無(wú)線信道中的聯(lián)合信源信道編碼

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1、無(wú)線信道中的聯(lián)合信源信道編碼【摘要】：本文提出了一種噪聲軎道下傳輸漸詩(shī)f17像的璇合緒源悟道編碼方法．該方法根據(jù)信遺條件的好壞動(dòng)態(tài)的礬整信源編碼速率和信道編碼速率，閣此極大地提高了系統(tǒng)的性能和編碼教率．同時(shí)該方法還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)．試驗(yàn)證明本方法與以前文獻(xiàn)中提出的EEP打法以及UEP方法相比．在信噪比低時(shí)即信道條件惡劣的情況下，能夠明顯提高恢復(fù)圖像的質(zhì)量．【關(guān)鍵詞】：漸進(jìn)，聯(lián)合信源信道編碼，SPlIHT，RCPC序言隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，在無(wú)線信道中(包括個(gè)人通信系統(tǒng)及衛(wèi)星通信系統(tǒng))如何傳輸視頻和圖像已成為人們關(guān)注的一大焦點(diǎn)．無(wú)線信道給人們帶來(lái)的巨大

2、挑戰(zhàn)，就是其傳輸?shù)牟豢煽啃?極易出現(xiàn)誤碼)．這是由其固有的特點(diǎn)一即頻帶資源有限，傳輸信道時(shí)變的錯(cuò)誤特性所決定的。以往的圖像姬信中，人們往往將信源編碼和信道編碼分開(kāi)進(jìn)行，遵循于香農(nóng)tSI-ail兒on)定理．然而，由于無(wú)線信道車身特點(diǎn)造成的問(wèn)題。照搬定律將不能獲得良好效果．例如，香農(nóng)定理沒(méi)有對(duì)信道的錯(cuò)誤特性做任何分析，并且沒(méi)有考慮信源、信道資源的充分利用問(wèn)題等等．近年來(lái)，將信源編碼與信道編碼相結(jié)合的思想受到了人們的日益重視．已有許多文獻(xiàn)利用聯(lián)合信源信道編碼對(duì)無(wú)線唐道中的多媒體(圖像、視頻)傳輸做了研究。本文提出了一種無(wú)線信道中傳輸圖像的基于小波SPIHT的聯(lián)合信源

3、信道編碼方法，主要思想是采用基f小波SPIHT的信源編碼，并對(duì)編碼后的比特流按其重要性進(jìn)行不等錯(cuò)誤保護(hù)。由于小波SPIHT算法的內(nèi)嵌編碼特性(漸進(jìn)傳輸和碼率可調(diào))，我們根據(jù)無(wú)線信道的時(shí)變特性自適應(yīng)地改變信源編碼的速率，同時(shí)改變RCPG信道編碼速率，以達(dá)到既保證圖像的傳輸質(zhì)量，又不增加額外的帶寬的目的．即當(dāng)信道環(huán)境惡劣時(shí)，我們通過(guò)少傳甚至不傳非重要部分(圖像的高頻分量)來(lái)降低信源編碼的編碼速率，同時(shí)增強(qiáng)對(duì)信源編碼后重要部分的信道編碼的保護(hù)強(qiáng)度；而當(dāng)信道環(huán)境較好時(shí)．我們通過(guò)適當(dāng)增加非重要部分(圖像細(xì)節(jié)部分)的傳輸來(lái)提高信源編碼的編碼速率，同時(shí)減小信道編碼的保護(hù)強(qiáng)度。

