第一章 緒論
1.1 研究動機與方向
隨著生活水準及醫療服務的日趨進步，高齡化將是現代人所要 面臨的一個趨勢，許多先進國家也開始發展遠距醫療照護(wireless telemedicine)相關的服務。在台灣因為山脈地形的關係，容易造成 城鄉醫療資源的差距，許多住在偏遠地區的民眾必須花費更多的時間 與金錢才能獲得醫療品質的保障。遠距醫療照護將可縮短這些落差，
例如澎湖離島地區已運用遠距視訊系統，配合醫生的同步會診以克服 醫療人手不足的問題。基於預防勝於治療的觀念，遠距居家照護 (Mobile e-Health)也成為醫療照護的重要項目。主要是利用隨身的 無線感測器，隨時隨地偵測病患的重要生理訊號，如心電圖、腦電波、
體溫…等等，並傳至醫院中讓醫生得以隨時監控此病人的身體狀況。
長久以來，心臟病一直是國人的常見死因，心電圖的偵測對患者而言 尤為重要，因此本論文將針對心電圖深入探討。
隨時隨地監控患者所量測的心電圖訊號，其所需傳送的資料量是 非常龐大的，且有即時性的要求，因此如何更有效率傳送這些資料成 為一個重要的議題。由於多媒體通訊的相關服務蓬勃發展，國際標準 化組織已制定發表了許多的影音資料壓縮標準，例如 MPEG 系列、
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H.264…等且大部分皆使用了可變長度碼(Variable Length Code,VLC) 作為編碼機制的核心。可變長度碼的壓縮率接近理論熵值，但常受限 於傳輸錯誤而發生同步失序的問題。可變長度碼是利用訊源中資料機 率分布不平均的特性，讓出現機率較大的索引使用較短的碼字而發生 機率較小的索引則用較長的碼字，因此碼字平均長度將會短於固定長 度碼(fixed length code)，其中最為人熟知的是霍夫曼碼(Huffman Code)，而不同的資料型態及傳輸目的也會有不同的編碼方法。可變 長度碼因其傳遞每個索引時，用以編碼的位元數不如固定長度碼般的 固定，因此對位元錯誤非常敏感，單一個位元錯誤就可能使得接下來 連續性索引誤判。一個可行的解決方案是開發新的訊源解碼機制，利 用訊源編碼之後殘存的冗息(residual redundancy)，除了希望能將 低位元錯誤率外，也希望能控制連續性的索引錯誤。雙向性可變長度 碼(Reversible VLC,RVLC)兼具前向與後向的解碼能力，可定位連續 錯誤發生的位置，使其漸漸在標準中取代可變長度碼的地位。因此本 論文的另一個研究方向是設計雙向性可變長度碼，使其在傳輸過程中 有效提升系統的強健性。
軟性訊源解碼機制(soft-bit source decoding,SBSD)在[1]
被提出，利用殘餘冗息使得訊源解碼器得以隱藏通道解碼器無法消除 的殘餘錯誤，其處理模式可以分為位元[2]與索引層級[3]的可變長度
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解碼機制。在前人研究[2]中，利用碼字間位元狀態的轉移，建構其 樹狀圖(code tree)與籬柵圖(code trellis)，並以 BCJR(Bahl- Cocke-Jelinek-Raviv)演算法計算每個位元的後驗機率(A poster- iori probability,APP)，藉以估測所傳遞的位元。而文獻[3]則在假 設傳送端的索引與位元數目已知的前提下，以此建立索引層級的籬柵 圖以計算每個索引的後驗機率，再透過最大後驗機率原則(Maximum a posteriori,MAP)估測傳送之索引。
在[4]中，首次提出了可提供即時性前向與後向解碼的雙向性可 變長度碼。文獻[5]則是針對對稱性與非對稱性 RVLC 分別提出最小平 均長度的演算法，並進一步設計一組兼具錯誤更正能力與最小平均長 度的 RVLC[6]。[7]希望能利用索引指定，改變索引與對應碼字之間 的關係，以提升訊源解碼的效能。同時提供一個找尋其區域最佳值 (local optimal)的演算法，降低所需複雜度。
1.2 章節概要
第二章將介紹心電圖訊號的量測與特性，以及基於向量量化 (vector quantization)的壓縮模式。第三章則介紹本論文所使用的 傳輸系統及其軟性訊源解碼器，主要是利用索引層級籬柵圖提出一個 軟性輸出的維特比演算法(viterbi)。第四章詳述設計非對稱性 RVLC
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的演算法，其中包括基於最小長度與具有錯誤更正能力兩種設計，並 以此延伸提出符合訊源解碼器的索引指定設計。第五章將提供實驗數 據及其結果分析，第六章則為結論與未來展望。