[pt] Os codificadores universais via recorrência de padrões surgiram nos anos 70, quando foram propostos os codificadores lz77 e lz78. Devido a baixa complexidade computacional e ao bom desempenho, quando aplicados na compressão de arquivos de dados, estes codificadores se tornaram extremamente populares. Embora estes codificadores sejam universais, i.e., possuam taxas de compressão que convergem para entropia, recentemente foi mostrado que as taxas de compressão não convergem da forma mais rápida possível, nem mesmo para a classe de fontes sem memória. A redundância de um codificador universal C, dada por R, mede a rapidez com que a taxa de compressão converge para a entropia. Para fontes com número de estados finito, enquanto os melhores resultados de codificadores universais via recorrência de padrões apresentam uma redundância da ordem de 1/{log n}, existem codificadores que atingem uma redundancia de {log n} /n. Portanto, os codificadores via recorrência de padrões não são ótimos. Embora seja conhecido codificadores ótimos segundo o critério da redundância, tais codificadores possuem uma alta complexidade computacional e são pouco úteis na prática. Dentre os codificadores via recorrência de padrões, o codificador lz78 possui uma das mais baixas redundâncias para a classe de fontes com número de estados finito. De fato, não existe outro codificador desta classe, tal que a redundância seja melhor que a do lz78. Tomando como base o lz78, este trabalho propõe novas técnicas para acelerar a convergência da taxa de compressão (diminuir a redundância) dos codificadores universais via recorrência de padrões, para fontes com número de estados finito. Estas técnicas dão origem a novas versões do lz78. As redundâncias das novas versões são estabelecidas, considerando a classe de fontes com número de estados finito. Estas versões são aplicadas na compressão de arquivos de dados, e os resultados obtidos são comparados com os resultados de versões anteriores. / [en] The string matching encoders were proposed about 20 years ago, when the lz77 and lz78 were introduced. They became extremely popular because of the relationship between their low complexity and their good performance. Although these encoders are universal, that is, their compression rates converge to the source entropy, it was shown, recently, that those rates do not converge as fast as possible, even for the class of memoryless source. The redundancy of an unversal encoder C, denoted by Rc, measures how fast the compression rate converge to the entropy. In the class of Finite State Machine (FSM) source, while the best result of the string matching encoders is O 1/ {log n}, there are encoders which achieve a redundancy of O {log n}/n. Therefore, the string matching encoders are not optimal. Even though optimal encoders are known, in general, those encoders have a high complexity and are not useful in practice. Considering the class of string matching encoders, the lz78 has one of the best results over the class of FSM source. In fact, there is no encoder based on the string matching, which archives a better redundancy. This work makes use of the lz78 encoder to propose new techniques to improve the performance of sting matching encoders over the class of FSM. These techniques bring up new versions of the lz78. For the class of FSM, the redundancies of this versions are stablished. These versions are used to compress data files, and their perfoermances are compared to the performances of older versions.

[pt] Códigos de permutação são uma interessante ferramenta matemática que pode ser empregada para construir tanto esquemas de compressão com perdas quanto esquemas de modulação em um sistema de transmissão digital. Códigos de permutação vetorial, uma extensão mais poderosa dos códigos de permutação escalar, foram recentemente introduzidos no contexto de compressão de fontes. Este trabalho apresenta novas contribuições a essa teoria e introduz os códigos de permutação vetorial no contexto de modulação. Para compressão de fontes, é demonstrado matematicamente que os códigos de permutação vetorial (VPC) têm desempenho assintótico idêntico ao do quantizador vetorial com restrição de entropia (ECVQ). Baseado neste desenvolvimento, é proposto um método eficiente para o projeto de VPC s. O bom desempenho dos códigos projetados com esse método é verificado através de resultados experimentais para as fontes uniforme e gaussiana: são exibidos VPC s cujo desempenho é semelhante ao do ECVQ e superior ao de sua versão escalar. Para o propósito de transmissão digital, é verificado que também a modulação baseada em códigos de permutação vetorial (VPM) possui desempenho superior ao de sua versão escalar. São desenvolvidas as expressões para o projeto ótimo de VPM, e um método é apresentado para detecção ótima de VPM em canais AWGN e com desvanecimento. / [en] Permutation codes are an interesting mathematical tool which can be used to devise both lossy compression schemes and modulation schemes for digital transmission systems. Vector permutation codes, a more powerful extension of scalar permutation codes, were recently introduced for the purpose of source compression. This work presents new contributions to this theory and also introduces vector permutation codes for the purpose of modulation. For source compression, it is proved that vector permutation codes (VPC) have an asymptotical performance equal to that of an entropy-constrained vector quantizer (ECVQ). Based on this development, an efficient method is proposed for VPC design. Experimental results for Gaussian and uniform sources show that the codes designed by this method have indeed a good performance: VPC s are exhibited whose performances are similar to that of ECVQ and superior to those of their scalar counterparts. In the context of digital transmission, it is verified that also vector permutation modulation (VPM) is superior in performance to scalar permutation modulation. Expressions are developed for the optimal design of VPM, and a method is presented for maximum-likelihood detection of VPM in AWGN and fading channels.

[pt] Neste trabalho é feito um estudo sobre compressão de imagens para canal ruidoso.Inicialmente, esquemas de complexidade moderada sem a utilização do princípio da separação de Shannon são investigados e simulados. Com isso, mostra-se que esquemas eficientes de codificação conjunta fonte/canal existem e podem eventualmente apresentar melhor performance do que esquemas separados de codificação e canal e fonte. São também investigados, algoritmos de codificação de imagens visando a transmissão num capital ruidoso. Nesse contexto, é proposto um esquema utilizando transformadas com superposição com boa performance, como mostram as simulações realizadas. O esquema posteriormente estendido para imagens multi- espectrais mostrando-se igualmente eficiente. / [en] In the present dissertation we investigate image compression techniques for transmission over binary symmetric channels poluted with noise. Frist we simulate some known techniques for joint source/channel coding that dispenses with the use of error correcting codes. These techiniques may exhibit better performance when complexity and delay constraits are at stake. We further propose an image compression algorithm for noisy channels based on lapped/block transforms and block source/channel coding. We simulate the proposed scheme for various channel situations. The algorithm is further extented to handle compression and transmission of multiepectral remote sensing satellite imagery. Results for natural and multiespectral images are presented showing the good performance attained by the proposed schemes.