適應(yīng)深林防火數(shù)字超短波通信

業(yè)務(wù)的技術(shù)電子工程系崔慧娟01062783467.

主要內(nèi)容參會(huì)宗旨

F深林防火數(shù)字超短波通信通信模式

F針對深林防火數(shù)字超短波通信的技術(shù)方略

F聲碼器及非等重自適應(yīng)信道編碼技術(shù)

F圖像編碼碼流的低魯棒性

F靜態(tài)圖像的編碼與傳輸技術(shù)

F期待您的應(yīng)用

F參會(huì)宗旨向各位專家學(xué)習(xí)；我的研究領(lǐng)域是：信源編碼，包括語音編碼、圖像編碼；信道編碼；多媒體通信終端技術(shù)。本次發(fā)言僅涉及我了解的算法和技術(shù)；希望能對相關(guān)技術(shù)人員有點(diǎn)滴的啟迪，希望能和大家一起，靈活運(yùn)用相關(guān)的技術(shù)，研制出更符合深林防火實(shí)際應(yīng)用的設(shè)備。4深林防火數(shù)字超短波通信模式低速率語音模式。編碼速率分別為；2.4kb/s（符合20080985-T-339中推薦的2.4kb/s聲碼器）；1.2kb/s；0.6kb/s；0.3kb/s，etc.;低速率數(shù)據(jù)模式，包括靜態(tài)圖像傳輸和短信；視頻編碼高速率數(shù)據(jù)模式，包括視頻傳輸。深林防火的應(yīng)用環(huán)境我國地域遼闊、地形復(fù)雜。深林地帶的地形、地貌尤其復(fù)雜、多變。相應(yīng)的信道條件：質(zhì)量時(shí)變，會(huì)遇到信道極窄，丟包、誤碼率極高的惡劣的通信環(huán)境。技術(shù)方略信源：可變速率、高壓縮率信源編碼：根據(jù)信道條件，選擇合適的通信方式；信道窄：可以采用低速率聲碼話、靜態(tài)圖像進(jìn)行通信；信道寬：可以增加視頻通信的功能。信道：結(jié)合信源特點(diǎn)、信道自適應(yīng)、變速率、非等重信道編碼；調(diào)制：信道自適應(yīng)、智能化、編碼與調(diào)制的一體化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。針對深林防火數(shù)字超短波通信的技術(shù)方略&微信（掃第一個(gè)碼）每日分享各個(gè)領(lǐng)域高質(zhì)量專業(yè)的解決方案，內(nèi)容某省市市、鄉(xiāng)村振興、智慧城管、智慧園區(qū)、智慧公安、智慧水務(wù)（水利）、智慧林草、社會(huì)綜合治理、智慧旅游、智慧工地、智慧環(huán)衛(wèi)、智慧醫(yī)院、智慧環(huán)保、智慧安監(jiān)等領(lǐng)域，結(jié)合數(shù)字孿生、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，分享行業(yè)售前方案、設(shè)計(jì)方案、技術(shù)方案和項(xiàng)目信息等。微信（掃第二個(gè)碼）每日分享各個(gè)智慧領(lǐng)域國家和地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，國家和地方政策指導(dǎo)文件，讓各個(gè)智慧方案有據(jù)可依，內(nèi)容包括中的各個(gè)行業(yè)的政策和規(guī)范，內(nèi)容在不斷的收集和完善中。知識星球（掃第三個(gè)碼）會(huì)員可下載所有資料，并每日上新（注：所有資料均通過互聯(lián)網(wǎng)等公開渠道獲取，個(gè)人學(xué)習(xí)使用，請勿用于商業(yè)用途）。知識星球（掃第四個(gè)碼）會(huì)員可下載所有資料，并每日上新（注：所有資料均通過互聯(lián)網(wǎng)等公開渠道獲取，個(gè)人學(xué)習(xí)使用，請勿用于商業(yè)用途）。星球優(yōu)惠券（掃第五個(gè)碼）掃描69元價(jià)格優(yōu)惠加入，1W+方案任意下載，資源不斷的豐富完善中......微信找方標(biāo)準(zhǔn)信7聲碼器（Vocoder）技術(shù)

