基于跨层设计与不平等差错保护的水声网络渐进式图像传输

发布时间：2020-06-03 17:45

【摘要】：水声网络是当前海洋资源探索与开发的重要技术手段。对于水下生态监控、海洋资源开采、水下军事监控和自然灾害预警等重要应用场景,水声网络通信技术具有十分重要的意义。水声网络以声波作为通信载体,和陆地上无线通信有着很大的不同。水下网络通信具有以下挑战:水声信道具有时延大,时延动态变化等缺点;另外水下节点的可用带宽小和电池有限的能量供电限制了节点的工作时间和通信覆盖范围;水下网络协议设计困难,需要根据水声通信特点重新设计协议或修改陆地上的网络协议。水下图像和视频的传输研究主要有图像的压缩处理技术和水声信道传输抗干扰技术两个方面,前者关注于图像处理算法的优化,保证图像质量的情况下减少所需传输的数据量,后者关注于水下网络中传输数据的可靠性,提高网络中数据传输的交付率,减少时延等。本文通过分析水声网络中图像传输存在的问题,提出了一种基于跨层设计与不平等差错保护的水声网络渐进式图像传输方法。该方案使用多级树集合分裂算法对图像进行渐进式压缩处理,具有不同重要程度的压缩输出比特流使用具有不平等差错保护特性的喷泉码进行编码。应用层将解码所需参数数据包标记为关键数据包,在MAC层使用逐跳确认与重传的策略加强保护。对大量的重要等级较低的普通数据包采取无确认无重传的传输策略,通过降低水声网络的负载以减少数据包之间的冲突。本文采用不平等差错保护思想有两处,分别是在应用层使用具备不平等保护性能的喷泉码对图像压缩数据进行编码和在应用层与MAC层之间进行跨层交互对不同重要等级的数据包采取不同的传输保护策略。本文使用基于层次状态机的水声网络仿真平台对本方案进行了网络传输仿真,并分析了传输过程中的网络吞吐量,数据包交付率等网络性能和最后的图像接收质量。使用逐跳确认重传的图像传输方案进行仿真对比,仿真实验表明,在多跳水声网络中,本方案在接收图像质量、数据包交付率、传输时延等方面都表现出良好的性能。
【图文】：

可以得到一个高频信号分量和低频信号分量。第二次离散小波 ， ， ，， 。二维小波变换的示例原图如图 2-1 所示，波变换后各个分量如图 2-2 所示。图 2-2 中，从左上到右下，分小波变换后的 , , 和 分量。

二维小波变换示例
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.3

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本文编号：2695171