面向有损联合源-信道编码的实用方法

本文致力于实用型联合源信道编码。虽然所提出的方法具有更广泛的适用范围，但为便于阐述，我们聚焦于具体的应用实例，即在带噪声的二进输出对称信道上传输数字图像。大多数现代源编码器的基本构建模块包括：1）线性变换；2）变换系数的标量量化；3）量化指数序列的概率建模；4）熵编码阶段。我们指出了传统分离式源信道编码方法在熵编码阶段上存在灾难性行为的弱点。因此，我们将其替换为线性编码，该编码直接将冗余量化输出符号序列映射到信道码字。我们表明，该方法在大块长度的渐近 regime 下并不牺牲最优性。然而，在有限块长度和低解码复杂度的实际 regime 中，该方法可显著提升性能。此外，我们的方案保留了当前主流源编码器的变换、量化和概率建模，这些技术均精心匹配特定源类的特征。在我们的工作示例中，我们采用 JPEG2000 标准中定义的“位平面”和“上下文”模型，并将其内在的概率模型重新解释为条件马尔可夫源序列。这种马尔可夫结构允许我们推导出简单的递进编码和解码方案，其中解码基于迭代信念传播。我们基于脉冲 Turbo 码提供了该方案的构建示例，并通过在测试图像上进行大量数值实验，展示了其相对于传统分离方案的性能优势。