語音編碼：將模擬語音信號經(jīng)壓縮編碼，轉(zhuǎn)換成1、0數(shù)據(jù)流。聲碼器：將人的發(fā)聲系統(tǒng)抽象成數(shù)學(xué)模型，對模型參數(shù)編碼。聲碼器的特點(diǎn)：壓縮效率高，編碼速率可<2.4kb/s。舍棄了語音的精細(xì)內(nèi)容，導(dǎo)致自然度較差。0.6kb/sSELP在極低編碼速率下，每個(gè)bit都承載相當(dāng)?shù)男畔⒘?。誤碼造成的bit翻轉(zhuǎn)導(dǎo)致參數(shù)的錯(cuò)誤，對合成語音的影響可能是災(zāi)難性的。低魯棒性是與生俱來的。3%error算法復(fù)雜。降低編碼速率的益處：碼率下降為一半，發(fā)射功率可減少3dB（1/2），或者是增加通信距離倍，（1.414倍）。為了適應(yīng)民用某著名企業(yè)通信的要求，我們在SELP基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了20ms/frame的ASELP聲碼器。ASELP編碼速率、重建語音如下：2.4kb/s 壓縮53倍2.15kb/s PDT1.2kb/s 壓縮106倍0.6kb/s 壓縮212倍0.3kb/s 壓縮424倍等ASELP聲碼器幀長、編碼速率、重建語音質(zhì)量針對聲碼器碼流的非等重信道編碼為了適應(yīng)深林防火，惡劣信道條件下無線某著名企業(yè)的應(yīng)用，必須克服聲碼器碼流的極端脆弱性。僅靠其本身的魯棒性，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。要采用適宜的前向糾錯(cuò)。國際標(biāo)準(zhǔn)DMR、dPMR： 語音編碼＋信道編碼=3.6kb/s

可用1.2kb/s進(jìn)行前向糾錯(cuò)。目前，可用的信道編碼算法有：Golay碼；BCH；RS碼；卷積碼及RCPC

；BPTC碼；等。結(jié)合聲碼器實(shí)時(shí)性要求、每個(gè)bit貢獻(xiàn)、硬件資源的需求；對各種信道編碼糾錯(cuò)效率，算法延時(shí)，運(yùn)算、存儲(chǔ)資源的要求；進(jìn)行翔實(shí)的測試及綜合權(quán)衡，以確定信道編碼算法及采用的技術(shù)方略。針對聲碼器碼流的非等重信道編碼-技術(shù)方略非等重保護(hù)（UEP-FEC）：根據(jù)bit重要性不同，進(jìn)行不同程度的保護(hù)。重要：強(qiáng)保護(hù)；最不重要：不保護(hù)。信源輔助信道譯碼：利用信源碼流的分布、及參數(shù)特性，估計(jì)信道譯碼可靠程度，達(dá)到檢錯(cuò)的效果。信源后處理：根據(jù)信道譯碼結(jié)果，進(jìn)行信源后處理。包括啟動(dòng)丟包處理及靜音處理等。信源信道自適應(yīng)：信道良好時(shí)，誤碼率比較低，可以給信源分配比較多的比特；信道惡劣時(shí)，誤碼率比較高，可以給信道分配比較多的比特，以保證正常的通信。信道編碼：非等重.vs.等重非等重保護(hù)(UEP-FEC)：重要bit具有更大的漢明距，保護(hù)力度大。對比方案：等重保護(hù)：2.4kb/sASELP＋1.2kb/sFEC

