第三代數(shù)字無線通信容錯技術特點探析論文

1、第三代數(shù)字無線通信容錯技術特點探析論文摘要：隨著第三代數(shù)字無線移動通信網(wǎng)絡以及多媒體信息服務的迅猛發(fā)展，3G視頻通信的高可用性已成為業(yè)界關注的一個新的焦點。作為一個新型的通信技術，3G視頻通信有很多新的特點，所有這些新的特點對傳統(tǒng)容錯技術帶來新的挑戰(zhàn)。H.264AVC視頻編碼標準本身提供了許多容錯工具，可以很好的解決易差錯信道的視頻容錯傳輸。本文以如何提高3G視頻通信的可用性為目標，對3G視頻通信中關鍵的容錯技術(包括錯誤隱藏技術，Slice結構及參數(shù)集等)的應用進行了初步探討。 關鍵詞：3G視頻通信H.264/AVC容錯技術 傳統(tǒng)的視頻編碼標準都是圍繞比特流的概念組織的。實際上用于傳送數(shù)字視

2、頻的大多數(shù)網(wǎng)絡體系結構并不適合直接傳輸比特流。在許多網(wǎng)絡體系結構中，比特流需要拆分為數(shù)據(jù)分組。這些分組的特性，如最小/最大尺寸、相關開銷和差錯屬性等在網(wǎng)絡體系結構間、甚至在某個給定的網(wǎng)絡體系結構內(nèi)也是很不相同的。假如視頻編碼器自身能和網(wǎng)絡特性很好的匹配，將能夠獲得更好的視頻QoS。問題是如何容錯地支持易差錯的無線移動網(wǎng)絡？為了解決無線移動信道視頻的容錯傳輸，我們將采用如前向糾錯編碼及支持差錯復原的視頻壓縮編碼技術來解決。H.264編解碼器可以很好的解決易差錯信道的視頻容錯傳輸。在3GPP/3GPP2的傳輸環(huán)境下通過選擇適當?shù)臈l帶長度使H.264編解碼器和無線移動信道的網(wǎng)絡特性得到很好的匹配，實

3、現(xiàn)無線移動信道視頻的容錯傳輸。H.264標準適用于無線網(wǎng)絡傳輸?shù)闹饕蛑痪褪窃诟拍钌戏譃閮蓪樱阂曨l編碼層VCL(VideoCodingLayer)和網(wǎng)絡抽象層NAL(NetworkAbstractionLayer)，其中VCL負責高效的視頻內(nèi)容表示，它被設計成盡可能獨立的網(wǎng)絡，NAL負責對編碼信息進行打包封裝并通過指定網(wǎng)絡進行傳輸。H.264中還定義了兩種新的幀編碼類型，即SP幀和SI幀來完成不同流的切換，可以根據(jù)傳輸網(wǎng)絡和用戶終端的具體情況自適應地在不同碼率的視頻流之間切換，這大大改善了視頻流對3G網(wǎng)絡的適應性。 一、3G視頻通信中容錯技術的應用 3G通信技術的出現(xiàn)使對話式無線視頻業(yè)務成

4、為可能，雖然3G網(wǎng)絡在移動環(huán)境下的帶寬可達384kbps，在靜止環(huán)境下的帶寬可以達到2Mbps，但是由于信道衰減、建筑物遮擋、終端移動、多用戶干涉等原因影響，使得信道是時變且高誤碼的，因此，在3G網(wǎng)絡上傳輸視頻流時，僅僅追求高的壓縮效率是不夠的，必須有一定的容錯和錯誤掩蓋措施。最新的3GPP/3GPP2標準要求3G終端支持H.264/AVC視頻編解碼技術，同時由于硬件的限制，3G終端只支持部分H.264/AVC的容錯工具。H.264中雖然提供了一些容錯工具，但是它們有各自不同的用途和目的，即在不同的場合需要選擇不同的組合來使用。 1.1錯誤隱藏技術由于錯誤隱藏技術能夠利用接收到的數(shù)據(jù)來恢復丟失

