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Raptor码在视频通信中的应用研究

作　者: 温明才
导　师: 刘峰
学　校: 南京邮电大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 喷泉码 LT码 Raptor码 不等差错保护 视频传输
分类号: TN919.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


近年来,诸如视频点播、IPTV等基于IP网络的多媒体应用变得越来越广泛。由于IP网络不可避免的丢包问题,因此,采用一种差错控制策略以提高多媒体应用的QoS一直是人们研究的一个重要课题。常用的差错控制策略有自动重传请求(ARQ)和前向纠错(FEC),ARQ是以时延和吞吐量为代价换取传输的可靠性,不利于IP网络中的多媒体数据的实时传输。作为一种灵活的、可扩展的纠删码,喷泉码受到了学术界和产业界的广泛关注。本文以喷泉码的第二种有效实现形式—Raptor码作为研究对象,具体的工作如下:首先,说明了本文的研究背景及研究现状,之后简要介绍了删除信道和纠删码的概念,然后系统地介绍了几种常见的纠删码,包括RS码、LDPC码和LDGM码,并重点介绍了LDGM码。其次,在研究LT码编译码算法的基础上,提出了一种LDGM-LT级联的Raptor码实现方案,探讨了度分布准则、预编码方案及伪随机数生成器对Raptor码的影响,最后用C语言实现了Raptor方案的编译码算法,并对Raptor的性能进行了实验仿真。再次,提出了一种基于Raptor码的不等差错保护策略,通过对具有较高优先级的数据实施较强的保护程度,而适当减弱对具有较低优先级数据的保护程度,以达到对不同优先级的数据实施不等差错保护的目的。仿真结果表明,本文提出的基于Raptor码的不等差错保护策略能恢复出更多的较高优先级的数据。最后,针对IP网络中视频传输面临的丢包问题,本文将Raptor码作为应用层前向纠删码,为视频传输系统提供了一种有效的差错控制策略,给出了详细的系统设计和实现过程。实现结果表明,整个视频传输系统运行良好,能有效客服视频丢包,显著改善视频播放质量。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-13
  1.1 研究背景和意义  8-10
    1.1.1 喷泉码的提出  8
    1.1.2 喷泉码的技术特性  8-10
    1.1.3 喷泉码的应用  10
  1.2 研究现状  10-12
    1.2.1 喷泉码存在的问题  10-11
    1.2.2 喷泉码的研究概况  11-12
  1.3 本论文的主要工作和内容安排  12-13
第二章 基于删除信道的信道编码  13-23
  2.1 删除信道和纠删码  13-14
  2.2 RS 码类纠删码  14-16
  2.3 LDPC 码  16-18
    2.3.1 概述  16-17
    2.3.2 编译码原理  17-18
  2.4 LDGM 码  18-22
    2.4.1 编译码原理  19-20
    2.4.2 两种实用形式  20-22
  2.5 本章小结  22-23
第三章 Raptor 码性能研究  23-39
  3.1 LT 码编译码原理  23-26
    3.1.1 编码原理  23-24
    3.1.2 译码原理  24-25
    3.1.3 鲁棒孤波分布  25-26
  3.2 Raptor 码编译码原理  26-28
    3.2.1 概述  26-27
    3.2.2 Shokrollahi 度分布  27
    3.2.3 预编码方案  27-28
  3.3 Raptor 码方案的实现  28-31
    3.3.1 预编码与LT 码的级联  28-29
    3.3.2 编码信息的传递  29-30
    3.3.3 随机数的生成  30-31
  3.4 实验仿真及性能分析  31-38
    3.4.1 度分布准则  32-34
    3.4.2 预编码方案  34-35
    3.4.3 LT/Raptor 码性能分析  35-38
  3.5 本章小结  38-39
第四章 基于Raptor 码的不等差错保护策略  39-48
  4.1 不等差错保护(UEP)技术  39-40
    4.1.1 不等差错保护思想的提出  39
    4.1.2 UEP 喷泉码的研究现状  39-40
  4.2 UEP-Raptor 的设计与实现  40-44
    4.2.1 概述  40-41
    4.2.2 编码算法  41-43
    4.2.3 算法分析  43-44
    4.2.4 算法实例  44
  4.3 仿真结果分析  44-47
  4.4 本章小结  47-48
第五章 Raptor 码在视频传输系统中的实现  48-58
  5.1 视频传输中的差错控制策略  48-50
  5.2 系统的设计  50-54
    5.2.1 Raptor 编码实现  50-52
    5.2.2 Raptor 译码实现  52-54
    5.2.3 控制信息的交互  54
  5.3 系统工作流程  54-56
  5.4 实现结果分析  56-57
  5.5 本章小结  57-58
第六章 总结与展望  58-60
  6.1 全文总结  58
  6.2 进一步的工作和展望  58-60
致谢  60-61
攻读硕士学位期间发表的学术论文  61-62
攻读硕士学位期间参加的科研项目  62-63
参考文献  63-66

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 图像通信、多媒体通信
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