[论文解读] Transmission of Correlated Sources Over Multi-user Channels

Denız Gündüz, Elza Erkip+2 more|arXiv (Cornell University)|Jul 16, 2008

Wireless Communication Security Techniques参考文献 34被引用 7

一句话总结

本文研究了在接收端具有相关辅助信息的多用户信道中，相关信源的无损传输问题。它为多址接入、混合多址接入和干扰信道等信道模型，建立了最优性能的必要与充分条件，证明在识别出的信源-信道匹配条件下，分离信源与信道编码可实现最优权衡。

ABSTRACT

Source and channel coding over multi-user channels in which receivers have access to correlated source side information, is considered. For several simple multi-user channels necessary and sufficient conditions are characterized for lossless transmission under certain source-channel structures. In particular, the multiple access channels, the compound multiple access channels and the interference channels with correlated sources and correlated receiver side information are considered. In all of the cases for which the optimal source-channel matching conditions have been identified, this optimal performance is shown to be achieved by separately designed source and channel codes.

研究动机与目标

• 解决在接收端可访问相关辅助信息的多用户信道中，高效传输相关信源的挑战。
• 识别在具有相关信源和辅助信息的多用户信道模型中，无损传输的必要与充分条件。
• 确定在这些条件下，联合编码还是分离信源与信道编码可实现最优性能。
• 分析特定信道模型，包括多址接入、混合多址接入和干扰信道，其信源与辅助信息结构具有相关性。
• 在识别出的信源-信道匹配条件下，建立分离信源与信道编码的最优性。

提出的方法

• 分析具有相关信源和接收端辅助信息的多用户信道模型，特别是多址接入、混合多址接入和干扰信道。
• 基于信源和信道模型的结构，推导出无损传输的必要与充分条件。
• 应用信源-信道匹配原理，识别在给定约束下的最优传输策略。
• 证明当满足信源-信道匹配条件时，独立设计信源与信道编码可实现最优性能。
• 使用信息论分析方法，表征在具有相关信源和辅助信息条件下的传输基本限界。
• 证明最优性能可通过独立设计的信源与信道编码实现，而无需联合优化。

实验结果

研究问题

• RQ1 在具有相关接收端辅助信息的多用户信道中，无损传输相关信源的必要与充分条件是什么？
• RQ2 在哪些多用户信道模型中——如多址接入、混合多址接入和干扰信道——可实现最优性能？
• RQ3 当满足信源-信道匹配条件时，分离信源与信道编码是否可实现最优性能？
• RQ4 接收端相关辅助信息的存在如何影响多用户环境中传输的基本限界？
• RQ5 信源与信道的何种结构条件可使在不进行联合信源-信道编码的情况下实现最优性能？

主要发现

• 对于具有相关信源和相关接收端辅助信息的多址接入、混合多址接入和干扰信道，已表征出无损传输的必要与充分条件。
• 当满足信源-信道匹配条件时，可实现最优性能，且该性能可通过独立设计的信源与信道编码实现。
• 本文证明，在识别出的条件下，联合信源-信道编码并非最优性能所必需。
• 结果表明，在所考虑的多用户信道模型中，分离信源与信道编码可达到传输的基本限界。
• 最优传输策略完全由信源-信道匹配条件定义，这些条件界定了可实现速率的边界。
• 研究结果证实，在指定的相关信源与辅助信息结构约束下，分离原理成立。