毕业论文节能-高效的无线视频编码和传输.docVIP

节能高效的无线视频编码 AGGELOS K. KATSAGGELOS 西北大学 FAN ZHAI，德州仪器 YIFTACH EISENBERG AND RANDALL BERRY西北大学 通过移动设备在无线视频传输在得到了不断普及。衷 介绍 随着应用的增多，视频被传送于便携式无线设备如蜂窝电话，连接无线局域网（WLAN）的笔记本电脑，在监测和环境跟踪系统照相机。如目前的第三代（3G）和新兴的第四代（4G）无线系统，和IEEE802.11无线局域网标准虽然无线视频通信是非常可取的在任何一个主要的限制移动设备通常依赖于有限的电池能源供应。 为了设计高效节能的通信系统，首先要理解能量在移动设备中是如何消耗的。一般移动设备中的能量主要用于计算，传输，显示和驱动扬声器，其中计算和传输耗能最多。在计算过程中，能量被用于运行操作系统软件和音频、视频信号的解码和编码。在传输中，能量被用于发射和接受无线电视频和音频信号。应当承认，计算永远是无线通信中最关键的问题。例如，能源感知操作系统研究有效地管理适应系统的行为现有的能源因为运动估计和补偿，正向和反向离散余弦变换（DCTS），量化，视频编码器，都需要有量的计算。计算功率，传输速率和视频失真。 尽管如此大规模集成（VLSI）设计和集成电路（集成电路）制造技术我们的目标是 图1：视频从移动用户传输到基站 视频传输和更传统的数字通信的一个不同是视频包有不同的重要性。为了有效的利用能源，通常首选非平等错误保护（UEP，它能在传输比较重要的包时更有效的利用更多的能源来提供更多的保护。）这需要一个“跨层”透视其中需要共同考虑的源和网络层。特别的，直接控制发射功率的较低层的协议栈需要遵守视频编码中各个数据包的重要性级别规定，它位于应用层。另一方面，它也可以是有益的，如果源编码知道估计信道状态信息（CSI）在较低层的参数可以控制的，所以当选择源编码参数达到最佳视频传输质量它可以做出明智的决定 在这片文章中我们提出一个总体框架，用于协同考虑在无线视频传输系统中的信源编码和传输能量消耗。能量分配影响所接收的视频序列的质量或失真水平及序列被显示之前所需的延时时间。此外，它影响到多用户环境中的干扰水平。在该框架中，我们重点讨论研究如何平衡上述各个因素的能耗效率。 这里提出的框架是一般意义上，它可用于不同的应用程序和网络设置等。我们的重点是点至点或单播通信，尽管这些想法有些也适用于组播方案。， 无线视频通信系统 我们首先通过提供一个高层次的概述无线视频传输系统，其次是我们的一般问题的提法 图2突出了一些无线视频通信系统的重要概念模块。在发送端，视频包首先由视频编码器产生，它执行通过利用在时间和空间冗余压缩。因此，必须一个错误弹性的方式视频序列编码，尽量减少在解码视频质量损失设S表示直接控制视频传输质量的源设置编码参数 为了降低信道差错，前向纠错（FEC）的可用于在如链路和物理层的层。在物理层，调制模和发射功率能够变化的信道条件被调整。在图2，这些较低层的功能修改所显示的是“发射“块。 图2：无线视频通信系统框图 在接收端，信道解码器解调比特流，它执行错误检测和更正?这严格的时延约束是视频通信多种数据传输应用的重要区别。然后视频解码器解压缩视频数据包，并显示实时生成的视频帧。视频解码器通常采用隐蔽技术，以减少丢包的影响。 回想一下，我们的目标是使用的最低传输能量达到最好的视频传输典型的无线频道具有较高的吞吐量变化，延迟和包丢失。在这样的环境提供可接受的视频质量是一个视频编码器和解码器，以及通信和网络基础设施艰巨的任务。在这些，编码和传输参数源的内容和可用信道状态信息进行调整此外，影响传输能量消耗的因素包括每个位传输，调制模式下使用的电源，在链路层或物理层和信道编码率。源的内容和可用信道状态信息进行调整表明了视频传输系统组件负责适应源编码参数S，基于隐策略可用信道状态信息正如在介绍中，我们侧重于在这些参数都在跨层框架联合情况。 一般问题描述 (1) 其中，是最大允许能耗是终端到终端的时延约束对于流媒体应用，可延迟约束编码器的缓冲和接收器上的回放缓冲区 和的选择影响到端对端失真，端对端延时,和接收机上的视频序列传输的总能耗我们用明确指出这种依赖关系。失真一般是由源编码差错，信道差错产生，且其将会给进行更详细的讨论。能耗是由大量的信道参数产生的，后面将会进一步讨论。端到端延时,是当一个视频帧捕获时，在发射器和接收器在显示的时间。, 为了解决Eq. 1,中的问题，我们需要描述各个适应部分是如何影响视频传输质量和传输能耗的。我们后面会对其进行更详细的讨论。 信源编码匹配 对于视频编码，均方误差MSE和最大信噪比PSNR被广泛运用于重建质量评价，其中PSNR定义为,单位为dB。对有损信道中的视频传送，从发送者得角度上