通信系統(tǒng)中的信源-信道聯(lián)合編（譯）碼-調(diào)制.pdf

1、無線通信和多媒體通信技術(shù)的發(fā)展改變了人類的生活，下一代無線移動通信的目標是實現(xiàn)無所不在的，高速率、高質(zhì)量的多媒體移動傳輸。然而無線信道中有限的帶寬、惡劣的信道條件以及各種終端尤其是便攜式移動設(shè)備對復(fù)雜度、能耗等資源的苛刻限制，使傳統(tǒng)依據(jù)Shannon分離定理將信源和信道作為兩個獨立模塊分別設(shè)計的思想逐漸顯露出了局限性。 實際系統(tǒng)中一方面由于編碼復(fù)雜度、延時的限制，同時為了提高系統(tǒng)的魯棒性，信源編碼輸出中仍留下一定的冗余；另一方面

2、由于帶寬有限和無線信道中的衰落、噪聲等因素使信道編碼無法提供充足的保護，傳輸中的差錯不可避免。因此突破傳統(tǒng)常規(guī)的系統(tǒng)設(shè)計方法，將信源編碼和信道編碼之間進行聯(lián)合信息處理以尋求更大的性能增益是一個必然趨勢。 本論文研究的信源．信道聯(lián)合編碼/調(diào)制就是將信源編/譯碼和信道編/譯碼及調(diào)制綜合考慮、設(shè)計和優(yōu)化的一種策略，從整體上優(yōu)化通信系統(tǒng)，減小包含信源和信道的整個系統(tǒng)的端到端錯誤和失真。主要獲得以下幾方面的成果： 1、提出了一種信

3、源-信道聯(lián)合編碼調(diào)制的方案。通過置換搜索算法優(yōu)化信源符號和調(diào)制星座點間的映射關(guān)系以減小信道錯誤造成的信源均方誤差失真。同時信源可以分配更多比特進行編碼，減小了量化失真。這種低復(fù)雜度信源．信道聯(lián)合編碼調(diào)制系統(tǒng)的端到端性能超過了同樣數(shù)據(jù)傳輸率下中等復(fù)雜度的級聯(lián)編碼系統(tǒng)，并且對于信道信噪比的波動具有更好的魯棒性。 2、研究了利用圖像壓縮編碼經(jīng)過噪聲信道傳輸后獲得的軟輸出進行信源譯碼重建的問題。由SOVA算法對接收序列中的信源殘留冗余進

4、行利用，不僅減小了符號錯誤率，同時獲得了符號值的軟信息。由于信道中傳輸?shù)膱D像壓縮域符號值的誤差平方和與重建圖像的PSNR存在對應(yīng)關(guān)系，利用符號軟信息對傳輸?shù)膲嚎s域符號值進行最小均方誤差估計，并以此重建圖像，提高了PSNR。 3、針對采用訓(xùn)練序列獲得信源中殘留冗余結(jié)構(gòu)的不精確性及其傳輸代價，提出一種基于隱馬爾可夫模型，在接收端利用信道譯碼的軟輸出對信源殘留冗余概率結(jié)構(gòu)進行參數(shù)估計，并且和信源一信道迭代聯(lián)合譯碼結(jié)合，在完成參數(shù)估計的

5、同時實現(xiàn)了聯(lián)合譯碼。同時提出利用一種鑒別信息度量參數(shù)精度和伴隨迭代的改善程度，并用其設(shè)定停止估計迭代的條件。 4、提出一種將高維的壓縮圖像殘留冗余統(tǒng)計模型分解以獲得低復(fù)雜度信源一信道聯(lián)合譯碼的方法。為避免變長碼的錯誤傳播，我們往往留下這部分冗余信息在接收端加以利用以實現(xiàn)信源一信道聯(lián)合譯碼，而圖像壓縮編碼后的殘留冗余仍然具有二維馬爾可夫隨機場模型表征的統(tǒng)計特性。由于直接利用場模型的聯(lián)合譯碼算法的巨大復(fù)雜度，本文首先將二維的場模型分

6、解為4個獨立的一維統(tǒng)計相關(guān)性，并根據(jù)這種分解后的統(tǒng)計模型，分別提出了基于串行和基于并行的兩種不同的低復(fù)雜度聯(lián)合譯碼方法。 5、研究了算術(shù)碼的聯(lián)合編碼，序列譯碼及其在衰落信道中傳輸?shù)男阅?。算術(shù)編碼作為一種最有效的統(tǒng)計壓縮編碼，在數(shù)據(jù)壓縮中占有重要地位。當系統(tǒng)帶寬嚴格受限時，利用算術(shù)編碼進一步壓縮帶寬有時是不可避免的。在接收端通過利用包含信道信息的軟輸出進行算術(shù)碼的信源序列MAP譯碼，可以顯著提高信源譯碼的性能。針對算術(shù)碼與Huff

7、man碼不同的編碼網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，提出一種基于LVA算法，并同時利用信源和信道統(tǒng)計特性刪減路徑的低復(fù)雜度、次優(yōu)序列譯碼算法。 算術(shù)碼的信源．信道聯(lián)合編碼可以在信源壓縮編碼的同時靈活地添加冗余度，將信源編碼和信道編碼一步完成。本文將聯(lián)合編碼的輸出序列作為一個碼字，利用當前碼字與其它可能碼字之間的漢明距離來設(shè)計、優(yōu)化聯(lián)合編碼。 最后比較了同樣冗余度、同樣譯碼復(fù)雜度下，利用LDPC碼的譯碼軟輸出進行序列信源譯碼和基于軟同步的聯(lián)合編碼