TURBO码应用于移动无线信道上传输图像数据的研究

摘要

随着移动通信和多媒体技术的发展,无线多媒体传输应用日趋广泛.由于移动无线信道频带窄、存在多径效应、路径损耗、环境噪声的改变,在移动无线信道上传输数据存在突发性差错和随机性差错.在图像信源编码中一般采用可变长编码(Variable Length Coding简称VLC),这种编码方式对数据传输差错敏感性强,因此在移动无线信道上可靠的传输图像数据是一个具有重要意义的研究课题.TURBO码是近些年信道编码领域的新突破,由于把信道交织和迭代译码结合起来TURBO码在低信噪比条件下具有很强的纠错性能.本文讨论采用TURBO码作为信道编码方案,在移动无线信道上传输图像数据,分析了TURBO码编码器分量编码器记忆深度、交织器类型、交织器尺寸、编码比率对差错保护性能的影响.对采用TURBO码作为信道编码方案在移动无线信道上传输图像数据进行了计算机模拟,对计算机模拟结果进行了分析.计算机仿真中使用了代表随机性差错信道的加性高斯白噪声信道模型和代表突发性差错信道的二状态希尔伯特信道模型.Helical交织器是一种带宽利用效率很高的交织器,在和最大后验概率译码结合起来使用时可以提高编码性能.本文给出了Helical交织器的构造方法,对使用Helical交织器的TURBO码在高斯白噪声信道下的性能进行了仿真分析.本文给出了Berrou-Glavieux伪随机交织器的构造方法,分析了使用Berrou-Glavieux伪随机交织器的TURBO码在高斯白噪声信道下的性能并且与使用Helical交织器的TURBO码进行了比较.使用具有Smile属性的Helical交织器的TURBO码在同一帧数据内部不同位置具有不平等差错保护能力,本文分析了不平等差错保护能力的产生原因和分布规律,通过计算机仿真,给出了使用Helical交织器的TURBO码在高斯白噪声信道下同一帧内部不同位置数据位的误码率.通过合理的使用这种不平等差错保护能力,将重要性高的数据位放到差错保护能力强的位置,可以提高整个通信系统的性能.在传输图像数据之前对图像进行压缩编码可以大大降低传输图像数据所占的带宽,本文提出和实现了一种基于数字余弦变换和游程编码的图像压缩编码算法.

目录

摘要

ABSTRACT

第一章引言

1.1概述

1.2国内国外研究动态

1.3基本知识

1.3.1移动无线信道的特点

1.3.2信源编码的基本原理

1.3.3信道编码的基本原理

1.3.4数字通信系统的误码率估计

1.3.5伪随机序列生成算法

1.4方法论

1.5论文结构

1.6创新性贡献概述

第二章编码信道模型及其计算机仿真

2.1编码信道模型的基本概念

2.2 AWGN信道模型及其计算机仿真

2.3二状态Gillbert-Elliot信道模型及其计算机仿真

2.4移动无线网络信道模型

2.5小结

第三章TURBO码及其编译码原理

3.1 TURBO码的产生背景

3.2 TURBO码编码原理

3.3基于MAP译码算法的改进BCJR译码算法

3.4 TURBO码的基于改进BCJR译码算法的迭代译码

3.5交织器设计

3.5.1建议的“奇偶”交织器

3.5.2“simile“交织器

3.5.3伪随机交织器

3.6小结

第4章TURBO码在AWGN信道下的性能

4.1计算机仿真处理流程

4.2使用helical交织器的4状态TURBO码在AWGN信道下的性能

4.2.1四状态1/2码率

4.2.2四状态1/3码率

4.3使用helical交织器的16状态TURBO码在AWGN信道下的性能

4.3.1 16状态1/2码率

4.3.2 16状态1/3码率

4.4使用helical交织器的TURBO码同一块数据内部的不平等差错保护

4.4.1helical交织器的时空分布

4.4.2不平等差错保护的计算机仿真结果

4.5使用伪随机交织器的4状态TURBO码在AWGN信道下的性能

4.5.1四状态1/2码率

4.5.2四状态1/3码率

4.6小结

第五章采用TURBO码传输图像数据的仿真分析

5.1引言

5.2一种基于DCT的图像压缩编码

5.2.1图像压缩编码概述

5.2.2数字图像的离散余弦变换

5.2.3本文使用的图像压缩编码算法处理流程

5.3 AWGN信道下采用TURBO码传输图像数据

5.4 GEC信道下采用TURBO码传输图像数据

5.4.1采用使用HELICAL交织器的TURBO码传输图像数据

5.4.2采用使用伪随机交织器的TURBO码传输图像数据

5.5 GEC信道下helical交织器与伪随机交织器性能的比较

5.6 TURBO码在图像保密传输中的应用

5.7小结

第六章结论

参考文献

致 谢

作者在攻读学位期间完成的学术论文