5、的數(shù)據(jù)，因此一般都應用在解碼器端。在無線網(wǎng)絡環(huán)境中，解碼器的這種能力尤其重要，因為無線網(wǎng)絡環(huán)境中誤碼率高，很多RTP包在傳輸中被網(wǎng)關或者路由器丟棄，而這些丟失的數(shù)據(jù)又必須在解碼器端根據(jù)空間和時間上的相關性來恢復。錯誤隱藏技術的實現(xiàn)方法也很多，在JVT參考軟件中，就使用了一種空間相關性的方法，即使用被丟失宏塊周圍的4個宏塊來恢復被丟失的數(shù)據(jù)，其選用的標準是使恢復后邊緣數(shù)據(jù)的SAD(sumofabsolutedifference)差最小。這種方法的效果雖不是最好，但是計算簡單有效。 1.22Slice結構為了滿足MTU大小的要求，在3G網(wǎng)絡視頻傳輸中對視頻進行分片壓縮顯得尤其重要。經(jīng)過分片壓縮后的

6、視頻中每個RTP包中包含一個片，一般每個slice中包含一個或者幾個宏塊，并以RTP包的大小滿足MTU的要求為準。 1.3幀內(nèi)編碼塊刷新由于幀內(nèi)編碼不依賴時間上相鄰幀的數(shù)據(jù)，所以幀內(nèi)編碼塊能有效地阻止由于包丟失甚至幀丟失而引起的錯誤傳播。對于對話式視頻業(yè)務來說，由于實時性要求高，而且I幀刷新的頻率較低，因此可以用幀內(nèi)編碼塊來部分代替I幀的作用。H.264AVC提供了兩種幀內(nèi)編碼塊刷新(intrablockrefreshing)模式；其中，一種是隨機模式，即用戶可以選擇幀內(nèi)編碼塊的數(shù)目，而由編碼器隨機決定哪些哪些位置上的宏塊實行幀內(nèi)編碼；另一種是行刷新模式，即編碼器在圖像中依次選擇一行進行幀內(nèi)編

7、碼，但圖像分辨率大小不同，每次需要幀內(nèi)編碼塊的數(shù)目也不同，例如在QCIF格式圖像中，每次需要選擇一行，即11個宏塊進行幀內(nèi)編碼，而在CIF格式圖像中，這個數(shù)字變成22。 1.4參數(shù)集(ParameterSets)H.264標準中，取消了序列層和圖像層，將原本屬于序列和圖像頭部的大部分句法元素分離出來形成序列參數(shù)集SPS(SequenceParameterSet)和圖像參數(shù)集PPS(PictureParame2terSet)。序列參數(shù)集包括了與一個圖像序列有關的所有信息，如編碼所用的檔次和級別、圖像大小等，應用于視頻序列。圖像參數(shù)集包含了屬于一個圖像的所有片的信息，如嫡編碼方法、FMO，宏塊到片

8、組的映射方式等，應用視頻序列中的一個或多個獨立的圖像。多個不同序列參數(shù)集和圖像參數(shù)集被解碼器正確接收后，被存儲于不同的己編碼位置，解碼器依據(jù)每個己編碼片的片頭的存儲位置選擇合適的圖像參數(shù)集來使用。 1.5冗余片(RedundantSlice)H.264編碼器除了對片內(nèi)的宏塊進行一次編碼外，還可以采用不同的編碼參數(shù)對同一個宏塊進行一次或多次編碼，生成冗余片，冗余片的信息也被編碼進同一個視頻流中。解碼器在能夠使用主片的情況下會拋棄冗余片，反之如果主片丟失，也可以通過冗余片來重構質(zhì)量。 1.6靈活的宏塊排序(FMO)FMO技術通過片組(slicegroup)技術來實現(xiàn)。片組是由一個或者多個片組成，而

9、每個片中通常包括一系列的宏塊。采用FMO進行視頻編碼的好處在于，可以使因信道傳輸而引起的錯誤分散。具體實施方法是：幀圖中的宏塊可以組成一個或幾個片組，每一個片組單獨傳輸，當一個片組發(fā)生丟失時，可以利用與之臨近的已經(jīng)正確接收到的另一片組中的宏塊進行有效的錯誤掩蓋。片組組成方式可以是矩形方式或有規(guī)則的分散方式(例如，棋盤狀)，也可以是完全隨機的分散方式。采用FMO提高了碼流的容錯能力，卻使編碼效率有所降低，同時也會增加編碼延遲時間。 二、結論 通信技術的飛速發(fā)展，第三代數(shù)字無線移動通信網(wǎng)絡以及多媒體信息服務(MMS)的興起為無線移動環(huán)境下的多媒體通信業(yè)務(特別是視頻)提供了應用和發(fā)展的需求多媒體業(yè)

