Optimization of Error Concealment based on analysis of Fading Types. Part 1. Statistical Description of the Wireless Video Channel, Models of BER Determination and Error Concealment of Video Signals


https://doi.org/10.15217/issnl684-8853.2017.1.72

Полный текст:


Аннотация

Цель исследования: представить наиболее эффективный метод расчетов параметров канала с затуханием и разработать методы достижения лучшего и более эффективного выполнения замещения ошибок, что повысит качество видео после прохождения через канал с затуханием. Методы: исследованы влияние затухания на канал связи при помощи изучения распределений Гаусса, Рейли и Райса, а также существующие методы прогнозирования и замещения ошибок и их влияние на качество видео после выхода из канала с затуханием. Результаты: показано, что распределение Райса более широкое и охватывает другие виды распределения - Гаусса (идеальный канал) и Рейли (канал с затуханием), поэтому, именно это распределение было использовано для тестирования практических случаев, возникающих в видеоканале. По теме замещения ошибок проведена оптимизация метода CALIC, названная Симметричный CALIC (Symmetric CALIC). Реализовано сравнение данной оптимизации с оригинальным методом CALIC и с другими методами и определено, что предлагаемая оптимизация показывает лучшие результаты, чем все использованные для сравнения методы. Предложен новый метод замещения ошибок, названный Сбалансированным Процентарным Расчетом (Balanced Percentage Calculation), в сравнении показавший в среднем в два раза лучшие результаты, чем Симметричный CALIC, и намного лучшие результаты, чем остальные использованные для сравнения методы. Две темы объединены таким образом, что затухание повлияло на появление в видеофайле ошибок, которые были исправлены при помощи предложенных методов замещения ошибок. Все практические тесты и сравнения проведены в MatLab. Практическая значимость: предложенный способ расчета параметров канала с затуханием позволяет выполнять расчеты для любых видов каналов, что значительно облегчает работу с каналами в общем и с необходимыми для них расчетами в частности. Предложенные оптимизация существующего метода замещения ошибок и новый метод замещения ошибок позволяют получать видео более высокого качества после прохождения через канал с затуханием.

Об авторах

Офер Хадар
Негевский университет им. Бен-Гуриона
Россия


Ирина Бронфман
Негевский университет им. Бен-Гуриона
Россия


Натан Шаевич Блаунштейн
Иерусалимский технологический институт
Россия


Список литературы

1. Wu X., and Memon N. CALIC - a Context Based Adaptive Lossless Image Codec. Proc. Int. Conf. on Acoust., Speech, Signal Processing, Atlanta, GA, May 1996, pp. 1891-1894.

2. Zhao X., Lu H., Chen C. W., and Wu J. Adaptive Hybrid Digital-analog Video Transmission in Wireless Fading Channel. IEEE Trans. on Circuits and Systems for Video Technology, 2016, no. 6, pp. 1215-1223.

3. Shen X., Tang L., and Zhang X. A Video Transmission Scheme Based on Scalable Video Coding over MIMO Wireless Systems. Intern. Conf. on Wireless Communication and Sensor Network, 2014, 6 p.

4. Purandare R. G., Kshirsagar S. P., Kol S. M., and Gohokar V. V. Impact of Bit Error on Video Transmission over Wireless Networks and Error Resiliency. Intern. Conf. on Image Information Processing (ICIIP), 2011, 6 p.

5. Bocus M. Z., and Coon J. P. Rate-Optimization for Scalable Video Transmission over Wireless Networks. IEEE Press, 2014. 287 p.

6. Hadar O., Huber M., and Huber R. Hybrid Error Concealment with Automatic Error Detection for Transmitted MPEG-2 Video Streams over Wireless Communication Network. Intern. Conf. on Information Technology: Research and Education, 2006, 6 p.

7. Hadar O., Huber M., Huber R., and Greenberg S. New Hybrid Error Concealment for Digital Compressed Video. EURASIP Journal on Applied Signal Processing, 2005, no. 6, pp. 1821-1833.

8. Mazataud C. Error Concealment for H.264 Video Transmission. A Thesis Presented to the Academic Faculty, In Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Science in the School of Electrical and Computer Engineering, Georgia Institute of Technology, 2009. 94 p.

9. Patel D., and Patel J. Hybrid Spatio-Temporal Error Concealment Technique for Image/Video Transmission. IEEE Proc., 2014, no. 5, pp. 814-823.

10. Lee Y. H., and Wu T. H. Video Error Concealment Using Progressive Block Matching Algorithm with Euclidean Distance. Eighth Intern. Conf. on Intelligent Information Hiding and Multimedia Signal Processing, 2012, 6 p.

11. Jakes W. C. Microwave Mobile Communications. New York, John Wiley & Son, 1974. 480 p.

12. Steele R. Mobile Radio Communication. IEEE Press, 1992. 395 p.

13. Stuber G. L. Principles of Mobile Communications. Boston-London, Kluwer Academic Publishers, 1996. 497 p.

14. Blaunstein N., and Andersen J. B. Multipath Phenomena in Cellular Networks. Boston-London, Artech Houses, 2002. 296 p.

