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基于PID控制的自适应媒体播放算法

作　者: 何菲
导　师: 奚宏生
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 网络传播系统与控制
关键词: 流媒体 自适应媒体播放 PID控制 信道估计
分类号: TN919.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 87次
引　用: 2次
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内容摘要


随着宽带的普及和通信网络技术的迅速发展,互联网上承载的内容已经逐渐由单纯的静态文本、静态图片等,转变为包含文本、音频、视频等内容的多媒体数据。流媒体是指在网络上使用流式传输技术进行数据传输的连续媒体。流媒体服务以其缓冲需要小,启动时延短,画面清晰流畅以及支持实时数据传输等优点,已经成为因特网最有潜力的增值服务之一。流式传输是指语音和视频信息经过采样、量化和编码压缩后,从流媒体服务器端以一定的时间间隔连续地发送到网络信道中,接收端用户接收到一部分多媒体数据后,就可以开始解码播放,后续接收的流媒体数据会持续地存入客户端缓冲区,以维持播放的连续性。流式传输的特性,决定了流媒体技术的特殊性。现有的流媒体技术的范围十分广泛,包括流媒体传输技术,编码技术,服务器技术,以及信道自适应技术等等。自适应媒体播放(AMP)是信道自适应技术的一种,其原理是根据客户端缓冲长度和信道情况来调节客户端视频播放的速率,防止因缓冲区下溢带来的播放抖动,同时能减少用户的观看时延。自适应媒体播放是一种重要而有效的视频抗抖动方法。本文研究了现有的一些自适应媒体播放算法,针对现有算法的不足,提出了一种动态的新算法:基于PID控制的自适应媒体播放算法。该算法结合了控制理论和自适应媒体播放技术,使用增量式数字PID控制算法调节播放速率。由于综合考虑了缓冲变化趋势、当前缓冲大小和信道变化趋势,并将这些信息加入播放速率的调整,因此算法相对于传统播放算法更具有自适应性。实验仿真和性能分析的结果表明,该算法的性能优于先前的固定系数播放算法。由于无线视频流的挑战,需要更详细地考虑信道情况。本文结合信道估计和PID控制,提出了基于信道估计的PID控制自适应媒体播放算法。该算法主要针对无线信道的高丢包率和突发错误事件,结合了基于PID控制的算法的优点。算法对信道情况进行估计,给出了三种分类调整播放速率的方案,更好地适应无线信道情况。实验仿真和性能分析的结果表明,在各种信道状态下,特别是在无线信道情况下,新算法的性能优于固定系数播放算法和单纯基于PID控制的播放算法。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-10
第1章 绪论  10-18
  1.1 研究意义和背景  10-11
  1.2 流媒体系统结构与流媒体技术基础  11-15
    1.2.1 流媒体系统的组成  11
    1.2.2 流媒体通信网络介绍  11-12
    1.2.3 流媒体的服务质量  12-13
    1.2.4 流媒体技术概述  13-15
  1.3 论文的结构和主要创新点  15-18
第2章 自适应媒体播放  18-30
  2.1 信道自适应流媒体技术  18-21
    2.1.1 使用信道自适应流媒体技术的原因  18-19
    2.1.2 速率失真最优化包调度  19
    2.1.3 信道自适应包依赖控制  19-20
    2.1.4 自适应媒体播放技术  20-21
  2.2 自适应媒体播放的原理及应用  21-24
    2.2.1 自适应媒体播放的原理  21-22
    2.2.2 自适应媒体播放对接收端驱动的速率扩展  22-23
    2.2.3 自适应媒体播放对时延的减少  23-24
  2.3 现有的一些自适应媒体播放算法  24-28
    2.3.1 现有自适应媒体播放算法概述  24-25
    2.3.2 基于运动的自适应媒体播放  25-28
  2.4 结论  28-30
第3章 基于PID 控制的自适应媒体播放算法  30-42
  3.1 引言  30-31
  3.2 客户端播放缓冲区模型  31-32
  3.3 基于PID 控制的自适应播放系统  32-33
    3.3.1 系统模型  32
    3.3.2 控制系统工作机制  32-33
  3.4 基于PID 控制的自适应媒体播放算法  33-35
    3.4.1 算法描述  33-34
    3.4.2 本文对算法的优化  34-35
  3.5 仿真结果与性能分析  35-41
  3.6 结论  41-42
第4章 基于信道估计的PID 控制自适应媒体播放算法  42-54
  4.1 无线视频流的挑战  42-44
    4.1.1 引言  42
    4.1.2 无线视频流的挑战  42-44
  4.2 基于信道估计的自适应媒体播放  44-47
    4.2.1 引言  44-45
    4.2.2 系统模型  45
    4.2.3 信道情况估计  45-46
    4.2.4 播放间隔调整  46-47
    4.2.5 结论  47
  4.3 基于信道估计的PID 控制自适应媒体播放  47-50
    4.3.1 引言  47-48
    4.3.2 基于PID 控制的自适应媒体播放算法  48
    4.3.3 基于信道估计的PID 控制自适应媒体播放算法  48-50
  4.4 仿真结果与性能分析  50-52
  4.5 结论  52-54
第5章 结束语  54-56
参考文献  56-60
攻读硕士学位期间的研究成果和经历  60-62
致谢  62

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 图像通信、多媒体通信
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