專利名稱：信源、信道編碼比特數(shù)分配方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字通信系統(tǒng)中信源編碼、信道編碼的結合和控制方法，尤其是信源、信道編碼比特數(shù)分配方法。
在數(shù)字通信系統(tǒng)中，用以傳輸信息的信道帶寬總是有限的，特別地，某些通信系統(tǒng)確定信源編碼和信道編碼所用的比特數(shù)是一定的，例如3GPP推薦的第三代移動通信系統(tǒng)。一般來說，對信源編碼技術而言，由于數(shù)據(jù)壓縮編碼方法是有失真壓縮，壓縮比越大，信息失真也越大。對信道編碼技術而言，采用的數(shù)據(jù)編碼方法為對信源編碼數(shù)據(jù)增加冗余數(shù)據(jù)，信息冗余量越大，信息保護的也越好。但是，由于通信系統(tǒng)中信道帶寬容量有限，總的用于信源編碼和信道編碼的比特數(shù)是一定的。信道條件好時，信道編碼所需的比特數(shù)要小，此時可以加大信源編碼的比特數(shù)，而接收端信源數(shù)據(jù)恢復的效果不會受到影響；在信道條件較差時，若信道編碼的比特數(shù)較少，再好的信源編碼技術編碼的比特也不能保證被正確地傳遞到接收端，這時可以采用減少的信源編碼比特數(shù)，增大信道編碼的比特數(shù)的辦法，使接收端總的接收質量較好。因此，在信源編碼為有失真編碼的前提下，信源編碼和信道編碼的比特數(shù)需要隨著信道條件的變化而變化，即信道條件好時，信源編碼比特數(shù)多；信道條件差時，信道編碼比特數(shù)多。
如何判斷信道條件，并使之應用于通信系統(tǒng)中信源編碼和信道編碼的比特數(shù)調節(jié)方法中，目前采用的是根據(jù)信噪比(SIR)判斷信道條件，并依此調節(jié)信源編碼和信道編碼的比特數(shù)。但由于信噪比本身并不能準確反映信道條件，特別是在衰落信道等信道情況下，較準確地測量信噪比更加困難，因此目前的方法難以通過測量信噪比，完成較準確地調節(jié)信源、信道編碼比特數(shù)的分配，進而保證接收端信息接收質量。
基于上述事實，本發(fā)明的目的是，提供一種不受信道條件影響的、準確反映信道條件的信源、信道編碼比特數(shù)分配方法。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是一種信源、信道編碼比特數(shù)分配方法，該方法包括以下步驟(1)在信息接收端檢測信道誤碼率參數(shù)，通過該誤碼率參數(shù)判斷信道條件；(2)將上述用以判斷信道條件的誤碼率參數(shù)反饋至信息發(fā)射端；(3)利用接收端反饋的信道誤碼率參數(shù)控制并分配信源、信道編碼比特數(shù)。
由于本發(fā)明采用檢測信道誤碼率參數(shù)，可以比采用檢測信道信噪比參數(shù)更能準確地得到信道條件參數(shù)估計值，并可以更好地體現(xiàn)譯碼端恢復信源的質量，同時，這種檢測方式不受信道條件影響，因而可以在各種信道條件下，準確調節(jié)信源編碼和信道編碼的比特數(shù)分配關系，使接收信源的質量總體更高。
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。


圖1是本發(fā)明的信源、信道編碼比特數(shù)分配方法流程示意圖；圖2是本發(fā)明的語音傳輸系統(tǒng)原理示意圖；圖3是現(xiàn)有技術的語音傳輸系統(tǒng)流程示意圖；圖4是含有本發(fā)明的語音傳輸系統(tǒng)實施例示意圖。
