数字喷泉码在流媒体传输中的研究与应用

发布时间：2017-05-25 08:02

  本文关键词：数字喷泉码在流媒体传输中的研究与应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着互联网技术的快速发展以及普及率日益提升,诸如网络直播、网络视频监控、视频会议等实时流媒体应用得到了迅速的发展。流媒体传输具有大数据量、低延时等特点,使得用户能够一边接收媒体数据,一边进行实时播放。流媒体数据一般使用UDP协议进行传输,由于网络信道的不可靠,数据在传输过程中发生丢失在所难免,容易造成播放不流畅等问题,因此对流媒体可靠传输进行研究非常有必要。传统的可靠传输技术一般有ARQ机制和前向纠删码。ARQ机制在多播应用中容易造成网络拥塞等问题,因此并不适合流媒体数据的传输;传统的前向纠删码的编码复杂度一般较高,并不利于数据的实时传输。数字喷泉码作为一种无速率编码,其编译码过程较为简单,且不需要构建反馈信道,非常适用于流媒体传输,因此本文对数字喷泉码及其在流媒体传输中的应用展开研究,研究内容如下:1、针对目前流媒体可靠传输中存在的缺陷,结合数字喷泉码的优势,提出了将其作为流媒体信道编码的方案。对LT码和Raptor码两种主要的喷泉码编译码原理进行深入分析后得出,度分布设计是影响喷泉码性能的关键因素。2、对流媒体传输中的时延问题进行研究,为降低系统的编译码时延开销,确定将短码长喷泉码作为研究重点,在鲁棒孤子分布基础上对其度分布算法进行了优化,并完成最优参数的搜索。同时在喷泉码编译码过程中引入了混沌映射思想,利用其优异的随机特性,进一步提升了喷泉码的性能。3、设计了一种基于短码长喷泉码的实时流媒体传输系统。在采集终端,对数据分割策略、基于混沌映射的度值生成器、重复邻接问题等内容进行了详细的阐述。在客户端,给出了基于BP译码的喷泉码译码器的具体设计。在流媒体服务器端,为其嵌入了可选择的编译码模块,以应对高丢包率的网络环境。最后对实际丢包信道进行了模拟,测试结果表明,本文设计的基于短码长喷泉码的流媒体传输系统在对抗网络丢包方面有良好的性能。
【关键词】：流媒体 纠删码 数字喷泉码 度分布 混沌映射
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.81
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题背景及研究意义10-12
• 1.2 课题研究现状12-13
• 1.3 论文主要内容及组织结构13-15
• 第2章 流媒体传输相关技术15-24
• 2.1 流媒体技术原理15
• 2.2 流媒体系统组成15-16
• 2.3 流媒体关键技术16-23
• 2.3.1 流媒体数据压缩技术16-18
• 2.3.2 流媒体传输方式18-20
• 2.3.3 流媒体传输协议20-22
• 2.3.4 网络通信模式22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 喷泉码编译码原理分析24-32
• 3.1 二进制删除信道模型24-25
• 3.2 LT码25-29
• 3.2.1 LT码编码原理及过程25-27
• 3.2.2 LT码译码原理及过程27-29
• 3.2.3 LT码的性能分析29
• 3.3 Raptor码29-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第4章 基于混沌映射的短码长喷泉码设计32-53
• 4.1 流媒体传输中的时延分析32-33
• 4.2 喷泉码的度分布33-36
• 4.2.1 All-At-Once分布33
• 4.2.2 理想孤子度分布33-34
• 4.2.3 鲁棒孤子度分布34-36
• 4.3 鲁棒孤子短LT码最优参数研究36-44
• 4.3.1 参数 δ 对短LT码的性能影响36-39
• 4.3.2 参数c对短LT码的性能影响39-44
• 4.3.3 鲁棒孤子度分布最优参数研究小结44
• 4.4 改进的短码长LT码设计44-47
• 4.4.1 改进的鲁棒孤子度分布44-45
• 4.4.2 改进的鲁棒孤子度分布性能研究45-47
• 4.5 基于混沌映射的LT码设计47-52
• 4.5.1 分段Logistic混沌映射性能研究48-51
• 4.5.2 基于分段Logistic映射的LT码性能优化51-52
• 4.6 本章小结52-53
• 第5章 短码长喷泉码在流媒体传输系统中的应用53-69
• 5.1 流媒体传输系统总体框架53-55
• 5.2 采集终端编码器设计55-61
• 5.2.1 数据分割策略55-56
• 5.2.2 基于分段Logistic映射的度值发生器56-57
• 5.2.3 基于分段Logistic映射的邻接符号选择器57-59
• 5.2.4 LT码编码流程59-60
• 5.2.5 编码数据封装和传输方案60-61
• 5.3 客户端译码器设计61-63
• 5.4 流媒体服务器设计63-65
• 5.4.1 视频点播请求应答64-65
• 5.4.2 视频关闭请求应答65
• 5.5 系统测试65-68
• 5.5.1 系统测试环境65-66
• 5.5.2 系统测试结果与分析66-68
• 5.6 本章小结68-69
• 第6章 总结与展望69-71
• 6.1 全文总结69-70
• 6.2 进一步工作及展望70-71
• 参考文献71-74
• 致谢74-75
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果75

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本文编号：393099