基于可分级视频的联合信源信道编码技术研究

论文摘要

近年来,随着计算机、通信以及网络等关键技术的迅速发展,视频通信得到了广泛的应用。视频码流的可分级性是未来多媒体信源编码所需要的重要特性之一,但这种码流对包丢失和信道误码很敏感,传输过程中的任一比特错误都可能导致位于其后的码流数据无法正确解码,造成恢复图像质量的大幅降低或完全无法正确解码。现有的Internet和无线网络是有噪信道,不能实时提供可靠的数据传输。因此,研究噪声信道中的视频图像可分级码流实时传输问题就成为一项非常具有挑战性的热点研究课题。联合信源信道编码技术是解决实时通信中图像和视频可靠传输问题的重要手段。针对可分级视频码流和LDPC码技术,本文深入研究了丢包信道中的联合信源信道编码技术。主要研究内容和创新点如下:(1)提出了一种新颖的码率分配方法,即使用粒子群最优化方法对信源编码和信道编码进行码率分配,并且通过实验对新算法的性能进行了比较分析。研究表明,使用粒子群算法更好的解决了信源信道之间的码率分配技术,而且复杂度低、实现简单,易于找到最优解。(2)研究了联合信源信道编码中的失真最优准则和码率最优准则方法。分析了两种准则的理论基础和各自的特点。实验表明,失真最优准则下联合编码后能得到更好的效果,而码率最优准则在降低算法复杂度方面有一定的优势。(3)提出了多播场景下的联合信源信道编码设计方案。对于多用户在不同目标码率和丢包率下的联合编码传输,本文提出的方案能有效减少码率分配算法的次数,降低可分级码流多播传输的复杂度。文章的最后给出了全文的总结,并结合现有联合信源信道编码的研究状况,对未来的研究方向的作了进一步工作展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景
• 1.3 研究现状
• 1.4 本文的工作内容和结构安排
• 第二章 可分级码流的联合信源信道编码相关技术
• 2.1 可分级编码技术基础
• 2.1.1 可分级编码的特点
• 2.1.2 H.264-SVC：可分级视频编码
• 2.2 LDPC 码原理
• 2.2.1 LDPC 码的编译码原理
• 2.2.2 LDPC 码的性能仿真
• 2.3 基于可分级码流的联合信源信道编码
• 2.3.1 可变长度码字情况下的联合编码技术
• 2.3.2 固定长度码字情况下的联合编码技术
• 2.4 信源率失真的获取
• 2.5 通信系统中常用的信道模型
• 2.5.1 二进制对称信道
• 2.5.2 瑞利衰落信道
• 2.5.3 包删除信道
• 2.6 本章小结
• 第三章 联合信源信道编码的码率分配技术研究
• 3.1 引言
• 3.2 传统的码率分配最优化方法
• 3.2.1 动态规划算法
• 3.2.2 维特比算法
• 3.2.3 拉格朗日算法
• 3.3 粒子群最优化算法
• 3.3.1 基本粒子群算法简介
• 3.3.2 粒子群算法模型
• 3.4 粒子群算法码率分配中的应用
• 3.5 基于粒子群算法的联合信源信道编码视频传输
• 3.6 本章小结
• 第四章 多播场景下的联合信源信道编码技术
• 4.1 引言
• 4.2 联合信源信道编码技术中的最优准则
• 4.2.1 失真最优准则
• 4.2.2 码率最优准则
• 4.3 多播场景下的联合信源信道编码
• 4.3.1 多播网络模型
• 4.3.2 多播场景下的联合信源信道编码技术
• 4.4 本章小节
• 第五章 实验结果与分析
• 5.1 实验环境及参数设置
• 5.2 基于粒子群最优化算法的联合信源信道编码
• 5.2.1 失真最优准则下的联合编码实验结果与分析
• 5.2.2 码率最优准则下的联合编码实验结果与分析
• 5.3 多播场景下的联合编码实验结果与分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的学术论文