交織編碼在遙測(cè)圖像傳輸中的應(yīng)用研究

胡 赟

太原理工大學(xué)信息工程學(xué)院, 山西 太原 030024

如果實(shí)際存在較大的交織深度，那么，離散度就會(huì)越大，且增強(qiáng)抗突發(fā)差錯(cuò)能力；不過(guò)隨著交織深度的加大，將會(huì)花費(fèi)較長(zhǎng)的交織編碼處理時(shí)間，最終提高數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延性，簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)就是交織編碼主要以時(shí)間為代價(jià)。所以，其屬于時(shí)間隱分集。因受到遙測(cè)信道帶寬的約束，要進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的傳輸，要么通過(guò)無(wú)損壓縮，要么通過(guò)有損壓縮，但不管使用的是哪一種壓縮法，經(jīng)壓縮的數(shù)據(jù)基本上對(duì)誤碼有明顯的敏感性，如果存在較弱的無(wú)線信道信噪比，那么，將大大削弱最終傳輸?shù)膱D像質(zhì)量，所以，應(yīng)根據(jù)圖像編碼實(shí)施相應(yīng)的糾正差錯(cuò)編碼。

1 交織編碼技術(shù)

交織編碼主要強(qiáng)調(diào)的是將一種長(zhǎng)度很長(zhǎng)的突發(fā)差錯(cuò)離散為隨機(jī)差錯(cuò)，然后通過(guò)FEC即糾正隨機(jī)差錯(cuò)的編碼技術(shù)，對(duì)隨機(jī)差錯(cuò)進(jìn)行有效處理。如果實(shí)際存在較大的交織深度，那么，離散度就會(huì)越大，且增強(qiáng)抗突發(fā)差錯(cuò)能力；不過(guò)隨著交織深度的加大，將會(huì)花費(fèi)較長(zhǎng)的交織編碼處理時(shí)間，最終提高數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延性簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)就是交織編碼主要以時(shí)間為代價(jià)。所以，其屬于時(shí)間隱分集。隨著移動(dòng)通信環(huán)境的不斷惡劣，會(huì)帶來(lái)數(shù)字信號(hào)傳輸出現(xiàn)突發(fā)性錯(cuò)誤，通過(guò)交織編碼技術(shù)能夠有效離散并改善數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)耐话l(fā)性錯(cuò)誤，確保移動(dòng)通信具有較好的傳輸性。

以上分析的整個(gè)糾錯(cuò)編碼主要作用于對(duì)隨機(jī)差錯(cuò)的糾正，不過(guò)，實(shí)際情況卻是具體的通信系統(tǒng)內(nèi)往往會(huì)出現(xiàn)一些突發(fā)性差錯(cuò)。突發(fā)差錯(cuò)指的是存在錯(cuò)誤序列情況，改善這一差錯(cuò)的常用方法是交織編碼。

交織編碼是防止克服衰落信道中突發(fā)性干擾的最理想方法，一般都會(huì)與其它用于糾正無(wú)記憶獨(dú)立差錯(cuò)的信道編碼綜合為級(jí)聯(lián)碼，在現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)中得到了普遍使用。

2 交織編碼的仿真實(shí)驗(yàn)原理

主要是實(shí)際交織編碼前，先采用戈雷碼編碼器把數(shù)據(jù)進(jìn)行糾錯(cuò)編碼，然后再實(shí)施23行、23列的交織編碼。在傳輸信道上用了一個(gè)周期為1Hz、脈寬為100ms、幅度為2V的方波信號(hào)模擬突發(fā)差錯(cuò)。進(jìn)行交織編碼過(guò)程中，應(yīng)具有兩倍的編碼、解碼延時(shí)，也就是2×23×23個(gè)采樣。所以必須得到至少一個(gè)以上的全面性的反交織周期數(shù)據(jù)信號(hào)，要求設(shè)置相對(duì)長(zhǎng)的系統(tǒng)采樣點(diǎn)數(shù)。

3 交織編碼在遙測(cè)圖像傳輸中的應(yīng)用

遙測(cè)圖像傳輸過(guò)程中采用糾正差錯(cuò)編碼時(shí)，倘若實(shí)際需采用長(zhǎng)度為N的一串突發(fā)差錯(cuò)隨機(jī)化，也就是把各誤碼貫穿于各奇偶監(jiān)督矩陣領(lǐng)域內(nèi)，明確科學(xué)合理的交織幀行數(shù)與列數(shù)，前者為N，后者為288(36×8)，如此一來(lái)，硬件實(shí)現(xiàn)中就要求充分的緩沖區(qū)，同時(shí)，導(dǎo)致時(shí)延進(jìn)一步加大。出于對(duì)16x16的數(shù)據(jù)塊的全面考慮，倘若根據(jù)下列兩圖中的誤碼分布情況進(jìn)行分析研究，那么，就必須加強(qiáng)行數(shù)與列數(shù)的奇偶校檢，由所有誤碼而造成的行數(shù)奇偶校檢錯(cuò)誤與列數(shù)奇偶校檢錯(cuò)誤實(shí)際存在的坐標(biāo)均是在單調(diào)基礎(chǔ)上而提升的，倘若實(shí)際中的一串突發(fā)錯(cuò)誤主要是根據(jù)此種規(guī)律而最終分布的，那么，我們能夠在同一塊數(shù)據(jù)矩陣中對(duì)不同的誤碼加以糾正和改善。

