基于实数表示的移动视频广播传输方法研究

For the mobile video broadcasting (MVB) service in Mobile Internet, based on the inherent anti-noise features of the real expression of the pixel values, this proposal proposes a MVB transmission scheme, which can adapt to the time-varying characteristics of wireless channel due to fading and moving. We will address the problem from the real expression, real video signal processing, and the transmitting signal design and receiving method. We will propose the real expression method of the video sequence, and propose an optimization model and method to control the power of the real expression of the video sequence. We will propose the compressive sensing algorithm to process the video signal in real number field, and propose the generating method of rateless real field fountain code.We will propose the mapping criterion and method between real signals and OFDM transmission symbols, and propose the signal reconstruction algorithms for the compressive sensing of the real signals and the evaluation of its theory characteristics, and propose the receiving method for the rateless analog fountain code, and propose the receiving scheme of partial packets based on soft-decision and performance evaluation methods.This proposal will address the problems that MVB transmission schemes can adapt to the time-varying characteristics of the wireless channel, and provide the differentiated video quality for different receivers. It's achievements will promote the popularization of MVB services in Mobile Internet.

对于移动互联网中的移动视频广播业务，本课题基于像素值的实数表示对信道噪声的有效抵抗特性，研究和探索具有适应无线移动时变特性的移动视频广播的传输方法。从实数值表示、实值视频信号处理、发送信号设计与接收算法三个方面进行研究，（1）提出视频信号实数值表示方法，提出对实数值表示的视频序列分量的对应功率分配优化模型和优化算法；（2）提出实数域上进行视频信号处理的压缩感知压缩算法，提出无码率的模拟喷泉码生成方法；（3）提出实值信号与OFDM传输符号的映射准则和映射方法、提出实值信号压缩感知的信号重建算法及其理论特性评估、提出无码率的模拟喷泉码的接收算法及其理论特性评估、提出基于部分正确包的软判决接收方案及其性能评估等。本课题旨在解决移动视频广播传输对无线信道时变特性的适应性，以及为用户提供区分的视频质量的问题，为移动互联网中移动视频业务的推广做出贡献。

随着移动互联网的普及，移动视频业务需求呈现出爆炸式增长，使得无线带宽资源日益紧缺。传统的点对点视频传输方案为每个用户发送不同的视频流数据，占用一定的带宽资源。当请求视频资源的用户不断增加时，往往会给无线带宽资源带来极大的压力。在高收视率的视频业务中，同一时刻往往会有许多拥有不同信道条件的用户请求同一个热点视频。移动视频广播方案是一种很有效的解决途径，可以同时为不同用户提供视频服务，大大节省了无线带宽资源。.对于移动互联网中的移动视频广播业务，本课题基于像素值的实数表示对信道噪声的有效抵抗特性，研究和探索具有适应无线移动时变特性的移动视频广播的传输方法。本课题从实数值表示、实值视频信号处理、发送信号设计与接收算法三个方面进行深入研究，一共发表了23篇国内外重要期刊或学术会议论文（SCI检索3篇、EI检索20篇）。.（1）实数值表示技术能够使得所传输的数据保留着视频信息的数字特性，建立起信道噪声与视频像素值之间的内在联系，保证了传输方案的可扩展性和健壮性。本课题分析线性变换后实数值的统计特征和稀疏特性，推导不同频率分量的实数值与视频重构质量的关系，对基于小波变换的实数值表示、数模结合、分布式实数值表示、以及基于SSIM的优化等方面进行了研究，提出了实数值表示的频率分量的不等保护准则，提出实数值频率分量对应的功率分配的优化模型和优化算法。.（2）考虑到移动视频广播业务中信道条件的时变性以及不同收听用户间的差异性，本课题分析无线信道衰落和终端移动性带来的信道时变特性对实值信号传输与接收的影响，研究实数值视频信号的数据压缩、带宽利用以及功率分配等内容，提出实数域上的压缩感知算法的矩阵设计方法、不等保护方法以及无码率的模拟喷泉码的生成方法。.（3）为了提高传输方案的视频重构质量，提升用户的性能体验，本课题还对发送信号设计进行研究，提出了运动补偿外推法、自适应于信道带宽的视频发送方案以及高密度星座映射64K-QAM。在接收算法上，提出了基于部分支撑集的行稀疏矩阵译码方案；在协同通信网络中引入陪集编码思想，进一步优化了分布式RealCast传输方案。.本课题从模拟域角度，利用实数值表示的数字特性，研究基于实数表示的移动视频广播传输方法，旨在解决移动视频广播传输对无线信道时变特性的适应性，以及为用户提供区分的视频质量的问题，为移动互联网中移动视频业务的推广做出贡献。