多天線場景下多媒體傳輸系統(tǒng)的研究.pdf

1、當(dāng)前，隨著高速寬帶無線技術(shù)的發(fā)展以及人們對多媒體信號應(yīng)用需求的增長，多媒體無線通信領(lǐng)域的研究進入空間活躍的階段。在無線通信的發(fā)展進程中，多天線技術(shù)是一種非常重要的實現(xiàn)高質(zhì)量和高速率通信的技術(shù)，并被廣泛應(yīng)用于下一代移動通信系統(tǒng)中。相對于傳統(tǒng)的單天線系統(tǒng)，多天線系統(tǒng)可以利用無線信道多徑傳播的固有特性，獲取分集增益以提高傳輸信息的可靠性，或者獲取復(fù)用增益來成倍提高數(shù)據(jù)傳輸速率。考慮到無線信道的高誤比特率、帶寬受限以及時變等特性，如何提高多媒體

2、信號在無線信道特別是多天線場景下的傳輸質(zhì)量是一個重要且有挑戰(zhàn)性的研究課題。
　　 傳統(tǒng)的多媒體無線傳輸系統(tǒng)普遍采用信源信道分離設(shè)計的級聯(lián)編碼方式。這種分離設(shè)計模式總是存在門限效應(yīng)和趨平效應(yīng)等問題，因而對易出錯的無線信道傳輸缺乏魯棒性。為了兼顧傳輸效率和可靠性，聯(lián)合設(shè)計信源編碼和信道編碼的思想越來越受到人們的重視，并涌現(xiàn)出大量的相關(guān)工作。這些工作主要包含兩大類:一類是基于信源分層的數(shù)字多媒體傳輸方案;另一類是基于模擬或者數(shù)模混合編

3、碼的傳輸方案。然而第一類分層編碼方案只能支持非常有限的幾個信源傳輸速率，因而其性能有很大的局限性;而已有的第二類方案主要針對單天線系統(tǒng)進行設(shè)計，無法直接有效地擴展到多天線系統(tǒng)中?？紤]到模擬類型編碼在復(fù)雜度和實現(xiàn)平穩(wěn)系統(tǒng)性能方面的優(yōu)勢，本文提出針對具體多天線場景的基于模擬編碼的多媒體無線傳輸方案。
　　 本文深入研究在三種不同類型的多天線場景下多媒體信號的傳輸問題，并設(shè)計相應(yīng)的模擬編碼方案。文中討論的系統(tǒng)包括:MIMO-OFDM單

4、播系統(tǒng)，用戶接收天線數(shù)目存在差異的多天線廣播系統(tǒng)，以及低成本的虛擬多天線系統(tǒng)。概括起來，本文的主要工作和創(chuàng)新點如下:
　　 (1)對于MIMO-OFDM鏈路下的視頻單播系統(tǒng)，本文提出了一種新的線性的聯(lián)合信源信道編解碼方案。該方案在實現(xiàn)信源在信道中的分配時將去相關(guān)之后的獨立信源子層和預(yù)處理之后的空間子信道匹配起來，并根據(jù)各空間子信道的增益及各信源層的能量分布優(yōu)化發(fā)射功率在子信道之間的分配。文中提出的系統(tǒng)對編碼后的系數(shù)采用偽模擬調(diào)制

5、和傳輸。系統(tǒng)最終實現(xiàn)了在不同信源子層之間的精細不等保護，并使得接收端的重構(gòu)性能隨鏈路質(zhì)量平穩(wěn)降級/提升。
　　 (2)對于各用戶有著不同接收天線數(shù)目的多天線圖像廣播系統(tǒng)，本文提出通過在多天線傳輸中融合壓縮感知(CS)的技術(shù)來同時解決用戶之間鏈路條件以及接收天線數(shù)目這兩個維度上的差異性。在基于CS的傳輸框架中采用模擬調(diào)制直接傳輸圖像系數(shù)的線性測量值，并在解碼端采用CS解碼算法實現(xiàn)信號的重構(gòu)。在具體的系統(tǒng)設(shè)計和性能驗證時，論文中首先

6、研究從圖像小波系數(shù)抽象出來的可壓縮統(tǒng)計信號在這類系統(tǒng)中的傳輸。有關(guān)分析和仿真結(jié)果說明該方案下各類用戶都可以正常解碼，并且多根天線的用戶能得到比單天線用戶更高的速率。在考慮具體圖像信號傳輸時，在對圖像系數(shù)進行線性測量和CS重構(gòu)的同時，設(shè)計了一種發(fā)射功率分配策略來優(yōu)化端到端的圖像傳輸和重構(gòu)質(zhì)量。實驗結(jié)果證明該系統(tǒng)相比其它系統(tǒng)存在性能優(yōu)勢。
　　 (3)對于虛擬多天線場景下的分布不均勻的比特流的傳輸，本文提出了四種譯碼-轉(zhuǎn)發(fā)的協(xié)作策略