分散源符号化 - 百科事典

分散符号化（DSC）は情報理論および通信において重要な問題です。DSCの問題は、お互いに通信しない複数の関連情報源の圧縮に関するものです。デコーダ側の複数の情報源間の関連をモデル化することで、DSCは計算複雑性をエンコーダ側からデコーダ側に移行させることができ、したがって複雑性制約された送信元を持つアプリケーション（例：センサネットワークやビデオ/マルチメディア圧縮）に適切なフレームワークを提供できます（分散ビデオ符号化を参照）。分散符号化の主要な特性の1つは、エンコーダ側の計算負荷が共解読器側に移行されることです。

歴史
1973年、デイビッド・スlepianとジャック・キール・ウルフは、2つの関連する独立同分布（i.i.d.）情報源XとYの分散圧縮に関する情報理論的な無損圧縮境界を提案しました。それから、1975年にトーマス・M・カバーによって2つの以上の情報源に対して境界が拡張されました。損失圧縮の理論的な結果は、1976年にアーロン・D・ウイナーとジャcob Zivによって示されました。

DSCに関する理論は1970年代に提案されましたが、約30年後、1974年にアーロン・D・ウイナーによって提案されたチャネル符号化に密接に関連するアイデアに基づいて、実際の技術への試みが始まりました。1999年にS. S. PradhanとK. Ramchandranが取り組んだ非対称DSC問題は、統計的に依存する二値およびガウス情報源に焦点を当てて、スカラーおよびトレリスコート構造を使用して問題を解決しました。彼らはその後、対称DSC場合にもその研究を拡張しました。

Syndrome解読技術は、最初にSS PradhanとK RamachandranのDISCUSシステム（Syndromeを使用した分散符号化）によって分散符号化に使用されました。彼らは、1つの情報源からのバイナリブロックデータをシンドロームに圧縮し、他の情報源からのデータをシンドローム情報として未圧縮で送信しました。この種のDSCスキーマは、情報源ごとの非対称圧縮率を達成し、非対称DSCを結果として生じます。この非対称DSCスキーマは、2つ以上の関連情報源の場合にも簡単に拡張できます。シンドロームビットではなくパディングビットを使用するDSCスキーマもあります。

DSCにおける2つの情報源の関連は、通常、バーチャルチャネルとしてモデル化されます。

DISCUSから始まり、DSCは重要な研究活動を引き起こし、より高度なチャネル符号化技術がDSCフレームワークに取り入れられました。これには、ターボ符号、LDPC符号、などが含まれます。

Slepian-Wolf定理に基づく前の無損符号化フレームワークと同様に、Wyner-Ziv定理に基づく損失符号化に対する取り組みも行われました。量化器の設計に関する理論的な結果はR. ZamirとS. Shamaiによって提供され、この結果に基づいて、ネストレッドラティス量化器やトレリス符号化量化器など、さまざまなフレームワークが提案されました。

さらに、DSCは低複雑性ビデオ符号化が必要な応用（例：センサネットワーク、マルチビュービデオカメラなど）に対してビデオ圧縮に使用されました。

2つの関連情報源の関連モデルの確定性および確率性の議論から、より一般的な圧縮率を持つDSCスキーマが開発されました。これらの非対称スキーマでは、2つの関連情報源の両方が圧縮されます。

情報源間の関連に関するある確定性の仮定の下で、情報源の数がどのような場合でも分散的に圧縮できるDSCフレームワークがX. CaoとM. Kuijperによって示されました。この方法は、2つ以上の情報源