通信系統(tǒng)中的信源-信道聯(lián)合編（譯）碼-調(diào)制.pdf

1、無(wú)線通信和多媒體通信技術(shù)的發(fā)展改變了人類的生活，下一代無(wú)線移動(dòng)通信的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)無(wú)所不在的，高速率、高質(zhì)量的多媒體移動(dòng)傳輸。然而無(wú)線信道中有限的帶寬、惡劣的信道條件以及各種終端尤其是便攜式移動(dòng)設(shè)備對(duì)復(fù)雜度、能耗等資源的苛刻限制，使傳統(tǒng)依據(jù)Shannon分離定理將信源和信道作為兩個(gè)獨(dú)立模塊分別設(shè)計(jì)的思想逐漸顯露出了局限性。 實(shí)際系統(tǒng)中一方面由于編碼復(fù)雜度、延時(shí)的限制，同時(shí)為了提高系統(tǒng)的魯棒性，信源編碼輸出中仍留下一定的冗余；另一方面

2、由于帶寬有限和無(wú)線信道中的衰落、噪聲等因素使信道編碼無(wú)法提供充足的保護(hù)，傳輸中的差錯(cuò)不可避免。因此突破傳統(tǒng)常規(guī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，將信源編碼和信道編碼之間進(jìn)行聯(lián)合信息處理以尋求更大的性能增益是一個(gè)必然趨勢(shì)。 本論文研究的信源．信道聯(lián)合編碼/調(diào)制就是將信源編/譯碼和信道編/譯碼及調(diào)制綜合考慮、設(shè)計(jì)和優(yōu)化的一種策略，從整體上優(yōu)化通信系統(tǒng)，減小包含信源和信道的整個(gè)系統(tǒng)的端到端錯(cuò)誤和失真。主要獲得以下幾方面的成果： 1、提出了一種信

3、源-信道聯(lián)合編碼調(diào)制的方案。通過(guò)置換搜索算法優(yōu)化信源符號(hào)和調(diào)制星座點(diǎn)間的映射關(guān)系以減小信道錯(cuò)誤造成的信源均方誤差失真。同時(shí)信源可以分配更多比特進(jìn)行編碼，減小了量化失真。這種低復(fù)雜度信源．信道聯(lián)合編碼調(diào)制系統(tǒng)的端到端性能超過(guò)了同樣數(shù)據(jù)傳輸率下中等復(fù)雜度的級(jí)聯(lián)編碼系統(tǒng)，并且對(duì)于信道信噪比的波動(dòng)具有更好的魯棒性。 2、研究了利用圖像壓縮編碼經(jīng)過(guò)噪聲信道傳輸后獲得的軟輸出進(jìn)行信源譯碼重建的問(wèn)題。由SOVA算法對(duì)接收序列中的信源殘留冗余進(jìn)

4、行利用，不僅減小了符號(hào)錯(cuò)誤率，同時(shí)獲得了符號(hào)值的軟信息。由于信道中傳輸?shù)膱D像壓縮域符號(hào)值的誤差平方和與重建圖像的PSNR存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，利用符號(hào)軟信息對(duì)傳輸?shù)膲嚎s域符號(hào)值進(jìn)行最小均方誤差估計(jì)，并以此重建圖像，提高了PSNR。 3、針對(duì)采用訓(xùn)練序列獲得信源中殘留冗余結(jié)構(gòu)的不精確性及其傳輸代價(jià)，提出一種基于隱馬爾可夫模型，在接收端利用信道譯碼的軟輸出對(duì)信源殘留冗余概率結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，并且和信源一信道迭代聯(lián)合譯碼結(jié)合，在完成參數(shù)估計(jì)的

5、同時(shí)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)合譯碼。同時(shí)提出利用一種鑒別信息度量參數(shù)精度和伴隨迭代的改善程度，并用其設(shè)定停止估計(jì)迭代的條件。 4、提出一種將高維的壓縮圖像殘留冗余統(tǒng)計(jì)模型分解以獲得低復(fù)雜度信源一信道聯(lián)合譯碼的方法。為避免變長(zhǎng)碼的錯(cuò)誤傳播，我們往往留下這部分冗余信息在接收端加以利用以實(shí)現(xiàn)信源一信道聯(lián)合譯碼，而圖像壓縮編碼后的殘留冗余仍然具有二維馬爾可夫隨機(jī)場(chǎng)模型表征的統(tǒng)計(jì)特性。由于直接利用場(chǎng)模型的聯(lián)合譯碼算法的巨大復(fù)雜度，本文首先將二維的場(chǎng)模型分

6、解為4個(gè)獨(dú)立的一維統(tǒng)計(jì)相關(guān)性，并根據(jù)這種分解后的統(tǒng)計(jì)模型，分別提出了基于串行和基于并行的兩種不同的低復(fù)雜度聯(lián)合譯碼方法。 5、研究了算術(shù)碼的聯(lián)合編碼，序列譯碼及其在衰落信道中傳輸?shù)男阅?。算術(shù)編碼作為一種最有效的統(tǒng)計(jì)壓縮編碼，在數(shù)據(jù)壓縮中占有重要地位。當(dāng)系統(tǒng)帶寬嚴(yán)格受限時(shí)，利用算術(shù)編碼進(jìn)一步壓縮帶寬有時(shí)是不可避免的。在接收端通過(guò)利用包含信道信息的軟輸出進(jìn)行算術(shù)碼的信源序列MAP譯碼，可以顯著提高信源譯碼的性能。針對(duì)算術(shù)碼與Huff

7、man碼不同的編碼網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，提出一種基于LVA算法，并同時(shí)利用信源和信道統(tǒng)計(jì)特性刪減路徑的低復(fù)雜度、次優(yōu)序列譯碼算法。 算術(shù)碼的信源．信道聯(lián)合編碼可以在信源壓縮編碼的同時(shí)靈活地添加冗余度，將信源編碼和信道編碼一步完成。本文將聯(lián)合編碼的輸出序列作為一個(gè)碼字，利用當(dāng)前碼字與其它可能碼字之間的漢明距離來(lái)設(shè)計(jì)、優(yōu)化聯(lián)合編碼。 最后比較了同樣冗余度、同樣譯碼復(fù)雜度下，利用LDPC碼的譯碼軟輸出進(jìn)行序列信源譯碼和基于軟同步的聯(lián)合編碼