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申请/专利权人：东北大学

摘要：本发明提供一种基于不等差错保护在线喷泉码的分级视频传输方法，在建立阶段采用偏移编码的机制，减少连通分支个数，减少前期发送度为1的输出符号数量，加速建立阶段最大连通图的构建，进而加速恢复重要符号。在建立阶段，采用新的不等差错保护机制，将选择符号的过程分为三种情况，对不同情况赋予不同概率，实现不等差错保护的同时，也能完成部分非重要符号的译码工作，减少扩展窗技术造成的冗余，提升后期对非重要符号的恢复速率。在完成阶段采用选取参与编码次数最少的输入符号进行编码的方案，减少因随机选择符号造成的重复编码，同时使连通分支数量以较快的速度减小，结合建立阶段的部分已译码的非重要输入符号，提高整体译码成功概率。

主权项：1.一种基于不等差错保护在线喷泉码的分级视频传输方法，包括编码端操作和译码端操作，以及二者的信息交互，其特征在于：所述编码端操作包括如下步骤：S1、统计待传输编码视频各层文件的大小，对待传输的n个文件进行分组；所述步骤S1中，对待传输的n个文件进行分组包括：S11、将第i层的待传输文件分成多组，每组包含Ki个l比特信息，其中，Ki和l均为正整数，且l≥1；S12、将基础层的第j组数据作为重要数据MIB放置在前，将其余n-1层增强层的第j组数据作为不重要数据LIB放置在后；S13、若第i层文件的最后一组少于Ki×l比特，则将分组内的剩余比特位补零；K个l比特信息构成了K个输入符号；S2、编码端持续发送度为1的编码符号，直到收到译码端的反馈信息“2”为止；所述步骤S2中，度为1的编码符号的产生过程包括：随机从来源于MIB的输入符号中选择1个输入符号，编码符号的值即为被选输入符号的值；S3、编码端持续产生度为2的编码符号，直到接收到译码端发出的新的反馈信息为止，新的反馈信息指出译码端期望接收的编码符号的度；所述步骤S3中，度为2的编码符号的产生过程包括：编码器从待编码原始数据中选择两个输入符号，并将选择的两个原始输入符号或产生一个输出符号；其中，两个输入符号的选择存在如下三种情况：情况1，两个输入符号均来自MIB；情况2，两个输入符号均来自LIB；情况3，一个输入符号来自MIB，另一个输入符号来自LIB；情况1、情况2和情况3出现的概率分别是q1,q2,q3，且满足q1+q2+q3＝1；在情况1出现的情况下，编码器从如下两种异或方式中选择一种产生编码符号：方式1，两个输入符号直接异或；方式2，第一个输入符号左移1位与第二个输入符号进行异或；S4、编码端产生度为dd≥2的编码符号，其中d的值由译码端反馈得到，直到收到译码端反馈回“MIB完全译码”信息，更新编码过程；如果收到“完全译码”的反馈信息，停止编码；所述步骤S4中，编码端产生度为d的编码符号存在如下三种情况：情况1，MIB没有完全译码，利用扩展窗技术选取编码窗口，在该窗口中随机选取d个编码符号；情况2，MIB完全译码，且当前度d为2，则选取两个参加编码次数最少的LIB输入符号进行异或；情况3，MIB完全译码，且当前度d大于2，则随机从LIB中无重复地选取d个输入符号进行异或；所述译码端操作包括如下步骤：A1、初始化阶段：初始化译码图G＝V,E，其中，V为K个输入符号所在的节点集合，E为空集；A2、预建立阶段：译码端在预建立阶段仅接收度为1的编码符号，译码端恢复产生编码符号的输入符号并且将译码图中对应被恢复输入符号的节点转变成黑色，仅当被恢复的输入符号数不少于X时，译码器发送消息“2”给编码端，指出译码端需要度为2的编码符号；A3、建立阶段：译码端持续接收度为2的编码符号；更新译码图；所述步骤A3中，建立阶段具体包括：A31、如果接收到的编码符号带有偏移，且是由一个黑色节点和一个白色节点异或得到，译码器恢复白色节点对应的输入符号的值并将它的颜色更新为黑色，在这两个节点间增加一条连边；A32、如果接收到的编码符号带有偏移，且是由两个白色节点异或得到，判断两个节点是否处于同一连通分量，若处于同一连通分量，则搜索两