摘要：針對傳統視頻傳輸重建圖像質量低的問題，提出了一種H．264碼流傳輸的新方案。在信源端，根據H．264碼流重要性差異，將其分為兩部分。采用MIMO信道傳輸視頻信號，在保持總發(fā)射功率恒定的情況下，在兩根天線上動態(tài)分配發(fā)射功率。仿真結果表明，在同等信道條件下，提出的方案有效提高了接收端的重建圖像質量。
關鍵詞：H．264；不等差錯保護；多輸入多輸出；功率分配

0 引言
近年來，隨著高速寬帶無線技術的發(fā)展與應用，無線視頻通信正成為人們廣泛關注的領域。如何顯著提高無線通信系統中的頻譜效率，以滿足日益增長的通信容量的需求，成了世界范圍內廣泛關注和急需解決的問題。多輸入多輸出(MIMO)技術通過增加發(fā)射端和接收端的天線數量，可以有效緩和上述矛盾，該系統在發(fā)送端和接收端同時采用多元天線陣列以獲得空間復用和分集增益，空時碼(STC)則充分挖掘MIMO系統容量，是改善整個系統誤碼性能的有效手段。另一方面，H．264／AVC作為新一代視頻壓縮編碼標準視頻，由于其高的編碼效率和良好的網
絡親和性，受到了國內外學者的廣泛重視。因世MIMO技術與H．264／AVC的結合將大大提高無線視頻通信的可靠性。

1 H．264的碼流分割
H．264的碼流采用網絡抽象層(NAL單元)封裝，每個NAL單元具有特定的數據類型，它包含一個字節(jié)的NAL單元頭和一個原始字節(jié)序列載荷，其中由 NAL單元頭信息中的NRI的指來指示當前NAL單元的重要性，其值越高表示該NAL單元越重要，在H．264NAL層語義中，用nal_ref_ idc來指示當前NAL的優(yōu)先級。
基于這種思想，針對AnnexB數據格式下的H．264碼流，序列中的I幀或IDR幀(立即刷新幀)、SPS(序列參數集)，PPS(圖像參數集)這類數據，其nal_ref_ide值為3，表示其所在NAL單元重要性級別很高，該類數據一旦丟失會對視頻重建造成致命影響，因為I幀為幀內編碼模式，它用作 P幀的參考幀，因此只有保證它的準確傳輸才能確保圖像的完整解碼，SPS和PPS為解碼必須參數，它的丟失勢必對圖像造成致命影響。基于以上考慮，本文的碼流分割方式為：對視頻圖像的重建起到重要作用的I幀(或IDR幀)、SPS，PPS的數據作為一類數據，對該類數據采用較高級別保護；余下為二類數據，采用低級別保護，并在此基礎上設計出不等差錯保護方案以提高重建圖像的質量。

2 空時塊編碼(STBC)
空時碼是為了實現MIMO系統信道容量而提出的一種高可靠性信道編碼。它根據信道特性，有效地綜合了發(fā)送分集、接收分集、糾錯編碼和調制等技術，能夠以較低的發(fā)送功率實現較高頻譜效率的通信，可以達到逼近MIMO信道容量的性能。與不采用空時編碼的系統相比，在相同頻譜資源條件下，空時碼可以獲得更優(yōu)的抗誤碼性能。
空時編碼系統不僅提供了全分集增益，也提供了編碼增益，且具有線性的檢測復雜度。為簡便起見，且不失一般性，本文采用一個2發(fā)1收的STBC系統，該系統也是目前最為經典的一種空時碼，它不僅提供了全分集增益，也提供了編碼增益，且具有線性的檢測復雜度。此方案也是目前最為經典的一種空時碼，其編碼結構為

接收天線上連續(xù)兩個時隙對應的接收信號可表示為

式中，h1和h2分別為兩根發(fā)射天線到接收天線的信道衰落系數，w1和w2為加在接收天線上的復高斯白噪聲，均值為0，方差為N0。可通過最大似然譯碼準則完成檢測。
3 基于功率分配的H．264空時編碼方案
3．1 功率分配策略
假設系統的總發(fā)射功率為P，有n根發(fā)射天線，并且每根天線上的發(fā)射功率為P0，因此有

為了實現不等差錯保護，針對2發(fā)1收STBC系統，假設天線1傳輸高優(yōu)先級碼流，對它分配較大的發(fā)射功率，設分配系數為k1，(k1>1)；天線2 傳輸低優(yōu)先級碼流，對其分配較小的發(fā)射功率，設分配系數為k2，(k21)，為了保證系統的總發(fā)射功率P不變，則分配的系數k1，k2應當滿足以下關系式

式中，n1，n2為每個時隙兩根天線上傳送的符號個數，在空時傳輸中有n1=n2；因此

式(6)即為空時系統中兩根發(fā)射天線的功率分配關系式。
3．2 基于功率分配的H．264空時編碼方案的算法實現
假設兩根發(fā)射天線上傳輸的碼字矩陣如式(6)所示，首先將待傳輸符號s1、s2分別乘上功率分配系數(k1或k2)，然后送入空時分組編碼器進行正交空時編碼，最后經發(fā)射天線傳輸出去，由空時系統一般傳輸模型(Y=HS+W)可得，接收信號可以表示為