基于無線網絡的多媒體通信關鍵技術研究.pdf

1、視頻信息處理是多媒體通信應用中的核心技術，由于視頻業(yè)務具有實時性和對誤碼敏感度高的特點，這使得在低帶寬和高誤碼率的無線信道上傳輸壓縮視頻流面臨著極大挑戰(zhàn)，因此成為近年來通信領域內的一個研究熱點。 本文以無線網絡視頻通信為主線，研究了視頻傳輸及編碼的一些關鍵技術，內容涉及質量評判、容錯性能、差錯控制、信道編碼、信源信道聯(lián)合控制等，并提出了一些新的思想和方法。具體包括： 1、提出了一種客觀視頻綜合評價模型。該模型將視頻特征轉

2、化為因素子集，可同時權衡視頻壓縮序列的圖像清晰度、流暢性、運動抖動性等重要特征。同時通過定制評價子集，協(xié)同通用性和求值復雜度，可在視頻流傳輸尤其是實時傳輸時，針對差錯彈性、流量控制等做指導性傳輸。此外對于其它客觀評判準則，可通過建立模糊關系引入至模型中，因此該模型對其它評價準則或模型具有很好的兼容性。仿真實驗結果表明，該模型能夠對視頻編碼流的多個特征進行較好的綜合評價。相比以往評價模型具有實現(xiàn)簡潔和可靠度高的優(yōu)點。 2、提出了一

3、種聯(lián)合信源信道編碼碼率控制算法。首先分析了信源的各種碼率控制方法，然后分析了傳輸中的帶寬決策方案。最后提出了一種新的聯(lián)合信源信道編碼算法。該算法主要是在網絡帶寬一定的情況下，從信源、信道和解碼器各方面的性能權衡考慮，引入了解碼器的抗誤碼性能指標，充分考慮解碼器差錯掩蓋的能力，根據(jù)不同的信道狀態(tài)確定信源信道編碼最優(yōu)的速率分配方案，以獲得最大的可解碼長度。這樣可降低無線網絡傳輸中信道編碼的壓力，同時對該種算法，以H．264與Turbo碼聯(lián)合

4、為例進行了性能仿真。仿真結果表明，該方案相對于未考慮解碼器差錯掩蓋能力的方案可提高0.2-1.9dB，很適合于壓縮視頻數(shù)據(jù)在無線網絡上傳輸。 3、提出了一種組合式差錯控制算法，該算法主要針對以下三個方面提出了創(chuàng)新，首先在信源的數(shù)據(jù)劃分上，針對不等差錯防護技術進一步提出了交錯式控制思想。然后從信道編碼方面針對現(xiàn)有前向糾錯技術多采用多參數(shù)RS編碼方式的復雜性和局限性，提出了一種UEP型RS+CRC差錯控制算法。最后再綜合以上方面，在

5、不同的信道狀態(tài)下保證一定的失真度情況下，提出采用合理的幀長及組包算法，使得傳輸功耗能夠得到很大的降低。最后根據(jù)實時媒體特性，對不同的數(shù)據(jù)丟包率進行了仿真，從仿真結果看，該算法可以在降低失真度的同時，可節(jié)省傳輸功率，其中在信道編碼上可以降低50％左右的功耗。因此可達到最佳端到端功耗控制的效果。 4、提出一種解碼端Intra幀的差錯掩蓋算法。該算法利用H．264中相鄰幀序列具有高度相關性的特點，本文對高差錯的Intra做二次插值，并

6、以JVT等規(guī)定的仿真環(huán)境做了大量測試，其中Intra幀可提高4dB左右，對整個視頻序列貢獻為提高了1dB左右的增益，結果顯示本算法可以有效地改善差錯圖像的視覺質量，尤其在高誤碼信道下效果顯著，并且在滿足實時視頻傳輸?shù)囊蟮耐瑫r還降低了實現(xiàn)的復雜性。 5、提出了一種在不改變LDPC碼的基本結構的情況下，得到多碼率LDPC碼率匹配的算法。該算法針對目前在生成多碼率LDPC碼時，大多采用變換不同的校驗矩陣的缺點。提出一種不改變編碼器結

7、構的產生多碼率LDPC碼的新算法。該算法根據(jù)密度進化理論分析了穿孔圖樣對LDPC碼性能的影響，尋找合理的匹配穿孔圖樣。算法適用于規(guī)則碼和非規(guī)則碼情況，生成多碼率算法對編碼和解碼影響很小。最后采用該算法對規(guī)則碼和非規(guī)則碼分別在高斯信道和Rayleigh信道下進行了性能仿真。從仿真結果驗證了本算法可以獲得很好的多碼率LDPC碼，例如對非規(guī)則0.8碼率時，在高斯信道可以獲得大約1.6dB左右的增益，在衰落信道可以獲得大約1.5 dB左右的增益