上述所述的是一種矩形交織方法，實(shí)際中還可使用螺旋交織法，也就是具體數(shù)據(jù)主要根據(jù)行數(shù)或者列數(shù)詳細(xì)計(jì)入，沿著對(duì)角線讀出來(lái)，螺旋交織方法能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣中的誤碼根據(jù)以上提出的規(guī)律進(jìn)行合理分布，如果實(shí)際突發(fā)誤碼的長(zhǎng)度在十五個(gè)范圍內(nèi)，那么，就可及時(shí)有效的獲悉誤碼的具體位置，同時(shí)，加以改善。通過(guò)螺旋交織編碼，只要利用一個(gè)十六字的緩沖區(qū)，以FIFO為中心讀入十六個(gè)字的圖像壓縮數(shù)據(jù)，最終構(gòu)建16x16的一個(gè)矩陣，加強(qiáng)所有行數(shù)、列數(shù)的奇偶校檢，從而獲悉兩個(gè)字的糾錯(cuò)編碼，即RJ與CJ，在進(jìn)行交織編碼過(guò)程中，若由于誤碼而引起奇偶校檢碼中出現(xiàn)錯(cuò)誤糾錯(cuò)情況，那么，這時(shí)我們應(yīng)該把RJ與CJ這兩個(gè)糾錯(cuò)編碼做科學(xué)合理的交織排序，然后，構(gòu)建JY1與JY2這兩個(gè)全新的校驗(yàn)碼，最后結(jié)合數(shù)據(jù)塊實(shí)施交織編碼，嚴(yán)格根據(jù)對(duì)角線的排列順序獲悉具體的編碼數(shù)據(jù)，同時(shí)，開展相應(yīng)的并串轉(zhuǎn)換。

簡(jiǎn)單舉一個(gè)示例，將RJ當(dāng)做行數(shù)奇偶校檢碼，將CJ當(dāng)做列數(shù)奇偶校驗(yàn)碼，將JY1與JY2當(dāng)做RJ和CJ再次排列后而產(chǎn)生的全新校驗(yàn)字，交織編碼過(guò)程中，沿著對(duì)角線方向按照順序獲悉數(shù)據(jù)，如果圖中粗框代表的是出錯(cuò)碼的位置，存在十五個(gè)連續(xù)錯(cuò)碼，那么，交織編碼將從地面站穿過(guò)解交，然后，再次轉(zhuǎn)變?yōu)?6x16的奇偶監(jiān)督矩陣，最后因誤碼而導(dǎo)致的奇偶校驗(yàn)差錯(cuò)將是RJ3,RJ5,RJ6,RJ7,RJ9,RJ10,RJ11,12,RI13,剛l4,RJ15,CJ0,CJ1，CJ2，CJ3,CJ4,CI5,CJ6,CJ7,CJ8,CJ9,CJ10，CJ1l,CJ13，CJ14，從這些差錯(cuò)中不難看出，列數(shù)奇偶校驗(yàn)差錯(cuò)數(shù)量超出了行數(shù)奇偶校驗(yàn)差錯(cuò)數(shù)量，根據(jù)這一情況，我們應(yīng)由低朝高把這兩種奇偶校驗(yàn)差錯(cuò)進(jìn)行兩兩組合來(lái)明確具體的誤碼位置，即(CJ0,RJ3)，(CJ1，RJ4)，……(CJ10，RJ14),(CJ12,RJ15),倘若誤碼發(fā)生于RJ位置中，那么，行數(shù)奇偶校驗(yàn)差錯(cuò)數(shù)量會(huì)超出列數(shù)奇偶校驗(yàn)差錯(cuò)數(shù)量，這時(shí)，我們應(yīng)由高向低把這兩個(gè)奇偶校驗(yàn)差錯(cuò)進(jìn)行兩兩組合，以得出具體的誤碼位置。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述可知，實(shí)際中使用螺旋交織編碼能夠提高系統(tǒng)的抗干擾能力，即使在極弱的信道信噪比環(huán)境下也可以有序的作業(yè)。交錯(cuò)編碼沒(méi)有充分的能力對(duì)抗所有突發(fā)差錯(cuò)，僅僅只有突發(fā)誤碼在十五位范圍內(nèi)，同時(shí)，兩次誤碼間存在的距離實(shí)際超出了一個(gè)奇偶監(jiān)督矩陣的大小方可做到有效的糾錯(cuò)，如果具備充足的硬件資源,那么，可科學(xué)提高奇偶監(jiān)督矩陣的維數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的突發(fā)誤碼性能。

[1]林競(jìng)力. 低密度校驗(yàn)碼的構(gòu)造及其應(yīng)用研究[D]. 電子科技大學(xué),2009年.

[2]薛國(guó)慶. 卷積碼的盲識(shí)別研究[D]. 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué),2009年.

[3]陳雯靜. 基于Turbo碼圖像編碼傳輸中的UEP技術(shù)[D]. 鄭州大學(xué),2007年.

[4]姜秀艷. 電信大規(guī)模IPTV系統(tǒng)的差錯(cuò)控制與分發(fā)策略評(píng)估[D].復(fù)旦大學(xué),2012年.

[5]劉凱. 高分辨率CCD相機(jī)驅(qū)動(dòng)及圖像傳輸研究[D]. 中國(guó)科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機(jī)械研究所）,2008年.