论文研究-无线Adhoc网络上的自适应多描述编码.pdf

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为了在带宽较小、拓扑实时变化、易受外界影响的无线Ad hoc网络中实行视频的可靠通信,提出了一种自适应多相变换多描述编码策略。通过不同的相位点来产生多种描述,利用OLSR路由协议中的Hop和ETX来动态改变各描述的量化步长,以适应实时变化的Ad hoc网络。仿真实验证明,与传统的单描述编码(如H.264/AVC)相比,自适应多相变换多描述编码在提高信噪比、降低丢包率和平均失真方面比传统方式均有明显改善。仿真实验证明了所提出方案传输视频是优越的、可行的。
·2712 计算机应用研究 600m2)的矩形区域内,随机选取了9个可移动节点进行的。 AMPTMDC MC层使用的是IHE8.1协议,无线信道的物理带宽为3 0. lMhs,传输距离为250m。节点移动速度在(0,2m/s)内服2t 从均匀分布,节点移动模型为RPCM( reference point group 0.35 mobility model)模型,参数配置如表2所示。 ad hoc网络用 00.5 OISR路由协议。 moving speed/m/s 图2不同速度下的 图3不同时刻的 表2RPGM参数置 平均PSNR比较 平均失真比较 simulation speed/m deviation c)本文还对不同编码方式下的网络丢包率进行了仿真。 0.4 0 在发送端按照15「灬的帧率发送了1500「N视频,测得节点在 0.05 451 不同移动速度下,视频传输过程中网络丢包率如图4所示。由 1.2 0.1 301 图4可知,采用自适应多相位的变换编码,其网络中的丢包率 仅为H.264编码的一半。在拓扑结构和网络带宽不断变化的 2.0 0.15 2 181 无线 Ad hoc网络中,使用种自适应的多相变换多揹述编码, 4.1仿真实现 可较好地抗突发干扰、实现差错掩盖和重建丢失分组,并能够 在仿真过程屮,通过对输人信号选馼两种不同的相位点进根据链路的跳数和路由协议等相关信息自动调节编码步长,提 行采样,产生两种描述子信号, description1和 description2,按高了系统对 Ad ho网络的适应性,有利于视频实时处理。 照图1所示的编码系统来进行。为了评价一个视频编码的优 0.3 AMPTMDCI H,264 劣,采用失真率模式( dislurlion rale nodel)对其进行评价。 02 对于使用两种措述的视频编码,假定d,为接收到 description h (h=1,2)时的失真值,d为两种描述都被接收时的失真值;R 0.1 L一“ 为传输 description h时的比特率。对于一个无记忆的高斯信 00.5 源,rate- distortion的取值范围可以利用均方误差失真( square moving spccd/mls error distortion)获取。失直率函数如下 图4不同速度下的丢包率比较 0-2(R1+P2 +2-282-2-2(1+K21 结束语 d1=2-r (3) d2=222a 为了在极易受到外界干扰、拓扑和带宽时刻发生变化的Ad 其中:2为视频源的方差。假定Po为接收到两种描述的概 lmx:网络中实现视频可靠通信,本文提出了一种自适应多相变换 率,Pu为只接收到 description1时的概率,Pu为只接收到de 多描述编码的策略,并结合多径传输效果显著。仿真证明,使用 scription2时的概率,P为两种描述都没接收到的概率。因 此种技术不仅可以避免传统方式的弊端,还可以减少丢包率、提 此,使用DDC编码时接收到视频的平均失真可以近似为 高链路的抗毁性和鲁棒性,很大程度上提高了视频传输的质量 D=Poo xd, Por xd,+ Pio xd2+Puxu' 使得像视频这种大信息量的业务能够史加可靠地在带宽较小 受外界环境影响的无线移动 Ad hoc网络屮实现。 如果只使用一种描述编码,其平均失真D的计算可以简化为 接下来,将继续在多描述视频在多路径传输过程中的路径 D=(总帧数-接收到的视频帧)/总帧数 选择和路径优化方面继续研究 4.2仿真结果 参考文献 a)在视频的发送端发送150fs分辨率为320×240的视频[1]MAos, HOU Y T, CHENG Xiao-lin. On routing for multiple de 流,帧率为15fps,向目的节点9发送。分别采用 AMPTMDC编 riplion videv wireless Ad hue new orks[ J]. IEEE Trans on Multi 码,通过两条链路传输和单描述的H.264编码,只选取其屮一条 media,2006,8(5):1063-1074 路径传输,通过多次仿真测得两种不同编码及传输方式下的平21c0YALV. Multiple description coding: compression meets the net 均NR如图2所示。由图2可知,采用 AMPTMDO编码和多 work[ J]. IEEE Signal Process Mag, 2001, 18(5): 74-93 径传输,其视频质量比H264编码提高了1.5B。当节点移动3 MAO S hi-wen, LiN S hun-an,, PANWAR S,tl, Video transport 速度加快时,使用 AMPtMDC可以使视频质量提高2.5dB左 over Ad hoc networks: multistream coding with multipath transport [J. IEEE Journal on Selected Areas in Communications 右;这是因为当移动速率较低时,整个网络还比较稳定,链路中 断的概率比较低,使用单条路径也能够保证一个质量较好的视4] SETTON E, LIANG Y, GIROD B. Adaptive multiple description vid 频信息传输;当节点移动速度逐渐加快时,网络拓扑变化剧烈 eo streaming over multiple channels with active probing[ C]//Proc of 链路中断的概率逐渐上升,使用单条路径已经不能满足视频信 IEEE ICME. Baltimore, MD:[.n1 2003: 509-512 息的实时传输,而使用多描述编码和多径传输时,即使其中的某「5 Wang, ORCHARD M T, VAISHAMPAYAN V,ctal. Multiple de 个描述丟失,视频信息还可以通过另一描述及其相关信息恢复。 scription coding using pairwise correlating transforms[ J]. IEEE b)为了更加全面地评估视频质量,在发送端按照15fs的 Trans on Image Processing. 2001, 10(3): 351-366 帧率发送了150fps视频,多次仿真测得其网络传输视频过程 [6] CLAUSE.N T, JACQUET P. IFTF RFC 3626, Optimized link state 中的平均失真( average distortion)如图3所示。由图3可知,使 routing protocol[ S.2003 [7 ALASTI M, SAYRAFIAN-POUR K, EPHREMIDES A, ei al. Muli 用 AMPTMDC编码,然后通过多路径传输,其失真值明显低于 le description coding in netwarks with congestion problem[ J.In 只使用单条路径传输的H.264编码;当时间越长,其视颚传输 form Theory,2001,47(3):891-902 过程中的平均失真值将稳定在0.3左右,比使用单条路径低了[8 CHOW CO,sHIH. Enhancing real-time video streaming over mo 将近0.1,对于在带宽较小的无线网络中进行祧频传输足非常 bile Ad hoc networks using multipoint-to-point communication J T 难得的。 Camputer Communications, 2007, 30: 1754-1764

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