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《北京邮电大学》 2010年
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无线传输中的视频质量评价及控制研究

杜海清  
【摘要】: 随着无线网络高速发展,无线视频应用日益普及。但由于无线信道资源有限,且具有时变特性,如何及时、准确地度量视频质量的下降情况,并通过必要的手段来维持和增强用户的体验质量(Quality of Experience, QoE),是一个复杂且迫切需要解决的问题。 本文着重对视频质量客观评价、QoE与服务质量(Quality of Service, QoS)映射关系和无线局域网(Wireless LAN, WLAN)视频传输质量优化等方面进行理论研究和实验仿真,主要在以下五个方面做出了独创性贡献: (1)提出一种基于小波变换的无参考视频质量评价算法。在没有视频源作对比的情况下,利用视频序列时空相关特性,将运动剧烈程度和单帧图像质量作为视频质量的评价参数。首先对运动剧烈程度进行量化描述,并确定运动剧烈的帧为关键帧。再对关键帧进行小波变换,通过检测小波系数统计特性的变化来计算该帧图像质量。最后由所有关键帧的图像质量加权求和得到视频质量。实验证明,本文提出的质量评价算法能较好地评价视频序列的清晰度和流畅性。 (2)提出视频业务QoE与QoS的分段映射模型。在定性分析QoE与QoS关系的基础上,采用实验和理论相结合的方法对二者进行定量研究。搭建了测试环境,并通过相关性分析,找到了影响QoE的主要因素及其变化规律。最后,应用多元非线性回归分析,得到QoE与QoS的分段映射模型。实验表明,本文提出的映射模型具有较好的拟合优度和实际吻合度。 (3)在现有WLAN分析模型的相关研究基础上,提出了一个适用于非饱和负载条件的二维Markov模型,计算并分析了任意负载条件下媒体接入控制(Media Access Control, MAC)协议的平均时延和吞吐量。结果表明,WLAN在非饱和条件下的性能大大优于饱和状态,具有支持统计意义QoS的能力。 (4)根据WLAN的特点,利用M/M/1/K排队模型分析链路层发送队列溢出所致的丢包,并结合已求得的WLAN性能统计参数,提出一种联合应用层和链路层设计的自适应重传算法。仿真实验表明,本文提出的跨层设计能够较好地改善视频传输质量。 (5)针对Lin等人提出的基于WLAN接入点(Access Point, AP)队列长度与重传次数的自适应增强FEC算法(EAFEC)的不足进行了算法改进,改进主要体现在两个方面:引入权值分配队列长度和重传次数这两个参数的影响比例,在一定程度上同时考虑拥塞控制和差错控制;引入不平等差错保护(Unequal Error Protection, UEP),对I帧、P帧、B帧分别采用不同强度的差错控制,以利于在提高视频质量的同时有效利用无线资源。仿真结果证明,改进算法达到了预期效果,能够在信道比较差的情况下提供更好的视频传输质量,而且在算法复杂度和无线资源利用率方面也有较明显的改善。
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN92

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