基于非均衡差錯保護(hù)的信源信道聯(lián)合編碼.pdf

1、香農(nóng)的信源編碼和信道編碼分離理論所提出的達(dá)到最優(yōu)編碼性能是基于以下這兩個假設(shè)，即信源編碼和信道編碼的碼子可以無限長和無限復(fù)雜度。這在實(shí)際應(yīng)用中是做不到的，分離理論實(shí)際上限制了系統(tǒng)達(dá)到更優(yōu)的性能。由此，人們開始著眼于信源信道聯(lián)合編碼，其基本思想是綜合地考慮信源和信道的特點(diǎn)，采用最優(yōu)化的設(shè)計方法來提供對信息傳遞更好的錯誤保護(hù)以及更高的帶寬利用率。非均衡錯誤保護(hù)（UEP）是聯(lián)合信源信道編碼的一個研究方向。人們注意到對于某些信源在通信系統(tǒng)中傳輸

2、的比特流的各個部分有著不同的重要性，由此引出了以不同等級來保護(hù)信號的不同部分。視頻通信是一種允許失真存在的業(yè)務(wù)，而且信息自身有著內(nèi)在的重要性分布不均衡的特性，視頻編碼的不同部分對QoS的要求不同，對重建的貢獻(xiàn)也不同，結(jié)合這種圖像和視頻數(shù)據(jù)的內(nèi)在特性，設(shè)計聯(lián)合信源信道編碼使得傳輸質(zhì)量能盡可能地提高。 本文綜合近年來基于非均衡差錯保護(hù)的聯(lián)合信源信道編碼方面的主要研究工作，成果以及重點(diǎn)和熱點(diǎn)，對目前的UEP方法進(jìn)行了比較細(xì)致的分類及總

3、結(jié)。并且對基于GOP的非均衡差錯保護(hù)方法進(jìn)行了比較深入的分析，總結(jié)出了一些需要解決的問題：(1)如何對視頻數(shù)據(jù)的重要性進(jìn)行界定(2)需要多強(qiáng)的信道碼進(jìn)行保護(hù)。在此基礎(chǔ)之上分析了H.264標(biāo)準(zhǔn)代碼中所使用的差錯掩蓋方法，即幀內(nèi)編碼宏塊所采用的插值預(yù)測方法和幀間編碼宏塊所采用的宏塊拷貝方法，以及這兩類差錯掩蓋方法與信道失真的關(guān)系。給出這兩類宏塊的信道失真估計方法。其次分析了視頻通信中的差錯擴(kuò)散效應(yīng)對信道失真的影響，并且考慮了H.264中所使

4、用的非線性環(huán)路濾波器的作用，由此建立了一個由信道差錯和差錯擴(kuò)散效應(yīng)兩部分所組成的信道失真估計模型。仿真實(shí)驗(yàn)顯示我們的模型能較為精確的估計視頻通信中的信道失真。 在上述工作的基礎(chǔ)上。我們建立了一個以達(dá)到信道失真最小為目標(biāo)的信道碼碼率分配模型。由于該模型不滿足傳統(tǒng)的求解優(yōu)化問題方法的約束條件，我們采用遺傳算法求解最優(yōu)信道碼碼率分配方法。針對遺傳算法應(yīng)用于我們的問題做了收斂性分析并且確定了一些重要參數(shù)。在實(shí)驗(yàn)仿真與分析部分，我們利用了

5、H.264標(biāo)準(zhǔn)。從碼率分配結(jié)果來看，由于我們的模型綜合了差錯掩蓋、視頻序列本身的運(yùn)動特性和統(tǒng)計特性。因此，一個GOP中位置靠后的幀也可能獲得較強(qiáng)的信道碼保護(hù)。除此之外，我們針對兩類不同信道失真預(yù)測結(jié)果的序列所得到碼率分配結(jié)果進(jìn)行了分析，得出了信道失真曲線較平滑的序列，其碼率突變的情況較少的結(jié)論。在系統(tǒng)性能分析中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示我們的算法相對于現(xiàn)有的非均衡差錯保護(hù)方法和均衡差錯保護(hù)方法有較好的性能。特別在信道條件較為惡劣的情況下，我們的系統(tǒng)