特数，提高传输效率。

2. 信源编码的基本原理信源编码的基本原理是利用编码技术将信息源中的冗余部分去除，从而实现数据压缩。

信源编码可以分为两种基本类型：无损编码和有损编码。

2.1 无损编码无损编码是指经过编码和解码后，能够完全还原原始数据的编码方法。

无损编码的基本思想是通过找到数据中的冗余部分，并对其进行有效的压缩和表示。

2.2 有损编码有损编码是指经过编码和解码后，不能完全还原原始数据的编码方法。

有损编码的基本思想是通过牺牲一定的数据精度来实现数据压缩，从而提高传输效率。

3. 信源编码的应用信源编码在数字通信领域有着广泛的应用。

下面列举一些常见的应用场景：•数据传输：信源编码常用于数据传输中，通过压缩数据，减少传输所需的带宽和存储空间。

•图像压缩：对于数字图像的存储和传输，信源编码可以显著减小存储和传输负荷，提高图像的传输效率。

•音频编码：在音频编码中，通过信源编码可以将音频数据进行压缩，实现更高效的音频传输和存储。

•视频编码：信源编码在视频编码中也起到了关键作用，通过对视频数据的压缩，可以实现高清视频的传输和存储。

•文本压缩：在文本处理和存储中，信源编码可以将文本数据进行压缩，并提供更高效的文本处理和存储方式。

•无线通信：在无线通信中，信源编码可以将数据进行压缩，减小数据量，提高无线通信的传输效率。

4. 总结信源编码是数字通信中重要的一环，通过对信息源进行编码，可以实现数据的压缩和高效传输。

无损编码和有损编码是信源编码的两种基本类型，根据不同的应用场景选择合适的编码方式。

信源编码在数据传输、图像压缩、音频编码、视频编码、文本压缩和无线通信等领域都有着重要的应用价值。

通过合理地选用信源编码技术，可以有效地提高数据的传输效率和存储效率，减少网络带宽消耗，为数字通信提供更好的服务和用户体验。

分布式信源编码关键技术研究

分布式信源编码关键技术研究分布式信源编码关键技术研究随着信息通信技术的快速发展和互联网的广泛应用，大规模数据的传输和存储需求持续增长。

为了实现高效、可靠的数据传输和存储，分布式信源编码作为一种重要的技术手段被广泛关注和研究。

本文将重点探讨分布式信源编码的关键技术，并对其在网络通信中的应用进行分析和讨论。

一、分布式信源编码的概念及原理分布式信源编码是一种利用分布式计算和编码技术，对数据进行切割、压缩和分发，以实现高效传输和存储的技术。

与传统的源编码不同，分布式信源编码将编码和传输过程分离，可以充分利用网络中各个节点的计算和存储资源，提高传输效率和稳定性。

其原理可以简单描述如下：1. 数据切割和压缩：将待传输的数据切割成多个子块，并对每个子块进行压缩，以减小传输带宽和存储空间的需求。

2. 信源编码：利用纠错编码或者压缩编码对每个子块进行编码，增加数据冗余度以提高数据传输的可靠性和抗丢包能力。

3. 分布式计算和传输：将编码后的数据分发到网络中的各个节点，通过分布式计算和传输协同工作，实现数据的高效传输和存储。

二、分布式信源编码的关键技术1. 数据切割和压缩技术数据切割和压缩是分布式信源编码的基础。

数据切割技术主要包括块切割和流切割两种方式。

块切割是将待传输的数据按照固定大小切割成若干个块，而流切割则是根据数据的特性进行切割，以达到更好的传输效果。

数据压缩技术可以采用常见的压缩算法，如Huffman编码、Lempel-Ziv-Welch编码等，以减小数据的大小。

2. 信源编码技术信源编码技术是分布式信源编码的核心。

常用的信源编码技术包括纠错编码和压缩编码。

纠错编码通过添加冗余信息实现对数据传输错误的检测和纠正，如海明码、Reed-Solomon码等；压缩编码则是通过对数据进行重新编码，以减小数据的大小和冗余度，如LZ77、算术编码等。