个节点间的通路，恢复通路上所有白色节点对应的输入符号的值并将它的颜色更新为黑色，若处于不同的连通分量中，则将其存入缓冲区，等待两个节点处于同一连通分量后再进行译码；A33、如果译码端编码符号由一个黑色节点和一个白色节点直接异或得到，译码器恢复白色节点对应的输入符号的值并将它的颜色更新为黑色，在这两个节点间增加一条连边；A34、如果接收的编码符号是两个来自不同连通分量的两个白色节点的异或，在两个白色节点间增加一条连边，从而使得两个独立的连通分量合并成一个较大的连通分量；A35、如果接收的编码符号是两个来自相同连通分量的白色节点对应输入符号的异或，或者是两个黑色节点的异或，则接收的编码符号没有携带任何附加的信息，因此，丢弃该编码符号；A36、根据步骤A31-A35更新译码图，直到MIB的最大连通分量的规模达到β0K0；查看该最大连通分量是否全部为黑色节点，如果全部为黑色节点，译码端计算最优度d，并将该最优度的值反馈给编码端，执行步骤A5；否则，译码器发送消息“1”给编码端，指出其现在需要接收度为1的编码符号，执行步骤A4；在所述建立阶段，译码偏移编码的过程如下：若两个输入符号处于同一连通分量，则搜索两个节点间的通路，将通路上的编码符号进行异或，得到第一个输入符号与自己左移1位的异或结果；由于得到的符号最后一位已知，因此通过与倒数第二位异或即可得到该输入符号倒数第二位的值，以此类推，即可译码该输入符号，通过该输入符号，该连通分量中的其余输入符号便可成功译码；如果接收到的编码符号为偏移编码且处于不同的连通分量中，则将其存入缓冲区F，等待这两个输入符号处于同一连通分量后即可进行译码；A4、后建立阶段：译码端只接收度为1的编码符号，译码器将译码图中与该编码符号对应的输入符号转换为黑色节点，当译码图的最大连通分量均为黑色节点时，译码端计算最优度，并将该最优度反馈给编码端，指出译码端需要度为的编码符号；A5、完成阶段：译码端接收度为的编码符号；执行译码过程，并更新译码图；若最优度发生改变，则向发送端反馈更新后的所述步骤A5中，完成阶段具体包括：A51、如果编码符号由来自两个不同连通分量的两个白色节点和其他可选的黑色节点异或得到，则在两个白色节点间增加一条连边，使得两个连通分量合并为一个连通分量，即第2类事件发生；A52、如果编码符号由一个白色节点和多个黑色节点异或得到，即第1类事件发生，译码器将立即恢复与该白色节点对应的输入符号；因为添加到译码图中的连边均来自于接收到的编码符号由两个在不同连通分量里面的白色节点和可选的黑色节点异或得到，所以与该白色节点在同一连通分量内的所有节点对应的输入符号均可被恢复；译码器将所有被恢复输入符号对应的节点转变为黑色，译码端进一步访问缓存译码并更新译码图；A53、利用扩展窗技术进行不等差错保护，将MIB作为一个扩展窗，所有数据作为另一个扩展窗，根据所选扩展窗中黑色节点在全部输入符号中所占的比例β，更新待反馈给编码端的最优度将所选窗口和最优度反馈给编码端；A54、除步骤A51及步骤A52的情况以外，其余情况的编码符号并不包含可用的信息，丢弃此类编码符号；A6、重复步骤A5，当所有MIB数据均被恢复时，译码端发送“MIB译码成功”消息给编码端，直到所有的输入符号均被恢复，则译码端停止译码并向发送“译码成功”消息给编码端；所述基于不等差错保护在线喷泉码的分级视频传输方法，在建立阶段采用偏移编码的机制，减少连通分支的个数，减少前期发送度为1的输出符号数量，加速建立阶段最大连通图的构建，进而加速恢复重要符号；在建立阶段将选择符号的过程分为三种情况，对不同情况赋予不同概率，在实现不等差错保护的同时，完成部分非重要符号的译码工作，减少扩展窗技术造成的冗余，提升后期对非重要符号的恢复速率；在完成阶段采用选取参与编码次数最少的输入符号进行编码的方案，减少因随机选择符号造成的重复编码，同时使连通分支数量以较快的速度减小，同时结合建立阶段的部分已译码的非重要输入符号，提高整体译码成功概率。

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