专利名称：一种基于多媒体广播多播业务的自适应喷泉编码方法
技术领域：
本发明涉及一种基于多媒体广播多播业务的自适应喷泉编码方法，属于通信技术领域。
背景技术：
多媒体广播多播业务是一种点到多点的传输服务。数据信息从一个单一的信源发送到多个接收终端，并能实现频谱、空中接口等资源以非常经济的方式共享。多媒体广播多播业务能够提高无线资源的利用率，实现不同速率的广播和多播业务，因此得到越来越广泛的研究和关注。如今在多媒体业务中，移动的视频流传输正在占据着越来越重要的地位，可分层视频编码作为一种新型的具有弹性的编码方式，可以大大提高所恢复出的视频质量，并且对带宽没有很高的要求。
可分层视频编码将视频信息分为一个基本层(more important bits, MIB)与多个增强层(less important bits，LIB)，基本层体现了视频信息的基本框架，而增强层在基本层的基础上提高了视频的帧速率、分辨率以及其他方面的质量。分层视频编码使得接收端随着接收到的数据逐渐增多能够循序渐进地提高所恢复出的视频的质量。这样也就使得在视频广播过程中，信道条件较好的用户能够获得更佳的视频质量，并且同时也能够为信道条件较差的用户所恢复出的视频提供基本的质量保证。可分层视频编码的介绍参见附图
Io在编码方案上，喷泉码是无码率的码型。在传统的自动重发请求(ARQ)方法中，当用户数很大时，用户发送的ARQ信息可能会占据了绝大多数的网络资源，使得正常的通信不能顺利进行，这种情况称为“反馈风暴”。在这种情况下，重传方式完全不起作用，前向纠错方法的效率也不高。数字喷泉码可以有效地解决反馈风暴问题，只有当完全译码时，才向发射端发送一个反馈，喷泉码不仅显著减少了用户反馈量，而且提高了系统传输可靠性。喷泉码的具体编码步骤如下(I)从度分布中，随机的选择一个值d，该值代表编码分组由几个信源数据包生成，d称为该次的编码分组的度；(2)从原数据包分组中随机选择d个数据，将该d个数据进行模2和；(3)重复上述步骤，生成编码分组。喷泉码的具体译码步骤如下(I)在接收到的编码数据中选择一个度为一的编码符号，将编码符号的值直接赋值给相连接的信源符号，从而恢复出该信源符号，同时删除连接该信源符号与编码符号的边。(2)将所有连接该信源符号和其余与之对应的编码符号的边删除，并且将该信源符号的值与编码符号的值进行模2和，所得结果分别赋给对应的编码符号。(3)重复上述步骤，生成译码分组。在喷泉编码的过程中，可能会出现如下的状态，亦即一个信源符号只和一个喷泉编码包产生连接，而与其他喷泉编码包均无边相连，如图2(a)所示。那么在编码数据经过删除信道时，如果该喷泉编码包丢失，那么与其连接的信源符号即无法译码。在可分层视频编码中，基本层数据的丢失会对整个视频质量产生极大影响。
发明内容
本发明为提高多媒体 广播多播业务(MBMS)的成功译码概率且降低误帧率，提出了一种可应用于可分层视频编码(scalable video coding, SVC),能够灵活支持多种视频应用业务，在删除信道下相比普通喷泉编码能够提高成功译码概率并且降低误帧率的自适应喷泉编码方法。本发明目的是通过如下技术方案实现的步骤1，在通信系统的发射端的基本层中生成编码包。具体过程如下步骤I. 1，检查可分层视频编码中所有基本层(MIB)信源符号的度，并根据度的情况将其分为三个集合SoN、SoU、SoT0具体方法为将度为零的信源符号放入SoN集合中，将度大于等于I且小于等于一个阈值M的信源符号放入SoU集合，将度大于M的信源符号放入SoT集合。所述阈值M的最佳大小为系统设定的编码包长度的二分之一。步骤I. 2，根据度分布函数产生一个度d，然后选择d个信源符号进行喷泉编码，即进行模2和，产生一个编码符号放入编码包。所述d个信源符号的选择方法为以概率p (p < 0. 5)选择SoU集合中的符号，以概率(I-P)选择SoN集合中的符号，用公式表示为
权利要求
1.一种基于多媒体广播多播业务的自适应喷泉编码方法，其特征在于 步骤1，在通信系统发射端的基本层中生成编码包；具体过程如下 步骤1.1，检查可分层视频编码中所有基本层信源符号的度，并根据度的情况将其分为三个集合S0N、S0U、S0T ;具体方法为将度为零的信源符号放入SoN集合中，将度大于等于I且小于等于一个阈值M的信源符号放入SoU集合，将度大于M的信源符号放入SoT集合；步骤I. 2，根据度分布函数产生一个度d，然后选择d个信源符号进行喷泉编码，产生一个编码符号放入编码包； 所述d个信源符号的选择方法为以概率p且p < 0. 5选择SoU集合中的符号，以概率I-P选择SoN集合中的符号； 步骤I. 3，再次检查所有基本层信源符号的度，根据度的情况按照步骤I. I的方法更新SoN, SoU, SoT 集合； 步骤I. 4，重复步骤I. 2和I. 3，直到一个编码包完全产生，； 步骤I. 5，将信源符号的度清零，重复步骤I. I至步骤I. 4 ;直到产生足够的编码包，使得接收端能够成功译码为止；将所有的基本层编码包通过删除信道传送到接收端； 步骤2，在通信系统的发射端的增强层中生成编码包；具体过程如下 步骤2. I，根据度分布函数产生一个度d ； 步骤2. 2，从视频信息的增强层中随机选择d个数据，将该d个数据进行模2和，产生一个编码符号； 步骤2. 3，重复步骤2. I至步骤2. 2，直到产生足够的编码包，使得接收端能够成功译码为止；将所有的增强层编码包通过删除信道传送到接收端； 步骤3，接收端根据步骤I和步骤2得到的编码包进行译码，恢复出整个视频信息。
2.根据权利要求I所述的一种基于多媒体广播多播业务的自适应喷泉编码方法,其特征在于所述阈值M的最佳大小为系统设定的编码包长度的二分之一。
3.根据权利要求I所述的一种基于多媒体广播多播业务的自适应喷泉编码方法,其特征在于步骤I. 2所述d个信源符号的选择方法的公式表示为
4.根据权利要求I所述的一种基于多媒体广播多播业务的自适应喷泉编码方法,其特征在于动态设置P和阈值M的大小。
全文摘要
本发明涉及一种基于多媒体广播多播业务的自适应喷泉编码方法，属于通信技术领域。本发明方法经过自适应喷泉编码，大大降低了一个信源符号只连接到一个编码包的概率。因为在编码过程中，当一个信源符号连接到一个编码包时，该编码包的其他编码符号只会以小概率p选择这个信源符号所在的集合SoU。通过动态设置p和阈值M的大小，本发明方法可以灵活调整，适应多种不同的视频业务，在删除信道下相比普通喷泉编码能够提高成功译码概率并且降低误帧率。当M和p的值较大时，本方法可以适用于编码包长度较长的视频业务；当M和p的值较小时，本方法可以适用于编码包长度较短的视频业务。
文档编号H04L12/18GK102684893SQ20121015083
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月15日 优先权日2012年5月15日
发明者匡镜明, 曹聪哲, 费泽松, 邢成文, 黄盖世 申请人:北京理工大学