在分布式信源编码中，可以根据数据的特性和传输需求选择合适的信源编码方式。

数据传输论文

分布式信源编码的研究、应用及实现摘要：无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术。

与其他的无线网络相比，无线传感器网络中传感器节点的能量有限而且不能够实时更新。

因此传感节点的信息处理能力和无线通信的容量都受到了很大的影响。

为了克服这些限制，需要设计能耗较低的通信协议和算法，其中，在编码时采用分布式信源编(Distributed Source Coding，DSC)技术就是一种有效地解决方法。

分布式信源编码利用多个信源之间的相关性，进行独立编码减少传送的信息速率，并通过联合译码提高信息传输的整体有效性。

DSC技术的作为无线传感器数据传送中的关键技术，对于其的研究也越来越成熟，而对DSC的应用也扩展到了无线摄像机网络等领域，成为了一种具有高效压缩性和优秀译码性能的信源编码。

本文对分布式信源编码技术从理论到实现再到应用进行了重点研究。

本文从以下几个方面对DSC进行了研究：首先介绍了分布式信源编码的理论基础——S1印ian．Wolf编码定理和Wyner-Ziv定理，从理论上说明了DSC的可行性；其次，分别说明了两种DSC 的实现方式，即基于校验子(Syndrome)的实现方式和基于校验位(Parity)的实现方式，详细地举例阐述了两种方式的实现方法和仿真测试结果；最后，文章还重点从平行多视角视频系统出发，说明分布式信源编码在无线摄像机网络这一领域的应用，在此，本文还引入了视差补偿和平行视差搜索技术，对基于不同建模方式的平行视差搜索方式进行了研究，找出了搜索质量和计算复杂度最优折中的视差搜索方式，并将此搜索方式应用于基于DSC的分布式视频系统PRISM中去以实现平行多视角视频系统。

文章最后还对这一系统进行了仿真对比，对比结果表明，引入了平行视差搜索的平行多视角视频系统能更好地重建视频序列，同时，分布式信源编码在无线摄像机网络的应用效果得到验证。

关键词：无线传感器网络，分布式信源编码，分布式联合信源信道编码，视差搜索，多视角视频系统，PRISM。

一种分布式信源编码中最优量化器的设计

一
种分布式信源编码中最优量化器的设计
郑婷一，程永强
（太原理工大学通信技术研究室，山西太原０３００２４）
【摘要】针对传统的向量量化压缩的不足性，提高量化效果的方法主要是增加向量的维数，但同时增加了计算的复杂性。为了解决分布式编码中量化器的设计问题，在联合条件熵约束的条件下，着重从ＷＺ量化器的最优条件分析，提出了一种Ｌｌｏｙｄ迭代算法，通过实验证明，该算法比传统的算法更可以保证量化器的局部最优性。【关键词】分布式编码；ＷＺ量化器；Ｌｌｏｙｄ算法；局部最优【中图分类号】ＴＮ９１１．２１【文献标志码】Ａ
ｉｔ＂ｉｔｔｏ雹ｎｎｉｔ０ｔｉｎ
囊鞠教黛
ＴＲＡＮＳＭＩＴＴｌＮＧ８＆ＲＥ输Ｃ与ＥＩＶ接ＩＮ收Ｇ｜黧＿ ■
【本文献信息】郑婷一，程永强．一种分布式信源编码中最优量化器的设计［Ｊ］．电视技术，２０１３，３７（７）
ｑｕａｎｔｉｚｅｍｆｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｓｏｕｒｃｅｃｏｄｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｒａｔｅｅｑｕａｌｔｏｈｅｔｊｏｉｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｌａｅｎｔｒｏｐｙｏｆｔｈｅｕａｑｎｔｉｚｅｄｓｏｕｒｃｅｓ，ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｉｔｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｑｕｎｔａｉｚｅｒｓ

