專利名稱：無線通信中提高視頻信號傳輸質(zhì)量的像素交織方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及未壓縮的視頻信號處理，具體地講，涉及用于提高視頻信號質(zhì)量的像素交織。
背景技術(shù)：
隨著無線通信系統(tǒng)的發(fā)展，已非常希望在無線站之間傳輸視頻信息。視頻的無線傳輸?shù)囊粋€應(yīng)用是以無線方式從源站向目的站傳輸未壓縮的視頻。
為了提供可靠的無線傳輸，經(jīng)常使用卷積碼來糾正由于信道衰落、屏蔽、噪聲和干擾而導(dǎo)致的信道誤碼(error)。
雖然多數(shù)的信道誤碼通過使用卷積碼而被糾正，但殘余像素誤碼保留下來并趨于聚集(cluster)在一起。這種誤碼圖案能夠由人眼容易地識別，并且顯著降低感受到的視頻的質(zhì)量。
當(dāng)使用像素分區(qū)(pixel partitioning)來利用空間相關(guān)性以提高未壓縮視頻傳輸可靠性時也可能發(fā)生殘余像素誤碼聚集的情況。在這種情況下，相鄰像素被分成不同的區(qū)塊，并且不同的區(qū)塊通過有損無線信道分開地作為不同的包被傳輸。在目的站，這些包被用于重建鄰近的錯誤包。然而，在空間相關(guān)性不夠高的包的某些區(qū)域中，重建的版本不夠精確，由此導(dǎo)致明顯的像素誤碼，這些像素誤碼通常形成簇狀圖案(clustered pattern)。
這樣，由于卷積編碼或基于鄰近區(qū)塊的空間重建，殘余像素誤碼經(jīng)常聚集在一起。傳統(tǒng)上，為了提高視頻質(zhì)量，需要另外的外碼或某種更強的卷積碼來糾正這種殘余誤碼。另一方面，需要更高的傳輸功率以針對不利的信道條件來提供更強的保護。這些提高視頻質(zhì)量的方法增加了不可忽略的操作和設(shè)備復(fù)雜性以及成本。因此，需要一種復(fù)雜性較低的提高未壓縮視頻的傳輸質(zhì)量的方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于改進通過無線信道從發(fā)射機至接收機的視頻像素發(fā)送的方法和系統(tǒng)。在一個實施例中，該方法和系統(tǒng)通過下述步驟來實現(xiàn)從視頻源獲得視頻像素；對視頻像素進行像素交織從而獲得交織的像素；對交織的像素進行卷積編碼從而獲得編碼的像素；以包(或子包)為單位將編碼的像素發(fā)送給接收機。當(dāng)視頻包/子包中包括像素誤碼時，交織使得減小了像素誤碼聚集的影響。
在一個實施例中，對視頻像素進行交織從而獲得交織的像素的步驟還包括對視頻像素進行塊交織從而獲得交織的像素。在另一個實施例中，對視頻像素進行交織從而獲得交織的像素的步驟還包括對視頻像素進行隨機交織從而獲得交織的像素。在另一個實施例中，對視頻像素進行交織從而獲得交織的像素的步驟還包括對視頻像素進行卷積交織從而獲得交織的像素。
接收機對發(fā)送的像素解碼并對解碼的像素進行解交織?；谠诎l(fā)射機處執(zhí)行的交織過程，在接收機處的解交織過程可以包括通過塊解交織、隨機解交織和卷積解交織等來對解碼的像素進行解交織。
參照下面的描述、權(quán)利要求及附圖，將可以理解本發(fā)明的這些和其他特點、方面和優(yōu)點。


圖1表示根據(jù)本發(fā)明實施例的包括無線發(fā)射機和無線接收機的無線通信系統(tǒng)的功能框圖，該無線通信系統(tǒng)實現(xiàn)用于無線視頻傳輸?shù)南袼亟豢棥?br> 圖2A表示在沒有像素交織的情況下作為卷積解碼的結(jié)果或者作為基于像素分區(qū)的包(子包)重建的結(jié)果趨于聚集在一起的殘余像素誤碼的例子。
圖2B表示根據(jù)本發(fā)明實施例的像素交織的效果的例子，其中，充分地減小了誤碼像素的聚集。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明實施例的塊像素交織的例子。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明實施例的隨機像素交織的例子。
圖5表示根據(jù)本發(fā)明實施例的卷積像素交織的例子。
具體實施例方式
本發(fā)明提供了一種用于像素交織的方法和系統(tǒng)，所述像素交織用于提高從發(fā)射機到接收機的無線通信信道上的視頻信號傳輸質(zhì)量。如所提到的，多數(shù)的無線信道誤碼能夠在接收機處使用卷積碼來糾正，而某些殘余像素比特誤碼保留下來。然而，已經(jīng)觀察到殘余比特誤碼通常形成幾個簇。當(dāng)在接收機處收集錯誤的比特以重建視頻像素時，像素誤碼也自此形成簇。
