無(wú)線圖像傳輸中的聯(lián)合信源信道編碼研究.pdf

1、數(shù)字壓縮圖像對(duì)于信道噪聲所起的比特錯(cuò)誤十分敏感,而無(wú)線信道環(huán)境的復(fù)雜性使得糾正信道傳輸中的誤碼變得很困難,因此如何實(shí)現(xiàn)魯棒的無(wú)線圖像傳輸仍是一個(gè)極具挑戰(zhàn)的研究課題.其中利用聯(lián)合信源信道編碼解決無(wú)線圖像傳輸是目前該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一.本文研究并提出了三種聯(lián)合信源信道編碼方法及對(duì)應(yīng)的解碼方法用于無(wú)線圖象傳輸.此外,為了分析所提出的聯(lián)合信源信道編碼系統(tǒng)的實(shí)際性能與理論值之間的差距,本文還對(duì)聯(lián)合信源信道編碼差錯(cuò)指數(shù)這一理論問(wèn)題進(jìn)行了研究.

2、 本文首先提出了一種基于糾錯(cuò)算術(shù)碼的聯(lián)合信源信道編碼算法,該算法利用算術(shù)編碼中加入的禁用符號(hào)實(shí)現(xiàn)整體編碼,利用一階馬爾科夫信源模型實(shí)現(xiàn)信源的自適應(yīng),根據(jù)信道狀態(tài)信息調(diào)整禁用符號(hào)概率的大小從而調(diào)整編碼碼率的大小實(shí)現(xiàn)信道自適應(yīng).與一般信道自適應(yīng)不同的是,所提出的自適應(yīng)方法僅需調(diào)整一個(gè)參數(shù)(禁用符號(hào))加以實(shí)現(xiàn),而且理論上來(lái)說(shuō)可以獲得連續(xù)可變的編碼碼率.以此為基礎(chǔ),推導(dǎo)出了基于最大后驗(yàn)概率(MAP)的解碼測(cè)度并提出了一種改進(jìn)的堆棧序列估計(jì)算法

3、.實(shí)驗(yàn)表明,上述算法的傳輸性能優(yōu)于經(jīng)典的Grangetto基于糾錯(cuò)算術(shù)碼的聯(lián)合編碼算法和Guionnet糾錯(cuò)算術(shù)碼的聯(lián)合編碼算法,所提出的改進(jìn)的堆棧序列估計(jì)算法的解碼速度也快于傳統(tǒng)的堆棧序列估計(jì)算法. 其次,提出了一個(gè)漸進(jìn)圖像在無(wú)記憶信道上傳輸?shù)穆?lián)合失真模型,該模型聯(lián)合考慮漸進(jìn)圖像傳輸中的量化失真和信道失真,并分別計(jì)算漸進(jìn)圖像各層對(duì)于總體失真的貢獻(xiàn).該模型相比Sabir失真模型而言,具有以下優(yōu)點(diǎn):1)利用算術(shù)編碼加禁用符號(hào)實(shí)現(xiàn)整

4、體編碼,并用禁用符號(hào)帶來(lái)的受控冗余區(qū)分量化失真與信道失真；2)用變換系數(shù)方差內(nèi)的值代替信道污染后的系數(shù)值,相比傳統(tǒng)的用0值代替來(lái)說(shuō),能更客觀地估計(jì)信道失真；3)充分考慮了熵編碼引起的誤碼擴(kuò)散對(duì)失真的影響.實(shí)驗(yàn)表明,該失真模型相比Sabir所提出的失真模型精度提高了0.5dB.隨后以此失真模型為依據(jù)設(shè)計(jì)了一個(gè)非均衡差錯(cuò)保護(hù)系統(tǒng)用于無(wú)線圖像傳輸,獲得了較好的傳輸性能.提出了一種改進(jìn)的糾錯(cuò)算術(shù)碼狀態(tài)機(jī)表示方法,詳細(xì)分析了編碼參數(shù)對(duì)總體狀態(tài)數(shù)目

5、的影響.以此為基礎(chǔ),提出了一種有限狀態(tài)糾錯(cuò)算術(shù)碼的聯(lián)合信源信道編碼系統(tǒng).該編碼系統(tǒng)的編碼速度快于傳統(tǒng)糾錯(cuò)算術(shù)編碼算法,并根據(jù)信源信道狀態(tài)信息自適應(yīng)地選擇各個(gè)編碼參數(shù)從而達(dá)到系統(tǒng)復(fù)雜度與傳輸性能之間的最佳平衡.并針對(duì)該系統(tǒng),提出了一種結(jié)構(gòu)新穎的聯(lián)合迭代解碼系統(tǒng),該系統(tǒng)的外碼解碼器不但能驗(yàn)證內(nèi)碼解碼器產(chǎn)生的估計(jì)序列是否有錯(cuò),還可以反饋錯(cuò)誤位置的概率信息從而加速內(nèi)碼解碼器的解碼過(guò)程.試驗(yàn)表明,相比基于傳統(tǒng)的糾錯(cuò)算術(shù)編碼和一般迭代解碼的聯(lián)合編碼

6、算法如Grangetto算法和Lifeng算法而言,上述系統(tǒng)具有較好的傳輸性能和較快的解碼速度. 最后研究了聯(lián)合信源信道編碼差錯(cuò)指數(shù)這一理論問(wèn)題.首先,以一種更為簡(jiǎn)潔的方法證明了無(wú)損聯(lián)合信源信道編碼差錯(cuò)指數(shù)Gallager下邊界.其次,以Csiszár差錯(cuò)指數(shù)上下限為出發(fā)點(diǎn),利用Fenchel共軛定理,推導(dǎo)出了限定條件的離散無(wú)記憶系統(tǒng)在給定失真測(cè)度下有損聯(lián)合編碼差錯(cuò)指數(shù)便于計(jì)算的上下邊界,并給出了有關(guān)數(shù)學(xué)證明.最后,利用聯(lián)合信源