移動多媒體通信中失真估算及功率率失真優(yōu)化研究.pdf

1、隨著無線移動通信技術(shù)的發(fā)展、無線網(wǎng)絡(luò)帶寬的不斷提高、先進的音視頻壓縮技術(shù)的出現(xiàn)以及具有多媒體信息處理和通信能力的移動終端逐漸得到普及應用，以圖像、視頻、語音和數(shù)據(jù)相結(jié)合的無線多媒體應用和服務的需求日益顯著。然而，移動終端主要依靠能量有限的電池供電，頻繁地進行充電在實際中并不可行。因而，如何在移動終端功耗受限的條件下，使多媒體數(shù)據(jù)經(jīng)編碼和傳輸后的質(zhì)量最好，或者在多媒體數(shù)據(jù)質(zhì)量能被用戶接受的情況下，盡可能降低系統(tǒng)的總體功耗，延長電池的更新周

2、期，成為研究和設(shè)計無線多媒體通信系統(tǒng)的關(guān)鍵性問題。
　　 本文以系統(tǒng)資源優(yōu)化配置為主要目標，圍繞無線多媒體通信中聯(lián)合功率率失真優(yōu)化及失真估算問題展開深入的研究，包括以下幾方面內(nèi)容：
　　 (1)本文首先分析視頻編碼流中比特錯誤的模式對接收端視頻重建質(zhì)量影響，考慮信源量化、信道錯誤和差錯隱藏引起的失真，提出一種無線視頻傳輸端到端失真估算算法。該算法以宏塊為單位，采用幀間遞歸，根據(jù)編碼過程中提取的碼流信息和信道平均誤碼率，在

3、發(fā)送端估算接收端視頻的重建失真。仿真實驗表明，在不同信道誤比特率下，該算法對大部分視頻序列估算的平均相對偏差小于8％，平均絕對偏差控制在0.9 dB以內(nèi)。
　　 (2)為解決諸如無線互聯(lián)網(wǎng)等基于混合信道的視頻通信系統(tǒng)的傳輸失真估算問題，本文首先分析視頻壓縮碼流中由于有線網(wǎng)絡(luò)丟包和無線網(wǎng)絡(luò)的比特錯誤引起的出錯模式，在基于比特錯誤的端到端失真估算工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合更通用的視頻分組方案，并融合有線網(wǎng)絡(luò)出錯模式，提出一種基于混合信道的視

4、頻傳輸失真估算算法。仿真實驗表明，該算法在信道狀況恒定條件下，對大部分視頻序列估算的平均相對誤差小于5％，平均絕對誤差控制在1dB以內(nèi)；在信道狀況可變的條件下，當信道反饋延遲變長時仍能保持較低的失真估算誤差。
　　 (3)為解決聯(lián)合功率率失真優(yōu)化算法復雜度較高的問題，本文在分析通用的端到端無線圖像通信系統(tǒng)能耗優(yōu)化問題的基礎(chǔ)上，提出一種解決優(yōu)化問題的快速算法，該算法能充分利用可調(diào)系統(tǒng)參數(shù)、優(yōu)化目標以及系統(tǒng)約束的內(nèi)在關(guān)系，大幅度降低

5、最優(yōu)解的搜索范圍，進而降低計算復雜度，并且不依賴于初值的設(shè)定，能夠獲得全局最優(yōu)解。仿真實驗表明：該算法與解決帶約束非線性優(yōu)化問題最有效的方法之一的SQP算法相比，在保證結(jié)果有效的前提下，平均減少約87.1％的計算操作。
　　 (4)為了利用多媒體信源對傳輸錯誤敏感性的差異來優(yōu)化系統(tǒng)資源分配，本文將信道編碼的不平等保護和發(fā)射功率不平等分配有機結(jié)合一起，在分析端到端無線圖像通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出了聯(lián)合功率率失真的系統(tǒng)資源優(yōu)化配置方案

6、：一個是基于圖像感興趣區(qū)域失真最小的資源優(yōu)化方案，該方案在保持系統(tǒng)能耗和傳輸碼率不變的情況下，根據(jù)信道狀況自適應調(diào)整對圖像感興趣區(qū)域的傳輸保護。仿真實驗表明，在不同的信道狀況下，采用該方案比平等保護方案更能有效地提升接收端圖像感興趣區(qū)域的重建質(zhì)量。另一個是基于端到端系統(tǒng)能耗最優(yōu)的資源優(yōu)化方案，該方案能根據(jù)不同圖像壓縮碼流對傳輸錯誤不同的敏感性自適應進行傳輸保護。仿真實驗結(jié)果表明，在不同的信道狀況下編碼和傳輸不同的圖片，采用該方案與平等保