＝3.6kb/s非等重保護(hù)：2.4kb/sASELP＋1.2kb/sUEP-FEC

＝3.6kb/s測試結(jié)果：結(jié)論信源、信道一體化實(shí)現(xiàn)的非等重保護(hù)明顯優(yōu)于等重保護(hù)；在5%誤碼：非等重保護(hù)下幾乎聽不出誤碼影響，而等重保護(hù)不可接受。MOS誤碼率保護(hù)方案0%1%3%5%ASELP等重保護(hù)3.3262.8141.7671.111ASELP非等重保護(hù)3.3263.2773.1583.005非等重信源、信道自適應(yīng)聯(lián)合編碼應(yīng)用背景：信道質(zhì)量隨機(jī)、時(shí)變，根據(jù)信道狀況，采用信源、信道自適應(yīng)。信道好：高速率聲碼器+低速率信道編碼，重建清晰、自然的語音；信道差：低速率聲碼器+高速率信道編碼，重建語音可懂。對比方案：信道好應(yīng)用方案1：2.4kb/sASELP＋1.2kb/s

UEP-FEC

=3.6kb/s；信道差應(yīng)用方案2：1.2kb/sASELP＋2.4kb/sUEP-FEC

=3.6kb/s。測試結(jié)果：結(jié)論：在3%以下的誤碼，方案1優(yōu)于方案2；在3%以上的誤碼，方案2優(yōu)于方案1。誤碼率越高，方案2優(yōu)勢越明顯。MOS誤碼率保護(hù)方案0%5%10%15%方案13.3263.0052.3781.535方案23.1803.0522.9232.404圖像編碼碼流的低魯棒性圖像編碼采用的預(yù)測、變換、熵編碼等技術(shù)，使其編碼碼流極為脆弱，對信道差錯(cuò)極為敏感。誤碼率1/10000誤碼，重建圖像質(zhì)量不可接受，必須進(jìn)行信道編碼、圖像后處理。丟包率1/10000能覺察；

1/1000有影響，需要做丟包處理；

>5/1000影響大，可用采用FEC+丟包處理。靜態(tài)圖像編碼國際標(biāo)準(zhǔn)JPEG2000：基于小波變換，最佳截?cái)嗲度胧綁K編碼技術(shù)(EmbeddedBlockCodingwithOptimalTruncation－EBCOD)。EBCOD將變換系數(shù)分成較小的“codeblock”，再將各個(gè)系數(shù)在位平面展開，然后，按各個(gè)位平面上的編碼掃描進(jìn)行算術(shù)編碼。EBCOD巧妙地將小波變換、位平面展開和算術(shù)編碼組合在一起，生成極為細(xì)微的嵌入式碼流。高壓縮率，高復(fù)雜度；JPEG：分塊DCT+熵編碼。低壓縮效率，低復(fù)雜度；H.264的I幀。高壓縮率，高復(fù)雜度。針對信道窄、惡劣、多變；研制高清晰、嵌入式編碼，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，逐漸清晰。碼流隨時(shí)截?cái)?，仍保持圖像的完整；Play“目標(biāo)”優(yōu)先編碼與傳輸。很少bit傳來粗糙圖像，指定“目標(biāo)”“目標(biāo)”編碼傳輸放大逐漸清晰逐漸浮現(xiàn)、“目標(biāo)”優(yōu)先的編碼與傳輸靜態(tài)圖像&微信（掃第一個(gè)碼）每日分享各個(gè)領(lǐng)域高質(zhì)量專業(yè)的解決方案，內(nèi)容某省市市、鄉(xiāng)村振興、智慧城管、智慧園區(qū)、智慧公安、智慧水務(wù)（水利）、智慧林草、社會(huì)綜合治理、智慧旅游、智慧工地、智慧環(huán)衛(wèi)、智慧醫(yī)院、智慧環(huán)保、智慧安監(jiān)等領(lǐng)域，結(jié)合數(shù)字孿生、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，分享行業(yè)售前方案、設(shè)計(jì)方案、技術(shù)方案和項(xiàng)目信息等。微信（掃第二個(gè)碼）每日分享各個(gè)智慧領(lǐng)域國家和地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，國家和地方政策指導(dǎo)文件，讓各個(gè)智慧方案有據(jù)可依，內(nèi)容包括中的各個(gè)行業(yè)的政策和規(guī)范，內(nèi)容在不斷的收集和完善中。知識星球（掃第三個(gè)碼）會(huì)員可下載所有資料，并每日上新（注：所有資料均通過互聯(lián)網(wǎng)等公開渠道獲取，個(gè)人學(xué)習(xí)使用，請勿用于商業(yè)用途）。知識星球（掃第四個(gè)碼）會(huì)員可下載所有資料，并每日上新（注：所有資料均通過互聯(lián)網(wǎng)等公開渠道獲取，個(gè)人學(xué)習(xí)使用，請勿用于商業(yè)用途）。星球優(yōu)惠券（掃第五個(gè)碼）掃描69元價(jià)格優(yōu)惠加入，1W+方案任意下載，資源不斷的豐富完善中......微信找方標(biāo)準(zhǔn)信高壓縮率、嵌入式、重要信息優(yōu)先編碼可行性分析一維離散小波變換經(jīng)三級小波分解的圖像第1級小波變換第2級小波變換第3級小波變換第3級小波分解后，尺度空間（基本層）只占整個(gè)空間的1/64，但能表現(xiàn)圖像概貌。利用小波技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)嵌入式、重要信息優(yōu)先的編碼策略；進(jìn)一步利用小波系數(shù)的相關(guān)性，采用EBCOT、SPIHT技術(shù)，進(jìn)行高壓縮率量化、編碼。EBCOT:EmbeddedBlockCodingwithOptimalTruncationSPIHT:SetPartitioninginHierarchicalTrees根據(jù)信道，及圖像編碼碼流極端脆弱的特點(diǎn)，選擇適宜的靜態(tài)圖像編碼算法和信道保護(hù)算法、效率；靜態(tài)圖像壓縮編碼算法：高壓縮率的JPEG2000算法；壓縮效率－0.5bit/pixel。信道編碼算法：RaptorCode根據(jù)信道調(diào)整信道編碼效率

