Liên kết mã nguồn và mã kênh

- Liên kết mã nguồn và mã kênh.
- Tìm hiểu về mã nguồn nén ảnh JPEG: cấu trúc file ảnh.
- kỹ thuật nén JPEG.
- Trình bày liên kết mã nguồn mã kênh:.
- Mã nguồn.
- Mã kênh.
- Kỹ thuật truyền thông.
- Định lý tách Shannon cho thấy: trong điều kiện lý tưởng, mã nguồn và mã hóa kênh có thể được xử lý riêng mà không bị mất bất kỳ hiệu suất cho toàn bộ hệ thống.
- Hệ thống thông tin thực tế không đáp ứng các yêu cầu như vậy.
- Vì vậy, liên kết mã nguồn và mã kênh có thể làm giảm méo tín hiệu cũng như hạn chế thời gian trễ.
- Có nhiều kỹ thuật sử dụng cho liên kết mã nguồn và mã kênh.
- Chống lỗi không đồng đều (UEP) sử dụng mã kênh Turbo là một trong những kỹ thuật cho hiệu quả truyền ảnh cao được sử dụng trong liên kết mã nguồn – mã kênh..
- “Liên kết mã nguồn và mã kênh”.
- Chương 2: Mã nguồn nén ảnh JPEG Chương 3: Mã kênh Turbo đa tốc Chương 4.
- Lý thuyết mã hóa Shannon cho rằng: có thể xây dựng một hệ thống thông tin tối ưu với mã nguồn và mã kênh riêng biệt.
- Sơ đồ khối của một hệ thống thông tin truyền thống như sau:.
- Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thống thông tin truyền thống.
- Định lý mã nguồn Shanon.
- Định lý mã nguồn chỉ ra rằng, số bít trung bình để mã hóa một ký tự từ nguồn rời rạc không nhớ ít nhất phải bằng entropi của nguồn thì tín hiệu ở phía thu không bị biến dạng.
- 1.1.3 Mã kênh.
- 1.1.3.1 Thông tin tƣơng hỗ.
- 1.1.3.2.Định lý Mã kênh.
- Do đó nếu thiết kế kết hợp và phân phát tài nguyên hệ thống tối ưu cho các phần mã nguồn, mã kênh có thể cung cấp hiệu quả tốt hơn.: Điều này mở ra một lĩnh vực nghiên cứu mới là: mã hóa và giải mã kết hợp nguồn-kênh (JSCC/D) cho truyền tin vô tuyến được nghiên cứu và phát triển trong những năm gần đây.
- Một số kỹ thuật mã kết hợp.
- Ứng dụng UEP để truyền hình ảnh sử dụng mã kênh Turbo.
- Phân bố tốc độ tối ƣu mã nguồn kênh.
- Đối với tốc độ truyền cố định, điều quan trọng là phân phối tốc độ cho mã nguồn và mã kênh.
- Mã nguồn-kênh liên kết ràng buộc.
- Giải mã nguồn kênh đƣợc nguồn trợ giúp.
- Với mã hóa nguồn, căn cứ vào đặc tính thống kê có thể tiên nghiệm được thông tin bên phía thu.
- Nguồn mà có thể cung cấp thông tin tiên nghiệm này thu được khi giải mã nguồn- kênh..
- Mã Tubo cung cấp phương pháp hiệu quả thông qua thuật toán giải mã BCJR để tích hợp nguồn mà có thể cung cấp thông tin tiên nghiệm.
- Hệ thống giải mã Turbo dựa trên thay đổi thông tin bên ngoài để xử lý nguồn nhị phân không nhớ với phân bố xác suất không đều.
- Một phương pháp kết hợp nguồn kênh sử dụng mã hóa Turbo trên vòng Modulo M, với M là kích thước của bộ mã nguồn.
- Thông tin tiên nghiệm dựa trên thống kê nguồn thu được từ lượng tử hóa DPCM.
- VLC được sử dụng phổ biến như mã Entropy cho các chuẩn mã hóa ảnh và video, vì vậy giải mã liên kết nguồn kênh của nguồn mã VLC là kỹ thuật được ứng dụng nhiều trong truyền thông hình ảnh và video.
- Chƣơng 2: Mã nguồn nén ảnh JPEG 2.1 Cấu trúc file ảnh.
