基于視頻混合數(shù)字模擬傳輸?shù)年P鍵技術研究.pdf

1、無線視頻傳輸系統(tǒng)經歷了從模擬電視年代到數(shù)字電視年代的轉變，這其中發(fā)生過一系列偉大的技術革新。特別在香農提出信源信道分離理論后，數(shù)字編碼技術獲得長足的發(fā)展。在這樣的背景下，無線視頻傳輸方案主要是由兩部分組成的，分別是分離的視頻壓縮編碼部分和數(shù)字信道編碼部分。這種基于數(shù)字的分離信源信道編碼方案已經被證明在點對點的通信場景下能獲得最高的編碼效率。近年來，無線網絡與移動終端技術正在經歷一個快速發(fā)展的階段，一些新興的無線視頻服務也變得越來越受歡迎

2、，例如移動電視，無線視頻會議以及無線視頻監(jiān)控等一系列應用。然而，傳統(tǒng)的分離編碼理論已經不能適用于這些應用，主要是因為懸崖效應(cliff effect)。為了抵抗懸崖效應，近期出現(xiàn)的模擬視頻編碼因為由一系列線性運算構成的，具有接收質量的信道自適應性特性。然而，在編碼效率上，模擬編碼是遠遠不如數(shù)字編碼的。因此，考慮將數(shù)字編碼技術與模擬編碼技術結合起來，就可以彌補兩者的弊端，獲得編碼效率和質量可伸縮性的最優(yōu)權衡，這就是混合數(shù)模編碼(HDA)

3、的優(yōu)勢。
　　然而，雖然視頻混合數(shù)字模擬編碼已經有很多出色的工作，但目前依舊存在諸多問題尚未解決，需要更進一步的探究。第一點，現(xiàn)有的HDA方案大多考慮的都是理想情況的加性高斯白噪聲信道(AWGN)，而實際的信道比AWGN要復雜得多，特別是考慮了信道增益的衰落信道，這種情況下該如何設計混合數(shù)模編碼方案呢？第二點，在考慮實際的通信環(huán)境中，合作與混合數(shù)模編碼相結合是一種有效的通過空間分集來提高通信魯棒性的途徑，從而提高視頻的接收質量。然

4、而目前的研究對于基于合作通信的混合數(shù)模編碼中的相關技術缺乏理論的分析，例如如何選取陪集編碼的步長來獲得最大化性能收益，這些問題迫切地需要解決;第三點，現(xiàn)有的絕大多數(shù)視頻或者圖像編碼方案都是以消除統(tǒng)計冗余達到均方失真最小化為目標?？墒侨藗冊絹碓揭庾R到均方誤差并不能很好地反映圖像的感知視覺質量，這是因為感知視覺質量是與人類視覺系統(tǒng)(HVS）緊密相關的。如何設計編碼方案將人類視覺系統(tǒng)與模擬編碼相結合，既可以獲得最佳的視覺感知質量，又能獲得質量

5、可伸縮性？
　　本文主要研究混合數(shù)模編碼技術在無線視頻通信中的具體應用。全文首先介紹了模擬編碼和混合模擬編碼的基礎知識，繼而開始對上述存在的一些實際問題提供解決方案，具體內容和貢獻包括以下三個方面:
　　(1)本文提出了一種在瑞利衰落信道下的混合數(shù)字模擬編碼方案。該方案利用分層編碼思想將數(shù)字編碼和模擬編碼有效結合，在質量可伸縮性和編碼效率上達到了較好的平衡。與AWGN信道下的HDA方案不同，本文提出的方案更加實際，考慮了信道

6、增益。實驗仿真表明本文所提出的編碼方案不僅在編碼效率上優(yōu)于現(xiàn)有最先進的編碼方案，而且可以實現(xiàn)無線傳輸下的可伸縮視頻編碼(SVC)。
　　(2)本文提出了一種基于合作的混合數(shù)模編碼方案。該方案能夠在合作場景下充分利用源端到中繼端、源端到終端以及中繼端到終端三種信道間的關系，在帶寬和能量受限的條件下有效提高了接收端的接收質量。除此之外，本文推導出總體失真的具體表達式，并從中分析出陪集編碼(coset coding)中最佳量化系數(shù)的選取