一种信源信道联合编解码方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种信源信道联合编解码方法及系统，所述方法包括：发送端FPGA进行图像数据预处理；发送端DSP进行图像压缩、RS编码和交织的信源信道联合编码；接收端DSP进行解交织、RS译码和图像解压缩操作；接收端FPGA进行图像数据还原及输出。本发明专利技术提供的上述方案，针对复杂无线信道下的实时视频传输，通过图像压缩加RS编码加交织的信源信道联合编码，能够成功解决图像在干扰信道下的传输问题，从而提高视频传输的业务质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于多媒体通信领域，尤其是涉及一种信源信道联合编解码方法及系统。
技术介绍
随着数字通信、计算机网络及多媒体技术的飞速发展，多媒体通信已经成为一种不可避免的趋势。多媒体通信可分为数据处理和数据传输两部分，对应于视频应用系统，一般即为信源编码和信道编码。传统的香农分离原则将信源编码和信道编码分开考虑，然而目前的研究表明，这种绝对分离的方式在当前技术水平下无法达到高效可靠传输多媒体数据的目的，因此需要联合考虑信源编码与信道编码，实现信源信道联合编码。根据信源-信道编码耦合的紧密程度可以将信源信道联合编码技术分为三类：1.紧耦合的联合信源-信道编码，这种技术将信源编码和信道编码联合起来考虑，提出了信源控制的信道编码或信道优化的信源编码等算法。然而由于这类联合编码方式设计起来过于复杂，并且一定要基于某种特性已知的信源编码器和信道编码器，因此限制了其应用范围，目前已经不是研究的重点；2.松耦合的不平等保护信源-信道编码，这种技术通过调整信道编码的保护粒度来保护信源输出的不同重要级别的数据。这类联合编码技术应用较多，而且已有部分实用。但究其根源仍未脱离传统的香农信息论，只是改进信道编码以适应信源编码的输出码流而已；3.介于前两者之间的参数联合优化的信源-信道编码，这种技术将己知的信源编码器和信道编码器级连起来，保持两个编码器之间的独立性，但是联合优化它们的编码参数，以实现联合编码的目的。当前，第三类联合编码技术是信源信道联合编码的主流方向。针对不可靠信道多媒体通信中的信道状态，通过合理分配原始多媒体数据和保护数据之间的传输带宽，实现信源和信道冗余度的合理分配，进而实现参数联合优化的信源信道编码系统。这种信源信道联合编码技术一方面可以降低系统的实现复杂度，同时可以通过信源和信道之间的速率分配来实现联合编码的目的，是一种折衷而又有效的编码方式。但是，在战时的无线信道中总是存在着噪声、干扰、多径衰落等各种影响，传输信道的带宽占用大，图像在干扰信道下的传输噪声严重，造成实时视频等业务的质量较差，不能满足业务需求。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种信源信道联合编解码方法及系统，以解决现有技术中传输信道的带宽占用大、图像在干扰信道下的传输噪声严重，造成实时视频等业务的质量较差的技术问题，从而提高视频传输的业务质量。为此本专利技术提供的技术方案如下：一种信源信道联合编解码方法，包括：发送端FPGA进行图像数据预处理；发送端DSP进行图像压缩、RS编码和交织的信源信道联合编码；接收端DSP进行解交织、RS译码和图像解压缩操作；接收端FPGA进行图像数据还原及输出。所述发送端FPGA进行图像数据预处理，包括：监测图像数据中的帧同步信号，确定视频起始；进行降采样和格式变化处理。所述接收端FPGA进行图像数据还原及输出，包括：监测图像数据的帧同步信号，确定视频起始；进行升采样和格式变化处理。所述进行交织的信源信道联合编码，包括：定义编码帧结构，通过信号设计将有记忆信道转换为随机无记忆信道。相应于上述方法，本专利技术还提供了一种信源信道联合编解码系统，包括：发送端FPGA，用于进行图像数据预处理；发送端DSP，用于进行图像压缩、RS编码和交织的信源信道联合编码；接收端DSP，用于进行解交织、RS译码和图像解压缩操作；接收端FPGA，用于进行图像数据还原及输出。所述发送端FPGA包括：第一检测单元，用于监测图像数据中的帧同步信号，确定视频起始；降采样单元，用于进行降采样；第一格式化单元，用于进行格式变化处理。所述接收端FPGA包括：第二检测单元，用于监测图像数据中的帧同步信号，确定视频起始；升采样单元，用于进行升采样；第二格式化单元，用于进行格式变化处理。所述发送端DSP包括：图像压缩单元，用于对发送端FPGA输出的图像数据进行压缩处理；RS编码单元，用于进行RS信道编码；交织单元，用于块交织处理。所述发送端DSP包括：解交织单元，用于根据交织单元的交织深度进行解交织处理；RS译码单元，用于根据RS编码单元的RS信道进行信道译码；图像解压缩单元，用于进行图像解压缩处理，恢复图像数据。