数模协同视频软传输的编码及优化

With the widespread use of wireless networks and intelligent terminals, wireless image/video traffic has grown at an explosive rate. However, the conventional wireless video transmission demonstrates fragile and error-prone natures in the cases of dynamically changing bandwidth and channel condition. In this proposal, we explore the chaotic coding, source separate model, and optimization of resource allocation for Hybrid Digital-Analog (HDA) transmission. Based on these researches we try to establish a theoretic framework of HDA and investigate its key technologies. We propose a design of chaotic analog coding and the Maximum A Posteriori probability (MAP) decoding algorithm, to establish a real-number coding framework; We propose a source separate model, and study the optimal resource allocation for both superposition coding and orthogonal multiple access based HDA; We study multi-antenna broadcast supporting heterogeneity of antennas at terminal side, to achieve perceptual quality commensurate with number of user antennas; Finally we implement the HDA video transmission system with Software Defined Radio techniques, to develop a reliable and high-efficiency video transmission methodology.

随着移动互联网和智能终端的广泛使用，图像视频数据呈现爆炸性增长。传统的图像视频传输在带宽或者信道急剧变化时可靠性较低，稳定性差。本课题从探索模拟混沌编码、信源分离模型和混合数模传输优化资源分配入手，研究数模协同视频软传输的基本理论和关键技术。研究模拟混沌编码的设计和最大后验概率译码算法，构建混合数模传输的信道编码框架；建立信源分离模型，在此基础上进一步研究基于叠加编码和正交多址的混合数模方案中的最优资源分配；研究多天线异构场景下的混合数模无线视频传系统，达到接收质量随着终端接收天线数量自适应变化；并采用软件无线电平台进行系统验证，发展出一套稳定可靠和高质量的图像视频传输方法。

随着无线通讯技术的日益发展，智能手机、智能手环等设备的普及，以及VR、无人机等新应用的出现，人们对于无线视频业务的需求量急剧增长。中国互联网络信息中心报告显示，截至2021年6月，我国网民规模达10.11亿，较2020年12月增长2175万，互联网普及率达71.6%。其中，网络视频（含短视频）用户规模达9.44亿，与2020年底相比，增加了1707万，占网民整体的93.4%。视频用户的快速增长和视频业务应用场景的广泛，对传统的视频传输系统带来很大的挑战，要求传输带宽更高，因此一种视频传输新方法变得尤为必要。.目前图像视频传输中一个突出问题是接收质量无法与实时的带宽和信道条件无缝自适应，从而造成悬崖效应和门限效应。针对上述问题，模拟视频软传输方案 SoftCast 被提出来。然而，视频软传输方案由于视频源中的冗余信息未被充分去除，因此它的编码效率与传统的数字视频传输方案相比较低。为了同时达到数字通信系统的高效率和模拟传输系统对时变信道的鲁棒性，本项目针对模拟传输的高效信道编码方法研究，通过数字传输和模拟传输的有机结合，优化了混沌编码设计方案以及译码算法；研究并构建了基于信源分离参数与失真度量之间的信源分离模型；研究了基于叠加编码和正交多址的混合数模传输系统资源优化分配，以及多天线异构场景下的高能效高频谱效率的数模协同传输系统；建立一个面向图像视频的数模协同视频软传输平台。在高效可靠的数字传输基础上，利用模拟视频传输实现接收质量与信道变化的自适应。数模协同视频软传输很好地扩展了现有无线视频传输模式。因此该系列技术具有重要的实用价值和应用前景。