Μετάδοση video στα κινητά 3 ης γενιάς: Δομή και απαιτούμενα πρωτόκολλα κωδικοποίησης

Transcript

1 Μετάδοση vdeo στα κινητά 3 ης γενιάς: Δομή και απαιτούμενα πρωτόκολλα κωδικοποίησης Πτυχιακή Εργασία Μαργαρίτη Παππά

2 Εισαγωγή Στόχος της εργάσιας είναι να περιγραφεί ο τρόπος λειτουργίας του WCDMA,για χρήση στις τηλεπικοινωνίες και ιδιαίτερα στα κυψελοειδή συστήματα 3 ης γενιάς για την μετάδοση βίντεο στα κινητα. Περιλαμβάνει τα παρακάτω: Κωδικοποίηση Διαμόρφωση Μετάδοση + AWGN Αποδιαμόρφωση Αποκωδικοποίηση

3 3G Κυψελοειδή συστήματα Πρωταρχικές απαιτήσεις. Ποιότητα φωνής συγκρίσιμη με το δημόσιο μεταστρεφόμενο τηλεφωνικό δίκτυο PSTN. Υποστήριξη μεγάλης ποσότητας δεδομένων. Πλεονεκτήματα. Υποστήριξη των packe-swched και crcu-swched υπηρεσιών στοιχείων. Αποδοτικότερη χρήση του διαθέσιμου ραδιο φάσματος. Υποστήριξη μιας ευρείας ποικιλίας του κινητού εξοπλισμού. Backward συμβατότητα με τα προϋπάρχοντα δίκτυα και την εύκαμπτη εισαγωγή νέων υπηρεσίων και τεχνολογίων. Μια προσαρμοστική ραδιο διεπαφή που ταιριάζει στην ιδιαίτερα ασυμμετρική φύση των περισσότερων Επικοινωνίων Διαδικτύου: με ένα πολύ μεγαλύτερο εύρος ζώνης για την downlnk σύνδεση από την uplnk.

4 Xαρακτηριστικά WCDMA Υποστήριξη της υψηλής μετάδοσης δεδομέμων: 384 kbps για την ευρεία κάλυψη περιοχής, 2 Mbps με την τοπική κάλυψη Υψηλή ευελιξία υπηρεσιών: υποστήριξη των mulple parallel varable rae servces επάνω σε κάθε σύνδεση FDD και TDD Χτισμένο για την υποστήριξη μελλοντικών ικανοτήτων και κάλυψη που ενισχύει τις τεχνολογίες όπως προσαρμοστικές κεραίες, προηγμένες δομές δεκτών και ποικιλομορφία συσκευών αποστολής σημάτων Η υποστήριξη της διά συχνότητας hand over και hand over σε άλλα συστήματα, συμπεριλβάνει hand over στο GSM Αποδοτική πρόσβαση πακέτων

5 Κωδικοποίηση vdeo Πρότυπο Η.261. Πρότυπο της ITU πρώην CCITT για τηλεδιάσκεψη με εικόνα και ήχο. Ευρέως διαδεδομένο και εφαρμοσμένο τόσο σε hardware όσο και σε sofware. Στοχεύει στο ISDN, πρακτικά σε οποιαδήποτε ταχύτητα από 64kbps μέχρι 2Mbps. Χρησιμοποιείται και σε συνδυασμό με άλλα πρότυπα για έλεγχο επικοινωνιών και διασκέψεων. Πρωτόκολλο συμπίεσης βίντεο MPEG. Στοχεύει τόσο στην ψηφιακή αποθήκευση όσο και στην επικοινωνία. Έχει υψηλότερο κόστος αλλά και ποιότητα από το Η.261. Απαιτεί μεγαλύτερο ελάχιστο εύρος ζώνης μετάδοσης δεδομένων. Ο αποκωδικοποιητής του μόλις που μπορεί να εφαρμοστεί σε επίπεδο λογισμικού sofware. Στην πραγματικότητα απευθύνεται σε εύρος ζώνης της τάξης των 2Mbps έως 8Mbps.

