在多跳无线网络中基于压缩感知技术传输图像信号的方法技术

本发明专利技术提供了一种在多跳无线网络中基于压缩感知技术传输图像信号的方法，包括步骤：第一步，编码器利用压缩感知方式将原信号打包成若干个信息量相当、重要性相同的描述包；第二步，计算每条传输链路的传输效益；第三步，根据传输链路的传输效益确定需要建立的链路连接；第四步，按调度方案建立传输链路并开始传输描述包。本发明专利技术综合考虑了图像信号传输中的编码解码和路由调度问题，并具有很强的可实现性，能被广泛地运用到现在的无线网络传输中，进而提高网络传输能力，有效改善图像信号传输实时性和传输效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种无线通信
的方法，尤其是一种以网络输出最优为目 的的图像数据编码打包、数据包路由调度的算法，具体涉及在多跳无线网络中基于压缩感 知技术传输图像信号的方法。
技术介绍
随着无线网络技术的发展、移动设备的普及，人们对的移动数据服务的需求日益 增长。因而大数据、实时性的移动数据传输越来越多的受到关注。这个话题不仅在学术上 得到了广泛的研究，在工业应用领域的应用也颇受重视。有效地利用现有资源为用户提供 实时性更好、容量更大的移动数据服务是一个亟待解决的重要课题。 -方面，随着数据量的增加、网络负荷的加重，数据包的路由调度问题将会变得越 来越复杂。相对于文字信号而言，图像信号(如图片、视频等）的数据量更大、实时性要求更 高，而图像信号恰恰是提升用户体验不可或缺的一部分，对传输图像信号的传输需求将会 日益增加。另一方面，之前的专利技术大多只考虑了信源端编码、接收端解码的问题，或者只考 虑了数据包在网络中的路由调度问题。一套编码解码和路由调度互相适配的算法，在编码 和传输中优化图像信号的传输性能，可以改善网络传输效果、提高网络传输能力。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种方法来解决在多跳无线网络中 的传输图像信号的问题。本专利技术综合考虑了图像信号传输中的编码解码和路由调度问题， 并具有很强的可实现性，能被广泛地运用到现在的无线网络传输中。本专利技术能帮助我们提 高网络传输能力，有效改善图像信号传输实时性和传输效果。 根据本专利技术提供的，包 括如下步骤： 第一步，编码器利用压缩感知方式将原信号打包成若干个信息量相当、重要性相 同的描述包； 第二步，计算每条传输链路的传输效益； 第三步，根据传输链路的传输效益确定需要建立的链路连接； 第四步，按调度方案建立传输链路并开始传输描述包。 优选地，所述步骤1，具体为： 首先，编码器对大小为N'XN'的原图像信号F进行M(M<N)次采样，得到采样值ym，其中，N=N'XN'，F= (i，j<N'），Fi;j为原始图像对应点上的值；采样的实质是 测量原图像信号F=在采样矩阵cj5'm(m= 1，2，...，M)上的投影 ym =F，小'm其中，m= 1，2,. . .，M表示了采样次数，原图像信号F= [FJ和采样矩阵 的大小都为N'XN' ； 将二维图像信号F= 按列对叠成一维列向量x= ，（n= l，2，...，N)，其中N=N'XN'；并且将二维采样矩阵cj5'nl按列转置并堆叠为一维行向量【主权项】1. 一种，其特征在于，包括 如下步骤： 第一步，编码器利用压缩感知方式将原信号打包成若干个信息量相当、重要性相同的 描述包； 第二步，计算每条传输链路的传输效益； 第三步，根据传输链路的传输效益确定需要建立的链路连接； 第四步，按调度方案建立传输链路并开始传输描述包。2. 根据权利要求1所述的， 其特征在于，所述步骤1，具体为： 首先，编码器对大小为Ν' XN'的原图像信号F进行M(M<N)次采样，得到采样值ym， 其中，N = Ν' XN'，F = 和采样矩阵的大 小都为Ν' X Ν' ； 将二维图像信号F= ，（η= 1，2，...，Ν)， 其中Ν = Ν' ΧΝ' ；并且将二维采样矩阵φ'π按列转置并堆叠为一维行向量Φπ，则有 ym = <F, Φ',,) = Φ,,,χ ； 将7">堆成大小为1父1的矩阵7，[;将采样矩阵小111的倒置Φπ τ按行堆成大 小为MXN矩阵Φ，即，则有 y = Φχ 其中，采样矩阵Φ是一个服从±1等概同分布（i. i. d.)