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1、Turbo碼交織器的UEP在圖像傳輸中的應(yīng)用圖像處理中文核心期刊《微計(jì)算機(jī)信息》(管控一體化)2007年第23卷第9-3期文章編號(hào):1008-0570(2007)09—3-0288-02Turbo碼交織器的UEP在圖像傳輸中的應(yīng)用TheapplicationofunequalprotectionwithTurbocodesinterleaverintransmissionofstaticimage(鄭州大學(xué))陳雯靜王永剛張衛(wèi)黨CHENWENJINGWANGYONGGANGZHANGWElDANG
2、摘要:研究了Turbo交織器由于交織算法所造成在同一數(shù)據(jù)流中不同位置表現(xiàn)出保護(hù)不均的特性.通過(guò)分析這種不平等保護(hù)特性的特點(diǎn),并與圖像壓縮編碼聯(lián)合起來(lái),對(duì)靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)按照重要性進(jìn)行重新排列,使用具有較高差錯(cuò)保護(hù)能力的位來(lái)傳送圖像數(shù)據(jù)流中相對(duì)重要的信息,以起到對(duì)靜態(tài)圖像的不平等保護(hù)特性.關(guān)鍵詞:Turbo碼;交織器;靜態(tài)圖像;不平等保護(hù)中圖分類號(hào):TN9l9.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AAbstract:Inthispaper,aninvestigationoftheunequalprotection(UEP)
3、insameblockofinformationdataproducingbytheinter-leaverofTurbocodeswaspresented.AccordingtothisUEP,wecanre—arrangethecompressionimagedatainordertousingthepositionswhichhavehighererrorprotectionabilitytotransmitthemoreimpo~antdata.Afterthat,themethodCa
4、llgivethestaticim—ageanunequalerrorprotection.Keywords:TurboCodes,interleaver,staticimage,UEP1引言在1993年國(guó)際會(huì)議上ClaudeBerrou等人提出一種具有隨機(jī)性編譯碼性能的編碼方案——Turbo碼,至今在信道編碼領(lǐng)域Turbo碼仍處于領(lǐng)先位置.交織器作為Turbo碼中重要的組件用來(lái)減小比特之間的相關(guān)性從而起到降低誤碼率的效果.其使用一對(duì)一的映射關(guān)系隨機(jī)化輸入序列,它在對(duì)序列中元素位置重置的過(guò)程中改
5、變了交織前后比特的距離特性,使得同一交織器對(duì)信息中的不同位置的比特產(chǎn)生了誤碼率保護(hù)不均的現(xiàn)象.這就是交織器的不平等保護(hù),文獻(xiàn)中針對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行了分析.在文獻(xiàn)中應(yīng)用不平等保護(hù)特性,對(duì)目前最為常見(jiàn)的JPEG圖像數(shù)據(jù)中的圖像數(shù)據(jù)中的壓縮數(shù)據(jù)按照能量大小的分布,對(duì)相對(duì)重要的直流信息(DC)和次要的交流信息(AC)進(jìn)行了重新排列,以達(dá)到對(duì)直流信息加強(qiáng)保護(hù)的效果.本文同樣把這種不平等保護(hù)特性與JPEG圖像數(shù)據(jù)聯(lián)合起來(lái)進(jìn)行Turbo編碼.除了考慮到具體壓縮數(shù)據(jù)中的能量大小的分布外,加入了數(shù)據(jù)中的標(biāo)記碼部分.針
6、對(duì)所有數(shù)據(jù)重要性進(jìn)行分類,然后按照交織器的不平等保護(hù)特性,對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行重新排列,使相對(duì)重要的數(shù)據(jù)通過(guò)位置的調(diào)換得到更好的保護(hù),然后通過(guò)AWGN信道傳輸.通過(guò)仿真進(jìn)一步驗(yàn)證了采用這種方案之后的圖像的質(zhì)量明顯得到了改善.2Turbo碼結(jié)構(gòu)及交織器的設(shè)計(jì)方案一般常用的Turbo碼多為PCCC(并行級(jí)聯(lián)卷積碼).PCCC編碼器由交織器,兩個(gè)或多個(gè)遞歸系統(tǒng)卷積(RSC)分量編碼器,刪余矩陣和復(fù)接4部分組成.TURBO碼性能的好壞主要取決于自由距離大小及其自由距離碼字個(gè)數(shù)多少.在信噪比相對(duì)較小時(shí)其性能取決
7、于其重量分布(自由距離的碼子個(gè)數(shù)),在信噪陳雯靜:碩士研究生比相對(duì)較大時(shí)主要由自由距離決定.Turbo碼的最大特點(diǎn)在于它通過(guò)在編澤碼器中的交織器和解交織器的使用,有效地實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)性編譯碼的思想.使碼字具有了近似隨機(jī)的特性.交織器的結(jié)構(gòu)和交織長(zhǎng)度是影響其性能的兩個(gè)主要方面.交織器根據(jù)設(shè)計(jì)方法的不同,可分為規(guī)則交織器和隨機(jī)交織器.而分組交織器又是規(guī)則交織器中使用最廣泛的一種,對(duì)于分組交織器,其自由距離的大小在相同參數(shù)下要優(yōu)于隨機(jī)交織器,但是在信噪比相對(duì)較高的階段隨機(jī)交織器自由距離碼字的個(gè)數(shù)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于
8、分組交織器,這就使得在高信噪比時(shí)隨機(jī)交織器的性能要優(yōu)于分組交織器.而且對(duì)于分組交織器而言增加它的大小一般并不會(huì)改變碼字的自南距離.交織器的存在使輸人序列重新排序,在高信噪比時(shí)譯碼錯(cuò)誤個(gè)數(shù)在信息序列中分布尤為不均,在高信噪比時(shí)更能體現(xiàn)出交織器對(duì)信息序列的不平等保護(hù)性能.下圖l對(duì)分組交織器,S模2對(duì)稱隨機(jī)交織器和S模2綜合交織器進(jìn)行了仿真,其中使用的綜合交織器以文獻(xiàn)[8VP的以S型模2隨機(jī)對(duì)稱交織器為基礎(chǔ),針對(duì)其時(shí)延大的特點(diǎn)添加一個(gè)分組交織器.三個(gè)交織器的交織深度均為15592,從左圖可以看出隨著信