首先參考圖3。在現(xiàn)有技術中，對信源、信道編碼比特數(shù)的分配控制是由信道信噪比估計器反饋的信道信噪比作控制源實現(xiàn)的。使用信噪比方式表示信號在接收端的質量，進而用之判別信道傳輸條件，一般來說，很難準確判別和表述。特別是在衰落信道條件下難以測量信噪比，根本無法用之判別信道條件，使得調節(jié)方法很難發(fā)揮作用。而采用接收端反饋回的信道誤碼率作控制源，由于誤碼率的測量不受信道條件影響，較信噪比方式更能準確反映接收端信號質量，因而可以準確地判別信道條件。
本發(fā)明的原理如以下描述，參考圖1、2。假設信源輸入為采樣量化的語音數(shù)據(jù)或圖象數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)是根據(jù)時間每T毫秒為一幀輸入，每一幀輸入的比特數(shù)是固定的，假定為K1。信源編碼的目的是對每一個輸入幀的K1比特數(shù)據(jù)進行壓縮，由于壓縮是有失真壓縮，因此壓縮的基本原則為，使壓縮編碼的數(shù)據(jù)在信道譯碼后能夠恢復出人們可以接受的效果。假定K1比特的數(shù)據(jù)壓縮后的編碼變?yōu)镵2比特，此時K2＜K1，由于采用不同的壓縮判據(jù)，K2可以為幾個不同的取值，如K2＝K21，K22，K23，...，K2N，并且，K21＜K22＜K23＜...＜K2N＜K1。同時，信道編碼對K2比特的數(shù)據(jù)進行信道編碼，編碼的目的是保護數(shù)據(jù)不受信道影響，故必須增加信息冗余量，令信道編碼后的比特數(shù)為K3，并且有K3＞K2。由于通信系統(tǒng)的容量是一定的，為使得通信系統(tǒng)中用戶數(shù)量不變或基于其它原因，用于信源編碼和信道編碼的總的比特數(shù)是一定的，即K3對調制等信息處理模塊是一個常數(shù)。由此，根據(jù)K2的不同，用于信道編碼的比特數(shù)(K4＝K3－K2)也隨之而變，K2增加，K4減少。
譯碼時，采用信道誤碼率檢測替代信噪比檢測，能更為準確地得到信道條件估計值，并可以更好地體現(xiàn)譯碼端恢復信源的質量。通過將信道譯碼(可以是卷積碼-VITERBI譯碼，TURBO碼-MAP或SOVA類譯碼，或分組碼的譯碼方法等)前的數(shù)據(jù)和信道譯碼后的數(shù)據(jù)進行反編碼后相比較，得到信道瞬時誤碼率估計值，將上述瞬時誤碼率估計值進行平滑處理后，得到信道誤碼率綜合估計值，再將該綜合估計值反饋給發(fā)射端，用以控制信源編碼和信道編碼的比特數(shù)的分配，使得總的譯碼恢復信源數(shù)據(jù)的質量更好。
此時，發(fā)射端的基本操作流程如下1、信源數(shù)據(jù)分幀輸入，每幀K1比特；2、K1比特數(shù)據(jù)被信源編碼模塊壓縮為K2比特，其中，K2＜K1，K2＝K21，K22，K23，...，K2N，K21＜K22＜K23＜...＜K2N＜K1；
3、K2比特的數(shù)據(jù)通過信道編碼模塊變?yōu)镵3比特，由于K2是變化的，故用于信道編碼的比特數(shù)K4＝K3－K2也是變化的。
因為一般的用于信道編碼(特指卷積碼、TURBO碼等)的比特數(shù)K4為K2的整數(shù)倍，例如，1或2倍；為使K4＝K3－K2，采用通信系統(tǒng)中常用的復用技術，如打孔和重復，調節(jié)被卷積碼或TURBO碼等編碼后的比特數(shù)，使其最終K4＝K3－K2，故這里調節(jié)信道編碼的比特數(shù)實際為包含復用的調節(jié)技術。
4、將壓縮后的編碼調制后通過信道發(fā)出；調制后的數(shù)據(jù)經(jīng)過信道可能發(fā)生誤碼傳送到接收端。
