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二进制算术编码与基于VLC的联合译码研究

作　者: 徐榕利
导　师: 程永强
学　校: 太原理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 自适应二进制算术编码 可变长编码 低密度校验码 信源信道联合译码
分类号: TN911.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


随着通信技术的不断发展,人们对通信质量的要求越来越高,如何才能更加可靠且有效地对信息数据进行压缩传输一直都是研究领域的热点。信息传输的有效性问题可以通过信源编码来解决;信息传输的可靠性问题则可以通过信道编码解决。高效的二进制算术编码技术可以为信息有效传输提供保障;而采用信源信道联合译码则能在保证有效性的基础上,提高抗干扰能力,实现通信的可靠性要求。本文在深入研究传统二进制算术编码算法的基础上,提出一种基于查表二值化的算术编码算法。针对预测编码后图像残差数据特点,结合Exp-Golomb码表建立了一个二值化残差数据的码表,该码表可以有效解决较大残差系数的二值化冗余问题。为使二值化后的比特流更高效的进行概率估计,设计了一个二值化比特流后处理方法,使概率估计速度显著改善。实验结果表明,该算法的编码效率达到了4.388bits/pixel,在比特率上比CMBP算法减少了0.234bits/pixel。为了改善数据传输的传输性能,提出一种VLC-LDPC信源信道联合迭代译码方法。针对VLC的误码扩散问题,先将VLC进行最大后验概率译码,再对基于比特的VLC-Viterbi网格搜索方法优化,形成改进的VLC-Viterbi译码算法。为了解决信道干扰大时VLC-Viterbi译码纠错性能较差的问题,加入LDPC信道译码并将这两种译码方法级联,形成简单联合的信源信道译码方法。为了进一步提高简单联合译码的整体译码性能,将VLC-Viterbi译码和LDPC译码进行迭代,形成VLC-LDPC信源信道联合迭代译码算法。在仿真实验中,针对灰度lean图像在信噪比为4dB时,本文算法比分离结构译码算法在PSNR上提高了约13dB。基于查表二值化的算术编码算法可以有效地提高图像残差数据的压缩效率,VLC-LDPC信源信道联合迭代译码算法则可以在误码信道上提供稳健可靠的图像质量。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-15
  1.1 论文研究背景和意义  9-10
  1.2 编码理论发展历程  10-12
  1.3 论文的研究内容和结构  12-15
    1.3.1 论文研究内容  12-13
    1.3.2 论文组织结构  13-15
第二章 熵编码信息论基础  15-27
  2.1 信息论基础  15-22
    2.1.1 信源编码  15-17
    2.1.2 信道编码  17-19
    2.1.3 分离编码与联合编码  19-22
  2.2 熵编码原理  22-23
  2.3 两种典型的熵编码方法  23-25
  2.4 本章小结  25-27
第三章 基于查表二值化的算术编码算法  27-47
  3.1 二进制算术编码算法及存在的问题  27-30
    3.1.1 二值化方法  28-30
    3.1.2 存在的问题  30
  3.2 基于查表二值化的算术编码  30-45
    3.2.1 指数哥伦布码  31-32
    3.2.2 残差数据的查表二值化方法  32-36
    3.2.3 概率估计方法  36-37
    3.2.4 二进制比特流后处理方法  37-41
    3.2.5 算法描述  41-42
    3.2.6 实验结果分析  42-45
  3.3 本章小结  45-47
第四章 基于可变长码的信源信道联合译码算法  47-71
  4.1 可变长译码存在的问题及容错方法  47-49
    4.1.1 可变长译码存在的问题  47-48
    4.1.2 变长码的容错译码方法  48-49
  4.2 VLC-LDPC 信源信道联合迭代译码算法  49-69
    4.2.1 变长码的最大后验概率译码  49-52
    4.2.2 基于比特的VLC-Viterbi 网格搜索优化  52-57
    4.2.3 LDPC 信道纠错码  57-58
    4.2.4 级联VLC 和LDPC 的译码设计  58-61
    4.2.5 VLC-LDPC 信源信道联合迭代译码设计  61-64
    4.2.6 仿真实验与分析  64-69
  4.3 本章小结  69-71
第五章 总结与展望  71-73
  5.1 总结  71
  5.2 展望  71-73
参考文献  73-77
致谢  77-78
攻读硕士学位期间发表的论文  78

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信理论 > 信息论 > 信道编码理论
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