基于壓縮感知和非對稱Turbo碼的聯(lián)合信源信道編碼.pdf

1、隨著移動通信技術的飛速發(fā)展以及大數(shù)據(jù)時代的到來，在無線信道上傳輸多媒體數(shù)據(jù)的應用日趨廣泛，人們對多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g要求也越來越高。但由于無線信道帶寬有限且衰落顯著，使得多媒體的可靠傳輸受到了限制。而通信的目的是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠、快速的傳輸，這就要求數(shù)據(jù)既能實現(xiàn)高效的壓縮比，也要能夠在接收端很好的恢復信號，但這兩個要求是一對矛盾體，壓縮率越高，恢復質量越受影響，而想要好的恢復信號就必需使得傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中帶有足夠多的信息，也就是減小壓縮率，但

2、同時也降低了傳輸?shù)乃俾省Ｒ虼藗鹘y(tǒng)的信源信道分離編碼顯然已經不適用這種情況，而聯(lián)合信源信道編碼則是綜合考慮信源編碼和信道編碼的優(yōu)勢，來合理的分配資源，使得整個的傳輸系統(tǒng)的性能達到最優(yōu)化。
　　壓縮感知(CS)是近年來信號處理領域誕生的一種新興的信號處理理論，它突破了傳統(tǒng)采樣定理的要求。在奈奎斯特定理中，要求采樣的頻率必須大于信號最高頻率的兩倍，才能準確的重構信號。而壓縮感知則可以不在這個限制條件內，它能以不大于信號最高頻率的兩倍進行

3、采樣，依然能夠以極大的概率來恢復信號。因此它的出現(xiàn)能夠大大提高大數(shù)據(jù)在無線傳輸中的速率。
　　Turbo碼是一種具有接近香農極限的優(yōu)異性能的信道編碼，它通過并行級聯(lián)卷積編碼和迭代譯碼，大大地降低了低信噪比區(qū)域的比特誤碼率。然而標準對稱Turbo碼在低信噪比下的誤碼性能和高信噪比下的錯誤平層之間很難達到很好的平衡，而根據(jù)其編碼器特點進行改進構成的非對稱Turbo碼，則可以解決這個問題。
　　基于以上考慮，本文選擇基于壓縮感知和

4、非對稱Turbo碼的聯(lián)合信源信道編碼作為研究課題。
　　本文首先介紹關于壓縮感知理論的基本理論知識，對壓縮感知的采樣壓縮過程以及恢復信號做了詳細的講解，重點介紹兩種信號稀疏化的方法，以及兩種具有代表性的重構算法。然后給出了非對稱Turbo碼的設計方法，以及實現(xiàn)了兩類非對稱Turbo碼的設計，并且與標準對稱Turbo碼做了分析比較，實驗結果表明非對稱Turbo碼在整個信噪比范圍內的性能要優(yōu)于標準對稱Turbo碼。最后提出了兩種基于壓

5、縮感知與非對稱Turbo碼的聯(lián)合信源信道編碼的方案，探討了這兩種方案在圖像壓縮傳輸中的應用。
　　本文的主要工作和創(chuàng)新點包括：
　　1、研究了兩種壓縮感知的稀疏基——DCT變換和DWT變換，并通過數(shù)學模型和數(shù)學表達式詳細地介紹了壓縮感知的工作原理，同時介紹了兩種具有代表性的壓縮感知重構算法——NESTA算法和OMP算法。并通過基于DCT變換的壓縮感知編碼（DCT-CS）和基于離散小波變換的壓縮感知編碼（DWT-CS）實驗仿真

6、實驗驗證了壓縮感知編碼具有優(yōu)異的壓縮性能，且僅僅只用少量的觀測值就能以很大的概率重構原始信號。
　　2、根據(jù)Turbo碼的編碼結構特點，設計了兩類非對稱Turbo碼(ATC)，并通過實驗證明了非對稱Turbo碼在整個信噪比范圍內比標準對稱Turbo碼的整體性能要好。
　　3、設計了兩種基于壓縮感知和非對稱 Turbo碼的聯(lián)合信源信道編碼方案，一種是基于DCT-CS和ATC的聯(lián)合信源信道編碼，另一種是基于DWT-CS和ATC的