数，如图2所示，将一 帧的DCT系数分成M个子块，每个子块包含N个DCT系数值，设Xl (j)表示第i个子块的第j 个DCT系数值，计算每个子块中DCT系数的均值和方差，记为&和Ai，设yi(j)表示Xi(j) 去掉均值后的信号，即yi(j) =Xl(j)-y1;
[0030] 步骤3)将这些DCT子块分成重要和非重要的两个部分，根据方差Ai对这些子块 进行降序排列，其中前半部分G' = 1A…，f)是重要的DCT系数，而后半部分= ，…，Af) 是非重要的DCT系数；
[0031] 步骤4)对去均值后的模拟信号yi乘以两个缩放因子，SP
其中缩放因子^的取值和DCT系数的重要性无关，其计算公式是
其中P是 信号总功率，是一个给定的常数；
[0032] 缩放因子a:和a2与系数的重要性有关，在发射功率一定的条件下，将重 要的系数幅值增大（a1)，非重要的系数幅值减小（a2< 1)，这样在接收端重 要的系数失真较小，而非重要的系数失真较大，其中系数a:和a2其计算公式是
其中|是噪声与信号的功率比 值，是一个给定的常数；
[0033] 步骤5)调制信号可以表示为I分量和/或Q分量，I/Q分量相互正交，如图3所 示，将视频信号的数字编码部分使用数字调制技术BPSK调制到I分量，记为矢量Zd，将模拟 信号部分的重要DCT系数映射到Q分量，记为矢量Zal，且f;非重要DCT系 数映射到I分量，记为矢量Za2，且1毛2|_=_|%|，._;_ =寻_+1，_一，^最后的调制信号是2 = 2(1+231+232。 I/Q分量相互正交保证了I分量和Q分量之间不会产生干扰。由于非重要的系数乘以了一 个缩小因子，调制到I分量，它和数字信号的干扰得到了有效的抑制。重要的DCT系数被调 制到Q分量，它和数字信号之间没有任何干扰。
[0034] 下面通过计算机仿真实验对比本发明的非平等保护方法和现有模拟数字混合调 制方法的失真率与误码率。
[0035] 假设在同等的发射功率条件下，设Pa表示模拟信号的功率，Pd表示数字信号的功 率，0 = 7^表示模拟信号的功率占总信号功率的比例。n越高表示分配给模拟信号的功 率越大，因此模拟信号的失真越小，但同时数字信号的误码率越大。
[0036] 图4为在q值相同的条件下，使用和不使用本发明的非平等保护方法误码率对比 图。从图中可以看出采用本发明的非平等保护方法能够明显降低数字信号的误码率。
[0037]另外在给定误码率上限的条件下，图5给出了使用和不使用非平等保护方法的图 像峰值信噪比（PSNR)的比较。PSNR越高，视频（图像）质量越好。从图中可以看出，采用 本发明的非平等保护方法能够有效提高视频传输的质量。
[0038] 实施例二
[0039] 本实施例与实施例一的区别在于，如图6所示，步骤3)中的排序方式为：对M个 DCT子块进行Z字扫描，按Z字扫描的方向进行排序，其中前半部分)是重要的 DCT系数，而后半部分〇 =f+ 1，…，M)是非重要的DCT系数。采用Z字扫描的方式同样能够 将重要系数和非重要系数区分开，而且这种排序方式相对于实施例一中的排序方式更为简 便，节省时间，但是最后的图像质量与实施一种的排序方式相比有所下降。可以根据实际需 要选择合适的排序方式。
[0040] 上面对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领 域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变 化。
【主权项】
1. 一种视频信号调制中的非平等保护方法，其特征在于，按照以下步骤进行： 步骤1)原始视频序列使用数字视频压缩标准进行编码，构成视频的数字编码部分，然 后对该数字编码部分进行解码，获得重构视频序列，原始视频序列与重构视频序列求差，获 得残差视频序列，对残差视频序列进行DCT变换，变换后的DCT系数构成视频的模拟编码部 分； 步骤2)视频的模拟编码部分也就是残差视频序列的DCT系数，将一帧的DCT系数分成M个子块，每个子块包含N个DCT系数值，设X1 (j)表示第i个子块的第j个DCT系数值，计 算每个子块中DCT系数的均值和方差，记为yJPAi，设yi(j)表示Xi (j)去掉均值后的信 号，即yjj) =Xi(J)-Iii; 步骤3)将这些DCT子块分成重要和非重要的两个部分，对M个DCT子块进行排序，其总功率，是一个给定的常数； 缩放因子a:和a2与系数的重要性有关，在发射功率一定的条件下， 将重要的系数幅值增大，非重要的系数幅值减小，这样在接收端重要的系 数失真较小，而非重要的系数失真较大，其中系数a:和a2其计算公式是是一个给定的常数； 步骤5)调制信号可以表示为I分量和/或Q分量，I/Q分量相互正交，将视频信号的 数字编码部分使用数字调制技术调制到I分量，记为矢量Zd，将模拟信号部分的重要DCT系2. 根据权利要求1所述的一种视频信号调制中的非平等保护方法，其特征在于：步骤3. 根据权利要求1所述的一种视频信号调制中的非平等保护方法，其特征在于：步骤 3)中的排序方式为：对M个DCT子块进行Z字扫描，按Z字扫描的方向进行排序，其中前半4. 根据权利要求2或3任一项所述的一种视频信号调制中的非平等保护方法，其特征 在于：所述步骤1)中使用的数字视频压缩标准为a264,或为MPEG-4。5. 根据权利要求2或3任一项所述的一种视频信号调制中的非平等保护方法，其特征 在于：所述步骤5)中的数字调制技术为BPSK。
【专利摘要】本发明属于数字模拟混合调制领域，特别是公开了一种视频信号调制中的非平等保护方法；解决了现有数字模拟混合调制过程中没有对DCT系数重要性进行区分，导致模拟信号失真大、数字信号误码率高的问题；本发明通过对视频信号的DCT系数进行区分，然后对两种系数乘以不同的缩放因子，从而将重要系数幅值放大，非重要系数幅值缩小，降低重要系数的失真率，另外在调制信号时，将重要DCT系数映射到Q分量上，非重要DCT系数乘以缩放因子后映射到I分量，数字调制信号映射到I分量，I/Q分量相互正交保证了I分量和Q分量之间不会产生干扰，这样重要系数与数字信号之间没有任何干扰且非重要系数和数字信号的干扰也得到了有效的抑制。
【IPC分类】H04N21/2383
【公开号】CN105049880
【申请号】CN201510409504
【发明人】王海东, 曾建潮, 王安红, 曾兵
【申请人】太原科技大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月13日