Collaborative Research: CIF: Small: Beyond Compressed Sensing: Analog Coding for Communications

合作研究:CIF:小型:超越压缩感知:通信模拟编码

基本信息

  • 批准号:
    2007754
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 27万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-07-01 至 2024-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Digital systems have been the cornerstone of modern communications. They are not always robust to changes in channel conditions, however, and require the transmission of long data blocks to achieve their full potential, which can translate to substantial delays and high encoding/decoding complexity. These problems can be alleviated by the use of end-to-end analog encoders, which directly process the acquired samples using a non-linear transformation whose output is transmitted directly through the channel after proper modulation. For the same performance, these schemes claim greater robustness and feature lower encoding/decoding complexity than traditional digital systems. In exchange, analog systems are less flexible and more difficult to design than their digital counterparts. This project aims at closing this gap by systematically developing low-latency, low-complexity analog schemes that at the same time are robust, flexible and easy to design.Specifically, this project investigates the application of very novel developments in the field of analog joint source-channel coding for point-to-point and multiterminal communications, considering the case in which temporal or spatial correlations are present in the sources of interest, and studying practical applications in image and video coding. Correlations existing in the original sources may be lost when digital schemes are utilized, therefore degrading the end-to-end system performance, something which is less likely to occur in the proposed analog joint source-channel coding framework. This, together with the robustness of analog schemes to channel variations, while requiring less processing complexity and much shorter block lengths, would make analog coding an excellent candidate to meet the ever growing requirements of modern communications systems if some of the open research problems considered in this proposal, such as the development of analog rate compatible codes capable of achieving any desired rate, are solved.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
数字系统已成为现代通信的基石。然而,它们对于信道条件的变化并不总是鲁棒的,并且需要传输长数据块才能充分发挥其潜力,这可能会导致大量的延迟和高编码/解码复杂性。这些问题可以通过使用端到端模拟编码器来缓解,该编码器使用非线性变换直接处理获取的样本,其输出在适当的调制后直接通过信道传输。对于相同的性能,这些方案比传统数字系统具有更高的鲁棒性和更低的编码/解码复杂性。相反,与数字系统相比,模拟系统灵活性较差,设计也更加困难。该项目旨在通过系统地开发低延迟、低复杂性的模拟方案来缩小这一差距,同时这些方案具有鲁棒性、灵活性和易于设计性。具体来说,该项目研究了模拟联合领域非常新颖的发展的应用用于点对点和多终端通信的源信道编码,考虑感兴趣的源中存在时间或空间相关性的情况,并研究图像和视频编码中的实际应用。当使用数字方案时,原始源中存在的相关性可能会丢失,从而降低端到端系统性能,而这种情况在所提出的模拟联合源信道编码框架中不太可能发生。再加上模拟方案对信道变化的鲁棒性,同时需要更少的处理复杂性和更短的块长度,如果在该提案(例如开发能够实现任何所需速率的模拟速率兼容代码)得到了解决。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力优点和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

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