接收端的基本操作流程如下1、調制后數(shù)據(jù)通過解調等到信道譯碼模塊；2、進行信道譯碼、和信源譯碼；3、將信道譯碼后的數(shù)據(jù)進行反編碼和信道譯碼前的數(shù)據(jù)相比較，得到信道瞬時誤碼率估計值，將上述瞬時誤碼率估計值進行平滑處理后，得到信道誤碼率綜合估計值，將該信道誤碼率綜合估計值反饋給發(fā)射端控制比特分配。首先確定信源編碼比特數(shù)K2，方法為根據(jù)信道誤碼率參數(shù)值的范圍確定信源編碼比特數(shù)，其次利用系統(tǒng)信源、信道編碼總比特數(shù)減去上述信源編碼比特數(shù)，作為信道編碼比特數(shù)。確定信源編碼比特數(shù)分配過程如當{誤碼率<B1則K2＝K2N；B1<＝誤碼率<B2則K2＝K2N－1；BN－1<＝誤碼率則K2＝K21；}
其中B1＜B2...＜BN－1上述B1、B2、...、BN－1的值主要是根據(jù)語音譯碼在有誤碼條件下譯碼性能確定，經(jīng)實驗決定的?；驹瓌t為在當前誤碼下，調節(jié)信道編碼和信源編碼的比特數(shù)，選擇最好的譯碼語音質量。
本發(fā)明可以應用于存在信源編碼、信道編碼的通信系統(tǒng)中。參考圖4。假設信源采用AMR語音編譯碼，信道編碼采用卷積編碼，譯碼采用VITERBI譯碼，傳輸信道采用瑞利信道，接收端采用誤碼率估計器檢測信道誤碼率參數(shù)，發(fā)射端采用比特分配控制器控制信源編碼和信道編碼的比特數(shù)分配，語音輸入為采樣量化的語音PCM數(shù)據(jù)，8KHz采樣率，64Kbitps，A-LAW壓縮，AMR編碼對每20ms為一幀的語音數(shù)據(jù)(160點，160*16比特)進行壓縮，則K1＝2560比特。
AMR有8個速率檔次，分別為4.75，5.15，5.90，6.70，7.40，7.95，10.2或12.2kbps，對應各種速率，每語音幀所傳語音比特數(shù)為95，103，118，134，148，159，202，244比特。AMR編碼后的比特數(shù)為K2，K2＝95，103，118，134，148，159，202，244。同時，對K2進行卷積編碼，令信道編碼后的比特數(shù)為K3＝488不變。由此，根據(jù)K2的不同，用于信道編碼的比特數(shù)(K4＝K3－K2)也隨之而變，K2增加，K4減少。K4＝393，385，370，354，340，329，286，244。假設AMR的速率為12.2kbps，則每語音幀所傳語音參數(shù)比特數(shù)為244比特。
譯碼時，誤碼率估計器對VITERBI譯碼前的誤碼率進行估計，估計方法為對VITERBI譯碼后的數(shù)據(jù)進行反編碼和譯碼前數(shù)據(jù)比較得到瞬時誤碼率估計，通過對瞬時誤碼率估計值進行平滑得到處理后的綜合誤碼率估計值。并把該綜合誤碼率估計值反饋給發(fā)射端比特分配控制器，讓比特分配控制器控制信源編碼和信道編碼的比特數(shù)分配。
對應的發(fā)射端基本操作流程如下1、信源數(shù)據(jù)分幀輸入，每幀2560比特；2、K1比特數(shù)據(jù)被信源編碼模塊壓縮為K2比特，其中，K2＜2560，K2＝95，103，118，134，148，159，202，244比特；3、K2比特的數(shù)據(jù)通過信道編碼模塊變?yōu)?88比特，由于K2比特數(shù)是變化的，故用于信道編碼的比特數(shù)K4＝K3－K2也是變化的；若K2＝244比特，則K4＝244比特。
4、將編碼后的數(shù)據(jù)經(jīng)調制發(fā)送到信道。
