基于LDPC和H.264的联合信源信道编码研究

摘要

近几年来,随着移动多媒体技术的高速发展,人们对无线视频通信的需求日益增长。无线视频通信中作为传输主体的视频图像信息是经过高度压缩编码的数据流,数据比特之间的相关性非常小。另一方面,无线信道具有信道带宽资源有限、高误码率等特点,因此,在环境复杂的无线信道下进行视频图像信息的传输存在着很多的问题。
　　本论文针对视频图像数据对信道误码的敏感程度各不相同,对视频码流中的数据进行了分等级编码传输,给出了一种基于不等差错保护的视频图像传输方案,并在不等差错保护方案的基础之上,联合信源端编码参数,设计了一种基于LDPC码与H.264的联合信源信道编码方案。实验仿真表明,设计的联合编码方案可以减少在传输过程产生的错误对重建视频质量的影响,提高视频通信系统的可靠性,降低系统的时延。本论文主要研究内容与创新点如下:
　　(1)针对LDPC码译码过程中变量节点的信息处理,在LLRBP(对数域置信传播)译码算法和UMPBP-based(最小和)译码算法的基础上,通过偏移因子来校正变量节点信息的迭代更新,提出了一种改进的译码算法。实验表明,改进的译码算法同传统的译码算法相比,是一种兼顾性能与复杂度的折中的译码算法。
　　(2)实现了H.264码流在无线信道传输中的性能分析。实验仿真表明,虽然H.264视频压缩编码具有较高的压缩效率,但由于无线信道时变的特性,服务质量有时仍然无法得到保证,所以需要设计更加有效的编码方案,使得编码后的码流更能适应信道的变化,从而提高无线视频传输的性能。
　　(3)针对视频图像不同信息比特对重建视频质量的影响不同,给出了一种基于LDPC码的不等差错保护的视频传输方法。将视频图像信息按其重要性的不同进行数据分类,采用不同的信源编码策略、不同的信道编码保护方法。实验仿真表明,采用不等差错保护UEP方案可以获得比等差错保护EEP方案更好的重建视频图像质量。
　　(4)针对实际通信环境中资源有限的特点,联合不等差错保护策略和信源编码参数进行考虑,设计了一种基于LDPC和H.264的联合信源信道编码策略。实验仿真表明,在传送视频信息时,采用联合信源信道编码保护技术,是一种有效的方法,尤其是在恶劣的信道环境下,更能体现其优越的系统性能。既可以有效地利用信道有限的带宽资源,又可以保证视频信息的可靠传输。通过即时的信道状态信息调整编码器的参数,在信源编码与信道编码之间找到一个基本的平衡点,使系统整体性能达到最佳。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景及面临的问题

1.2 课题研究的意义

1.3 论文主要工作

第2章 LDPC码的编译码及其改进的译码算法

2.1 LDPC码的Tanner图表示

2.2 LDPC码的译码原理及结构

2.3 改进的LDPC码的译码算法

2.4 实验仿真结果

2.5 本章小结

第3章 H.264码流在无线信道传输中面临的主要问题

3.1 无线通信面临的问题

3.2 无线信道模型

3.3 H.264中的抗误码技术

3.4 视频通信系统模型

3.5 仿真结果与分析

3.6 本章小结

第4章 基于LDPC和H.264的联合信源信道编码

4.1 联合信源信道编码

4.2 视频质量评估标准与方法

4.3 基于LDPC码的不等差错保护方案

4.4基于LDPC和H.264的联合信源信道编码

4.5 本章小结

第5章 总结和展望

参考文献

致谢

附 录A（攻读学位期间所发表的学术论文目录）