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实现复杂度控制的信源信道联合编码研究

作　者: 金欣
导　师: 朱光喜
学　校: 华中科技大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 信源信道联合编码时间复杂度模型空域伸缩编码混合自动重传复杂度控制
分类号: TN911.22
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

伴随着无线移动通信技术的快速发展,应用在无线移动环境下的多媒体通信业务已经成为第三代以及第四代移动通信发展的核心。与此同时,目前无线多媒体终端处理器相对台式机或专业设备在处理能力上的不足,以及处理器功耗约束性问题已成为限制移动多媒体业务发展的主要障碍。本文在国家863 项目“数字音视频编码、传输、测试与应用示范”(No. 2002AA119010)和武汉市青年科技晨光计划项目“无线多媒体通信的联合功率率失真模型研究”(No.20045006071-18)的共同资助下,研究无线多媒体通信在处理器功耗约束条件下的信源信道联合编码技术和复杂度控制模型,目的是通过面向功率控制的信源信道联合编码系统的建立、相关技术及其复杂度模型的提出和联合功率控制策略的设计,达到在移动终端处理器功率约束或变化条件下,定量调节信源、信道编解码的复杂度,使视频数据在终端处理器功率约束下经无线信道传输后的质量尽可能达到最优。论文首先设计了功率可控的信源信道联合编码系统并建立了编解码系统的时间复杂度原型。与现有的仅考虑信源编码功耗开销的终端编码系统相比,本系统综合考虑了在终端算法复杂度和处理器功耗间存在抑制与平衡关系的信源编码、信道编码和差错控制三方面,由信源编解码子系统、联合信道保护子系统和复杂度控制子系统三部分组成,并论证了各编码子系统基本技术方案的先进性。随后,由功率和算法复杂度的对应关系,明确了实现功率控制的手段是控制算法的复杂度,定义算法的时间复杂度作为衡量各系统复杂度的物理参量以屏蔽实现方法的多样性。通过对各子系统相关技术算法时间复杂度相对系统时间复杂度的统计,初步建立了信源信道联合编码系统中信源编解码、信道编解码和差错控制的参数化复杂度控制原型,明确了影响算法复杂度的主要技术环节和控制参量,并简要分析了信源信道联合功率控制的实现策略和算法复杂度优化设计的方法。在信源编码子系统的研究中,提出了高性能、复杂度可控的空域伸缩性视频编码系统(Complexity and Spatiality Scalable Video Coding,CSSVC),与现有的空域伸缩性编码实现方式相比,本系统将低频域压缩性能优越的H.264 编码技术和高频域的带内预测技术相结合,具有优越的编码性能和与H.264 完全兼容的伸缩性码流。同时,针对高频子带系数的近随机分布特征,论证了原型系统主要编码技术的选择及有效性,设计的基于ODWT 的参考子带重建和运动补偿方法以及提出的高频子带残差系数的优化重排序方法、高频子带5 模式优化帧内预测和自适应的运动估计与补偿等技术改进,使本CSSVC 系统取得了超过H.264 Main Profile 全分辨率时0.04dB 的系统性能,

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-11
1 绪论  11-21
  1.1 研究背景与意义  11-12
  1.2 复杂度控制研究对象与技术演进  12-16
  1.3 国内外研究现状  16-18
  1.4 本文的主要研究内容与创新  18-21
2 功率可控的信源信道联合编码系统  21-34
  2.1 系统结构  21-22
  2.2 功率控制与复杂度的关系  22-23
  2.3 复杂度的定义  23-24
  2.4 信源编解码与复杂度伸缩  24-29
  2.5 信道编解码、差错控制与复杂度伸缩  29-31
  2.6 信源、信道功率控制模型  31-32
  2.7 本章小结  32-34
3 实现复杂度控制的高性能信源编码  34-74
  3.1 系统结构  34-37
  3.2 低复杂度空域分解  37-46
  3.3 小波域分布特征分析  46-49
  3.4 小波域的预测编码及有效性分析  49-61
  3.5 小波域的运动补偿  61-71
  3.6 参考系统性能  71-72
  3.7 本章小结  72-74
4 信源编码的性能优化与复杂度伸缩  74-102
  4.1 残差系数重排序的改进  74-81
  4.2 帧内预测的改进  81-84
  4.3 运动估计与补偿的改进  84-98
  4.4 性能结果  98-101
  4.5 本章小结  101-102
5 实现复杂度控制的混合信道编码与差错控制  102-121
  5.1 混合信道编码与差错控制原理  102-103
  5.2 混合信道编码与差错控制系统结构  103-105
  5.3 HARQ 机制设计  105-113
  5.4 系统配置的优化  113-116
  5.5 混合信道编码与差错控制的复杂度控制策略  116-119
  5.6 性能结果  119-120
  5.7 本章小结  120-121
6 信源信道联合编码系统的复杂度控制  121-146
  6.1 信源编解码复杂度模型  121-137
  6.2 信道编解码复杂度分析  137-142
  6.3 混合信道编码与差错控制的复杂度模型  142-143
  6.4 系统联合功率控制策略  143-144
  6.5 本章小结  144-146
7 总结与展望  146-150
  7.1 本文的贡献和创新之处  146-148
  7.2 研究展望  148-150
致谢  150-152
参考文献  152-160
附录1 攻读博士学位期间发表论文目录  160-162
附录2 第3 章其余序列小波系数分布  162-163
附录3 英文缩写对照表  163-165
附录4 国家863 子课题任务合同书  165-167
附录5 武汉市青年科技晨光计划项目合同书  167

实现复杂度控制的信源信道联合编码研究

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