OFDM-Guided Deep Joint Source Channel Coding for Wireless Multipath Fading Channels

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作者
Mingyu Yang,Chenghong Bian,Hun-Seok Kim
出处
期刊:IEEE Transactions on Cognitive Communications and Networking [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:8 (2): 584-599 被引量:63
标识
DOI:10.1109/tccn.2022.3151935
摘要

We investigate joint source channel coding (JSCC) for wireless image transmission over multipath fading channels. Inspired by recent works on deep learning based JSCC and model-based learning methods, we combine an autoencoder with orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) to cope with multipath fading. The proposed encoder and decoder use convolutional neural networks (CNNs) and directly map the source images to complex-valued baseband samples for OFDM transmission. The multipath channel and OFDM are represented by non-trainable (deterministic) but differentiable layers so that the system can be trained end-to-end. Furthermore, our JSCC decoder further incorporates explicit channel estimation, equalization, and additional subnets to enhance the performance. The proposed method exhibits 2.5 – 4 dB SNR gain for the equivalent image quality compared to conventional schemes that employ state-of-the-art but separate source and channel coding such as Better Portable Graphics (BPG) and Low-Density Parity-Check (LDPC) schemes. The performance further improves when the system incorporates the channel state information (CSI) feedback. The proposed scheme is robust against OFDM signal clipping and parameter mismatch for the channel model used in training and evaluation.

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