移動(dòng)多媒體通信中失真估算及功率率失真優(yōu)化研究.pdf

1、隨著無線移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展、無線網(wǎng)絡(luò)帶寬的不斷提高、先進(jìn)的音視頻壓縮技術(shù)的出現(xiàn)以及具有多媒體信息處理和通信能力的移動(dòng)終端逐漸得到普及應(yīng)用，以圖像、視頻、語音和數(shù)據(jù)相結(jié)合的無線多媒體應(yīng)用和服務(wù)的需求日益顯著。然而，移動(dòng)終端主要依靠能量有限的電池供電，頻繁地進(jìn)行充電在實(shí)際中并不可行。因而，如何在移動(dòng)終端功耗受限的條件下，使多媒體數(shù)據(jù)經(jīng)編碼和傳輸后的質(zhì)量最好，或者在多媒體數(shù)據(jù)質(zhì)量能被用戶接受的情況下，盡可能降低系統(tǒng)的總體功耗，延長(zhǎng)電池的更新周

2、期，成為研究和設(shè)計(jì)無線多媒體通信系統(tǒng)的關(guān)鍵性問題。
　　 本文以系統(tǒng)資源優(yōu)化配置為主要目標(biāo)，圍繞無線多媒體通信中聯(lián)合功率率失真優(yōu)化及失真估算問題展開深入的研究，包括以下幾方面內(nèi)容：
　　 (1)本文首先分析視頻編碼流中比特錯(cuò)誤的模式對(duì)接收端視頻重建質(zhì)量影響，考慮信源量化、信道錯(cuò)誤和差錯(cuò)隱藏引起的失真，提出一種無線視頻傳輸端到端失真估算算法。該算法以宏塊為單位，采用幀間遞歸，根據(jù)編碼過程中提取的碼流信息和信道平均誤碼率，在

3、發(fā)送端估算接收端視頻的重建失真。仿真實(shí)驗(yàn)表明，在不同信道誤比特率下，該算法對(duì)大部分視頻序列估算的平均相對(duì)偏差小于8％，平均絕對(duì)偏差控制在0.9 dB以內(nèi)。
　　 (2)為解決諸如無線互聯(lián)網(wǎng)等基于混合信道的視頻通信系統(tǒng)的傳輸失真估算問題，本文首先分析視頻壓縮碼流中由于有線網(wǎng)絡(luò)丟包和無線網(wǎng)絡(luò)的比特錯(cuò)誤引起的出錯(cuò)模式，在基于比特錯(cuò)誤的端到端失真估算工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合更通用的視頻分組方案，并融合有線網(wǎng)絡(luò)出錯(cuò)模式，提出一種基于混合信道的視

4、頻傳輸失真估算算法。仿真實(shí)驗(yàn)表明，該算法在信道狀況恒定條件下，對(duì)大部分視頻序列估算的平均相對(duì)誤差小于5％，平均絕對(duì)誤差控制在1dB以內(nèi)；在信道狀況可變的條件下，當(dāng)信道反饋延遲變長(zhǎng)時(shí)仍能保持較低的失真估算誤差。
　　 (3)為解決聯(lián)合功率率失真優(yōu)化算法復(fù)雜度較高的問題，本文在分析通用的端到端無線圖像通信系統(tǒng)能耗優(yōu)化問題的基礎(chǔ)上，提出一種解決優(yōu)化問題的快速算法，該算法能充分利用可調(diào)系統(tǒng)參數(shù)、優(yōu)化目標(biāo)以及系統(tǒng)約束的內(nèi)在關(guān)系，大幅度降低

5、最優(yōu)解的搜索范圍，進(jìn)而降低計(jì)算復(fù)雜度，并且不依賴于初值的設(shè)定，能夠獲得全局最優(yōu)解。仿真實(shí)驗(yàn)表明：該算法與解決帶約束非線性優(yōu)化問題最有效的方法之一的SQP算法相比，在保證結(jié)果有效的前提下，平均減少約87.1％的計(jì)算操作。
　　 (4)為了利用多媒體信源對(duì)傳輸錯(cuò)誤敏感性的差異來優(yōu)化系統(tǒng)資源分配，本文將信道編碼的不平等保護(hù)和發(fā)射功率不平等分配有機(jī)結(jié)合一起，在分析端到端無線圖像通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出了聯(lián)合功率率失真的系統(tǒng)資源優(yōu)化配置方案

6、：一個(gè)是基于圖像感興趣區(qū)域失真最小的資源優(yōu)化方案，該方案在保持系統(tǒng)能耗和傳輸碼率不變的情況下，根據(jù)信道狀況自適應(yīng)調(diào)整對(duì)圖像感興趣區(qū)域的傳輸保護(hù)。仿真實(shí)驗(yàn)表明，在不同的信道狀況下，采用該方案比平等保護(hù)方案更能有效地提升接收端圖像感興趣區(qū)域的重建質(zhì)量。另一個(gè)是基于端到端系統(tǒng)能耗最優(yōu)的資源優(yōu)化方案，該方案能根據(jù)不同圖像壓縮碼流對(duì)傳輸錯(cuò)誤不同的敏感性自適應(yīng)進(jìn)行傳輸保護(hù)。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在不同的信道狀況下編碼和傳輸不同的圖片，采用該方案與平等保