因此，為了減小像素誤碼的這種聚集，在本發(fā)明的一個實施例中在發(fā)射機處提供像素交織并在接收機處提供相應(yīng)的像素解交織。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明的示例性無線通信系統(tǒng)(例如，通信網(wǎng)絡(luò))100的功能框圖，該無線通信系統(tǒng)100包括視頻源101、發(fā)射(發(fā)送)站102、接收(目的)站104和視頻接收器105(例如，視頻顯示器)。來自視頻源101的視頻信號被通過無線通信信道從發(fā)射機102傳送至接收機104，以便由視頻接收器105使用。
發(fā)射機102包括像素交織器108、卷積編碼器110、信道交織器112和星座映射器114。接收機104包括星座解映射器116、信道解交織器118、卷積解碼器120和像素解交織器122。像素交織器108能夠在發(fā)射機102的物理層(PHY層)或者較高的視頻處理層實現(xiàn)。類似地，像素解交織器122能夠在接收機104的物理層或者較高的視頻處理層實現(xiàn)。
通過在發(fā)射機102中在視頻源101和卷積編碼器110之間設(shè)置像素交織器108，像素交織器108擾亂像素誤碼，從而當(dāng)在接收機104處由像素解交織器122對發(fā)送的像素進行解交織并在顯示器105上對其進行顯示時，像素誤碼(例如)被隨機地定位并且彼此相距很遠(yuǎn)。這使得顯示的像素誤碼不會明顯地被人眼識別。圖2A-2B中示出了這種情況的例子。
圖2A表示殘余像素誤碼的例子，在該例子中，作為卷積解碼的結(jié)果或者作為空間重建的結(jié)果，殘余像素誤碼趨于形成簇200，從而容易地被人眼識別。在此例中，簇200包括3×3＝9個殘余像素誤碼。在沒有根據(jù)本發(fā)明的像素交織的情況下，形成簇200的像素誤碼在顯示時能夠被人眼看見。
圖2B表示根據(jù)本發(fā)明的像素交織的效果的例子，其中，充分地減小了誤碼像素的聚集。通過像素交織器108的操作和像素解交織器122相應(yīng)操作，顯示的誤碼像素200在顯示時作為像素204被(例如)隨機定位并且彼此相距很遠(yuǎn)(在空間上分開)。
因此，誤碼像素不再形成簇，并因此不會明顯地被人眼注意到。這是因為當(dāng)誤碼區(qū)域足夠大并且誤碼量超過一定閾值時，人眼可檢測到像素誤碼。當(dāng)視頻信號具有較高分辨率(因此，每個像素的尺寸很小)時以及當(dāng)從幾米遠(yuǎn)的距離處觀察視頻時，情況尤其如此。
像素交織器108能夠以不同的方式來實現(xiàn)。示例性的實現(xiàn)方式包括塊交織器、隨機交織器和卷積交織器。相應(yīng)地選擇接收機104中的像素解交織器122以執(zhí)行與像素交織器108相應(yīng)的相反功能。
圖3表示由像素交織器108執(zhí)行的塊交織過程300的例子，所述塊交織過程300用于對從源101輸入的幀中的一組輸入像素302進行交織。像素302以逐列方式(上-下)被順序讀入(輸入)到緩沖器(存儲器陣列)304中以進行交織，經(jīng)交織的像素隨后以逐行方式(左-右)被順序從緩沖器304中寫出(輸出)，如圖中所示。
接收機104的像素解交織器122中的相應(yīng)的塊解交織過程對像素進行恢復(fù)。
圖4表示由像素交織器108執(zhí)行的隨機交織過程350的例子，所述隨機交織過程350用于對從源101輸入的幀中的一組輸入像素352進行交織。在隨機交織中，沒有特定的讀入像素和寫出像素的次序。
例如，在圖4中，像素350能夠被順序讀入到緩沖器354中，并被隨機地從緩沖器354中寫出。也可以隨機地讀入像素而順序?qū)懗鱿袼?。還可以隨機地讀入像素并隨機地寫出像素。圖3-4中的所有操作是在像素水平上(而非比特水平上)執(zhí)行的。
接收機104的像素解交織器122中的相應(yīng)的隨機解交織過程對像素進行恢復(fù)。
在另一示例中，像素交織器108執(zhí)行卷積交織過程。卷積交織過程將幀中的像素重新排列，以使得在發(fā)送之前像素在空間上分散。
圖5表示卷積交織過程400的例子，其中，輸入像素流中的像素通過解析功能402被解析成空間分散的多個路徑。在圖5的例子中，示出了404A-404D四個路徑，其中，第一路徑404A上的像素未被延遲，而隨后路徑404B-404D上的像素分別被延遲D個時間單位、2D個時間單位和3D個時間單位，其中，D是正整數(shù)。
