一種基於多媒體廣播多播業務的自適應噴泉編碼方法
2023-06-06 05:52:06 1
專利名稱：一種基於多媒體廣播多播業務的自適應噴泉編碼方法
技術領域：
本發明涉及一種基於多媒體廣播多播業務的自適應噴泉編碼方法，屬於通信技術領域。
背景技術：
多媒體廣播多播業務是一種點到多點的傳輸服務。數據信息從一個單一的信源發送到多個接收終端，並能實現頻譜、空中接口等資源以非常經濟的方式共享。多媒體廣播多播業務能夠提高無線資源的利用率，實現不同速率的廣播和多播業務，因此得到越來越廣泛的研究和關注。如今在多媒體業務中，移動的視頻流傳輸正在佔據著越來越重要的地位，可分層視頻編碼作為一種新型的具有彈性的編碼方式，可以大大提高所恢復出的視頻質量，並且對帶寬沒有很高的要求。
可分層視頻編碼將視頻信息分為一個基本層(more important bits, MIB)與多個增強層(less important bits，LIB)，基本層體現了視頻信息的基本框架，而增強層在基本層的基礎上提高了視頻的幀速率、解析度以及其他方面的質量。分層視頻編碼使得接收端隨著接收到的數據逐漸增多能夠循序漸進地提高所恢復出的視頻的質量。這樣也就使得在視頻廣播過程中，信道條件較好的用戶能夠獲得更佳的視頻質量，並且同時也能夠為信道條件較差的用戶所恢復出的視頻提供基本的質量保證。可分層視頻編碼的介紹參見附圖
Io在編碼方案上，噴泉碼是無碼率的碼型。在傳統的自動重發請求(ARQ)方法中，當用戶數很大時，用戶發送的ARQ信息可能會佔據了絕大多數的網絡資源，使得正常的通信不能順利進行，這種情況稱為「反饋風暴」。在這種情況下，重傳方式完全不起作用，前向糾錯方法的效率也不高。數字噴泉碼可以有效地解決反饋風暴問題，只有當完全解碼時，才向發射端發送一個反饋，噴泉碼不僅顯著減少了用戶反饋量，而且提高了系統傳輸可靠性。噴泉碼的具體編碼步驟如下(I)從度分布中，隨機的選擇一個值d，該值代表編碼分組由幾個信源數據包生成，d稱為該次的編碼分組的度；(2)從原數據包分組中隨機選擇d個數據，將該d個數據進行模2和；(3)重複上述步驟，生成編碼分組。噴泉碼的具體解碼步驟如下(I)在接收到的編碼數據中選擇一個度為一的編碼符號，將編碼符號的值直接賦值給相連接的信源符號，從而恢復出該信源符號，同時刪除連接該信源符號與編碼符號的邊。(2)將所有連接該信源符號和其餘與之對應的編碼符號的邊刪除，並且將該信源符號的值與編碼符號的值進行模2和，所得結果分別賦給對應的編碼符號。(3)重複上述步驟，生成解碼分組。在噴泉編碼的過程中，可能會出現如下的狀態，亦即一個信源符號只和一個噴泉編碼包產生連接，而與其他噴泉編碼包均無邊相連，如圖2(a)所示。那麼在編碼數據經過刪除信道時，如果該噴泉編碼包丟失，那麼與其連接的信源符號即無法解碼。在可分層視頻編碼中，基本層數據的丟失會對整個視頻質量產生極大影響。
發明內容
本發明為提高多媒體 廣播多播業務(MBMS)的成功解碼概率且降低誤幀率，提出了一種可應用於可分層視頻編碼(scalable video coding, SVC),能夠靈活支持多種視頻應用業務，在刪除信道下相比普通噴泉編碼能夠提高成功解碼概率並且降低誤幀率的自適應噴泉編碼方法。本發明目的是通過如下技術方案實現的步驟1，在通信系統的發射端的基本層中生成編碼包。具體過程如下步驟I. 1，檢查可分層視頻編碼中所有基本層(MIB)信源符號的度，並根據度的情況將其分為三個集合SoN、SoU、SoT0具體方法為將度為零的信源符號放入SoN集合中，將度大於等於I且小於等於一個閾值M的信源符號放入SoU集合，將度大於M的信源符號放入SoT集合。所述閾值M的最佳大小為系統設定的編碼包長度的二分之一。步驟I. 2，根據度分布函數產生一個度d，然後選擇d個信源符號進行噴泉編碼，即進行模2和，產生一個編碼符號放入編碼包。所述d個信源符號的選擇方法為以概率p (p < 0. 5)選擇SoU集合中的符號，以概率(I-P)選擇SoN集合中的符號，用公式表示為
