基于多载波系统的无线图像传输技术的研究

论文摘要

随着移动通信技术的发展,人们对高速率高质量的多媒体业务的需求量也日益增长,如何在有限的无线频率资源和时变错误特性的无线信道下,进行以无线图像和视频为主的多媒体业务的有效传输,一直以来都是学术界研究的热点。正交频分复用（OFDM）多载波调制技术将传输信道分成若干相互正交的子信道,从而提高系统的传输速率和频谱利用率,非常适合于高速率数据传输,并且由于各子信道带宽减小,可以降低系统均衡的复杂度,被认为是下一代移动通信系统的关键技术。目前,有两种基于OFDM调制原理的多载波调制技术备受关注,一种是传统的基于傅立叶变换的OFDM（DFT-OFDM）技术,另一种是基于小波包变换的多载波调制技术。因此,本论文首先对这两种多载波调制技术进行了研究,并对这两种技术进行了比较。另外,考虑到DFT-OFDM多载波调制方式硬件实现简单,并且将它与空时编码技术相结合的MIMO-OFDM技术能进一步提高系统抗多径衰落的特点,本论文又研究了空时分组码与DFT-OFDM相结合的空时分组码OFDM（STBC-OFDM）技术,并在此基础上对基于上述三种多载波系统的无线图像的有效传输进行了研究,具体工作如下:首先对DFT-OFDM多载波系统和基于小波包变换的多载波系统在各种无线信道下的传输性能进行了详细的分析和比较,为后续研究奠定基础。其次,由于基于小波包变换的多载波系统在多径下,同DFT-OFDM多载波系统一样,仍然存在地板效应。为了克服这一效应,论文根据小波包变换时域频域重叠的特点,提出并设计了一种接收端的线性均衡与后均衡联合的均衡方法,达到了很好的均衡效果。然后,考虑到多载波调制系统能够根据信道的瞬时特性,自适应分配子载波,比特和功率,并且这一特点为面向多媒体业务的传输系统提供了进一步提高频谱利用率的途径。本文提出了基于DFT-OFDM多载波系统和基于小波包变换的多载波系统的自适应分配子载波,比特和功率的无线分级图像传输方法,并分别在不同的无线信道中,根据DFT-OFDM多载波系统和基于小波包变换的多载波系统各自的特性以及各自所采用的不同的均衡方法,研究并设计了不同的无线分级图像的传输方案,达到了很好的视觉和传输效果。最后,对STBC-OFDM系统的容量和性能进行了分析,并研究了基于STBC-OFDM系统的联合信源信道的图像传输方法,构造了一个实用性强的无线

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 本论文的主要工作
• 1.3 本文的内容安排
• 第二章 背景知识
• 2.1 图像编码的基本概念
• 2.2 信息论基础
• 2.2.1 信源编码理论
• 2.2.2 率-失真理论
• 2.2.3 信道编码理论
• 2.3 联合信源信道编码
• 2.4 信源编码方法
• 2.4.1 基于层次树的集分割（SPIHT）算法
• 2.5 信道编码方法
• 2.5.1 速率匹配缩短卷积码（RCPC）编码
• 2.5.2 里德-索罗蒙（RS）码
• 2.6 无线信道
• 2.6.1 小尺度衰落
• 2.6.2 多径衰落信道
• 2.6.3 Jake 信道模型
• 2.7 抗衰落技术
• 2.8 小结
• 第三章 基于两种变换的多载波系统
• 3.1 DFT-OFDM 系统
• 3.1.1 DFT-OFDM 基本原理
• 3.1.2 DFT-OFDM 的优缺点
• 3.2 基于小波包变换的多载波系统
• 3.2.1 小波变换
• 3.2.1.1 连续小波变换
• 3.2.1.2 离散小波变换
• 3.2.2 小波变换的实现
• 3.2.2.1 多分辨率分析
• 3.2.2.2 多采样滤波器组
• 3.2.3 小波包变换
• 3.2.3.1 小波包的定义
• 3.2.3.2 小波包基的主要性质
• 3.2.4 基于小波包变换的多载波系统原理及系统框图
• 3.3 仿真分析
• 3.4 小结
• 第四章 小波包多载波系统的均衡
• 4.1 均衡概述
• 4.1.1 线性均衡器
• 4.1.2 非线性均衡器
• 4.1.2.1 判决反馈均衡器（DFE）
• 4.1.2.2 最大似然序列估值（MLSE）均衡器
• 4.1.3 自适应均衡算法
• 4.1.3.1 迫零算法
• 4.1.3.2 最小均方差算法（LMS）
• 4.1.3.3 递归最小二乘算法（RLS）
• 4.2 小波包多载波系统的均衡
• 4.2.1 系统均衡设计框图
• 4.2.2 前均衡
• 4.2.3 后均衡
• 4.2.4 仿真
• 4.3 小结
• 第五章 两种多载波系统的无线分级图像传输
• 5.1 高斯信道下两种多载波系统的无线图像传输
• 5.1.1 小波包多载波无线图像传输的系统设计
• 5.1.2 DFT-OFDM 多载波无线图像传输的系统设计
• 5.1.3 自适应子载波、比特和功率的分配
• 5.1.3.1 子载波分配
• 5.1.3.2 比特、功率分配
• 5.1.4 仿真结果
• 5.2 多径衰落信道下两种多载波系统的无线图像传输
• 5.2.1 多径衰落信道下DFT-OFDM 系统的无线图像传输
• 5.2.1.1 系统的设计描述
• 5.2.1.2 仿真分析
• 5.2.2 多径衰落信道下小波包多载波系统的无线图像传输
• 5.2.2.1 系统的设计描述
• 5.2.2.2 仿真分析
• 5.3 小结
• 第六章 STBC-OFDM 系统及其联合信源信道的无线图像传输
• 6.1 分集技术
• 6.2 空时编码
• 6.2.1 分层空时码
• 6.2.2 空时格码（STTC）
• 6.2.3 空时分组码
• 6.3 MIMO 系统
• 6.3.1 MIMO 系统模型
• 6.3.2 MIMO 系统的信道容量
• 6.4 STBC-OFDM 系统
• 6.4.1 STBC-OFDM 系统的编码方法
• 6.4.2 STBC-OFDM 系统的容量分析
• 6.4.3 STBC-OFDM 系统仿真分析
• 6.5 STBC-OFDM 系统联合信源信道的无线图像传输
• 6.5.1 系统设计描述
• 6.5.2 联合信源信道编码（JSCC）
• 6.5.2.1 联合信源信道匹配（JSCM）
• 6.5.2.2 STBC-OFDM 系统联合信道信源编码方法
• 6.5.3 仿真结果
• 6.6 小结
• 第七章 结束语
• 7.1 研究工作总结
• 7.2 今后的工作
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