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的發(fā)展、無線網(wǎng)絡帶寬的不斷提高、先進的音視頻壓縮技術的出現(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)編碼和傳輸后的質量最好，或者在多媒體數(shù)據(jù)質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，成為研究和設計無線多媒體通信系統(tǒng)的關鍵性問題。
　　 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)絡丟包和無線網(wǎng)絡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上，結合更通用的視頻分組方案，并融合有線網(wǎng)絡出錯模式，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合一起，在分析端到端無線圖像通信系統(tǒng)的基礎上，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