交織編碼在遙測圖像傳輸中的應用研究

胡 赟

太原理工大學信息工程學院, 山西 太原 030024

如果實際存在較大的交織深度，那么，離散度就會越大，且增強抗突發差錯能力；不過隨著交織深度的加大，將會花費較長的交織編碼處理時間，最終提高數據傳輸時延性，簡單點說就是交織編碼主要以時間為代價。所以，其屬于時間隱分集。因受到遙測信道帶寬的約束，要進行圖像數據的傳輸，要么通過無損壓縮，要么通過有損壓縮，但不管使用的是哪一種壓縮法，經壓縮的數據基本上對誤碼有明顯的敏感性，如果存在較弱的無線信道信噪比，那么，將大大削弱最終傳輸的圖像質量，所以，應根據圖像編碼實施相應的糾正差錯編碼。

1 交織編碼技術

交織編碼主要強調的是將一種長度很長的突發差錯離散為隨機差錯，然后通過FEC即糾正隨機差錯的編碼技術，對隨機差錯進行有效處理。如果實際存在較大的交織深度，那么，離散度就會越大，且增強抗突發差錯能力；不過隨著交織深度的加大，將會花費較長的交織編碼處理時間，最終提高數據傳輸時延性簡單點說就是交織編碼主要以時間為代價。所以，其屬于時間隱分集。隨著移動通信環境的不斷惡劣，會帶來數字信號傳輸出現突發性錯誤，通過交織編碼技術能夠有效離散并改善數字信號傳輸的突發性錯誤，確保移動通信具有較好的傳輸性。

以上分析的整個糾錯編碼主要作用于對隨機差錯的糾正，不過，實際情況卻是具體的通信系統內往往會出現一些突發性差錯。突發差錯指的是存在錯誤序列情況，改善這一差錯的常用方法是交織編碼。

交織編碼是防止克服衰落信道中突發性干擾的最理想方法，一般都會與其它用于糾正無記憶獨立差錯的信道編碼綜合為級聯碼，在現代移動通信系統中得到了普遍使用。

2 交織編碼的仿真實驗原理

主要是實際交織編碼前，先采用戈雷碼編碼器把數據進行糾錯編碼，然后再實施23行、23列的交織編碼。在傳輸信道上用了一個周期為1Hz、脈寬為100ms、幅度為2V的方波信號模擬突發差錯。進行交織編碼過程中，應具有兩倍的編碼、解碼延時，也就是2×23×23個采樣。所以必須得到至少一個以上的全面性的反交織周期數據信號，要求設置相對長的系統采樣點數。

3 交織編碼在遙測圖像傳輸中的應用

遙測圖像傳輸過程中采用糾正差錯編碼時，倘若實際需采用長度為N的一串突發差錯隨機化，也就是把各誤碼貫穿于各奇偶監督矩陣領域內，明確科學合理的交織幀行數與列數，前者為N，后者為288(36×8)，如此一來，硬件實現中就要求充分的緩沖區，同時，導致時延進一步加大。出于對16x16的數據塊的全面考慮，倘若根據下列兩圖中的誤碼分布情況進行分析研究，那么，就必須加強行數與列數的奇偶校檢，由所有誤碼而造成的行數奇偶校檢錯誤與列數奇偶校檢錯誤實際存在的坐標均是在單調基礎上而提升的，倘若實際中的一串突發錯誤主要是根據此種規律而最終分布的，那么，我們能夠在同一塊數據矩陣中對不同的誤碼加以糾正和改善。

上述所述的是一種矩形交織方法，實際中還可使用螺旋交織法，也就是具體數據主要根據行數或者列數詳細計入，沿著對角線讀出來，螺旋交織方法能夠實現一個數據矩陣中的誤碼根據以上提出的規律進行合理分布，如果實際突發誤碼的長度在十五個范圍內，那么，就可及時有效的獲悉誤碼的具體位置，同時，加以改善。通過螺旋交織編碼，只要利用一個十六字的緩沖區，以FIFO為中心讀入十六個字的圖像壓縮數據，最終構建16x16的一個矩陣，加強所有行數、列數的奇偶校檢，從而獲悉兩個字的糾錯編碼，即RJ與CJ，在進行交織編碼過程中，若由于誤碼而引起奇偶校檢碼中出現錯誤糾錯情況，那么，這時我們應該把RJ與CJ這兩個糾錯編碼做科學合理的交織排序，然后，構建JY1與JY2這兩個全新的校驗碼，最后結合數據塊實施交織編碼，嚴格根據對角線的排列順序獲悉具體的編碼數據，同時，開展相應的并串轉換。

簡單舉一個示例，將RJ當做行數奇偶校檢碼，將CJ當做列數奇偶校驗碼，將JY1與JY2當做RJ和CJ再次排列后而產生的全新校驗字，交織編碼過程中，沿著對角線方向按照順序獲悉數據，如果圖中粗框代表的是出錯碼的位置，存在十五個連續錯碼，那么，交織編碼將從地面站穿過解交，然后，再次轉變為16x16的奇偶監督矩陣，最后因誤碼而導致的奇偶校驗差錯將是RJ3,RJ5,RJ6,RJ7,RJ9,RJ10,RJ11,12,RI13,剛l4,RJ15,CJ0,CJ1，CJ2，CJ3,CJ4,CI5,CJ6,CJ7,CJ8,CJ9,CJ10，CJ1l,CJ13，CJ14，從這些差錯中不難看出，列數奇偶校驗差錯數量超出了行數奇偶校驗差錯數量，根據這一情況，我們應由低朝高把這兩種奇偶校驗差錯進行兩兩組合來明確具體的誤碼位置，即(CJ0,RJ3)，(CJ1，RJ4)，……(CJ10，RJ14),(CJ12,RJ15),倘若誤碼發生于RJ位置中，那么，行數奇偶校驗差錯數量會超出列數奇偶校驗差錯數量，這時，我們應由高向低把這兩個奇偶校驗差錯進行兩兩組合，以得出具體的誤碼位置。

4 結語

綜上所述可知，實際中使用螺旋交織編碼能夠提高系統的抗干擾能力，即使在極弱的信道信噪比環境下也可以有序的作業。交錯編碼沒有充分的能力對抗所有突發差錯，僅僅只有突發誤碼在十五位范圍內，同時，兩次誤碼間存在的距離實際超出了一個奇偶監督矩陣的大小方可做到有效的糾錯，如果具備充足的硬件資源,那么，可科學提高奇偶監督矩陣的維數，從而實現較強的突發誤碼性能。

[1]林競力. 低密度校驗碼的構造及其應用研究[D]. 電子科技大學,2009年.

[2]薛國慶. 卷積碼的盲識別研究[D]. 中國科學技術大學,2009年.

[3]陳雯靜. 基于Turbo碼圖像編碼傳輸中的UEP技術[D]. 鄭州大學,2007年.

[4]姜秀艷. 電信大規模IPTV系統的差錯控制與分發策略評估[D].復旦大學,2012年.

[5]劉凱. 高分辨率CCD相機驅動及圖像傳輸研究[D]. 中國科學院研究生院（西安光學精密機械研究所）,2008年.