全线性无纠错保护的多媒体数据组播方法技术

本发明专利技术公开了一种全新全线性无纠错保护的组播方法AnalogCast。该方法包括：在发送端，对多媒体数据进行去相关性变换、基于L形状的分块与数据拉伸,白化变换和基于图像群(GoP)的交织，通过无纠错保护的线性调制的无线通信信道进行传输。在接收端，对接收数据进行去交织，反白化，基于接收数据的拉伸因子估算，基于拟合的修正因子模型修正，反拉伸和反去相关性变换。本发明专利技术能够得到以下优势:(1)优越的公平性。(2)元数据传输不存在“悬崖”效应，拥有更好的鲁棒性与传输距离。(3)没有数字边路，计算复杂度与内存开销减少。(4)无需元数据传输，减少带宽占用。(5)在高丢包率的线路中，获得更好的图像质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线组播
，尤其涉及一种全线性无纠错保护的多媒体数据组 播方法。
技术介绍
无线组播是应用于不同信道情况的视频广播服务。现有的无线组播系统存在短板 效应，即所有接收者接收视频或者图片的质量与信道最差的接收者接收到的视频或者图片 的质量相同。这个短板效应使得现有的无线组播系统无法对所有的接收者做到"公平"。同 时由于现有的组播系统采用去冗余的待传输的图片压缩方法，导致在无线传输过程中，传 统无线组播系统无法容忍丢包情况的发生，这使传统无线组播系统在信道变化剧烈的情况 下，表现出很差的鲁棒性。同样在卫星遥感图片领域，由于给定图片传输的带宽较窄，所以需要以较高的压 缩率对图片进行压缩（使用JPEG或JPEG2000)，高压缩率会导致图片产生失真，即图片的 峰值信噪比下降，由于信源编码过程中已经引入了损失。那么在信道传输不丢包的情况下， 即使信道情况变好，传输质量也不会提高，于是浪费了信道优化带来的改善。 同时对于现有的网络系统，由于用户对于网络服务的需求的提高，会使网络发生 拥挤造成丢包现象的发生。在传统图像传输方式中，数据源首先进行非线性的数据压缩将 体积较大的数据源压缩，然后通过具有前向纠错码的信道编码器编码进行传输，一但发生 数据丢失即丢包现象，会使图像质量发生较大的下降，导致图像不可看或者不可用，所以在 高丢包系统中，如何保障系统的鲁棒性成为影响用户体验的关键也成为了系统设计者首先 需要考虑的问题。 现有的研究主要是围绕着实际应用需求中存在的问题，提出一些解决方案或者改 进算法。这些技术主要是在信源处使用了除去熵编码的方法，将传统无线图片传输方法中 由于信源压缩引起的传输误差传递性打破。这样能够使得数据源能够容忍一定的数据丢失 与误码，极大的提高了系统在高丢包与恶劣信道环境如低信噪比环境，强多径环境中的系 统稳定性。这些技术在信道处使用模拟（线性）调制与数字（非线性）调制并用的通信技 术，使得传输速率成倍提高。现有技术中的一种无线视频组播系统中的视频或者图片数据 的传输方式为：S〇ftCast(软传输方案），Softcast在信源处使用线性编码方式（2D-DCT变 换，能量分配，哈达玛变换）形成数据与元数据，在信道处使用模拟调制通信系统（除去保 护纠错与交织等部分）传输数据，在边路使用QAM(QuadratureAmplitudeModulation，正 交振幅调制）调制的通信系统传输元数据。 但是上述现有技术中的Softcast方案的缺点为： 1.Softcast方案存在一路数字边路，在信道质量差到一定程度下会出现悬崖效 应，出现图像质量突然下降。 2.信道存在数字边路与模拟主路，数字边路计算开销较大。 3.元数据传输占用一定带宽。 4.尚丢包的彳目道环境下，图像质量有待提尚。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种，以实现有 效地全线性传输无纠错保护的多媒体数据。 为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。 -种，包括： 在发送端，对多媒体数据进行去相关性变换： 对去相关性变换后的数据进行基于块划分的数据拉伸； 对数据拉伸后的数据块进行白化变换处理，对经过白化变换处理后的数据进行帧 内交织处理，将帧内交织处理后的数据块组成数据包； 对所述数据包进行模拟调制后，发射出去。 