基于视频分级编码的分层广播的性能分析
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分 层４Ｍ— Ａ ／ Ｑ Ｍ是一种 可 以有效提 高传 输效率 而 只能 收到基 本层 的数据 。分 层调 制 的这种 特性 可 以 且 没 有 添 加 冗 余 就 可 以提 供 不 同优 先 级 保 护 的 技 用于提 高广播 系统 的传输 效率 。 术。 我们利 用视频 分级 编码 得 到两个数 据流 。 基本 层 随着 广播 视频业 务 的不 断增 长 ，视 频 流需要 能 数据流 是高 优先 级 比特 ，而增 强层 数据 流是 低优先
量 的视 频 服务 ，该视频 质 量 由最 差用 户 的信 道状态
一
种 较好 的应对 终端 差异 性 和无线 网络异构 性 的解
例 Ｅ 一 、 ．６ 决定 。然而 ， 同信道 状态 的用户具有 不 同的视频业 决方 案 。以前 的视频 编码 标准 ， 如ＭＰ Ｇ ２ Ｈ２３ 不
务需求 ，这就使得信道条件好 的用户造成了资源浪 和ＭＰ Ｇ ４ 有 可伸缩 性 ， 是这 些标 准 由于具有 较 Ｅ 一具 但 费 。广播 结合 分层调 制 的技术 可 以避免 这 种资 源浪 低 的 编码 效 率 和 较 高 的解 码 复 杂度 而 没有 广 泛 使 Ｈ． ／Ｖ 标 ６ 费， 且具 有较 高 的理 论研究 及 实际应 用价 值 ， 因此 受 用 。现 在 ， ２４Ａ Ｃ 准具 有优 越 的编码效 率和无
到人 们 的极 大关注 。 对不 同优先 级的码流实现不 同等级 的保护 ， 被广泛用 线 网络设 计 ， 且基 于Ｈ． ４Ａ Ｃ 准１ 而 ２ ／Ｖ 标 ３ ６ ］ 频 分级 的视 本文 中 ，我们 提 出了基 于视 频分 级 编码 的分层 分层调 制ｎ是 一种常见 的差异 性错误保 护技术 ， 编码 已经 称为支持 视频广 播 的首选编码 方案 。
以接 收到两 个层 的数 据 ，而信道 状态 较差 的接 收机
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ｉ 稿 日期 ：０１ － － ５ 收 ２ １２２
２ １２ 数 据 通 信 ０１ ．
Ｎｅ Ｔｅ ｈ ｏ ｗ ｎ ｃ
于优 先 保护 敏 感 信息 以对 抗 较差 的无 线信 道 环 境 。 广播 系统 ，并通 过所 用接 收 机 的平 均期 望视 频质 量
同时 ，分层 调制也 可 以为不 同信 道状 态 的用户 提供 来评估 该 系统 性 能 ； 利用 仿 真得 到分 层４１ 一 Ａ 并 ／６ Ｑ Ｍ 不同 质量 的数 据信 息 。它可 以在 单一 信道 上传输 具 和４６ 一 Ａ ／４ Ｑ Ｍ系统 的基本 层 、增强 层 的最优 功 率 比 ，
． ． ． ． ．
鹜 ｌ ｏ ｇ ｙ
级 比特 。在 图 １ 中显 示 了 一个 分 层４１ － Ａ ／６ Ｑ Ｍ调 制 的
Ｅ ｄ ２ Ｍ ＝２ ２ ＋
—
星之 ｌ
间距 离 的一 半 ，２ 示 在 同一 象 限 中 相 邻 两 个 符 号 ｄ表 前 两 个 比特是 基本层 数 据 比特 ；后两 个 比特是 增 强 层 数据 比特 。图２ 描述 了分 层４６ 一 Ａ ／４ Ｑ Ｍ的星座 结构 ， 它 由两 个基 本 层 数 据 比特 和４ 增 强层 数 据 比特组 个 成 。基本 层数 据 比特被 调制 在最 重要 的 比特 位 置 ， 确 保 在高 速移 动或 恶 劣 的信 道环 境 下能 满 足基 本 的视
有 不 同优 先级 的 两个 独 立数据 。高优先 级 的数据 被 并对 两个 系统性 能进行 了比较 。
调制在 星座 图 中的最 重要 比特 位 ， 称为基 本层 信息 ；
低 优 先 级 的数 据 被 调 制 在 星 座 图 中 的次 重 要 比特 １ 系统 描 述 位 ， 为增强 层信息 。具有好 的信道 状态 的接收机 可 １１分 层 ４Ｍ— 称 。 ／ ＱＡＭ系 统
方式 。
关键词 ： 视频分级编码 ； 分层调制； 平均期望视频质量
目前 ，无线 视频 广播 已经 获得 越来越 广 泛 的应 够适 应不 同的无线信 道 环境 和用 户终 端 ，而且要 求 用 。传统 的视频 广播业 务 为所有 的 用户提 供相 同质 具有 一定 的错 误容忍 和 可伸缩 性 。视频 分 级编码 是
ｄ２ ＝
ｌ
（） １
我们 假设 基本 层 和增 强 层 的功 率 比为 ，则 可 以
之 间距 离 的一 半 。分层 调 制 的符 号 由４ 比特 组成 。 推导 出以下 公 式 ： 个
ｄｌ ＝
Ｖ —— 厂 ～ —
（） ２
频需 要 ；而 增强 层数 据 比特 被 调 制在 次重 要 的 比特 １２ 分 层 广 播 系 统 ． 位置 ， 在较 好 的信道 环境 下 可接 收 到该 数 据 流 ， 以确 基 于视 频 分级 编码 的分层 广 播 系统 如 图３ 示 。 所 保获 得基 本视频 服 务 ， 同时进 一步 提高 视频 质量 。 视 频 分 级 编码 生 成 了两 个具 有不 同质 量 的视 频 流 ，
系统 。视颇 分级编码可 以生成基本层 、 强层信 息流 用于满足 不 同用 户的需求 ， 增 分层调 制 同时传输基 本层、 增
强层数据来提 高广播 的传输效率 。 通过仿真分析 了．￣ ４ １ 一 Ｍ ￣ ４６ 一 Ｍ 系统 下基本层 和增强层 的最 ｆ ／ ６ ＱＡ ，／４ （
优功 率比 ， 并在 最优功 率 比下 比较 了两个 系统 的性能 ， 出用户具有 更好 的信 道状 态应该选择 更 高阶 的调 制 得
新 技 术
Ｎｅ Ｔｅ ｈｎ ｏｇ ｗ ｃ ｏｌ ｙ 数据通信 ２ １ ． ０ １２
基于视频分级编码的分层广播的性能分析串
张春飞 王文博 梁 栋 彭木根
（ 阿无线通信教育部重点 实验室 （ 泛 北京邮 电大学 ）北 京１ ０ ７ ） ８ ６ ０
摘
要 ：对基 于视 频分级编码 的分层 广播 系统进行 了性 能分析 ，我们提 出 了平均期望视频质 量来评估该
