softcast各模块实现.ppt

SOFTCAST简介 张 静 softcast结构框图 softcast主要分为以下几个方面： 1 编码器： 1.1 去相关性模块 1.2 能量分配模块 1.3 白化模块 2 PHY物理层（OFDM信道） 3 解码器： 3.1 LLSE模块 3.2 反去相关性模块 1 编码器 编码器能对视频数据进行必要的处理，将所分块内的相关性通过DCT变换打破。通过能量分配增强数据的纠错能力，再利用哈达玛变换进行白化将数据平均化，强化了数据抗丢包能力。最后将得到的数据送入行OFDM中进行传输。 1.1去相关性模块 首先将一帧图像分割成8×8或者16×16的块。 然后进行去相关性处理，我们要打破块内的相关性，一般性的我们选择DCT进行该项处理。DCT变换有效消除了块内的相关性，并使大部分能量集中在低频区。 由于DCT的去相关性，将整个块的能量集中到低频区域，所以可以看到在低频区域的数据远大于高频区域的数值。 经过DCT变换之后块内的相关性已经被打破，在数据矢量的行与行之间的数据相关性被打破，下面要做的便是对数据进行能量拉伸。 1.2 能量分配模块 经过去相关性处理之后，我们得到了一个顶层数据较大，底部数据较小的数据矢量x。在传输之前，我们要使该数据矢量变得紧凑与富有弹性。能量分配模块的处理能够使得数据流最大化和最小化误差。 能量拉伸矩阵G可以由自身协方差矩阵推导出： 能量分配模块处理后的数据: Y=GX 1.3白化模块 能量分配之后，我们不能将整一帧图像打包送入PHY物理层，我们必须考虑如何将数据分配的问题。 为了将块内的数据平均化使得发生丢包时的损失降到最低，为此我们采用一种叫做沃尔什-哈达玛变换（FHT）的技术。 经过哈达玛变换之后，数据块的能量平均化，使得信息平均的分配到了各个频率区域，从而使得丢包造成的损失降到了最低。 白化模块处理之后，我们得到以下公式： Y = HGX = CX 其中X是去相关性后的N个矢量排列成的数据块,G是能量拉升矩阵,H是哈达玛矩阵,Y是白化模块处理完之后的数据块。 Hadamard变换 Hadamard变换是正交变换的一种, 其变换矩阵的元素取+1 或者?1。 Hadamard变换可以写成矩阵的形式： Y=HX 哈达玛矩阵可以由下列公式推导出： Hadamard只涉及到实数的加法和减法。因此速度比传统上的FFT要快得多。 1 编码器 SoftCast 可以以矩阵操作的方式表示一个图像组的编码。具体的，SoftCast用 X 表示一个图像组的 DCT 系数，它的每一行代表一个块。SoftCast 用 Y 表示编码器的最终输出，它的每一行代表一个片，编码过程可以被表示为： Y = HGX = CX 其中G 是一个对角矩阵， 表示伸缩因子，H 是哈德码矩阵，C=HG是一个简单的编码矩阵。 差错保护方面 传统上，PHY 层获得比特流后需要对比特流进行错误保护编码。然后，对这些比特进行调制，调制后的数字信号样本在信道上传输。例如，16-QAM调制将4比特的序列映射为一个复数。 在SoftCast中的，由于编码器输出的值已经进行了错误保护编码，因此 SoftCast 可以直接将编码后的数据值映射到要传输的数字信号的 I 和 Q 部。 使用实数值与像素值相对应，并且没有在DCT压缩后进一步使用熵编码，通过以上方法去除了传统编码数据之间的依赖，避免误码扩散现象。 2 PHY物理层 2 PHY物理层 Softcast物理层采用一种叫做OFDM(正交频分复用)技术。 OFDM技术是多载波调制的一种。其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。 在Softcast系统设计了一种行OFDM系统。在行OFDM系统中舍弃FEC以及调制模块。 由于不需要进行调制以及使用FEC，较标准OFDM系统，行OFDM系统能够避免悬崖效应，允许数据随信道情况而拉伸。 2 PHY物理层 3 解码器 解码器是由LLSE模块与反相关性模块组成。 解码器通过LLSE模块对接收到的数据做反能量分配，反白化处理。同时LLSE模块还具有去噪，抗丢包的能力，这些性能直接决定接收视频的质量。 3.1 LLSE模块 我们可以将接收到的数据块的公式重新写为： LLSE模块处理