4、1基于小波SPIHT的圖像編碼算法SPIHT算法是由Said和Pearlnan提出的對(duì)Shapiro的內(nèi)嵌零樹(shù)小波EZW算法的改進(jìn)．其顯著特點(diǎn)是極低的計(jì)算復(fù)雜度和高質(zhì)量的恢復(fù)圖像，它打破了傳統(tǒng)編碼算法中編碼效率與復(fù)雜度同步增長(zhǎng)的界限，并且合理利用了小波分解后的多分辨率特性，獲得了優(yōu)良的編碼性能．同現(xiàn)有的其它編碼方法相比，它不僅在性能上具有很高的信噪比和較好的豐觀視覺(jué)質(zhì)量，而且編譯碼速度快，同時(shí)具有內(nèi)嵌編碼的特征，能夠終止千所需的碼率或圖像質(zhì)量處，適合于逐漸浮現(xiàn)式的圖像傳輸。SPIHT繼承了如圖1所示的小波系數(shù)的零樹(shù)(空間定位樹(shù))結(jié)構(gòu)，該算法將某一樹(shù)結(jié)點(diǎn)及其所有后

5、繼結(jié)點(diǎn)劃歸為同一集合，集合的分割過(guò)程是不斷地將一個(gè)集合分成4個(gè)子集再分別對(duì)每個(gè)子集進(jìn)行重要性測(cè)試的過(guò)程．重要性測(cè)試函數(shù)定義為其中Cij表示坐標(biāo)為(i，j)處的小波系數(shù)值，n表示第n層比特平面，r為某個(gè)子集．如果集合中所有元素的幅值小于某閥值(即該集合是不重要的)，則使片j一個(gè)比特即可表示，這樣就大大簡(jiǎn)化了集合的表示．由于變換系數(shù)在空間定位樹(shù)結(jié)構(gòu)中的相似性，使采用這種集合分割后的排序算法具有高效率的特點(diǎn)SPIHT算法分為4個(gè)步驟，即(1)初始化：(2)排序過(guò)程：(3)細(xì)化過(guò)程：(4)步長(zhǎng)更新：n自減，跳回步驟（2）。從上述算法中可以看出；初始化過(guò)程與EZW完全相同

6、，細(xì)化過(guò)程類似干EZW編碼的逐次逼近量化過(guò)程，而SPIHT改進(jìn)了EZW的重要圖的表示方法，也就是重要像素在表中的排序信息，使得集合的表示更為精簡(jiǎn)，從而提高了編碼效率．2基于不等錯(cuò)誤保護(hù)的RCPC信道編碼RCPC碼是在增信刪余卷積碼的基礎(chǔ)上提出來(lái)的一種速率可變卷積碼．它對(duì)一個(gè)速率為1／N的碼字以周期P進(jìn)行增信刪余，從而得到一組速率為P／(P+l)的碼字，其中f可以是從l到1到（N-1）P中的任意一個(gè)整數(shù)．RCPC碼的速率可變特性是由它的增信刪余碼表決定的．在碼表中，所有高速率的碼字都包含在低速率的碼字中．如果高速率的碼字的糾錯(cuò)能力不夠強(qiáng)，我們只需增加先前刪余的碼字

7、來(lái)降低信道編碼碼率，提高其糾錯(cuò)能力。假設(shè)碼的自由距離為df，碼字中重量為d的碼序列數(shù)為ad，錯(cuò)誤路徑距離為d的概率為Pd，則錯(cuò)誤譯碼事件的概率的上界為：假設(shè)在一個(gè)增信刪余周期內(nèi)所有重量為d的非零信息位總數(shù)為cd，則誤比特率的上界為：3聯(lián)合信源信道編碼原始圖像經(jīng)過(guò)信源SPIHT圖像編碼器)編碼，產(chǎn)生的碼流被打包分成長(zhǎng)度固定的數(shù)據(jù)塊．對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)塊加以16bit的循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)后，碼流將通過(guò)RCPC信道編碼器。經(jīng)過(guò)信道傳輸后，接收端將首先經(jīng)過(guò)RCPC解碼器，再經(jīng)過(guò)CRC解碼和解分組．當(dāng)CRC解碼發(fā)現(xiàn)了RCPC未能糾正的錯(cuò)誤時(shí)，為了防止錯(cuò)誤傳播，解分組將結(jié)束，該

8、錯(cuò)誤所在數(shù)據(jù)塊之后的所有