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基于网络编码的协作通信及其在无线流媒体中的应用

作　者: 李鹏飞
导　师: 宋建新
学　校: 南京邮电大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 无线网络网络编码协作通信视频
分类号: TN919.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 8次
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内容摘要

随着无线网络技术的迅速发展,在无线网络中所开展的业务种类也越来越多样化。由于流媒体数据具有数据量大、更直观、易理解等特性,因此无线网络中的流媒体类应用也逐渐成为比较普遍的应用。但是由于无线网络自身存在信道衰落、信道带宽受限、信道高误码率等特点,在无线网络中开展流媒体业务也面临着不小的挑战。如何合理利用无线网络提供具有高QoS保障的流媒体业务也成为近年来的研究重点。网络编码技术可以提高网络吞吐量,同时也可以提供一定的数据稳定性,因此自从提出之后就得到了广泛的关注。协作通信利用空间分集的原理,可以有效的克服由于无线网络衰落造成的数据包出错、信道带宽小等问题,也可以利用分集增益来提供一定的可靠性。本文首先介绍当前视频通信中遇到的问题和挑战,分析网络编码技术和协作通信技术的现状。然后基于网络编码技术和协作通信技术介绍了一种基于网络编码的协作通信机制,应用于无线网络中的流媒体传输,并对其性能进行分析验证。该方案一方面可以利用网络编码提高网络吞吐量的优势,在无线网络中采用网络编码的方法对节点收到的数据包进行处理,之后根据终端节点的需要发送经过网络编码的数据到终端节点,保证终端节点可以得到足够多的数据包;另一方面也利用无线网络中协作分集的分集增益,在终端节点接收到的数据包中经过解码恢复出具有更高信噪比的视频数据。在协作通信中,本文提出了一种中继节点选择算法,利用源节点和目的节点的交互信息来选择出最优的用于协作的节点做为中继,从而保证视频数据传输的高可靠性。最后,本文通过仿真来验证所提出的方案的有效性,通过在NS2中与传统的无线网络传输机制相比,本文提出的基于网络编码的协作通信机制可以减少无线网络衰落对流媒体传输造成的负面影响,保证终端节点得到更多有用的数据包,改善了视频的质量。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-13
  1.1 课题研究背景  9-10
  1.2 课题的提出  10-11
  1.3 论文结构与贡献  11-13
第二章无线网络中的网络编码和协作通信技术  13-33
  2.1 无线网络环境特点  13-15
    2.1.1 无线网络中的信道模型  13-14
    2.1.2 无线网络数据包遗失模型  14-15
  2.2 网络编码技术  15-23
    2.2.1 网络编码技术的基本原理  15-17
    2.2.2 网络编码的常见模型和算法  17-22
    2.2.3 网络编码的优点  22-23
  2.3 协作分集技术  23-31
    2.3.1 协作分集信道模型  23-24
    2.3.2 协作分集的分类及数据合并方式  24-27
    2.3.3 协作通信的几种模式  27-30
    2.3.4 协作分集中常用的中继选择标准  30-31
  2.4 网络编码和协作通信的研究现状  31-32
  2.5 本章小结  32-33
第三章网络编码与协作通信相结合的数据传输分析  33-41
  3.1 数据传输系统模型  33-34
  3.2 数据传输系统性能分析  34-38
    3.2.1 信号传输过程  35-36
    3.2.2 误码率分析  36-37
    3.2.3 信道容量分析  37
    3.2.4 系统分集增益性能  37-38
  3.3 仿真说明  38-40
  3.4 本章小结  40-41
第四章基于网络编码的协作通信应用于流媒体传输  41-56
  4.1 网络架构及媒体流数据传输过程  41-42
  4.2 媒体流数据网络编码与协作传输方案  42-47
    4.2.1 媒体流数据的网络编码处理  42-44
    4.2.2 IEEE 802.11 协议下的数据传输  44-45
    4.2.3 媒体流数据协作传输过程  45-47
  4.3 最佳中继节点选择算法及其性能分析  47-53
    4.3.1 最佳中继节点选择算法  48-49
    4.3.2 最佳中继算法数据发生碰撞的分析  49-50
    4.3.3 信源节点定时器  50-51
    4.3.4 降低系统碰撞概率  51-53
    4.3.5 与传统中继方案的不同之处  53
  4.4 数据在终端的处理及该机制带来的优势  53-55
    4.4.1 数据在目的节点的解码  53-54
    4.4.2 采用该机制对流媒体数据带来的优势  54-55
  4.5 本章小结  55-56
第五章流媒体传输仿真实验与性能分析  56-72
  5.1 仿真平台介绍  56-57
  5.2 流媒体系统仿真环境介绍  57-58
  5.3 视频编码参数选择  58-59
  5.4 仿真性能指标  59-60
  5.5 流媒体传输仿真与结果分析  60-71
    5.5.1 延时分析  61-62
    5.5.2 数据包遗失率分析  62
    5.5.3 数据包延时抖动率  62-63
    5.5.4 PSNR 值比较  63-70
    5.5.5 吞吐量比较  70-71
  5.6 本章小结  71-72
第六章总结与展望  72-74
  6.1 论文总结  72
  6.2 未来工作展望  72-74
参考文献  74-78
致谢  78-79
硕士研究生期间发表的论文  79

基于网络编码的协作通信及其在无线流媒体中的应用

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