無線多跳網(wǎng)絡(luò)中多媒體通信關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著多媒體技術(shù)與無線通信技術(shù)的快速發(fā)展,無線多媒體通信已成為通信領(lǐng)域研究熱點之一。然而當(dāng)前大多數(shù)無線網(wǎng)絡(luò)均是盡力而為式的體系架構(gòu),往往不能保障通信服務(wù)質(zhì)量,特別是多媒體通信對時延、帶寬等均提出了較高的要求。因此,高效的系統(tǒng)調(diào)度與資源分配就成為無線多媒體通信系統(tǒng)亟待解決的問題之一。目前,無線多跳網(wǎng)絡(luò)中的多媒體傳輸問題仍然是一個開放式課題。本文以無線多媒體通信為主線,研究了無線通信及相關(guān)多媒體信息處理一些關(guān)鍵技術(shù),內(nèi)容涉及速率控制、最佳路由

2、、差錯控制、安全認(rèn)證、信息重建、信源信道聯(lián)合編碼等,并提出了一些新的思想和方法。主要工作如下:(1)在跨層設(shè)計的系統(tǒng)框架下,研究多媒體碼流的最優(yōu)多徑路由問題。在建立統(tǒng)一的凸集優(yōu)化模型基礎(chǔ)上,提出了一個分布式跨層解決方案。首先,我們建立一個媒體傳輸失真模型用來刻畫信源端的壓縮失真和無線傳輸過程中的丟包失真。其次,充分考慮當(dāng)前信道狀態(tài),建立媒體失真、多徑路由以及速率控制之間的函數(shù)關(guān)系,設(shè)計出失真最小的最優(yōu)多徑路由的目標(biāo)函數(shù)。最后,利用跨層信

3、息共享機(jī)制,運(yùn)用最優(yōu)化工具提出適合于無線網(wǎng)絡(luò)在線操作的分布式最優(yōu)聯(lián)合算法。(2)研究了在無線通信環(huán)境下多媒體通信的差錯控制和安全認(rèn)證機(jī)制。首先,在分析和比較了常見的差錯控制和抗誤碼技術(shù)基礎(chǔ)上,提出一種靈活的基于認(rèn)證圖形的認(rèn)證方法,該方法針對在網(wǎng)絡(luò)帶寬一定的情況下,權(quán)衡考慮網(wǎng)絡(luò)開銷、計算復(fù)雜度以及時延等各方面的性能;其次,引入聯(lián)合信源信道編碼框架,充分考慮解碼器差錯掩蓋的能力,運(yùn)用前向糾錯碼對信源碼流進(jìn)行非平衡誤差保護(hù);最后,根據(jù)不同認(rèn)證

4、需求和當(dāng)前信道狀態(tài),確定信源編碼、信道編碼和認(rèn)證編碼的最優(yōu)速率分配方案以獲得最好的多媒體傳輸質(zhì)量。(3)提出了一種針對無線通信環(huán)境下視頻序列的超分辨率重建方案。其核心思想是綜合考慮錯誤隱藏和媒體重建技術(shù),并將他們聯(lián)合運(yùn)用到無線環(huán)境中。首先,根據(jù)不同的無線網(wǎng)絡(luò)狀況利用三維等級小波編碼器設(shè)計出非固定的編碼數(shù);然后,依據(jù)碼流的優(yōu)先級對無線傳輸?shù)拇a流進(jìn)行非平衡誤差保護(hù);其次,根據(jù)小波編碼器的特點,設(shè)計出簡單高效的估計器在接收端估計出丟失的小波系

5、數(shù);最后,充分利用相鄰幀及幀內(nèi)的隱藏信息,根據(jù)壓縮視頻的特點,設(shè)計合理的凸集,運(yùn)用凸集投影的方法,實現(xiàn)視頻序列超分辨率重建。(4)研究了異構(gòu)環(huán)境中多媒體速率分配的問題,其主要研究內(nèi)容是運(yùn)用跨層設(shè)計的思想解決不同的媒體流在不同的無線多跳網(wǎng)絡(luò)下資源最優(yōu)分配的問題。首先,利用可用比特率、往返時延等網(wǎng)絡(luò)參數(shù)以及媒體流率-失真的特性,建立一個統(tǒng)一的媒體失真模型;其次,在失真模型的框架下,建立碼流速率與系統(tǒng)失真之間的函數(shù)關(guān)系式,將最優(yōu)速率分配問題表