基于非均衡差錯保護的信源信道聯(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到最優(yōu)編碼性能是基于以下這兩個假設，即信源編碼和信道編碼的碼子可以無限長和無限復雜度。這在實際應用中是做不到的，分離理論實際上限制了系統(tǒng)達到更優(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，采用最優(yōu)化的設計方法來提供對信息傳遞更好的錯誤保護以及更高的帶寬利用率。非均衡錯誤保護（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信號的不同部分。視頻通信是一種允許失真存在的業(yè)務，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，對重建的貢獻也不同，結合這種圖像和視頻數(shù)據(jù)的內(nèi)在特性，設計聯(lián)合信源信道編碼使得傳輸質量能盡可能地提高。 本文綜合近年來基于非均衡差錯保護的聯(lián)合信源信道編碼方面的主要研究工作，成果以及重點和熱點，對目前的UEP方法進行了比較細致的分類及總

3、結。并且對基于GOP的非均衡差錯保護方法進行了比較深入的分析，總結出了一些需要解決的問題：(1)如何對視頻數(shù)據(jù)的重要性進行界定(2)需要多強的信道碼進行保護。在此基礎之上分析了H.264標準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散效應對信道失真的影響，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散效應兩部分所組成的信道失真估計模型。仿真實驗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。 在上述工作的基礎上。我們建立了一個以達到信道失真最小為目標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)。在實驗仿真與分析部分，我們利用了

5、H.264標準。從碼率分配結果來看，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的信道碼保護。除此之外，我們針對兩類不同信道失真預測結果的序列所得到碼率分配結果進行了分析，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論。在系統(tǒng)性能分析中，實驗結果顯示我們的算法相對于現(xiàn)有的非均衡差錯保護方法和均衡差錯保護方法有較好的性能。特別在信道條件較為惡劣的情況下，我們的系統(tǒng)