10、務是3G的基本業(yè)務之一，然而視頻通信業(yè)務對3G網(wǎng)絡還是一種挑戰(zhàn)，這是由于無線網(wǎng)絡是一種易錯網(wǎng)絡，容易受到多徑干擾、陰影衰落等多種條件的影響，致使視頻傳輸流中的RTP包會大量丟失，因此對于3G無線網(wǎng)絡中的視頻通信業(yè)務，容錯技術是不容忽視的。H.264AVC視頻編碼標準本身提供了許多容錯工具，可以很好的解決易差錯信道的視頻容錯傳輸，提高3G視頻通信的可用性。 參考文獻： 1潘全衛(wèi).DHCP服務器容錯方案J.網(wǎng)管員世界.2009.(5)：55-56. 2柳林，張引，張三元，葉修梓.3G對話式視頻業(yè)務中H.264/AVC的容錯策略J.中國圖象圖形學報.2006.(9)：1223-1229. 3燕楊.基

11、于H.264/AVC無線視頻傳輸?shù)难芯縅.吉林工程技術師范學院學報.2008.(11)：79-81.4 1、最靈夢想是一個天真的詞，實現(xiàn)夢想是個殘酷的詞。21.2.232.23.202100:5200:52:182月-2100:522、只有收獲，才能檢驗耕耘的好處；只有貢獻，方可衡量人生的價值。二二一二二一年二月二十三日2021年2月23日星期二3、不要放棄，你要配的上自己的野心，也不要辜負了所受的苦難。00:522.23.202100:522.23.202100:5200:52:182.23.202100:522.23.20214、找一個理由，否認憂傷，笑容就會燦爛到無所不在。2.23.20

12、212.23.202100:5200:5200:52:1800:52:185、成功與不成功之間有時距離很短只要后者再向前幾步。二月 21星期二, 二月 23, 20212/23/20216、只要努力抬起你的雙腳，勝利將屬于你。12時52分12時52分23-2月-212.23.20217、青春如此華美，卻在煙火在散場。21.2.2321.2.2321.2.23。2021年2月23日星期二二二一二二一年二月二十三日8、真正沒有資格談明天的人，是那個不懂得珍惜今日的人。00:5200:52:182.23.2021星期二, 二月 23, 20211、你始終不屬于我，屬于我的只是我自己。21.2.232

13、.23.202100:5200:52:182月-2100:522、一份信心，一份努力，一份成功；十分信心，十分努力，十分成功。二二一二二一年二月二十三日2021年2月23日星期二3、你是唯一的，你是十分獨特的，你就是你生命中的第一名。00:522.23.202100:522.23.202100:5200:52:182.23.202100:522.23.20214、要跟成功者有同樣的結果，就必須采取同樣的行動。2.23.20212.23.202100:5200:5200:52:1800:52:185、我們的生命，就是以不斷出發(fā)的姿勢得到重生。二月 21星期二, 二月 23, 20212/23/2

14、0216、只要站起來的次數(shù)比倒下去的次數(shù)多，那就是成功。12時52分12時52分23-2月-212.23.20217、自知之明是最難得的知識。21.2.2321.2.2321.2.23。2021年2月23日星期二二二一二二一年二月二十三日8、勇氣通往天堂，怯懦通往地獄。00:5200:52:182.23.2021星期二, 二月 23, 20211、最靈繁的人也看不見自己的背脊。21.2.232.23.202100:5200:52:182月-2100:522、最困難的事情就是認識自己。二二一二二一年二月二十三日2021年2月23日星期二3、有勇氣承擔命運這才是英雄好漢。00:522.23.202100:522.23.202100:5200:52:182.23.202100:522.23.20214、與肝膽人共事，無字句處讀書。2.23.20212.23.202100:5200:5200:52:1800:52