15. Saunders S. R. Antennas and Propagation for Wireless Communication Systems. New York, John Wiley & Sons, 1999. 409 p.

16. Bertoni H. L. Radio Propagation for Modern Wireless Systems. New Jersey, Prentice Hall PTR, 2000. 258 p.

17. Blaunstein N. Wireless Communication Systems. Chapter 12. In: Handbook of Engineering Electromagnetics. Ed. by Rajeev Bansal. New York, Marcel Dekker, 2004. 67 p.

18. Rappaport T. S. Wireless Communications. New York, Prentice Hall PTR, 1996. 642 p.

19. Lee W. Y. C. Mobile Cellular Telecommunications Systems. New York, McGraw Hill, 1989. 563 р.

20. Leon-Garcia A. Probability and Random Processes for Electrical Engineering. New York, Addison-Wesley Publishing Company, 1994. 349 p.

21. Stark H., and Woods J. W. Probability, Random Processes, and Estimation Theory for Engineers. New Jersey, Prentice Hall, 1994. 376 p.

22. Goldsmith A. J., and Chua S. G. Variable-Rate Variable-Power MQAM for Fading Channels. IEEE Trans. Communic., 1997, no. 11, pp. 1218-1230.

23. Chen T. P.-C., and Chen T. Second-Generation Error Concealment for Video Transport over Error-Prone Channels. Wireless Communic. and Mobile Computing, 2002, no. 4, pp. 607-624. doi:10.1002/wcm.83

24. Sun M. T., and Reibman A. R. Compressed Video over Networks. New York, Marcel Dekker, 2001. 358 p.

25. Doshkov D., Ndjiki-Nya P., Lakshman H., Koppel M., and Wiegand T. Towars Efficient Intra Prediction Based on Image Impainting Methods. 28th Picture Coding Symp., PCS2010, December 8-10, 2010, Nagoya, Japan, 6 p.

26. Chen B. N., and Lin Y. Selective Motion Field Interpolation for Temporal Error Concealment. Intern. Conf. on Computer and Communication Engineering 2006 (ICCCE 2006), Kuala Lumpur, Malaysia, May 9-11, 2006, 6 p.

27. Blaunstein N., Arnon S., Zilberman A., and Kopeika N. Applied Aspects of Optical Communication and LIDAR. Taylor and Francis Group, 2010. 262 p.

28. Blaunstein N. Radio Propagation in Cellular Networks. Boston-London, Artech House, 2000. 386 p.

29. Blaunstein N., and Christodoulou C. G. Radio Propagation and Adaptive Antennas for Wireless Communication Networks. New Jersey, John Wiley & Sons, 2007. 614 p.

30. Blaunstein N., and Yarkoni N. Data Stream Parameters Prediction in Land and Atmospheric MIMO Wireless Communication Links with Fading. 2nd European Conf. on Antennas and Propagation (EUCAP 2007), Edinburgh, November 2007, pp. 123-126.

31. Tepedelenlioglu C., et al. Estimation of Doppler Spread and Spatial Strength in Mobile Communications with Applications to Handoff and Adaptive Transmissions. J. Wireless Communic. Mobile Computing, 2001, no. 2, pp. 221-241.

32. Goldsmith A. J. Wireless Communications. New Jersey, Wiley & Sons, 2004. 419 p.

33. Modulation and Coding Techniques in Wireless Communications. Ed. by E. Krouk and S. Semenov. United Kingdom, Wiley, 2011. 662 p.

34. Katz B., Greenberg S., Yarkoni N., Blaunstien N., and Giladi R. New Error-Resilient Scheme Based on FMO and Dynamic Redundant Slices Allocation for Wireless Video Transmission. IEEE Trans. on Broadcasting, 2007, no. 1, pp. 127-135.

35. Rappaport T. S. Wireless Communications Principles and Practice. New York, Prentice Hall, 1996. 452 p.

36. Blaunstein N., and Cristodoulou Ch. Radio Propagation and Adaptive Antennas for Wireless Communication Networks. New Jersey, Hoboken, John Wiley & Sons, 2014. 683 p.

37. Molisch A. F. Wireless Communications. London, Wiley and Sons, 2006. 622 p.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Хадар О., Бронфман И., Блаунштейн Н.Ш. Optimization of Error Concealment based on analysis of Fading Types. Part 1. Statistical Description of the Wireless Video Channel, Models of BER Determination and Error Concealment of Video Signals. Информационно-управляющие системы. 2017;(1):72-82. https://doi.org/10.15217/issnl684-8853.2017.1.72

For citation: Hadar O., Bronfman I., Blaunstein N. Optimization of Error Concealment based on analysis of Fading Types. Part 1. Statistical Description of the Wireless Video Channel, Models of BER Determination and Error Concealment of Video Signals. Information and Control Systems. 2017;(1):72-82. (In Russ.) https://doi.org/10.15217/issnl684-8853.2017.1.72

Просмотров: 31


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1684-8853 (Print)
ISSN 2541-8610 (Online)