Analog joint source-channel coding with non-gaussian sets of sensor samples

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Esse trabalho propõe a codificação analógica conjunta fonte-canal como uma opção para comunicações do tipo-máquina que exigem comunicação com baixo atraso. A codificação analógica se baseia em mapear os símbolos gerados pela fonte de informação em uma curva. A curva de mapeamento pode ser definida como mapeamentos geométricos ou por meio de otimizações numéricas, denotadas por codificação paramétrica e não-paramétrica, respectivamente. Neste trabalho, foram implementados os dois tipos de codificação para conjuntos de amostras não-Gaussianos coletados por sensores. Tendo em vista que o esquema paramétrico é ótimo apenas para fonte Gaussiana, foi utilizada a transformação de Box-Cox para melhorar o desempenho. Por sua vez, o esquema não-paramétrico se adapta com mais facilidade a diferentes conjuntos de amostras, porém, tem uma implementação mais complexa. Por meio dos resultados numéricos, comprovou-se que o esquema não-paramétrico tem o melhor desempenho, em geral. Além disso, pode-se observar que a transformação de Box-Cox é uma técnicas simples que melhora a performance do esquema paramétrico. Aliás, para determinados valores de relação sinal-ruído do canal o desempenho do paramétrico é similar, o que justifica a sua escolha devido à menor complexidade. This work proposes an analog joint source-channel coding scheme as an alternative for machine-type communications that require low communications delay. The analog coding scheme is based on mapping the symbols generated by an information source into a curve. The mapping curve can be defined by geometric mappings or by numerical optimizations, denoted by parametric and non-parametric coding, respectively. In this work, we have implemented these two types of coding for the non-Gaussians sets of samples collected by sensors. Considering that the parametric scheme is optimal for Gaussian sources only, the Box-Cox transformation has been used to improve the performance. On the other hand, the non-parametric scheme can easily adapt to different sample sets, at the cost of more complex implementation. The numerical results show that the non-parametric scheme achieves better performance, in general. Also, we can observe that Box-Cox transformation is a simple technique that improves significantly the performance of the parametric scheme. Moreover, for certain values of the channel signal-to-noise ratio, the performance of the parametric scheme is similar, which justifies its choice due to the lower complexity.