的随机矩阵； 然后，编码器将采样值ym及其对应的采样矩阵Φ ' m的信息打包成为一个描述包； 采样矩阵Φ的信息是发送端和接收端共享的，即采样矩阵Φ是预存在发送端的解 码器和接收端的解码器中的，编码器在打包描述包的时候只需要在描述包中指出采样矩阵 Φ ' π对应的采样次数m即可。3. 根据权利要求1所述的， 其特征在于，所述步骤二，具体为： (1)计算链路的传输需求因子 设某一时刻t，对于包含发送节点Nt和接收节点队的链路1，发送节点Nt缓存中的描 述包集合为uNt，接收节点队缓存中的描述包集合为U1^假设每个节点最多只能转发同一 个接收到的描述包一次；那么，节点缓存中将会有两种不同的描述包：一种是节点接收到 的并且已经转发过的描述包，称为灰包；另一种是节点接收到的但尚未转发过的描述包，称 为白包；记发送节点Nt缓存中的灰包、白包的集合分别为，则有 % =WLK 若建立链路1，则可供传输的数据包是那些属于集合U=而不属于集合Un的描述包的 集合；链路1可供传输的数据包的集合Up为 Up ^UN( } 考虑到链路传输容量，则每个传输时隙中链路1可以传输的数据包个数P为 p=min(|UP|, q(l)) 其中，q(I)表不一个传输时隙中链路1可以传输的描述包个数，IUpI表不集 合Up中包含的描述包的个数； 若建立链路1，在接收节点处复原图像的均方根误差的减少量ARMS为 ARMS = fms(\UNi \)-fms(\UXi \+p) 其中，函数fK"s(·)即为压缩感知复原图像的均方根误差RMS与用于复原的采样值个 数的关系； 定义该时刻t链路1的传输需求因子TDF(I)为 TDF(I) = ARMS = fM{S(\UNr \)-fms(\UNt \+p) 链路的传输需求因子衡量了链路即将传输的数据包的重要性； (2) 计算链路的传输供应因子； (3) 计算链路的传输收益、传输成本 定义链路1的传输收益Revenue(I)为链路传输需求因子Revenue(I)与传输供应因子 TSF(I)之积； Revenue(I) =TDF(I) · TSF(I) 定义链路1的传输成本Cost (1)为1的干扰集合中链路的传输收益，即其中，链路1的干扰集合Sint(I)为因链路1带来的干扰而无法正常工作的链路集合， 即 Sint(I) = UintUint ^ I. Dis (Nt (Iint), Nr (I)) < r, Dis (Nr (Iint), Nt(I)) < r} 其中，Nt⑴为链路1的发送节点，队⑴为链路1的接收节点，Dis (Na，Nb)为两节点Na、 Nb之间的地理距离或信道质量，r为节点的干扰半径或信道质量的阈值，Iint表示对于链路 1会造成干扰的链路； (4) 得到链路的传输效益 链路1的传输效益Utility (1)定义为4.根据权利要求3所述的， 其特征在于，所述计算链路的传输供应因子，具体为： 首先计算各中继节点的节点权重，具体为： (a) 每个中继节点的节点性能值Q初始化为0,节点权重值W初始化为0,节点到接收端 节点的跳数H初始化为正无穷；接收端节点的Q为正无穷，W为正无穷，H为0 ; (b) 依次遍历除接收端节点以外的所有节点Ni,若有与节点Ni直接相连的节点Nj满足Q(Ni) -min(q(Ni, Nj), Q(Nj)) H(Ni) - l+H(Nj) 即当Ni以％为传输下一跳，并且节点Ni得到更优的节点权本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在多跳无线网络中基于压缩感知技术传输图像信号的方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，编码器利用压缩感知方式将原信号打包成若干个信息量相当、重要性相同的描述包；第二步，计算每条传输链路的传输效益；第三步，根据传输链路的传输效益确定需要建立的链路连接；第四步，按调度方案建立传输链路并开始传输描述包。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄新，骆喆，王新兵，田军，
申请(专利权)人：上海交通大学，富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：上海;31