權利要求
1.一種基於多媒體廣播多播業務的自適應噴泉編碼方法，其特徵在於 步驟1，在通信系統發射端的基本層中生成編碼包；具體過程如下 步驟1.1，檢查可分層視頻編碼中所有基本層信源符號的度，並根據度的情況將其分為三個集合S0N、S0U、S0T ;具體方法為將度為零的信源符號放入SoN集合中，將度大於等於I且小於等於一個閾值M的信源符號放入SoU集合，將度大於M的信源符號放入SoT集合；步驟I. 2，根據度分布函數產生一個度d，然後選擇d個信源符號進行噴泉編碼，產生一個編碼符號放入編碼包； 所述d個信源符號的選擇方法為以概率p且p < 0. 5選擇SoU集合中的符號，以概率I-P選擇SoN集合中的符號； 步驟I. 3，再次檢查所有基本層信源符號的度，根據度的情況按照步驟I. I的方法更新SoN, SoU, SoT 集合； 步驟I. 4，重複步驟I. 2和I. 3，直到一個編碼包完全產生，； 步驟I. 5，將信源符號的度清零，重複步驟I. I至步驟I. 4 ;直到產生足夠的編碼包，使得接收端能夠成功解碼為止；將所有的基本層編碼包通過刪除信道傳送到接收端； 步驟2，在通信系統的發射端的增強層中生成編碼包；具體過程如下 步驟2. I，根據度分布函數產生一個度d ； 步驟2. 2，從視頻信息的增強層中隨機選擇d個數據，將該d個數據進行模2和，產生一個編碼符號； 步驟2. 3，重複步驟2. I至步驟2. 2，直到產生足夠的編碼包，使得接收端能夠成功解碼為止；將所有的增強層編碼包通過刪除信道傳送到接收端； 步驟3，接收端根據步驟I和步驟2得到的編碼包進行解碼，恢復出整個視頻信息。
2.根據權利要求I所述的一種基於多媒體廣播多播業務的自適應噴泉編碼方法,其特徵在於所述閾值M的最佳大小為系統設定的編碼包長度的二分之一。
3.根據權利要求I所述的一種基於多媒體廣播多播業務的自適應噴泉編碼方法,其特徵在於步驟I. 2所述d個信源符號的選擇方法的公式表示為
4.根據權利要求I所述的一種基於多媒體廣播多播業務的自適應噴泉編碼方法,其特徵在於動態設置P和閾值M的大小。
全文摘要
本發明涉及一種基於多媒體廣播多播業務的自適應噴泉編碼方法，屬於通信技術領域。本發明方法經過自適應噴泉編碼，大大降低了一個信源符號只連接到一個編碼包的概率。因為在編碼過程中，當一個信源符號連接到一個編碼包時，該編碼包的其他編碼符號只會以小概率p選擇這個信源符號所在的集合SoU。通過動態設置p和閾值M的大小，本發明方法可以靈活調整，適應多種不同的視頻業務，在刪除信道下相比普通噴泉編碼能夠提高成功解碼概率並且降低誤幀率。當M和p的值較大時，本方法可以適用於編碼包長度較長的視頻業務；當M和p的值較小時，本方法可以適用於編碼包長度較短的視頻業務。
文檔編號H04L12/18GK102684893SQ20121015083
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月15日 優先權日2012年5月15日
發明者匡鏡明, 曹聰哲, 費澤松, 邢成文, 黃蓋世 申請人:北京理工大學