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无线视频传输中的差错控制研究

方勇  
【摘要】:当前,在无线信道或网络中提供对多媒体(包括话音、图像和数据等)业务的支持已成为一个研究热点。无线视频传输的实现必须要解决两大问题。其一是对视频数据进行高效的压缩以充分利用有限的信道带宽;其二是对压缩后的码流进行错误保护以抗击信道或网络所带来的误码或数据丢失。由于信源编码压缩率的提高将导致码流抗误码能力的降低,同时提高码流的抗误码性能又要以牺牲编码效率为代价,因而差错控制是无线视频传输中的一个重要课题。本文对无线视频传输中的差错控制进行了深入研究,主要工作和研究成果如下: 1.在经典的容错熵编码算法的基础上,提出了一种名为双向容错熵编码的改进算法。该方法有效地提高了码流的抗误码性能,降低了编解码的运算复杂度。采用双向容错熵编码时,每两个变长数据块组合生成一个块对并被背靠背地放在同一个定长空隙中,即一个块从空隙的始端前向放置,另一个从空隙的尾端后向放置。为了比较新旧算法的优劣,建立了分析模型和性能评估标准,对两种算法的容错性能进行理论分析,并使用了丰富的仿真数据对理论分析进行了验证。 2.提出了一种对渐进精细可伸缩编码算法的改进方法,该方法在增强层进行小范围搜索,从而提高了增强层码流的编码效率。原渐进精细编码算法存在增强层运动矢量不精确的缺点。为了克服这一缺点,新算法利用基本层运动矢量在增强层进行小范围搜索来获得更精确的增强层运动矢量,从而提高了原有算法增强层的预测精度。大量的软件仿真结果表明,新算法提高了渐进精细可伸缩编码的效率。 3.提出了一种基于宏块模式信息的视频传输差错检测方法,提高了解码端重建图像质量。新算法计算接收到的帧间宏块残差图像的绝对值之和,并通过计算运动补偿参考块的纹理复杂度来估计当前宏块的帧内纹理复杂度。比较接收到的帧间残差与帧内纹理复杂度。若帧间残差比帧内纹理复杂度大于某阈值时,认定该宏块传输有误,并对该宏块进行错误隐藏。实验结果表明新算法能有效地消除出现较大错误的宏块,提高解码端重建图像质量。 4.提出了对部分反向可解码流结构的一种改进措施,提高了码流的容错性能。当采用部分反向可解码流机制时,位于视频包两端的码流较位于视频包中间的码流更安全。基于此,新算法利用了视频码流中不同单元的语法重要性与空间重要性的差异。根据语法重要性,重要的语法成分置于视频包两端,不重要的语法成分置于视频包中间。根据空间重要性,靠近图像中央的宏块被置于视频包两端,靠近图像边缘的宏块被置于视频包中央。仿真结果表明,改进后的部分反向可解码流机制提高了解码端重建图像质量。


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