基于延迟感知喷泉码的无线视频流传输

发布时间：2020-11-13 05:40

　　 近年来,互联网上的视频流传输得到了广泛的关注,目前全球50%以上的数据流量是由视频消耗的,到2020年底将超过80%。随着智能移动设备的普及,人们对移动端在线视频的需求量暴增。因此,在无线网络中,实现高质量和低时延的视频流传输具有巨大的挑战性。由于无线信道的随机性,无线网络中的视频流传输会出现比较高的丢包率。因为前向纠错码有恢复丢包的能力,所以在无线视频传输领域得到越来越广泛的应用。喷泉码是一种先进的前向纠错码,具有无固定码率的特性,使其成为一种解决无线视频流传输的理想办法。喷泉码可以应用于大文件高速传输、流媒体点播或广播,但存在高延迟、清晰度低等缺点。因此,国内外的研究根据喷泉码的编译码原理,针对延时大,效果差等问题提出了多种解决方案。本论文旨在实现一个低延迟,高清晰度的延迟感知喷泉码方案。该方案结合了视频编码的延迟感知特征和无码率信道编码的信道自适应特征,采用基于时间滑动窗口的方法,利用喷泉码来进行无线视频流传输。本文的工作主要有以下三个方面:1.实现了一种基于延迟感知喷泉码(DAF,delay aware Fountain codes)的无线视频流传输方案。该方案的关键技术是基于时间的滑动窗口和最佳窗口抽样策略,解决了由于视频流比特率波动引起的编码不均匀的问题,提高了视频流的实时解码率(IDR,in-time decoding ratio)。2.实现了一种基于延迟感知喷泉码和模型预测控制的用于无线视频实时直播的在线算法。本方案基于模型预测控制(MPC,model predictive control),对未来视频流比特率进行预测,由预测的比特率对各窗口抽样的斜率进行优化,实现了一种复杂度较低的在线算法。3.在DAF中加入不等差错保护(UEP,unequal error protection)来保护重要的比特信息。该方案根据重要性因子对数据包进行抽样,从而实现不等差错保护。实验结果表明在相同的时延和码率下,该算法与等差错保护(EEP,equal error protection)相比具有更高的实时解码率和峰值信噪比(PSNR,peak signal to noise ratio)。
【学位单位】：中南民族大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN919.8
【部分图文】：

研究内容利用喷泉码对无线网络中的实时视频流传输问题进行研究要解决低延迟和高清晰度两个问题。如何将信道编码与视展开了对这个问题的研究，也取得了很多令人瞩目的成果、对象相对复杂的领域，仍有很多问题亟待解决。本文通输这一课题背景及相关成果的研究分析，并结合其重要性特性的基于延迟感知喷泉码的无线视频流传输方案：滑动窗口。现有的滑动窗口喷泉码（SWFC，sliding window 个窗口有固定数量的数据包。然而每帧有不同数量的比特有固定数量包的分组将导致帧划分不当、延迟无法控制、因此本文利用基于时间的滑动窗口技术，可在视频流中提帧中的比特数自适应地选择窗口长度，这样就可以在编码而在延迟界限下获得更高的编码增益。样策略。在视频流中，由于比特率的波动，数据包分布不

感知方案组编码 2.1 所示，分组编码方式就是将视频文件划分成固定长度的分组，然组进行连续的编码、发送和解码。从视频传输角度看，较小的分组大迟，但是从喷泉码角度看，需要分组尽量大才能保持较小的编码开销频观看体验和编码性能。分组编码方案具有相对较小的块大小，并且仅与每个小窗口中的源分组相连。

避免了过期数据被处理。而在图2.3 中，滑动窗口之间的重叠使得在一个窗口中解码的分组有助于其他窗口的解码[10]。从这个意义上说，窗口的大小实际上是扩展的，从而通过减少开销来提高喷泉码的性能。该方案的主要思想是对分组长度进行扩展，从而通过降低开销和提高传输可靠性来提高喷泉码码的性能。
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本文编号：2881811