6 Ανάλυση εικόνας

7 YCbCr RGB2YCrCb Y = R' G' B' + 16 Cr = R' G' B' Cb = R' G' B' + 128

8 Δομή των MPEG εικόνων 4:1:1-7 bs 4:2:2-7 bs 4:4:4-8 bs Υ Lumnance Cr Chroma Red Cb Chroma Blue

9 Mpeg Κωδικοποίηση Κωδικοποίηση

10 DTC-IDTC Αλγόριθμος Με το μετασχηματισμό DCT μπορούμε να μεταφέρουμε την πληροφορία που περικλείει η εικόνα από το πεδίο του χώρου στο πεδίο της συχνότητας IDCT Pxel x, y 1 N 1 N 1 = 2N = 0 C C j DCT, + j COS 2N 2x 1 π 2y 1 + COS j= 0 2N π j

11 Σχεδιάγραμμα Κωδικοποίησης DCT Κβαντοποίηση Quanzaon Τμηματική Πρόβλεψη Κίνησης Block Moon Compensaon Run Lengh Encodng και Huffman

12 WCDMA διαμόρφωση Spreadng Modulaon Daa Modulaon Spreadng Scramblng Frame Lengh Chp Rae Pulse Pulse Shapng Dual Channel QPSK for UL Balanced QPSK for DL BPSK for UL QPSK for DL OVSF codes spreadng facor for UL spreadng facor for DL Complex Scramblng 10ms 3.84 Mcps Rased Cosne Wh 0.22 roll off

13 Uplnk διάδοση και διαμόρφωση BPSK Κώδικες OVSF Κώδικα Scramblng HPSK

14 QPSK Downlnk διάδοση και διαμόρφωση

15 W-CDMA μοντέλο προσωμοίωσης

16 Αναλυτικά Ο Προσωμοιωτης H διάδοση δεδομένων δίνεται απο: d = d c jd c s I I + Q Q Τελικά το διαβιβασθέν στοιχείο δίνεται s = d c s sc Transmer

17 Αναλυτικά Ο Προσωμοιωτης Μετάδοση μέσω του καναλιού και υποδοχή στο Rake r ' = n = 1 h, τ s τ 1 Κάθε h,τ είναι σύνθετο h = h, τ e jφ, τ Το λαμβανόμενο σήμα δίνεται r = r' + n r λαμβανόμενο σήμα h κρουστική απόκριση καναλιού n ο θόρυβος

18 Το Rake Receve ακυρώνει την αντιστροφή του σήματος πολλαπλ. το πλαίσιο σε κάθε φάση με το αρνητικό της φάσης κάθε πορείας.έπειτα γίνεται ευθυγράμμιση των πλαισίων εφαρμόζοντας μια καθυστέρηση ώστε να ξέρουμε τα όρια κάθε πλαισίου. Rake Recever

19 Αναλυτικά Ο Προσωμοιωτης Descramblng a a Rake ' ' j j e n e r R ϕ ϕ + = ' ' ' ' ' * 1 sc C R R n I m R τ = + + = Έπειτα εκτελείται το περίπλεγμα του σήματος με τους κωδ. Scramblng

20 Αναλυτικά Ο Προσωμοιωτης Despreadng { } { } { } { } { } { } Re Re Re Re Re Re n I C d h x n I m R x I I + + = + + = = τ τ τ { } { } Re Re I I I I C n C I d h y C x y τ τ τ τ τ + + = = Έτσι η στατιστική απόφαση Ζ δίνεται από = + T d y Z τ τ Το σήμα πολλαπλασιάζεται με τους διαδίδοντες κώδικες

21 Δομή Decoder VLD, dequanzaon IDCT Moon compensaon address calculaon Moon compensaon kernel Διάφορες λειτουργίες για να αποκωδικοποιήσει τις πληροφορίες επιγραφών, τα διανύσματα κινήσεων

22 Αποκωδικοποίηση σήματος Διάγραμμα αποκωδικοποίησης

23 Συμπεράσματα To WCDMA υποστηρίζει ταχύτητες µέχρι και 384 Kbps και άρα μπορεί να μεταφέρει βιντεο Έχει μεγάλη ανοχή σε σφάλματα κατά την μετάδοση Το MPEG-4 έχει καταφέρει τον συγχρονισμό και αλληλεπίδραση διαφορετικών τύπων meda και την παροχή ενός εννοποιημένου τρόπου μετάδοσης. Παρέχεται η δυνατότητα μετάδοσης στους ρυθμούς : low <64 kbps, nermedae kbps, και hgh 384-4Mbps b raes Παρέχει τηλεοπτικά εργαλεία κωδικοποίησης ανθεκτικά στα λάθη που χτίζουν το b sreams έτσι ώστε οι ευφυείς αποκωδικοποιητές μπορούν να κάνουν την καλύτερη εργασία προσδιορισμού των λαθών και της ανάκτησης των πληροφοριών απο αλλοιωμένα b sreams