一种基于比特重要性的功率分配方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于比特重要性的功率分配方法及装置，其中，所述方法包括将视频源的全部比特分成N个集合，其中，所述N为所述视频源的每像素量化后的比特数，将所有像素点的第n比特组成比特集n，所述n属于{0,1,…,N-1}，0对应最低比特，N-1对应最高比特；为所述N个比特集分配功率，使所述N个比特集的整体MSE最小。由更加精细的无压缩视频信息分离方法，精确量化各比特集的重要性系数，根据最优化理论设计最佳功率分配策略。
【专利说明】-种基于比特重要性的功率分配方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线视频传输【技术领域】，尤其涉及一种基于比特重要性的功率分配方 法及装置。
【背景技术】
[0002] 近些年来，无压缩视频以其低时延和高画质受到广泛关注。随着无线技术的高速 发展，短距离无线通信已经可以实现高清无压缩视频的传输。
[0003] 在无线视频传输技术中，非均等保护（UEP)是核心技术之一。视频信号比特重要 性不均等，例如亮度分量重要性高于色度分量，低频信息重要性高于高频信息，像素高比特 重要性高于低比特。UEP技术就是结合视频信号的这种特点，对不同重要性的信息分配不同 的无线资源，以达到最佳的传输效果。通常，需要根据视频信息重要性将视频源分成多个集 合，再根据具体的UEP算法为每个集合分配不同的调制编码方式、功率、子载波、天线等无 线资源以实现对重要信息重点保护、次要信息次要保护。
[0004] 针对无压缩视频源的无线传输，目前，已经提出了很多有效的UEP算法，但是大都 将比特划分为重要比特（MSB)和不重要比特（LSB)两个级别，再分配不同的功率或者调制 编码方式以实现UEP。都不是一种精细的无压缩视频信息分离方法，无法精确量化各比特集 的重要性系数。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例的目的是提供一种基于比特重要性的功率分配方法及装置，实现精 确量化各比特集的重要性系数。
[0006] 本发明实施例的目的是通过以下技术方案实现的：
[0007] -种基于比特重要性的功率分配方法及装置，包括：
[0008] 将视频源的全部比特分成N个集合，其中，所述N为所述视频源的每像素量化后的 比特数，将所有像素点的第η比特组成比特集n，所述η属于{0, 1，…，N-l}，0对应最低比 特，N-I对应最高比特；
[0009] 为所述N个比特集分配功率，使所述N个比特集的整体MSE(MeanSquareError, 均方误差）最小。
[0010] 一种基于比特重要性的功率分配装置，包括：
[0011] 比特分离单元，用于将视频源的全部比特分成N个集合，其中，所述N为所述视频 源的每像素量化后的比特数，将所有像素点的第η比特组成比特集n，所述η属于{0, 1，… ，Ν-1}，0对应最低比特，N-I对应最高比特；
[0012] 功率分配单元，用于为所述比特分离单元划分的所述N个比特集分配功率，使所 述N个比特集的整体MSE最小。
[0013] 由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，由更加精细的无压缩视频信息分 离方法，精确量化各比特集的重要性系数，根据最优化理论设计最佳功率分配策略。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本 领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 附图。
[0015] 图1为本发明实施例提供的基于比特重要性的功率分配方法的流程示意图；
[0016] 图2为本发明实施例提供的基于比特重要性的功率分配装置的构成示意图；
[0017] 图3为本发明实施例提供的基于比特重要性的功率分配方法的无压缩无线视频 传输原理框图；
[0018] 图4为本发明实施例提供的基于比特重要性的功率分配方法与现有技术均等功 率分配的性能对比图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明的保护范围。
[0020] 如图1所示，本发明实施例提供一种基于比特重要性的功率分配方法，包括：
[0021] 1 1、将视频源的全部比特分成N个集合，其中，所述N为所述视频源的每像素量化 后的比特数，将所有像素点的第η比特组成比特集n，所述η属于{0, 1，…，N-l}，0对应最 低比特，N-I对应最高比特；
[0022] 1 2、为所述N个比特集分配功率，使所述N个比特集的整体MSE(MeanSquare Error，均方误差）最小。
[0023] 本发明实施例基于比特重要性的功率分配方法的执行主体可以为视频源的发送 端。
[0024] 本发明实施例基于比特重要性的功率分配方法应用场景为：功率受限的无线通信 系统中进行无压缩视频的高质量传输，传输组合的误码曲线可近似为负指数函数。