來自不同路徑404A-404D的像素隨后通過輸出復(fù)用功能408被處理，所述輸出復(fù)用功能408用于在傳輸之前將來自不同路徑的像素復(fù)用成像素流。
接收機104的像素解交織器122中的相應(yīng)的卷積解交織過程對分散的像素的空間位置進行恢復(fù)。
因此，本發(fā)明提供了一種視頻信息(諸如未壓縮的視頻)的無線傳輸?shù)倪^程，該過程通過在發(fā)射機處使用像素交織以及在接收機處使用相應(yīng)的像素解交織來減小像素誤碼的聚集。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道，上述根據(jù)本發(fā)明的示例性結(jié)構(gòu)能夠以很多方式來實現(xiàn)，例如，由處理器執(zhí)行的程序指令、邏輯電路、專用集成電路、固件等。已參照本發(fā)明的特定優(yōu)選形式詳細(xì)地描述了本發(fā)明；然而，其他形式也是可以的。因此，權(quán)利要求的精神和范圍不應(yīng)限于對于這里包含的優(yōu)選形式的描述。
權(quán)利要求
1.一種通過無線信道從發(fā)射機向接收機發(fā)送視頻像素的方法，包括下述步驟從視頻源獲得視頻像素；對視頻像素進行像素交織從而獲得交織的像素；對交織的像素進行卷積編碼從而獲得編碼的像素；將編碼的像素發(fā)送給接收機，從而減小像素誤碼的聚集。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，對視頻像素進行交織從而獲得交織的像素的步驟還包括對視頻像素進行塊交織從而獲得交織的像素。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，塊交織還包括在發(fā)送之前，以逐列方式將像素順序輸入到緩沖器中，并以逐行方式從緩沖器中順序輸出像素。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，對視頻像素進行交織從而獲得交織的像素的步驟還包括在發(fā)送之前，對視頻像素進行隨機交織從而獲得交織的像素。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，對視頻像素進行交織從而獲得交織的像素的步驟還包括在發(fā)送之前，對視頻像素進行卷積交織從而獲得交織的像素。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，卷積交織包括將幀中的像素重新排列，以使得在傳輸之前像素在空間上分散。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括下述步驟接收編碼的像素；通過卷積解碼來將編碼的像素解碼成解碼的像素；對解碼的像素進行解交織。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，對視頻像素進行交織從而獲得交織的像素的步驟還包括對視頻像素進行塊交織從而獲得交織的像素；對解碼的像素進行解交織的步驟還包括對解碼的像素進行塊解交織。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，對視頻像素進行交織從而獲得交織的像素的步驟還包括對視頻像素進行隨機交織從而獲得交織的像素；對解碼的像素進行解交織的步驟還包括對解碼的像素進行隨機解交織。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，對視頻像素進行交織從而獲得交織的像素的步驟還包括對視頻像素進行卷積交織從而獲得交織的像素；對解碼的像素進行解交織的步驟還包括對解碼的像素進行卷積解交織。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，視頻像素包括像素誤碼，從而在發(fā)射機處通過對像素進行交織來擾亂像素誤碼，并在接收機處通過對像素進行解交織來恢復(fù)像素，由此，因為像素交織和像素解交織的共同作用而使得原來聚集的像素誤碼在空間上分開。
12.一種無線通信系統(tǒng)，包括發(fā)射機，用于通過無線信道來無線發(fā)送視頻像素，該發(fā)射機包括像素交織器和編碼器，像素交織器用于對視頻像素進行交織從而獲得交織的像素，編碼器用于對交織的像素進行編碼從而獲得編碼的像素以便在無線信道上傳輸；接收機，用于從無線信道接收編碼的像素。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述編碼器包括卷積編碼器，用于對交織的視頻像素進行卷積編碼。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述像素交織器包括塊交織器，用于對視頻像素進行塊交織從而獲得交織的像素。
