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基于GA-ESN的移动音频抗丢包技术研究

作　者: 刘锐
导　师: 马鸿飞；谢延廷
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 移动音频抗丢包回声状态网络遗传算法混沌时间序列
分类号: TN919.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着移动和IP网络的发展,也带来了高品质移动音频的巨大需求,但由于网络拥塞,信道干扰和噪音等原因,实时音频通信不得不面对数据包丢失的问题,这严重影响了移动音频的质量。因此,能够提高丢包情况下移动音频质量的抗丢包技术变得日益重要。回声状态网络(ESN)的预测能力可以用以提高移动音频质量。然而,ESN方法中存在输出反馈形成的闭合环路,可能导致ESN丧失渐进稳定性。本文提出了一种利用遗传算法(GA)改进回声状态网络(ESN)稳定性的方法,称为遗传算法回声状态网络(GA-ESN)。本方法采用相空间重构的方法对音频序列进行处理,再将音频送入GA-ESN进行预测,使GA-ESN获得更多的音频序列的信息,提高预测精度。这形成了一种结合混沌时间序列相空间重构方法的GA-ESN直接预测方法,在此基础上本文提出了基于GA-ESN的移动音频抗丢包算法。本文进一步设计了一种基于GA-ESN的移动音频抗丢包算法框架,并在此框架下进行了音频信号的预测,即在25%的丢包环境下设计了一组实验,并用PEAQ和MOS的标准进行了客观和主观评价。实验结果表明,其效果优于工程中用的“错帧填零”方法。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 移动音频简介  7
  1.2 移动音频抗丢包的必要性  7-8
  1.3 国内外移动音频抗丢包技术的现状  8-11
    1.3.1 基于发送端的抗丢包技术  8-10
      1.3.1.1 重传输  8-9
      1.3.1.2 交织  9
      1.3.1.3 前向纠错  9-10
    1.3.2 基于接收端的抗丢包技术  10-11
      1.3.2.1 插入  10
      1.3.2.2 插值  10-11
      1.3.2.3 重新生成  11
  1.4 论文的研究内容结构安排  11-13
    1.4.1 论文的研究内容  11
    1.4.2 论文的结构安排  11-13
第二章遗传算法回声状态网络研究  13-28
  2.1 回声状态网络  13-21
    2.1.1 回声状态神经网络的静态结构组成  13-15
    2.1.2 回声状态网络的运行与学习过程  15-17
    2.1.3 回声状态网络的理论分析  17-20
    2.1.4 回声状态网络的预测能力和存在的问题  20-21
  2.2 遗传算法回声状态网络研究  21-25
    2.2.1 问题提出  21-23
      2.2.1.1 状态收集  22
      2.2.1.2 训练输出连接权重  22
      2.2.1.3 测试训练后的ESN  22-23
    2.2.2 遗传算法求解输出连接权重  23-25
  2.3 实验  25-27
  2.4 小结  27-28
第三章移动音频抗丢包算法设计  28-49
  3.1 混沌时间序列预测介绍  28-32
    3.1.1 混沌时间序列相空间重构  28
    3.1.2 思想和理论基础  28-31
    3.1.3 嵌入维数和时间延迟的确定  31-32
      3.1.3.1 嵌入维数m 的选择  31-32
      3.1.3.2 时间延迟τ的确定  32
  3.2 基于GA-ESN 的移动音频抗丢包算法  32-36
    3.2.1 问题提出  32-33
    3.2.2 非线性时间序列的表示和状态空间重构  33-35
    3.2.3 基于GA-ESN 的直接预测方法  35-36
  3.3 性能测试与分析  36-47
    3.3.1 基于GA-ESN 的移动音频抗丢包算法框架  37-38
    3.3.2 基于GA-ESN 的特殊信号的预测  38-40
    3.3.3 基于GA-ESN 的音频信号预测研究  40-42
    3.3.4 基于GA-ESN 的音频抗丢包算法测试  42-43
    3.3.5 性能分析  43-47
      3.3.5.1 音频质量评价标准介绍  43-45
      3.3.5.2 测试结果质量评价  45-47
  3.4 小结  47-49
第四章结论与展望  49-51
  4.1 本文工作结论  49
  4.2 进一步的研究方向  49-51
致谢  51-53
参考文献  53-57

基于GA-ESN的移动音频抗丢包技术研究

内容摘要

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