从模拟电视年代到数字电视年代,无线视频传输系统经历了重大技术革新。传统的数字的无线视频传输方案通常由分离的数字视频压缩编码部分(如量化编码、熵编码等)和数字信道编码部分组成。这样一个分离的数字编码框架是基于Shannon的信源信道分离定理设计的,并且适合于单个发送端接收端对通过一个静态的信道上的通信的场景。但是,对于时变的信道,当信道质量低于目标信道质量时,由于信道编码的崩溃,分离编码则无法解码任何信息；而当信道质量高于目标质量时,由于使用量化编码,分离编码则无法再进一步提高重建质量。这就是著名的悬崖效应(cliff effect)。由于悬崖效应,分离编码并不适用于移动视频通信和视频广播通信场景。因此,针对移动视频通信和视频广播通信设计联合信源信道编码方案是十分必要的。另外,联合信源信道编码理论方面,还存在很多空白,例如对于广播通信场景,给定平均信道代价(如发送功率)条件下,所有接收端可获得的失真度范围是什么?本文侧重研究基于混合数模(HDA)的联合信源信道编码的相关理论,以及在视频通信中的应用。首先,针对无记忆信源通过无记忆点对点信道通信,我们给出了HDA编码可达的性能范围(信道代价信源失真度范围),并设计了计算最优HDA编码及其性能的数值算法。其次,我们将点对点通信的相关结论推广到广播通信以及其他网络通信的情况,同样地,我们也推导出HDA编码可达的性能区域。接下来,我们将前面理论的结果应用到无线视频传输中。最后,我们还将HDA编码结构应用到合作视频通信场景。论文主要创新及贡献如下。(1)关于联合信源信道编码的理论有很多开放性问题,很多基本的问题都有待解决,如对于给定的任意信源信道对的点对点通信问题,除了数字分离编码以外还存不存在达到Shannon极限的最优编码方案?又如对于给定的任意信源信道对的多用户通信问题,最优的信道代价信源失真度区域是什么?由于求解这些问题通常涉及高维度的信源信道编码,并且这些高维度的编码却不像分离的信源信道编码那样可以简化到用单字符的计算式(熵、交互信息量等)表达,因而回答这些问题是非常困难的。而本文研究了一种特殊编码结构的信源信道码——HDA编码。之所以考虑HDA编码是因为一方面HDA编码设计简单、易于分析,并且获得了目前已知的最优编码性能；另一方面,许多通信场景下,HDA编码方案被证明出是确实达到了最优的编码性能界。在本文中,我们对点对点通信、广播通信、以及其他网络通信系统,给出了HDA编码可达信道代价信源失真度区域以及相应的HDA编码方案。从推导的结果可以看出,最优的HDA编码方案的数字部分可以像分离的信源信道编码一样简化到用单字符的计算式表达,而模拟部分可以采用较低维度的映射,因此HDA编码性能就是可以计算的。进而,相关的结论可以应用到实际的通信中,如视频通信。(2)本文进一步将前面关于HDA编码的理论研究结果应用到实际的无线视频通信中,提出了一种混合数模的联合信源信道编码方案WSVC。传统的视频传输方案主要是模拟编码方案和数字编码方案,而本文提出的HDA编码方案是一种全新的、高效的视频传输方案。这种方案集成数字编码和模拟编码的优点——高编码效率和连续的质量可伸缩性(随着信道变化,视频质量平缓地变化)；此外,它还实现了广播不同的分辨率的同一视频,以适应不同的具有不同显示分辨率的接收端。相对于目前最先进的大多数视频广播方案,我们设计的WSVC方案在质量可伸缩性、多播效率和时空可伸缩性上有着显著的性能提升。因此,它是非常适合于无线视频广播／多播和移动视频通信场景。另外,质量可伸缩性和时空可伸缩性等可伸缩性概念通常是对于视频的信源编码(或有线视频通信)而言的,而我们也是首次在无线视频通信中,提出这些可伸缩性概念。据我们所知,我们的WSVC方案也是首个实现时空可伸缩性和连续的质量可伸缩性的视频编码方案。(3)本文进一步将HDA编码思想应用到基于合作的无线视频通信中,首次提出了一种全新的基于合作通信的混合数模联合信源信道编码方案WCVC。与WSVC方案一致,这样的编码结构集成了数字编码和模拟编码各自的优点——高编码效率和高质量可伸缩性。相对于大多数视频传输方案,WCVC方案在质量可伸缩性和编码效率上具有卓越的性能提升。此外,此方案是基于我们前面设计的非合作方案-WSVC而设计的,因此它还与WSVC兼容,可以很容易地扩展到实现全部可伸缩性(质量、时间和空间可伸缩性)。因此,它是非常适合于合作的无线视频广播／多播与移动视频场景。