15.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述像素交織器包括隨機交織器，用于對視頻像素進行隨機交織從而獲得交織的像素。
16.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述像素交織器包括卷積交織器，用于對視頻像素進行卷積交織從而獲得交織的像素。
17.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述接收機包括解碼器，用于對編碼的像素進行解碼從而獲得解碼的像素；像素解交織器，用于對解碼的像素進行解交織，其中，像素交織器擾亂像素誤碼，從而當(dāng)像素解交織器對像素進行解交織以用于顯示時，像素誤碼分開。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，像素交織器包括塊交織器，所述塊交織器用于對視頻像素進行塊交織從而獲得交織的像素；像素解交織器包括塊解交織器，所述塊解交織器用于對解碼的像素進行塊解交織。
19.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，像素交織器包括隨機交織器，所述隨機交織器用于對視頻像素進行隨機交織從而獲得交織的像素；像素解交織器包括隨機解交織器，所述隨機解交織器用于對解碼的像素進行隨機解交織。
20.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，像素交織器包括卷積交織器，所述卷積交織器用于對視頻像素進行卷積交織從而獲得交織的像素；像素解交織器包括卷積解交織器，所述卷積解交織器用于對解碼的像素進行卷積解交織。
21.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述編碼器包括卷積編碼器，并且所述解碼器包括卷積解碼器。
22.一種通過無線信道發(fā)送視頻像素信息的無線發(fā)射機，包括像素交織器，用于對視頻像素進行交織從而獲得交織的像素；編碼器，用于對交織的像素進行編碼從而獲得編碼的像素以便在無線信道上傳輸。
23.如權(quán)利要求22所述的發(fā)射機，其中，所述編碼器包括卷積編碼器，用于對交織的視頻像素進行卷積編碼。
24.如權(quán)利要求23所述的發(fā)射機，其中，所述像素交織器包括塊交織器，用于對視頻像素進行塊交織從而獲得交織的像素。
25.如權(quán)利要求23所述的發(fā)射機，其中，所述像素交織器包括隨機交織器，用于對視頻像素進行隨機交織從而獲得交織的像素。
26.如權(quán)利要求23所述的發(fā)射機，其中，所述像素交織器包括卷積交織器，用于對視頻像素進行卷積交織從而獲得交織的像素。
27.一種通過無線信道接收視頻像素信息的無線接收機，所述視頻像素信息包括交織并編碼的像素，該接收機包括解碼器，用于對編碼的像素進行解碼從而獲得解碼的像素；像素解交織器，用于對解碼的像素進行解交織，從而使像素誤碼在空間上分開。
28.如權(quán)利要求27所述的接收機，其中，像素解交織器包括塊解交織器，用于對解碼的像素進行塊解交織。
29.如權(quán)利要求27所述的接收機，其中，像素解交織器包括隨機解交織器，用于對解碼的像素進行隨機解交織。
30.如權(quán)利要求27所述的接收機，其中，像素解交織器包括卷積解交織器，用于對解碼的像素進行卷積解交織。
31.如權(quán)利要求27所述的接收機，其中，所述解碼器包括卷積解碼器。
全文摘要
提供了一種通過無線信道從發(fā)射機向接收機發(fā)送未壓縮的視頻像素的無線通信系統(tǒng)。發(fā)射機包括交織器，用于對視頻像素進行交織從而獲得交織的像素；編碼器，用于在向接收機發(fā)送之前在發(fā)射機處對交織的像素進行卷積編碼。接收機包括解碼器，用于對編碼的像素進行解碼；解交織器，用于對解碼的像素進行解交織。當(dāng)視頻像素包括像素誤碼時，這種交織和解交織減小了像素誤碼聚集并提高了視頻質(zhì)量。
文檔編號H04N7/24GK101043624SQ200710089489
公開日2007年9月26日 申請日期2007年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月24日
發(fā)明者夏鵬飛, 牛華寧, 敖超揚 申請人:三星電子株式會社