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Theses Year : 2000

Duality between source coding and channel coding

Dualité entre codage de source et codage de canal

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Abstract

Source coding and channel coding are dual: the former deletes redundancy while the latter adds some. Duality is therefore a key concept to simplify the complex study of joint source-channel coding, which is necessary to improve performances of transmission system under complexity constraint. In order to design such systems, we study in this PhD thesis different elementary blocks with low processing delays that rely on simple source/channel models and simple performance criteria and that use channel coding tools for source coding thanks to duality. This thesis studies the following elementary blocks: - binary source, either symmetric either asymmetric, binary symmetric channel and Hamming distance. Using linear codes or arithmetic codes, we compare a system where source and channel coding are designed separately to a system more performant called "source or channel". We give performance bounds of such a system which allows an efficient joint coding; - we use duality to compress Gaussian source under Hamming distance criterion with real BCH MDS codes. Such a coding scheme minimizes impulsive noise power; - when a Gaussian source has to be transmitted on a binary symmetric channel under mean square error criterion, we study the optimisation of source quantifier under two conditions, fixed channel code and linear relationship between source and channel dictionaries. When considering only low complexity systems, the best ones are those without channel coding! Such elementary blocks may be used in transmission schemes with unequal error protection.
Codage de source et codage de canal sont deux activités duales : l'une supprime de la redondance tandis que l'autre en ajoute. Cette dualité est donc une clé pour simplifier l'étude complexe du codage conjoint source-canal, étude rendue nécessaire pour améliorer les perforances des systèmes de transmission dont la complexité est toujours limitée. Afin de mener à bien cette conception, nous étudions dans cette thèses différentes briques de bases qui impliquent de faibles délais de traitement, s'appuient sur des modèles simples de source, de canal et de critère de performances et exploitent les outils de codage de canal pour le codage de source, grâce à la dualité. Les briques de base étudiées sont les suivantes : - source binaire symétrique ou asymétrique, canal binaire symétrique et distance de Hamming. Utilisant les codes linéaire sou les codes arithmétiques, nous comparons le système conçu de manière spéarée (par opposition à conjoint) à un système plus performant dit "source ou canal" . Nous déterminons également des bornes de performances du système source ou canal dépendant de la complexité du codeur considéré. Ce système permet un codage conjoint efficace ; - nous exploitons la dualité pour comprimer la source gaussienne selon le critère de la distance de Hamming (mesurant un bruit impulsif) grâce aux codes BCH réels MDS. Cette compression minimise également la puissance du bruit impulsif ; - lorsque la source gaussienne doit être transmise sur un canal binaire symétrique suivant le critère de l'erreur quadratique moyenne, nous étudions l'optimisation du quantificateur à code de canal fixé en imposant une relation linéaire entre les dictionnaires de source et de canal. Pour des systèmes de faible complexité, les meilleurs systèmes obtenus sont ceux pour lesquels il n'y a pas de codage de canal ! Ces briques de base peuvent être utilisées par exemple dans des sytèmes à protection hiérarchique des données.
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Dates and versions

pastel-00940450 , version 1 (01-02-2014)

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  • HAL Id : pastel-00940450 , version 1

Cite

François-Xavier Bergot. Dualité entre codage de source et codage de canal. Théorie de l'information [cs.IT]. Télécom ParisTech, 2000. Français. ⟨NNT : ENST 2000 E 016⟩. ⟨pastel-00940450⟩
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