[0025] 由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，将视频源的全部比特分成N个集 合，而不是仅仅分为MSB和LSB两个集合，精确量化各比特集的重要性系数，在不引入较大 的处理时延的前提下，根据最优化理论设计最佳功率分配策略。
[0026] 本领域技术人员可以理解，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] 具体的，为所述N个比特集分配功率，使所述N个比特集的整体MSE最小，可以包 括：
[0028] (1)确定无线信道误码率的负指数近似曲线其中，a和b为由调制编码方式 确定的常数，σ2为噪声功率，S为信号功率。
[0029] 根据噪声功率〇2和负指数系数b计算公差d=I. 2 〇2/b;
[0030] (2)计算非零功率比特集个数w= 去1 +jl+f，#|其中，P为额定功 率；
[0031] (3)第η个非零功率比特集所分得功率大小为：Λ=--+ 其中，Pn 为比特集η的功率。
[0032] 具体而言，各比特集对整体MSE贡献不尽相同，重要性越低分到功率越多的比特 集对整体MSE贡献越小。
[0033] 具体的，各比特集的贡献与此比特集的平均误码率相关。如果％为比特集η的平 均误码率，则比特集η对整体MSE的贡献为enX4η，其中，4η为其重要性系数。
[0034] 需要说明的是，很多情况下无线信道的误码率曲线可以近似为负指数函数 其中a和b为由具体调制编码方式确定的常数，〇2为噪声功率，S为信号功率。
[0035] 本领域技术人员可以理解，确定无线信道误码率的负指数近似曲线的实现 方式，在此不作赘述。
[0036] 本领域技术人员可以理解，根据具体调制编码方式确定常数a和b的实现方式，在 此不作赘述。示例性的，如通过链路级仿真获得相对准确的误码率的负指数近似曲线，再进 行曲线拟合求出具体的a和b。通常误码率曲线横坐标是自变量信噪比，纵坐标是因变量误 码率，对于不同的调制编码方式，信噪比与误码率之间的关系不一样，进行曲线拟合时对应 的参数a，b值也就不一样，可以理解为由具体调制编码方式确定a和b，在此不再赘述。
[0037] 那么，在误码率近似曲线已知、总功率受限的情况下，为了使各比特集整体MSE最 小，可以通过求解如下优化问题得到最优功率分配方案：
【权利要求】
1. 一种基于比特重要性的功率分配方法，其特征在于，包括： 将视频源的全部比特分成N个集合，其中，所述N为所述视频源的每像素量化后的比特 数，将所有像素点的第n比特组成比特集n，所述n属于{0, 1，…，N-l}，O对应最低比特，N-I 对应最1?比特； 为所述N个比特集分配功率，使所述N个比特集的整体MSE均方误差最小。
2. 如权利要求1所述的基于比特重要性的功率分配方法，其特征在于，为所述N个比特 集分配功率，使整体MSE最小，包括：
数，〇2为噪声功率，S为信号功率，根据噪声功率〇2和负指数系数b计算公差d= 1.2 〇2/ b ；
n的功率。
3. 如权利要求2所述的基于比特重要性的功率分配方法，其特征在于，％为比特集n 的平均误码率，所述比特集n对整体MSE的贡献为enX 4n，其中，4n为其重要性系数。
4. 如权利要求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 法还包括：建立调制编码方式和信噪比对应的最优功率分配结果的查找表。
5. 如权利要求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，所述无 线信道误码率的近似曲线近似为负指数函数。
6. -种基于比特重要性的功率分配装置，其特征在于，包括： 比特分离单元，用于将视频源的全部比特分成N个集合，其中，所述N为所述视频源 的每像素量化后的比特数，将所有像素点的第n比特组成比特集n，所述n属于{0，1，一 ，N-1}，0对应最低比特，N-I对应最高比特； 功率分配单元，用于为所述比特分离单元划分的所述N个比特集分配功率，使所述N个 比特集的整体MSE最小。
7. 如权利要求6所述的基于比特重要性的功率分配装置，其特征在于，所述功率分配 单元，具体用于：
的常数，〇2为噪声功率，S为信号功率，根据噪声功率〇2和负指数系数b计算公差d = 1. 2 〇 Vb ；
n的功率。
8. 如权利要求7所述的基于比特重要性的功率分配装置，其特征在于，％为比特集n 的平均误码率，所述比特集n对整体MSE的贡献为enX 4n，其中，4n为其重要性系数。
9. 如权利要求6或7或8所述的基于比特重要性的功率分配装置，其特征在于，所述的 基于比特重要性的功率分配装置还包括： 查找表单元，用于建立调制编码方式和信噪比对应的最优功率分配结果的查找表。
10. 如权利要求6或7或8所述的基于比特重要性的功率分配装置，其特征在于，所述 无线信道误码率的近似曲线近似为负指数函数。
【文档编号】H04N21/2383GK104363469SQ201410710167
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月27日 优先权日:2014年11月27日
【发明者】张志龙, 刘丹谱, 尹长川, 郝建军, 罗涛, 李剑峰 申请人:北京邮电大学