视频无线传输的伪模拟和混合数字模拟方法研究

发布时间：2018-05-15 17:54

本文选题：数字通信 + 伪模拟通信　；参考：《中国科学技术大学》2017年博士论文

【摘要】：随着智能终端设备的普及以及无线技术的发展,无线视频应用变得越来越常见。然而,作为关键技术之一,无线视频通信面临着许多挑战。这些挑战主要存在于视频无线通信系统的最优性与自适应性问题上。视频的数据量大相关性高,在给定的有限信道带宽和发送能量约束下,最小化接收端视频失真是最优性问题面临的挑战。由于移动性,多径效应等,无线信道噪声随时间变化;多终端共享的无线频带也会导致信道带宽随时间波动。无线信道的时变特性给自适应性问题带来巨大挑战。传统视频数字传输方法的最优性在固定的信道条件下可以由香农理论得到保障。然而,在无线信道条件下,数字视频传输对信道的时变特性自适应能力很弱。近年来伪模拟传输系统的提出很好地解决了信道噪声自适应问题,受其激励,混合数字模拟方法被提出来以更好地在无线网络中传输视频。在本论文中,首先我们针对视频无线通信的自适应性提出一种渐进式伪模拟传输方法。该方法受到伪模拟传输的启发,着重改进现有伪模拟方法对信道带宽波动十分敏感的问题。抛弃固定带宽的假设,在数据包的粒度上,通过对每个数据包所发送的视频DCT系数块的调度和能量分配算法进行优化,该方法能使接收端每次收到一个数据包后,重建视频的失真都得到最大程度的最小化。在带宽未知或者难于估计的情况下,这种渐进式伪模拟传输方法不但继承了伪模拟传输的信道噪声自适应能力,而且能够很好地自适应于信道带宽的波动。通过详尽的实验设计与对比,我们证实了渐进式伪模拟视频传输对于无线信道噪声和带宽的双重自适应特性,在信道带宽和噪声动态变化时,该方法比现有的数字方法和伪模拟方法都要更优。然后,本文针对视频无线传输系统的最优性提出新的见解。考虑到人眼对视频的结构信息更为敏感的特点,本文指出现有方法中最小化接收视频均方误差的优化目标,在带宽不足的情况下实际上有损视频的结构信息。对此,本文提出一种结构信息保护的混合数字模拟视频传输方法——SharpCast。该方法将视频分解成结构部分与内容部分,对前者给予足够的保护并使用数字视频通信方法对其鲁棒地传输,达到结构信息保护的目的;对后者设计混合数字模拟传输方法进行发送,以提高传输性能并满足信道噪声自适应的需求。实验结果表明,SharpCast系统比现有的数字方法,伪模拟方法和混合数字模拟方法的传输性能均更佳。最后,考虑到目前的视频无线传输系统大都考虑单视点2D视频传输,本文考虑更为挑战的双目立体视频的低延迟无线传输问题。结合人眼立体视觉的双目抑制特性,文中提出一种低延迟的混合数字模拟传输方法——Swift。该方法通过设计一种交错式的混合数字模拟编码结构,使得在满足低编码延迟的要求下,双目视频的视点间相关性和视点内相关性能够很好地被利用从而改善双目视频传输的性能。此外,去除视频中这些相关性时,选择性参考机制被提出来用以提高去相关效率。通过客观质量评价指标和主观视觉质量打分,我们验证了本文提出的低延迟混合数字传输方法对双目立体视频无线传输的优越性。
[Abstract]:In this paper , we propose a progressive pseudo - analog transmission method for video wireless communication .

【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN919.8

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