一種基于比特重要性的功率分配方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于比特重要性的功率分配方法及裝置，其中，所述方法包括將視頻源的全部比特分成N個集合，其中，所述N為所述視頻源的每像素量化后的比特數(shù)，將所有像素點的第n比特組成比特集n，所述n屬于{0,1,…,N-1}，0對應(yīng)最低比特，N-1對應(yīng)最高比特；為所述N個比特集分配功率，使所述N個比特集的整體MSE最小。由更加精細的無壓縮視頻信息分離方法，精確量化各比特集的重要性系數(shù)，根據(jù)最優(yōu)化理論設(shè)計最佳功率分配策略。
【專利說明】-種基于比特重要性的功率分配方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線視頻傳輸【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于比特重要性的功率分配方 法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 近些年來，無壓縮視頻以其低時延和高畫質(zhì)受到廣泛關(guān)注。隨著無線技術(shù)的高速 發(fā)展，短距離無線通信已經(jīng)可以實現(xiàn)高清無壓縮視頻的傳輸。
[0003] 在無線視頻傳輸技術(shù)中，非均等保護（UEP)是核心技術(shù)之一。視頻信號比特重要 性不均等，例如亮度分量重要性高于色度分量，低頻信息重要性高于高頻信息，像素高比特 重要性高于低比特。UEP技術(shù)就是結(jié)合視頻信號的這種特點，對不同重要性的信息分配不同 的無線資源，以達到最佳的傳輸效果。通常，需要根據(jù)視頻信息重要性將視頻源分成多個集 合，再根據(jù)具體的UEP算法為每個集合分配不同的調(diào)制編碼方式、功率、子載波、天線等無 線資源以實現(xiàn)對重要信息重點保護、次要信息次要保護。
[0004] 針對無壓縮視頻源的無線傳輸，目前，已經(jīng)提出了很多有效的UEP算法，但是大都 將比特劃分為重要比特（MSB)和不重要比特（LSB)兩個級別，再分配不同的功率或者調(diào)制 編碼方式以實現(xiàn)UEP。都不是一種精細的無壓縮視頻信息分離方法，無法精確量化各比特集 的重要性系數(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實施例的目的是提供一種基于比特重要性的功率分配方法及裝置，實現(xiàn)精 確量化各比特集的重要性系數(shù)。
[0006] 本發(fā)明實施例的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0007] -種基于比特重要性的功率分配方法及裝置，包括：
[0008] 將視頻源的全部比特分成N個集合，其中，所述N為所述視頻源的每像素量化后的 比特數(shù)，將所有像素點的第η比特組成比特集n，所述η屬于{0, 1，…，N-l}，0對應(yīng)最低比 特，N-I對應(yīng)最高比特；
[0009] 為所述N個比特集分配功率，使所述N個比特集的整體MSE(MeanSquareError, 均方誤差）最小。
[0010] 一種基于比特重要性的功率分配裝置，包括：
[0011] 比特分離單元，用于將視頻源的全部比特分成N個集合，其中，所述N為所述視頻 源的每像素量化后的比特數(shù)，將所有像素點的第η比特組成比特集n，所述η屬于{0, 1，… ，Ν-1}，0對應(yīng)最低比特，N-I對應(yīng)最高比特；
[0012] 功率分配單元，用于為所述比特分離單元劃分的所述N個比特集分配功率，使所 述N個比特集的整體MSE最小。
[0013] 由上述本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案可以看出，由更加精細的無壓縮視頻信息分 離方法，精確量化各比特集的重要性系數(shù)，根據(jù)最優(yōu)化理論設(shè)計最佳功率分配策略。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 附圖。
[0015] 圖1為本發(fā)明實施例提供的基于比特重要性的功率分配方法的流程示意圖；
[0016] 圖2為本發(fā)明實施例提供的基于比特重要性的功率分配裝置的構(gòu)成示意圖；
[0017] 圖3為本發(fā)明實施例提供的基于比特重要性的功率分配方法的無壓縮無線視頻 傳輸原理框圖；
[0018] 圖4為本發(fā)明實施例提供的基于比特重要性的功率分配方法與現(xiàn)有技術(shù)均等功 率分配的性能對比圖。

【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒?發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施 例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0020] 如圖1所示，本發(fā)明實施例提供一種基于比特重要性的功率分配方法，包括：
[0021] 1 1、將視頻源的全部比特分成N個集合，其中，所述N為所述視頻源的每像素量化 后的比特數(shù)，將所有像素點的第η比特組成比特集n，所述η屬于{0, 1，…，N-l}，0對應(yīng)最 低比特，N-I對應(yīng)最高比特；
[0022] 1 2、為所述N個比特集分配功率，使所述N個比特集的整體MSE(MeanSquare Error，均方誤差）最小。
[0023] 本發(fā)明實施例基于比特重要性的功率分配方法的執(zhí)行主體可以為視頻源的發(fā)送 端。
[0024] 本發(fā)明實施例基于比特重要性的功率分配方法應(yīng)用場景為：功率受限的無線通信 系統(tǒng)中進行無壓縮視頻的高質(zhì)量傳輸，傳輸組合的誤碼曲線可近似為負指數(shù)函數(shù)。