优选地，所述的在发送端，对多媒体数据进行去相关性变换，包括： 将待传输的多媒体数据的每一帧分别独立分开，然后将每一帧图像割裂成MNXMN 的大块X，对每一帧图像的大块X平移2b \其中b是图像采样深度，对平移后的大块X进行 整帧去相关性变换： y=Tr(x~2b Y是对于去相关性变换之后的大块，Tr是去相关性变换，x是大块的像素矩阵。 优选地，所述的对去相关性变换后的数据进行基于块划分的数据拉伸，包括： 在发送端，对去相关性变换之后的多媒体数据进行基于L形状的块划分的数据拉 伸，按照设定的块划分方式将大块划分成L形状的小块，每个L块的长与宽都为定值，每一 个小块的平均能量入i 其中Xi是各个小块的平均能量，i代表小块的序列，chunknum是块数即N，ylik是 大块Y中第i个小块的第k个数据； 通过每一个小块的平均能量计算拉伸因子g1: 其中gl是各个小块的拉伸因子，P是能量拉伸因子，i代表小块的序列，再将各个 小块内的数据乘以各自拉伸因子，得到拉伸后的数据块\ : y^j 优选地，所述的对数据拉伸后的数据块进行白化变换处理，对经过白化变换处理 后的数据进行帧内交织处理，将帧内交织处理后的数据块组成数据包，包括： 在发送端，对拉伸后的数据块u进行白化变换处理，设H是白化矩阵，白化变换如 下： v=H.u.Ht 其中v是经过白化变换处理后的数据； 对经过白化变换处理后的数据进行帧内交织，对于V中的数据根据各自的位置进 行分类，将帧内的数据根据位置分为：A像素、B像素、C像素和D像素四种像素，将每一种 像素进行随机重排，将随机重排后的各种像素重组成数据块； 针对所述多媒体数据的每一帧，分别执行所述去相关性变换、数据拉伸、白化变换 处理和帧内交织处理，将所有帧的完成帧内交织处理后的数据块组成GoP，然后将GoP的一 个层封装成一个数据包。 优选地，所述的将帧内的数据根据位置分为：A像素、B像素、C像素和D像素四种 像素，包括： 将白化变换处理后的大块的第一行第一个位置的像素确定为A像素，下一个像素 为B像素，再下一个像素为C像素，再下一个像素为D像素，以此类推完成一行的像素定 义； 在第二行第一个像素以D像素起头，下一个像素为A像素，再下一个像素为B像 素，再下一个像素为C像素，以此类推完成二行的像素定义； 在第三行第一个像素以C像素起头，下一个像素为D像素，再下一个像素为A像 素，再下一个像素为B像素，以此类推完成三行的像素定义； 在第四行第一个像素以B像素起头，下一个像素为C像素，再下一个像素为D像 素，再下一个像素为A像素，以此类推完成四行的像素定义； 以后，每四行的帧内的数据的像素位置的划分情况和所述的第一行、第二行、第 三行和第四行的像素位置的划分情况相同。 优选地，所述的对所述数据包进行模拟调制后，发射出去，包括： 将所述数据包中的数据通过物理层编码成数据帧，并对所述数据帧进行模拟调 制，将所述数据帧中的一个实数映射成I向量，另一个实数映射成Q向量，将模拟调制后的 数据帧发射出去。 优选地，所述的方法还包括： 在接收端，将接收到的全部数据包组成GoP，再将GoP分解成I个数据帧对应的数 据块； 每个数据帧对应的数据块中包括重排后的各种种类的像素，根据预先设定的像素 重排规则，将各种种类打乱后的像素恢复，再重置各自的位置上，得到每个数据帧对应的白 化变换后的数据； 对所述每个数据帧对应的白化变换后的数据进行去白化变换处理，对去白化变换 处理后的数据进行拉伸系数估算； 根据估算出的拉伸系数对所述去白化变换处理后的数据进行去数据拉伸处理，对 去数据拉伸处理后的数据进行反去相关性变换，得到所述发送端发送的多媒体数据。 优选地，所述的对所述每个数据帧对应的白化变换后的数据进行去白化变换处 理，对去白化变换处理后的数据进行拉伸系数估算包括： 在接收端，对多媒体数据进行去白化变换处理之后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全线性无纠错保护的多媒体数据组播方法，其特征在于，包括：在发送端，对多媒体数据进行去相关性变换：对去相关性变换后的数据进行基于块划分的数据拉伸；对数据拉伸后的数据块进行白化变换处理，对经过白化变换处理后的数据进行帧内交织处理，将帧内交织处理后的数据块组成数据包；对所述数据包进行模拟调制后，发射出去。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：文湘鄂，李憬宇，贾惠柱，解晓东，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11