?？罩型ㄐ潘俾?.4kb/s，實(shí)際使用1.8kb/s。視距1.8kb/s

無線某著名企業(yè)傳輸靜態(tài)圖像實(shí)例測試圖片1.jpg（873×663,68.9KB）測試五（效率約0.42，無交織）用圖片1時(shí)間(秒)接收字節(jié)數(shù)圖片開始11時(shí)20分18秒接收信令+2+242220+817548+13812876+19418204+25123532+33731524+38434188靜態(tài)圖像壓縮編碼算法：

JPEG2000，壓縮效率－0.5bit/pixel。信道編碼算法：單向信道：FECRaptorCode；雙向信道：ＡＲＱ。空中通信速率：28b/s。北斗一代，

28bit/s

信道傳輸靜態(tài)圖像實(shí)例測試圖像測試圖像：Lena分辨率：320×240原始圖像數(shù)據(jù)量：230400字節(jié)（Bytes）JPEG2000壓縮編碼后數(shù)據(jù)量：4781字節(jié)壓縮率：0.5bpp（0.5bit/象素，壓縮到原始圖像的1/48)理論上傳一幅圖像花費(fèi)時(shí)間：(4781×8)/(28×60)=22.77分鐘

采用ARQ技術(shù)，無FEC，軟件測試結(jié)果漸進(jìn)層FEC累計(jì)時(shí)間ARQ累計(jì)時(shí)間重傳包數(shù)重建圖像1～9105:112:030210:217:124315:318:440420:4111:180525:5214:542631:0217:290736:1321:051841:2323:080946:3326:4421051:44FECARQ、無FEC，重建圖像1-5重建圖像1重建圖像4重建圖像3重建圖像2重建圖像5ARQ、無FEC，重建圖像6-9重建圖像9傳輸時(shí)間：26分44秒重建圖像7重建圖像6重建圖像8采用FEC重建圖像10傳輸時(shí)間：