Fehlerbelebte Bildübertragung über drahtlose Fading -Kanäle ist in vielen Anwendungen eine bedeutende Herausforderung, von der medizinischen Bildgebung bis zur Fernerkundung und Videokonferenzen. Die inhärente Instabilität von drahtlosen Kanälen, die durch Verblassen (Signalstärkevariationen) und Rauschen gekennzeichnet sind, kann die Bildqualität stark beeinträchtigen. Es werden verschiedene Techniken eingesetzt, um diese Effekte zu mildern:
1. Kanalcodierung: Dies ist für die Fehlerkorrektur von entscheidender Bedeutung. Techniken umfassen:
* Forward Fehlerkorrektur (FEC): Fügt den Bilddaten vor der Übertragung redundante Informationen hinzu. Der Empfänger verwendet diese Redundanz, um Fehler zu erkennen und zu korrigieren. Gemeinsame FEC -Codes umfassen:
* Turbocodes: Hochleistungscodes, die sich der Shannon-Grenze nähern (theoretische maximale Übertragungsrate).
* Paritätsprüfung mit niedriger Dichte (LDPC) Codes: Eine weitere leistungsstarke Klasse von Codes mit guter Leistung und relativ geringer Komplexität.
* Reed-Solomon-Codes: Wirksam zur Korrektur von Burst -Fehlern (mehrere aufeinanderfolgende Fehler), die in Verblasungskanälen üblich sind.
* Faltungscodes: Relativ einfache Codes, die für Anwendungen mit niedriger Komplexität geeignet sind.
* Automatische Wiederholungsanforderung (ARQ): Der Empfänger fordert die Übermittlung von Paketen mit Fehlern an. Zu den Variationen gehören Stop-and-Wait-ARQ, Go-J-R-N-N-ARQ und selektives Wiederholungs-ARQ, jeweils Kompromisse zwischen Komplexität und Effizienz.
2. Modulationstechniken: Die Auswahl eines geeigneten Modulationsschemas wirkt sich auf die Robustheit gegen das Verblassen aus.
* Adaptive Modulation: Das Modulationsschema (z. B. BPSK, QPSK, QAM) wird basierend auf den Kanalbedingungen dynamisch eingestellt. Modulationsschemata höherer Ordnung werden verwendet, wenn der Kanal gut ist, während während der Verblasungszeiten Schemata niedrigerer Ordnung verwendet werden.
* orthogonale Frequenz -Abteilung Multiplexing (OFDM): Unterteilt das Signal in mehrere orthogonale Unterträger, was die Frequenzvielfalt ermöglicht. Dies bekämpft das Fading mit der Frequenzselektiv (unterschiedliche Frequenzen mit unterschiedlichem Abschwächungsniveau).
3. Bildkomprimierung: Eine effiziente Komprimierung verringert die Datenmenge, die übertragen werden müssen, wodurch die Zuverlässigkeit verbessert und die Auswirkungen von Fehlern verringert werden.
* Verlustische Komprimierung: Techniken wie JPEG und JPEG 2000 verwerfen einige Bilddaten, um höhere Komprimierungsverhältnisse zu erreichen. Dies erhöht jedoch die Empfindlichkeit gegenüber Fehlern. Die sorgfältige Berücksichtigung der Quantisierungsparameter ist entscheidend.
* verlustfreie Komprimierung: Techniken wie PNG behalten eine perfekte Bildtreue bei, erreichen jedoch niedrigere Komprimierungsverhältnisse. Dies verringert die Auswirkungen von Fehlern, erhöht jedoch die Übertragungszeit.
4. Quellencodierung: Techniken, die sich auf die effiziente Darstellung der Bilddaten konzentrieren und häufig mit Komprimierung verflochten sind. Diese können umfassen:
* Transformationskodierung: Transformiert die Bilddaten in eine andere Domäne (z. B. Frequenzdomäne mit diskreter Cosinus -Transformation (DCT)) vor der Komprimierung, wodurch eine bessere Energieverdichtung ermöglicht wird.
* Wavelet -Transformationen: Wirksam zur Darstellung von Bildern bei unterschiedlichen Auflösungen, ermöglichen eine progressive Übertragung und eine verbesserte Fehlerresilienz.
5. Verschachtelung: Umarmt die Bits oder Symbole der Bilddaten vor dem Getriebe. Dies verbreitet Burst -Fehler und lässt sie als zufällige Fehler erscheinen, die mit FEC leichter zu korrigieren sind.
6. Diversity -Techniken: Verwendung mehrerer Antennen am Sender und/oder Empfänger, um die räumliche Vielfalt zu nutzen. Techniken umfassen:
* Raumzeitblockcodes (STBC): Kombinieren Sie räumliche und zeitliche Vielfalt, um die Zuverlässigkeit zu verbessern.
* Mehrfacheingänge mit mehreren Ausgängen (MIMO): Verwendet mehrere Antennen, um mehrere Datenströme gleichzeitig zu übertragen und zu empfangen, wodurch der Durchsatz und die Zuverlässigkeit erhöht werden.
7. Robuste Bildfunktionen: Anstatt die Rohbilddaten zu übertragen, können Merkmale, die gegen Rauschen und Verblassen stärker sind, übertragen werden. Dies können Kanten, Texturen oder andere herausragende Merkmale sein, die am Empfänger rekonstruiert werden.
Die Auswahl spezifischer Techniken hängt von den Einschränkungen der Anwendung (Bandbreite, Kraft, Komplexität, gewünschte Bildqualität) ab. Oft wird eine Kombination dieser Methoden verwendet, um eine optimale Leistung zu erzielen. Beispielsweise kann ein System OFDM -Modulation, Turbocodes für FEC, adaptive Modulation und JPEG 2000 -Komprimierung für ein effizientes und robustes Bildübertragungssystem verwenden. Jüngste Untersuchungen konzentrieren sich auf die Verwendung von Deep -Lernen für eine verbesserte Kanalausgleichs- und Fehlerkorrektur, wodurch die Widerstandsfähigkeit der Bildübertragung gegenüber kabellosen Verblasungskanälen weiter verbessert wird.
