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1、Turbo码交织器的UEP在图像传输中的应用图像处理中文核心期刊《微计算机信息》(管控一体化)2007年第23卷第9-3期文章编号:1008-0570(2007)09—3-0288-02Turbo码交织器的UEP在图像传输中的应用TheapplicationofunequalprotectionwithTurbocodesinterleaverintransmissionofstaticimage(郑州大学)陈雯静王永刚张卫党CHENWENJINGWANGYONGGANGZHANGWElDANG
2、摘要:研究了Turbo交织器由于交织算法所造成在同一数据流中不同位置表现出保护不均的特性.通过分析这种不平等保护特性的特点,并与图像压缩编码联合起来,对静态图像数据按照重要性进行重新排列,使用具有较高差错保护能力的位来传送图像数据流中相对重要的信息,以起到对静态图像的不平等保护特性.关键词:Turbo码;交织器;静态图像;不平等保护中图分类号:TN9l9.8文献标识码: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年国际会议上ClaudeBerrou等人提出一种具有随机性编译码性能的编码方案——Turbo码,至今在信道编码领域Turbo码仍处于领先位置.交织器作为Turbo码中重要的组件用来减小比特之间的相关性从而起到降低误码率的效果.其使用一对一的映射关系随机化输入序列,它在对序列中元素位置重置的过程中改
5、变了交织前后比特的距离特性,使得同一交织器对信息中的不同位置的比特产生了误码率保护不均的现象.这就是交织器的不平等保护,文献中针对这一现象进行了分析.在文献中应用不平等保护特性,对目前最为常见的JPEG图像数据中的图像数据中的压缩数据按照能量大小的分布,对相对重要的直流信息(DC)和次要的交流信息(AC)进行了重新排列,以达到对直流信息加强保护的效果.本文同样把这种不平等保护特性与JPEG图像数据联合起来进行Turbo编码.除了考虑到具体压缩数据中的能量大小的分布外,加入了数据中的标记码部分.针
6、对所有数据重要性进行分类,然后按照交织器的不平等保护特性,对图像数据进行重新排列,使相对重要的数据通过位置的调换得到更好的保护,然后通过AWGN信道传输.通过仿真进一步验证了采用这种方案之后的图像的质量明显得到了改善.2Turbo码结构及交织器的设计方案一般常用的Turbo码多为PCCC(并行级联卷积码).PCCC编码器由交织器,两个或多个递归系统卷积(RSC)分量编码器,删余矩阵和复接4部分组成.TURBO码性能的好坏主要取决于自由距离大小及其自由距离码字个数多少.在信噪比相对较小时其性能取决
7、于其重量分布(自由距离的码子个数),在信噪陈雯静:硕士研究生比相对较大时主要由自由距离决定.Turbo码的最大特点在于它通过在编泽码器中的交织器和解交织器的使用,有效地实现了随机性编译码的思想.使码字具有了近似随机的特性.交织器的结构和交织长度是影响其性能的两个主要方面.交织器根据设计方法的不同,可分为规则交织器和随机交织器.而分组交织器又是规则交织器中使用最广泛的一种,对于分组交织器,其自由距离的大小在相同参数下要优于随机交织器,但是在信噪比相对较高的阶段随机交织器自由距离码字的个数却远远小于
8、分组交织器,这就使得在高信噪比时随机交织器的性能要优于分组交织器.而且对于分组交织器而言增加它的大小一般并不会改变码字的自南距离.交织器的存在使输人序列重新排序,在高信噪比时译码错误个数在信息序列中分布尤为不均,在高信噪比时更能体现出交织器对信息序列的不平等保护性能.下图l对分组交织器,S模2对称随机交织器和S模2综合交织器进行了仿真,其中使用的综合交织器以文献[8VP的以S型模2随机对称交织器为基础,针对其时延大的特点添加一个分组交织器.三个交织器的交织深度均为15592,从左图可以看出随着信
