[发明专利]一种信源信道编码联合优化的自适应差错控制方法

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及移动通信系统中的一种差错控制方法，特别涉及一种信源信道编 码联合优化的自适应差错控制方法，该方法适用于在较大范围内的信噪比波动信 道中实现图像或视频的高效可靠传输，属于移动通信技术领域。

(二)技术背景：

随着第三代移动通信(3G)系统对多媒体(包括话音、图像和数据等)业 务的支持，人们对该项业务的传输速率和通信质量不断提出新的要求。这也正是 后3G(B3G)技术(如LTE和Wimax)以及第四代(4G)移动通信系统重点研 究的热点问题之一。在无线信道中，要实现多媒体业务(图像、视频)的传输， 主要需要解决两大问题：其一是信源进行高效率的压缩以充分利用有限的带宽- -信源编码问题；其二是对压缩后的信息进行纠错保护以抗击信道或网络所带来 的误码或数据丢失——信道编码问题。由于信源编码压缩率的提高将导致码流抗 误码能力的降低，同时提高码流的抗误码性能又要以牺牲信道编码效率为代价， 因此信源编码和信道编码所要解决的问题在此意义上是相互矛盾的。联合信源信 道编码技术将通信系统的信源编码和信道编码联合考虑，进行最优化设计，并且 允许根据不同的通信网络或信道条件来调整信源编码的参数，或者根据信源编码 以及输出码流的特性来选择信道编码参数，这种方法比将最优的信源编码方案与 最优的信道编码方案相级联的传统方法更加有效。

近年来，基于对信源信道编码效率进行联合优化的联合信源信道编码方法 中，根据信源编码的不同可以分为两大类：基于离散余弦变换(DCT)系统的联 合信源信道编码方法和基于子带(小波)系统的联合信源信道编码方法。前者是 对DCT变换系数的索引值进行了不等差错误保护；后者是在对图像进行了子带 (小波)分解之后，将小波系数组织成树形结构，对重要的系数进行量化编码， 基于这种思想，文献[1]提出了三维子带编码和RCPC码结合的方法，文献[2]提 出了一种基于小波SPIHT的自适应联合信源信道编码方法。另外，近年来针对 JPEG2000信源编码采用Turbo/RS码作为信道编码的联合编码方法也得到了较广 泛研究[3，4]。

另一方面，为实现高速率数据的传输，高维的调制方式被应用于3G/B3G系 统中，然而由此带来的问题是系统的可靠性受到挑战，无线信道的时变特性以及 复杂的衰落、干扰等会严重恶化高维调制系统性能，即使1/3码率的Turbo码也 会失效。HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)技术，由于结合了前向纠错 FEC(Forward Error Control)和自动重复请求ARQ(Automatic Repeat request) 两种差错控制方式的优势，可以实现比FEC高得多的可靠性和比ARQ更高的传 输效率，因而被作为一种链路自适应技术广泛应用于3G/B3G系统中，以满足对 服务质量QoS(Quality of Service)的要求。

3G系统采用基于速率适配turbo(RCPT)码的Chase合并(Chase combining) 和IR(Incremental Redundancy)等HARQ方法实现物理层的差错控制。Chase 合并方法中，发端只需重传同一个经过编码的码字，而收端将每次接收到的重复 码字依据对应传输信道的信噪比SNR(Signal Noise Ratio)条件进行加权合并后 译码。该方法简单、易于实现，对数据缓存器的需求量小，码组合技术的采用使 系统能够获得一定的时间分集增益，提高了系统的可靠性。IR方法则不只是简 单的重复发送，发端以重传逐渐增加的冗余回应收端译码失败的重传请求，收端 则将每次接收到的数据结合起来构成较低码率的码字，系统纠错能力的提高是以 增加译码复杂度和时延为代价的。

(三)发明内容：