在衰落移动信道中国象传输的神经网络译码方法

2006-05-07 15:50:06来源: 电子产品世界

卷积码,仿真和讨论了标准图象通过具有四种不同调制方式和两种不同车速的八个移动信道的神经网络译码器性能,并且研究了在移动信道中卷积码快衰落特征对图象传输可靠性的影响和纠错性能。我们得到一些重要的结果和提出一些移动通信系统中图象传输的建议。


    在本文中,我们采用(2,1,3)卷积码,仿真和讨论了一个标准图象(256×256,8bit/point)传输通过包含四种不同调制方式和两种不同车速的八个移动信道的抗干扰问题。通过改变车速和调制方式来改变模型参数,比较和分析了信源编码和信道编码对图象质量的影响,以及卷积码交织技术的性能改进情况。

2.图象传输系统

    整个图象传输系统包括三个主要部分:图象采集编码部分、通信部分和神经网络(NN)译码恢复部分。图象传输信道采用移动数字信道[4],系统模型如图1所示。 

3.移动信道模型

信道1: FSK, 300bits/s, 车速:40km/h
信道2:DPSK, 1200bits/s, 车速:40km/h
信道3:QPSK,2400bits/s,车速:40km/h
信道4:8PSK,4800bits/s,车速:40km/h
信道5:FSK,300bits/s,车速:100km/h
信道6:DPSK,1200bits/s,车速:100km/h
信道7:QPSK,2400bits/s,车速:100km/h
信道8:8PSK,4800bits/s,车速:100km/h


    其中AI(I=1,2,...N-1),(j(j=1,2,...,N-1)代表最佳曲线拟合参数,x代表无误串长度。根据文献[6],令x=m, N=4,4状态模型参数就确定了。其状态转移概率矩阵P由下式给出:


    Swarts等人[7]以南非的约翰内斯堡市为研究对象,进行了不同副载波调制方式、不同传信率、不同车速、不同环境下的移动数字信道的大量场试验测试。四状态Markov模型参数如下:

4.结果分析

    根据前面提出的图象传输系统和移动信道模型,采用(2,1,3)卷积码将标准图象数据(256(256,8比特/点)进行编码,然后通过移动信道,并利用神经网络译码方法进行解调结果显示如图3.1~5.4和表1。

适度衰落信道图象传输性能(车速40km/h)

    从图3.1~4可以看出,如果车速不太快,移动信道引起的错误叠加到图象上表现出“子弹痕迹”状噪声,这些没有纠错的原始图象体现了移动信道的特性。我们发现这些图象包含了“雪花”和“短划痕”噪声,然而,这些图象中的噪声通过交织后变成“雪花”噪声或修正回原始图象质量。同时显示出卷积码只能纠正一定长度的突发错误,反映了卷积码纠错能力是有限度的。

快衰落信道图象传输性能(车速100km/h)

    从图4.1~4可以看出图象数据经过快速环境传输后,在照片上存在“长划痕”噪声。通过比较图.4.1~2 和图3.1~2 (FSK DPSK, 不同车速),我们发现快车速通信环境对图象的影响更严重,而且FSK调制方式卷积码解调不适合于移动信道的纠错方案。通过比较图4.3~4和图3.3~4(QPSK 8PSK,不同车速),可见,QPSK和8PSK调制方式卷积码解调是适合于较快车速移动信道的。从图5.1~图5.4可以看出,卷积码使用纠错技术后图象质量改善不大,可是从表1看出误比特率至少提高一个数量级。所以,可以采用先进的抗干扰方案来解决正确性与可靠性的矛盾。

5.结语

    对于非快衰落信道,采用卷积码图象质量的改善是相当明显的,所以对于传输图象信道,如电话、光纤、卫星信道等等,可以采用卷积码抗干扰技术解决噪声干扰问题。QPSK和8PSK调制方式卷积码解调适合于车辆移动信道,FSK和DPSK调制方式卷积码解调是不适合于移动信道纠错方案。另外,为了改善纠错码的性能,交错技术可以把突发错误变为随机错误,因而交错技术是强有力的方法。

    根据设计最佳通信系统的要求,为了设计出最佳编码方案,在信源编码与信道编码之间必须系统地考虑到,如基于图象数据比特的压缩方案,另外,怎样用不同保护度编码图象数据来保存编码数据和改善效率是一个重要话题。

关键字:衰落  移动  信道  中国

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