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：本申请提供的上述方案，针对复杂无线信道下的实时视频传输，通过图像压缩加RS编码加交织的信源信道联合编码，能够成功解决图像在干扰信道下的传输问题，从而提高视频传输的业务质量。该方案采用前向纠错编码进行非均匀保护，同时考虑增加前向纠错编码占用额外信道带宽对信源传输码率的影响，以统一的信源信道联合编码统计率失真模型作为约束，优化分配信源信道编码码率，从而提高视频传输的业务质量。同时，该方案交织技术引入联合编解码，自定义编码帧结构，通过信号设计将原来属于突发错误的有记忆信道，改造成近似独立差错的随机无记忆信道，在图像传输系统中满足实际应用抗误码需求，特别是提升了抗多径效应引来的突发误码能力，有效提高了联合编译码系统的纠错能力。附图说明图1是本专利技术提供的一种信源信道联合编解码方法流程示意图；图2是本专利技术提供的发送端FPGA的控制流程图；图3是本专利技术提供的发送端DSP的图像压缩控制流程图；图4是本专利技术提供的发送端DSP的RS编码控制流程图；图5是本专利技术提供的接收端DSP的RS的译码流程图；图6是本专利技术提供的接收端DSP的图像解压缩控制流程图；图7是本专利技术提供的接收端FPGA的图像输出流程图；图8是本专利技术提供的一种信源信道联合编解码系统架构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一：本实施例提供了一种信源信道联合编解码方法，如图1所示，为该方法的一种流程示意图，具体包括以下步骤：步骤S101，发送端FPGA进行图像数据预处理；本实施例应用的实时视频信号处理系统中，低层的信号预处理算法处理的数据量大，对处理速度的要求高，但运算结构相对比较简单，适于用FPGA进行硬件实现，这样能同时兼顾速度及灵活性。其中，所述预处理的过程可以包括如下子步骤：S101a，监测图像数据中的帧同步信号，确定视频起始；系统加电后，首先要配置视频解码芯片ADV7180；ADV7180解码芯片是一种综合视频解码器，它能自动检测到兼容国际标准NTSC、PAL和SECAM的模拟基带视频信号，并将其转换为兼容8位ITU-RBT.656接口标准的视频数据。外部PAL制式的模拟图像信号经过ADV7180芯片采样后，量化为720x576大小、YUV格式的8位数字图像信号，该图像(720x576)数据帧的定义如下：a.每个数据帧长480字节，均有同步头；b.帧结构：同步头3字节；标识+索引1字节，其中高4位为图像标识符，0x0表示第1路，0xF表示第2路，低4位为索引计数；数据476字节。引入状态机机制接收数字图像数据，监测帧同步信号，确定一帧视频起始，具体为：设置定位搜索与稳定接收两个状态；系统加电后，开始序贯缓存3字节图像数据，首先进入定位搜索态，在每个时钟周期判断缓存数据是否符合同步头字节，如不符合则继续定位搜索，如符合则确本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信源信道联合编解码方法，其特征在于，包括：发送端FPGA进行图像数据预处理；发送端DSP进行图像压缩、RS编码和交织的信源信道联合编码；接收端DSP进行解交织、RS译码和图像解压缩操作；接收端FPGA进行图像数据还原及输出。

【技术特征摘要】
1.一种信源信道联合编解码方法，其特征在于，包括：发送端FPGA进行图像数据预处理；发送端DSP进行图像压缩、RS编码和交织的信源信道联合编码；接收端DSP进行解交织、RS译码和图像解压缩操作；接收端FPGA进行图像数据还原及输出。2.根据权利要1所述的方法，其特征在于，所述发送端FPGA进行图像数据预处理，包括：监测图像数据中的帧同步信号，确定视频起始；进行降采样和格式变化处理。3.根据权利要2所述的方法，其特征在于，所述接收端FPGA进行图像数据还原及输出，包括：监测图像数据的帧同步信号，确定视频起始；进行升采样和格式变化处理。4.根据权利要1所述的方法，其特征在于，进行交织的信源信道联合编码，包括：定义编码帧结构，通过信号设计将有记忆信道转换为随机无记忆信道。5.一种信源信道联合编解码系统，其特征在于，包括：发送端FPGA，用于进行图像数据预处理；发送端DSP，用于进行图像压缩、RS编码和交织的信源信道联合编码；接收端DSP，用于进行解交织、R...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏涛，杨红乔，王婷，何宏伦，赵媛，
申请(专利权)人：航天恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11