D2D通信中基于网络编码的自适应视频传输技术研究

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随着5G时代的到来,与之相关的D2D(Device-to-Device)通信技术已经成为当下研究的重点。作为如今5G时代的移动通信系统的关键技术之一,D2D通信技术已经被证明具有许多非常优秀的特性,例如提高频谱资源的利用率、实现小范围内的资源共享、扩展传统的互联网业务等。虽然D2D通信有很多的优点,但缺点也很明显。在没有基站的支持下,D2D通信容易受到干扰,这就需要其他手段来提高传输可靠性,而网络编码技术的出现为实现这一目标提供了一种很好的选择。研究发现,网络编码在提高网络吞吐量、鲁棒性和安全性等方面都具有出色的表现。如今网络编码的理论已经较为成熟,但是在应用研究方面还有待深入。本文将致力于将网络编码理论应用于移动互联网络中,提出了两个基于网络编码和D2D通信的视频传输方案:视频组播方案和视频点播方案,并在仿真和真实实验中对其性能进行了综合分析评估。首先,网络编码需要占用大量的计算资源,这将加重所在节点的负担,同时还会增加传输延时,因此为了减轻源节点的计算量,减少传输时延,保证传输质量,本文提出了一种基于随机线性网络编码(Random Linear Network Coding,RLNC)的高效视频组播传输方案。在该方案中,中间节点通过再编码操作生成冗余包,用来平衡各个节点的计算开销。实验结果表明,与传统的RLNC方案相比,该方案可以平衡移动设备间的计算开销,并减少约8%的编解码延迟。其次,网络编码技术的引入能够很好地改善丢包率高以及花屏的问题,但对于带宽变化较大或者带宽较小时,网络编码的作用很小甚至会出现负效果。而可伸缩视频编码技术(Scalable Video Coding,SVC)能够根据带宽的不同选择不同质量的视频进行传输,从而适应带宽的变化。因此我们提出了一种将可伸缩视频编码技术同网络编码技术相结合的视频点播方案。该方案能够根据丢包率动态调整冗余,同时在带宽变化较大时调整视频分辨率。真实实验的结果证明了该方案的优越性,相较于传统的随机线性网络编码方案,该方案能提高3%的解码率,同时还能提供更好的抗干扰能力。
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