[0025] 由上述本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案可以看出，將視頻源的全部比特分成N個集 合，而不是僅僅分為MSB和LSB兩個集合，精確量化各比特集的重要性系數(shù)，在不引入較大 的處理時延的前提下，根據(jù)最優(yōu)化理論設(shè)計最佳功率分配策略。
[0026] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，最低比特指比特重要性最低，最高比特指比特重要性 最1?。
[0027] 具體的，為所述N個比特集分配功率，使所述N個比特集的整體MSE最小，可以包 括：
[0028] (1)確定無線信道誤碼率的負指數(shù)近似曲線其中，a和b為由調(diào)制編碼方式 確定的常數(shù)，σ2為噪聲功率，S為信號功率。
[0029] 根據(jù)噪聲功率〇2和負指數(shù)系數(shù)b計算公差d=I. 2 〇2/b;
[0030] (2)計算非零功率比特集個數(shù)w= 去1 +jl+f，#|其中，P為額定功 率；
[0031] (3)第η個非零功率比特集所分得功率大小為：Λ=--+ 其中，Pn 為比特集η的功率。
[0032] 具體而言，各比特集對整體MSE貢獻不盡相同，重要性越低分到功率越多的比特 集對整體MSE貢獻越小。
[0033] 具體的，各比特集的貢獻與此比特集的平均誤碼率相關(guān)。如果％為比特集η的平 均誤碼率，則比特集η對整體MSE的貢獻為enX4η，其中，4η為其重要性系數(shù)。
[0034] 需要說明的是，很多情況下無線信道的誤碼率曲線可以近似為負指數(shù)函數(shù) 其中a和b為由具體調(diào)制編碼方式確定的常數(shù)，〇2為噪聲功率，S為信號功率。
[0035] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，確定無線信道誤碼率的負指數(shù)近似曲線的實現(xiàn) 方式，在此不作贅述。
[0036] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，根據(jù)具體調(diào)制編碼方式確定常數(shù)a和b的實現(xiàn)方式，在 此不作贅述。示例性的，如通過鏈路級仿真獲得相對準確的誤碼率的負指數(shù)近似曲線，再進 行曲線擬合求出具體的a和b。通常誤碼率曲線橫坐標是自變量信噪比，縱坐標是因變量誤 碼率，對于不同的調(diào)制編碼方式，信噪比與誤碼率之間的關(guān)系不一樣，進行曲線擬合時對應(yīng) 的參數(shù)a，b值也就不一樣，可以理解為由具體調(diào)制編碼方式確定a和b，在此不再贅述。
[0037] 那么，在誤碼率近似曲線已知、總功率受限的情況下，為了使各比特集整體MSE最 小，可以通過求解如下優(yōu)化問題得到最優(yōu)功率分配方案：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于比特重要性的功率分配方法，其特征在于，包括： 將視頻源的全部比特分成N個集合，其中，所述N為所述視頻源的每像素量化后的比特 數(shù)，將所有像素點的第n比特組成比特集n，所述n屬于{0, 1，…，N-l}，O對應(yīng)最低比特，N-I 對應(yīng)最1?比特； 為所述N個比特集分配功率，使所述N個比特集的整體MSE均方誤差最小。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于比特重要性的功率分配方法，其特征在于，為所述N個比特 集分配功率，使整體MSE最小，包括：
數(shù)，〇2為噪聲功率，S為信號功率，根據(jù)噪聲功率〇2和負指數(shù)系數(shù)b計算公差d= 1.2 〇2/ b ；
n的功率。
3. 如權(quán)利要求2所述的基于比特重要性的功率分配方法，其特征在于，％為比特集n 的平均誤碼率，所述比特集n對整體MSE的貢獻為enX 4n，其中，4n為其重要性系數(shù)。
4. 如權(quán)利要求1或2或3所述的基于比特重要性的功率分配方法，其特征在于，所述方 法還包括：建立調(diào)制編碼方式和信噪比對應(yīng)的最優(yōu)功率分配結(jié)果的查找表。
5. 如權(quán)利要求1或2或3所述的基于比特重要性的功率分配方法，其特征在于，所述無 線信道誤碼率的近似曲線近似為負指數(shù)函數(shù)。
6. -種基于比特重要性的功率分配裝置，其特征在于，包括： 比特分離單元，用于將視頻源的全部比特分成N個集合，其中，所述N為所述視頻源 的每像素量化后的比特數(shù)，將所有像素點的第n比特組成比特集n，所述n屬于{0，1，一 ，N-1}，0對應(yīng)最低比特，N-I對應(yīng)最高比特； 功率分配單元，用于為所述比特分離單元劃分的所述N個比特集分配功率，使所述N個 比特集的整體MSE最小。
7. 如權(quán)利要求6所述的基于比特重要性的功率分配裝置，其特征在于，所述功率分配 單元，具體用于：
的常數(shù)，〇2為噪聲功率，S為信號功率，根據(jù)噪聲功率〇2和負指數(shù)系數(shù)b計算公差d = 1. 2 〇 Vb ；

n的功率。
8. 如權(quán)利要求7所述的基于比特重要性的功率分配裝置，其特征在于，％為比特集n 的平均誤碼率，所述比特集n對整體MSE的貢獻為enX 4n，其中，4n為其重要性系數(shù)。
9. 如權(quán)利要求6或7或8所述的基于比特重要性的功率分配裝置，其特征在于，所述的 基于比特重要性的功率分配裝置還包括： 查找表單元，用于建立調(diào)制編碼方式和信噪比對應(yīng)的最優(yōu)功率分配結(jié)果的查找表。
10. 如權(quán)利要求6或7或8所述的基于比特重要性的功率分配裝置，其特征在于，所述 無線信道誤碼率的近似曲線近似為負指數(shù)函數(shù)。
【文檔編號】H04N21/2383GK104363469SQ201410710167
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】張志龍, 劉丹譜, 尹長川, 郝建軍, 羅濤, 李劍峰 申請人:北京郵電大學(xué)