- 2.2 Kỹ thuật nén JPEG.
- Quá trình nén gồm ba bước chính: rời rạc, lượng tử và mã hóa Entropy.
- Sơ đồ khối của bộ mã hóa và giải mã JPEG..
- Mã hóa dựa trên phép biến đổi và mã hóa tiên nghiệm.
- Mã hóa tiên nghiêm, dựa trên mối tương quan về không gian giữa các điểm ảnh trong một hình ảnh.
- Đối với mã hóa tiên nghiệm các giá trị mang thông tin đã được gửi đi hay đang sẵn có sẽ được sử dụng để dự đoán các giá trị khác và chỉ mã hóa sự sai lệch giữa chúng.
- Phương pháp này đơn giản và rất phù hợp với đặc tính cục bộ của bức ảnh Kỹ thuật DPCM là kỹ thuật mã hóa tiên nghiệm tiêu biểu..
- Trong khi đó mã hóa biến đổi được thực hiện như sau: trước tiên là thực hiện phép biến đổi với ảnh để chuyển sự biểu diễn của ảnh từ miền không gian sang một miền biểu diễn khác.
- Sau đó thực hiện mã hóa các hệ số biến đổi đó khác dựa trên phép biến là chuyển đổi thông tin thị giác từ miền không gian sang miền tần số như Cosin rời rạc hay biến đổi dạng sóng và sau đó mã hóa hệ số chuyển đổi đó..
- Mã hóa băng con.
- Bản chất của kỹ thuật mã hóa băng con là chia băng tần của tín hiệu ảnh thành nhiều băng con.
- Để mã hóa cho mỗi băng con, sử dụng một bộ mã hóa và một tốc độ bít tương ứng với tính chất thống kê của băng con..
- DCT Lượng tử Mã hóa.
- Hình 2.1: Sơ đồ khối của quá trình mã hóa JPEG.
- Tiêu chuẩn đánh giá chất lƣợng mã hóa ảnh.
- Để đánh giá chất lượng của bức ảnh ( hay khung ảnh video) ở đầu ra bộ mã hóa thường sử dụng hai tham số: sai số bình phương trung bình – MSE ( Mean Square Error) và tỷ số tín hiệu trên nhiễu đinh – PSNR (peak to signal to noise radio).
- Mã hóa dựa trên phép biến đổi DCT.
- Nhưng hầu hết các kỹ thuật mã hóa đều tổn hao ở bước lượng tử hóa do có sự là tròn giá trị các hệ số trong phép biến đổi..
- Mã hóa hình ảnh bắt đầu từ những đại diện màu sắc.
- Để áp dụng kỹ thuật mã hóa dựa trên phép biến đổi DCT trước hết phải chuyển sang chế độ màu YUV.
- Phép biến đổi cosin rời rạc- DCT là biến đổi thông tin ảnh từ miền không gian sang miền tần số để có thể biểu diễn dưới dạng gọn hơn.
- Mã hóa Entropy.
- Các thành phần DC và AC được mã hóa với kỹ thuật khác nhau.
- Huffman đã đưa ra một số thuật toán mã hóa dựa trên các xác suất xuất hiện của các ký tự.
- Sau đây ta xét hai ví dụ: một ví dụ mã hóa Huffman cơ sở và một ví dụ về mã hóa Huffman động..
- Mã hóa Huffman động (dynamic Huffman encoding)..
- Khác với mã hóa Huffman cơ sở, phương pháp mã hóa Huffman động không yêu cầu bên phát và bên thu biết bảng mã hóa liên quan đến dữ liệu phát, cũng không yêu cầu kết quả thông kê xác suất xuất hiện ký tự của nguồn tin.
- Phương pháp mã hóa Huffman động cho phép cả bên phát (mã hóa) và bên thu (giải mã) lập cây mã Huffman và dẫn đến bảng mã một cách động khi ký tự được phát/thu..
- Bộ mã hóa bên phát cập nhật vào cây mã Huffman bằng cách tăng số lần xuất hiện (tăng trọng số) của ký tự phát hoặc là đưa thêm ký tự mới vào cây..
- Ngoài ra, để cho bên thu có thể xác định được ký tự mà nó nhận, mỗi từ mã phát được mã hóa theo cùng cách của bên thu.
