[發明專利]基于聯合信源信道編碼的圖像傳輸速率自適應分配方法

有效

• 申請號: 201710961770.6
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107623560B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 鄧莉;史治平;于清蘋
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04N19/13;H04N19/146
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發明屬于信源信道聯合編碼技術領域，具體的說是涉及基于聯合信源信道編碼的圖像傳輸速率自適應分配方法。本發明在總傳輸速率不固定的前提下，考慮從速率自適應的角度解決DP?LDPC系統的高熵值信源傳輸問題，通過一定方式為每一幀信源分配適合的信源編碼速率和信道編碼速率，使圖像的傳輸質量和傳輸效率都能達到一定的滿意度。本發明的算法將速率自適應分配、目標效用函數和系統性能評價機制進行有效的結合，為解決DP?LDPC系統高熵幀問題提供新的思路。

技術領域

本發明屬于信源信道聯合編碼技術領域，具體的說是涉及一種針對雙原模圖LDPC的基于聯合信源信道編碼的圖像傳輸速率自適應分配方法。

背景技術

聯合信源信道編碼技術(joint source channel coding,JSCC)于1977年提出，因其性能優于傳統的分離編碼設計技術而受到廣泛關注。2010年，Fresia提出采用LDPC碼作為信源編碼和信道編碼(double low-density parity-check codes,D-LDPC)的JSCC方案，其性能優于一般的JSCC系統。2012年，J.He提出基于原模圖的D-LDPC系統(doubleprotograph low-density parity-check codes,DP-LDPC)，進一步降低了系統復雜度和錯誤地板。但研究發現DP-LDPC系統仍存在對信源統計特性敏感的問題，當信源熵值較大時容易產生誤碼平臺。

因此，基于DP-LDPC的圖像傳輸系統需要解決的關鍵問題是如何使系統適應熵值各異的圖像信源幀，尤其是高熵信源幀(high entropy frames,HEF)，從而獲得滿意的傳輸質量。而相關的研究工作主要是從改變信源以適應系統的角度展開的。目前主要有采用不同的方式將信源分為低熵信源幀(low entropy frames,LEF)和高熵信源幀(HEF)兩類，LEF通過DP-LDPC系統傳輸，而HEF則不經信源壓縮直接進行信道編碼，這種方式回避采用DP-LDPC系統傳輸HEF，而不經信源壓縮直接進行信道編碼降低了JSCC系統的傳輸效率。Q.Chen等人提出的“An Image Pre-processing Approach for JSCC Scheme based on DoubleProtograph LDPC Codes”方法在文獻“Joint source channel coding based on P-LDPCcodes for radiography images transmission”的信源分類方法基礎上增加了圖像預處理操作，通過反復對HEF進行分裂和零比特填充，使所有分裂產生的子幀的熵值都降低至一定門限，然后將這些子幀與LEF一起送入DP-LDPC系統，采用與門限值匹配的信源編碼速率和信道編碼速率傳輸，在接收端再通過刪零重組操作恢復圖像數據，這種預處理和后處理方式會造成系統傳輸量和傳輸時延的增加，且系統在低信噪比環境的性能受制于該門限值，較低的門限值可提高低信噪比區性能，卻會帶來傳輸量和傳輸時延的大幅增加。文獻C.Chen等人提出的“Adaptive Rate Allocation Scheme for Joint Source-ChannelCoding Based on Double Protograph LDPC Codes”方法是針對DP-LDPC系統的速率自適應分配方案，該方案設定系統總傳輸速率固定，對信道和信源統計特性的分析和判斷方法較簡單，可供分配的速率對偏少，且沒有對圖像傳輸和時變信道等具體場景的分析。

發明內容

本發明的目的是，針對上述問題，在總傳輸速率不固定的前提下，考慮從速率自適應的角度解決DP-LDPC系統的高熵值信源傳輸問題，通過一定方式為每一幀信源分配適合的信源編碼速率和信道編碼速率，使圖像的傳輸質量和傳輸效率都能達到一定的滿意度。

本發明的技術方案是：基于聯合信源信道編碼的圖像傳輸速率自適應分配方法，該方法用于在總傳輸速率不固定的前提下，為每一幀信源分配適合的信源編碼速率和信道編碼速率，其特征在，包括以下步驟：

S1、建立目標函數模型為：