調制后數(shù)據(jù)經(jīng)過信道可能發(fā)生誤碼傳送到接收端。
對應的接收端基本操作流程如下1、調制后數(shù)據(jù)通過解調等到信道譯碼模塊；2、進行信道譯碼、和信源譯碼；3、誤碼率估計器將信道譯碼后的數(shù)據(jù)進行反編碼和信道譯碼前的數(shù)據(jù)相比較，得到信道瞬時誤碼率估計值，將上述瞬時誤碼率估計值進行平滑處理后，得到信道誤碼率綜合估計值，將該信道誤碼率綜合估計值反饋給發(fā)射端比特分配控制器，比特分配控制器控制信源、信道的比特數(shù)的分配，首先確定信源編碼比特數(shù)K2，方法為根據(jù)信道誤碼率參數(shù)值的范圍確定信源編碼比特數(shù)。具體過程為當{誤碼率<B1則K2＝K2N；B1<＝誤碼率<B2則K2＝K2N－1；BN－1<＝誤碼率 則K2＝K21；}其中B1、B2、...、BN－1，分別為0.0005，0.001，0.0015，0.002，0.0025，0.003，0.0035。
其次利用系統(tǒng)信源、信道編碼總比特數(shù)減去上述信源編碼比特數(shù)，作為信道編碼比特數(shù)。
若此時的誤碼率綜合估計值0.0008，誤碼率估計器把估計得到的綜合誤碼率反饋給發(fā)射端比特分配控制器，控制并分配信源、信道編碼比特數(shù)，則用于信源編碼的比特數(shù)K2＝202比特，用于信道編碼的比特數(shù)K4＝286比特。
權利要求
1.一種信源、信道編碼比特數(shù)分配方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(11)在信息接收端檢測信道誤碼率參數(shù)，通過該誤碼率參數(shù)判斷信道條件；(12)將上述用以判斷信道條件的誤碼率參數(shù)反饋至信息發(fā)射端；(13)利用接收端反饋的信道誤碼率參數(shù)控制并分配信源、信道編碼比特數(shù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的信源、信道編碼比特數(shù)分配方法，其特征在于，所述判斷信道條件的誤碼率參數(shù)是按照下述方法取得的(21)在信息接收端將信道譯碼后的數(shù)據(jù)進行反編碼和信道譯碼前的數(shù)據(jù)相比較，得到信道瞬時誤碼率估計值；(22)將上述瞬時誤碼率估計值進行平滑處理后，得到信道誤碼率綜合估計值，該信道誤碼率綜合估計值既為判斷信道條件的誤碼率參數(shù)。
3.根據(jù)權利要求1所述的信源、信道編碼比特數(shù)分配方法，其特征在于，所述利用接收端反饋的信道誤碼率參數(shù)控制并分配信源、信道編碼比特數(shù)是按照下述方法進行的(31)確定信源編碼比特數(shù)K2，方法為根據(jù)信道誤碼率參數(shù)值的范圍確定信源編碼比特數(shù)；(32)利用系統(tǒng)信源、信道編碼總比特數(shù)減去上述信源編碼比特數(shù)，作為信道編碼比特數(shù)。
全文摘要
一種信源、信道編碼比特數(shù)分配方法,本方法采用誤碼率估計器檢測信道誤碼率參數(shù),比使用信噪比估計器更能準確地得到信道條件綜合估計值,同時,誤碼率檢測方式不受信道條件影響,因而根據(jù)信道誤碼率調節(jié)信源編碼和信道編碼的比特數(shù)分配關系,使得接收端調節(jié)的準確性、可靠性以及接收端信源譯碼總體質量得到提高。
文檔編號H04L1/00GK1338838SQ0012611
公開日2002年3月6日 申請日期2000年8月19日 優(yōu)先權日2000年8月19日
發(fā)明者潘勝昔 申請人:華為技術有限公司