- Vì thế chỉ cần mã hóa dữ liệu sai lệch giữa các hệ số DC liền kề, đó là mã hóa xung mã vi sai DPCM.
- Với các hệ số của thành phần DC, mã hóa hệ số được biến đổi thành một cặp tham số là độ lớn và kích thước.
- Kích thước là số bít nhị phân cần thiết để mã hóa hệ số kể cả bít dấu.
- Vì vậy hệ số AC sử dụng bộ mã hóa có chiều dài phân đoạn để biểu diễn cho một chuỗi các số 0 liên tục và các hệ số khác không tiếp theo..
- Mã hóa Huffman cho thành phần AC tương tự như DC.
- Kết luận: Trong chương này trình bày về các đặc điểm cơ bản của mã nguồn và quá trình mã hóa nguồn..
- Chƣơng 3: Mã kênh Turbo 3.1 Mã chập.
- Các đoạn bit thông tin được mã hoá, để nhận được từ mã dài n ký hiệu.
- Nhờ bộ dồn kênh mà cứ k bit thông tin vào, sẽ tạo ra n ký hiệu mã đầu ra.
- Mã hóa mã chập.
- Mạch điện này điển hình cho mã xoắn k bit thông tin vào (k=3) và n ký hiệu mã đầu ra (n=4)..
- Hơn nũa, cứ mỗi bit thông tin đi vào thi trạng thái các ô ghi dịch sẽ thay đổi và đưa ra n ký hiệu mã.
- Phương pháp sơ đồ trạng thái hoàn toàn có thể xác định được chuỗi các ký hiệu mã đầu ra, khi biết chuỗi bit thông tin đầu vào và trạng thái ban đầu của các ô ghi dịch..
- Mũi tên vẽ bằng nét liền, khi bit thông tin vào là 1.
- Ngược lại, mũi tên vẽ băng nét đứt, khi bit thông tin vào là 0.
- 3.2 Sơ đồ Mã Turbo đa tốc theo kiểu đục lỗ 3.2.1 Mã hóa Turbo.
- Một bộ mã hóa turbo được hình thành bởi hai bộ mã chập hệ thống đệ quy (RSC - Recursive Systematic Convolutional) kết nối với nhau song song và được tách nhau bởi bộ hoán vị bít [7].
- Sơ đồ khối của bộ mã hóa turbo điển hình tỷ lệ mã 1/3 được cho trên Hình 3.1..
- Hình 3.1: Bộ mã hóa turbo.
- Hình 3.2: Bộ mã hóa turbo 3.2.2 Giải mã turbo..
- Do mã hóa Turbo có hiệu năng vượt trội mã hóa xoắn nên HS-DSCH chỉ sử dụng mã hóa Turbo.
- Nguyên lý tổng quát của mã hóa Turbo như hình 3.
- Luồng số liệu đưa vào bộ mã hóa Turbo được chia thành ba nhánh, nhánh thứ nhất không được mã hóa và các bít ra của nhánh này được gọi là các bít hệ thống, nhánh thứ hai và nhánh thứ ba được mã hóa và các bít ra của chúng được gọi là các bít chẵn lẻ 1 và 2.
- Như vậy cứ một bít vào thì có ba bít ra, nên bộ mã hóa này có tỷ lệ là 1/3.
- Liên kết mã ngồn và mã kênh sử dụng kỹ thuật UEP để truyền hình ảnh sử dụng mã kênh Turbo.
- Sử dụng mã nguồn JPEG liên kết với mã kênh Turbo theo kiểu đục lỗ..
- Hai thành phần này được mã hóa Turbo với tốc độ khác nhau.
- Kết quả mô phỏng mã nguồn ảnh JPEG.
- Kết quả mô phỏng mã kênh Turbo theo kiểu đục lỗ.
- Luận văn trình bày kỹ thuật mã nguồn nén ảnh JPEG.
- Luận văn trình bày nguyên lý mã hóa và giải mã của mã chập và mã Turbo..
- Luận văn đã mô phỏng kết quả nén ảnh JPEG và mã hóa kênh sử dụng mã chập với các tốc độ khác nhau.
- Lý thuyết thông tin”.