分布式视频编码技术研究

、
分布式视频编码的基本框架
目前的分布式视频编解码框架基本原理是这样的：对于输入
的视频帧序列，首先从帧序列中有规律的抽取一部分帧作为关键帧（ｅ帧）在这些关键帧之间的帧称为ＷｎｒＺｖ帧（Ｚ帧）Ｋｙ，ｙｅ— ｉＷ。对于Ｋｙ帧，使用传统的帧内编解码算法进行处理，如Ｊｅｅｐｇ或
关犍词：分布式编码；Ｗｙｅ—Ｚｖ编码；Ｓｅｉ－ｏ￣ｎｒｉｌｐａＷｌｎｆ
中图分类：Ｔ１．Ｎ９９８
文献标识码：Ａ
文章鳊号：１０ — ５９（００）１— ０１Ｏ０７９９２１３０１一１
ＴｈｕｄｆＤｉｔｉｕｔｄＶｉｅｄｉｃｅＳｔｙｏｓｒｂｅｄｏＣｏｎｇＴｅｈｎｏｏｙｌｇ
序列的帧间相关性主要用于解码端，可在解码端实现运动补偿预
（）变换二
最简单的分布式视频编码是在像素域进行的，即直接对帧的像素数据进行ＷｎｒＺｖ码，但这种方法无法利用图像的空间ｙｅ — ｉ编统计相关性。ａｏ和Ｐｒ各自立提出了采用基于ＤＴ换的Ａｒｎｕｌ独Ｃ变方法。即对于ｗｚ帧首先进行ＤＴ变换，然后把变换系数输出到量Ｃ
ｄｓｇｓｄｏｍａｉｎｇｎｒｔｏａｄｅｅａｌｅｃｎｏｉｓｅｉｎ，ｉｅｉｒｔｅｅａｉｎ，ｎｓｖｒｙｔｈｏｌｇｅ．ｎｆｏｋｅ

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本科毕业设计分布式信源编码理论及应用的研究摘要无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术，与其他的无线网络相比，无线传感器网络中传感器节点的能量有限而且不能够实时更新，因此传感节点的信息处理能力和无线通信的容量都受到了很大的影响，为了克服这些限制，需要设计能耗较低的通信协议和算法，其中，在编码时采用分布式信源编码(Distributed Source Coding，DSC)技术就是一种有效地解决方法。

分布式信源编码利用多个信源之间的相关性，进行独立编码减少传送的信息速率，并通过联合译码提高信息传输的整体有效性。

DSC技术的作为无线传感器数据传送中的关键技术，对于其研究也越来越成熟，而对DSC的应用也扩展到了无线摄像机网络等领域，成为了一种具有高效压缩性和优秀译码性能的信源编码。

本文就分布式信源编码算法与应用进行仿真研究。

本文讨论了Turbo码在分布式信源编码中的应用，通过仿真来对Turbo码应用到分布式信源编码中的性能进行分析。

关键词：分布式信源编码DSC Turbo码Research on the Theory and Applications of Distributed Source CodingZhao Shuji(College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China) Abstract: Wireless sensor network, WSN is a new wireless network which Integrates sensor, embedded computing, networking and wireless communication technology to gather and process information. Contrast to other wireless networks, the nodes in WSN is power-limited, thus, the information process performance and the communicating capacity is greatly affected. To overcome such constraints, a low power-consuming communication protocol or algorithm is needed. Using Distributed Source Coding, DSC during information encoding is one of the effective ways to solve the problem.DSC reduces the transmitted rate by independently encoding information using the correlation of sources, and improve the overall effectiveness of the whole transmit process by joint decoding. As one of the key technology in WSN information transmission, the research on DSC is getting more and more multure, and the application of DSC is also expanding to the realms such as wireless camera network etc., which makes it a wildly use source coding with high compression rate and outstanding decoding performance. This thesis focuses on the researches on distributed source coding algorithms and applications.This paper discusses the distributed source coding using Turbo and analyzes the performance of Distributed Source Coding using Turbo with the emulation results.Key words: Distributed Source Coding DSC Turbo目录1 前言······································································································错误！未定义书签。

1.1 课题研究背景及意义·······································································错误！未定义书签。

1.2 论文研究内容···················································································错误！未定义书签。

2 分布式信源编码理论基础··································································错误！未定义书签。

2.1 分布式信源编码介绍·······································································错误！未定义书签。