基于丢包率的改进前向纠错算法研究-论文.pdf

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1、第13卷第5期软件导刊Vo1．13NO．52Ol4年5月SoftwareGuideMav．2014基于丢包率的改进前向纠错算法研究王赞，张聪(武汉轻工大学数学与计算机学院，湖北武汉430023)摘要：针对移动环境下传输信道不稳定，从而造成数据丢失、语音频质量下降等问题，提出了一种基于丢包率的改进前向纠错算法。通过在接收端采用改进型归一化最小均方误差(MIMS)预测器来预测下一个前向纠错块中的丢帧个数，根据丢帧个数计算下一次的丢包率。该丢包率反映了当前的网络状况，这样发送端就可以根据接收端反馈回来的丢包率和丢

2、包个数采取最佳的前向纠错编码方案。仿真实验结果表明，与传统前向纠错算法相比，该算法具有明显优势。关键词：丢包率；MIMS；前向纠错；语音频中图分类号：TP312文献标识码：A文章编号：1672—7800(2014)005—0054—030引言1吉尔伯特(Gilbert)丢包模型分析在实时语音传输中，包发生丢失的主要原因有：①吉尔伯特模型可以说明信息在传输过程中的状况，该传输设备中存在信号干扰，如线路层的断裂、射频干扰等；模型是一种两太马尔可夫模型。假设发送端按一定间②IP网络是以尽力而为的方式进行信号传输，

3、所以会出隔发送两个包，分别标号为①、②，接收端依次收到包①和现超时丢失；③无论是有线传输还是无线传输都会存在网包②，其中包①到达接收端时可能有信息丢失，称为丢包络拥塞，这也是造成丢包的重要原因。实验证明，当网络状态(状态1)，也有可能未丢失信息，称为未丢包状态(状丢包率小于3时是可以接受的，采取丢包处理技术后，态0)。同理，当包②到达接收端时也有两种状态，丢包状丢包率的容忍度可以达到8～10]。传统的丢包重态(状态1)和未丢包状态(状态O)。传策略对于非实时语音通信是一种比较好的丢包处理技由于信息在传输过程

4、中的丢失具有相关性，即下一次术，但对于实时性要求较高的语音通信业务，重传策略带的丢包与否与上一次是否丢包有关联。先对包②作如下来的延时严重影响了通信效率，使之不可取]。分析：①表示在包①未丢失的情况下，包②丢失的概丢包处理技术是指采用相应的方法来恢复丢失的语率；②P。。表示在包①未丢失的情况下，包②也未丢失的概音包，从而使接收端还原的语音波形接近原始语音波形，率；③P表示在包①丢失的情况下，包②也丢失的概率；使人耳感觉没有丢包的一种技术]。目前，丢包处理技术④P。表示在包①丢失的情况下，包②未丢失的概率；⑤

5、P，可以分为两大类：一是丢包恢复技术，主要是预防丢包或表示某个包的平均到达率(无条件不丢包概率)；⑥P。表者在丢包已经发生后将丢失的信息恢复，丢包恢复技术需示某个包的平均丢包率(无条件丢包概率)。要发送端和接收端的共同参与。；二是丢包隐藏技术，主要是在丢包已经发生的情况下如何对丢包所造成的损失／<／。。一_进行隐藏，丢包隐藏技术不需要发送端的参与，只在接收，端进行处理J。{Poo0状态)】状态Pl1)、·＼一丢包恢复技术可以很好地恢复丢失的信息，该技术的—一一、／一缺点是增加了传输的冗余信息，如果在传输过程

6、中没有发～生丢包或者只有少量的丢包，那么在有限带宽下就加大了图1吉尔伯特模型网络的负载，降低了传输效率。由概率统计知识可知：基金项目：国家自然科学基金项目(61272278)；湖北省自然科学基金项目(2012FFB04801)；武汉轻X-大学研究生创新基金项目(2Ol2cxO07)作者简介：王赞(1988一)，男，武汉轻工大学数学与计算机学院硕士研究生，研究方向为语音频信号处理；张聪(1968一)，男，武汉轻工大学数学与计算机学院教授、硕士生导师，研究方向为语音频信号处理、语音频编解码。第5期王赞，张聪：基

7、于丢包率的改进前向纠错算法研究·55·收端之间建立一条反馈通道的方法，该反馈通道的作用是P)一PlP㈨+PoP)(1)在接收端计算当前的丢包率，然后由反馈通道传送给发送Pl—P1Pl1—卜P。P⋯(2)端，发送端根据这个实时的丢包率动态调整当前前向纠错并且：块中的冗余量，使下一个待发送的前向纠错块拥有一个最P+P一1(3)适合当前网络丢包率的的冗余量，这样将带宽的浪费降到P㈨+P11—1(4)最低，同时也提升了移动环境下前向纠错策略的适应性。P+P---1(5)基于丢包率变化的自适应前向纠错技术按图2所示由

8、于当前到达的包的丢失率是和先前的包的状态(丢实现丢包纠错。失与否)有关，所以得到式(6)：预测待发送包中错误帧个数P≤P。(6)无线传即上一次不丢包而下一次丢包的概率小于上一次丢堡垡!i亘]1晃黍案定包下一次也丢包的概率。鲎吾丽自适应FEC解码由式(2)、(3)、(6)可得：图2自适应前向纠错的无线通信系统P．≤P(7)方法如下：传统的丢包恢复方法是在第个包中携带第—1个(1)在接收端和发送端之间建立一条反馈链路