1。介绍gydF4y2Ba
增强现实(AR)允许外部世界的一个视频显示与计算机图形学中,补充注释,仪表读数,和其他的信息来源(gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba ]。紧急救援人员通常把头盔显示器(HMD),这可能是部分介导的,也就是说,这个话题也可以直接查看外面的世界。(卡尔蔡司并且HMD适合这项任务。它支持真彩色的最大分辨率gydF4y2Ba
800年gydF4y2Ba
×gydF4y2Ba
600年gydF4y2Ba
像素,虽然我们目前美联储通过B电缆,请参考gydF4y2Ba
http://www.wearitatwork.com/Carl-Zeiss-Look-around-HMD.173.0.htmlgydF4y2Ba )。不幸的是,这种级别的信息送到手术可能会引起饱和(认知超载)由于人类记忆的能力有限gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba ]。认知超载可能导致一个有效的性能恶化。例如,消防队员通过房间可能有一个可操纵的场景图在燃烧的大楼的一个房间计划建筑物内可能还有一个提要从无线传感器节点在建筑观点是受损(gydF4y2Ba
4gydF4y2Ba ]。的另一个例子如何认知负荷可以影响一个基于“增大化现实”技术包括显示了一些飞机机组人员和军事人员(gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba ]。为了纠正这个问题,在增强认知gydF4y2Ba
6gydF4y2Ba ),生物传感器反馈信息的人基于“增大化现实”技术的单位和这些采取行动减少可视信息。增强组认知,这些信息可能来自其他人员等其他建筑内的消防队员,但认知负荷产生的信息传递是由生物传感器的输入。然而,如果反馈是通过无线网络然后bisosensor带来的额外的交通数据除了AR视频流将困难。gydF4y2Ba
可佩带的无线网络,包括biosenors通常由低功耗设备,因此能源效率是一个重要的问题。设备也接近对方。这种近距离的无线设备意味着两件事:首先,信号传播时间可以忽略不计结果的即时反馈接收机是可能的,其次,数据损失由于无线信道干扰的机率较高。更具体地说,可以有地方散射由于几何形状的变化佩戴者的身体。不幸的是,支持基于“增大化现实”技术的视频是非常容易受到错误必须被压缩,以避免无法接受大datarates原始视频。因为连续的视频帧是类似的(除了在场景削减)获得编码效率只编码连续帧之间的区别。去除时间冗余引入了一个以前依赖传播数据,这意味着丢失的数据包将影响未来的帧。因此,数据包从一个内部损失或spatially-coded I-frame尤其有害,尽管从其他predictively-coded帧数据丢失(采用运动补偿来减少时间冗余的)还有一个连锁效应在译码器。视频帧通常是组织作为一个整体的图片(共和党)通常12或15图片或框架由一个I-frame,但直到下一个I-frame解码器的到来将面临重建序列问题如果参考系数据包丢失。减少冗余数据延迟的形式转发错误控制(FEC)介绍而不是依赖错误控制通过某种形式的自动重发请求(ARQ)完成数据包的重发。 However, introducing FEC increases transmission overhead and in general further stretches the capacity of a wearable wireless network, already under strain because of the additional biosensor traffic.
我们的解决方案是一个权力有效的算法基于一种新颖的基于块的rateless选举委员会,试图避免不必要的数据包重发。当一个包到达接收器,它宣布了,因为它无法解码,尽管它可能成为可解码如果冗余块中的各个模块是可用的。如果一个包或者说是块内发现不是可解码,该方法会将冗余块在当前包而不是重新发送完整的包。来自接收者的即时反馈,蓝牙等无线技术是免费,因为它的时分双工(TDD)操作,允许基于块的实现rateless方案。本文的重点是基于“增大化现实”技术的应用与生物传感器中蓝牙被建模为一个合适的无线技术。然而,本文中描述的基于块的rateless编码适用于集中安排、分组交换的无线网络和低延迟的反馈。IEEE 802.11 e操作与混合协调功能(HCF)控制信道访问(HCCA)可以以这种方式运作,可以考虑一个可穿戴的无线网络,这只变种的IEEE 802.11设计与多媒体通信。尽管显然不适合这个基于“增大化现实”技术的应用,IEEE 802.16也集中调度和使用TDD。gydF4y2Ba
datarate水平,现在最关键的影响同时共存的视频流需要支持基于“增大化现实”技术而不是生物传感器产生的交通模式。这是由于需要支持的视频一个合适的质量已经强调一个无线网络。我们已经测试了视频传输对这些关键数据率和表明,与基于块的形式rateless编码,减少开销,而错误保护保存。因此,本文的主要贡献是基于块的rateless编码,减少开销,因此使运行额外的生物传感器的基于“增大化现实”技术的应用流量更容易完成。作为我们的介绍,我们现在进一步描述rateless编码解决方案和可穿戴的无线网络的主要特征。我们也考虑现有的无线技术是否适合这个应用程序。gydF4y2Ba
1.1。基于块的Rateless编码gydF4y2Ba
因为无线网络受到各种形式的干扰如快和慢衰落、阴影,和无线电频率噪声,提出了喷泉或rateless通道错误编码(gydF4y2Ba
7gydF4y2Ba )的视频将会减少,而共同提高能源消费了视频流的传输。慢衰落引起的错误爆发很难正确使用标准基于块的信道编码,但可以通过擦除编码。本文演示了基于块的一种革新的形式rateless编码,能够更好地减少传输能耗比其他FEC-based方法通过减少开销,包括分组rateless编码。作为nonrateless基于块的选举委员会是一个默认的选项在无线网络下测试,与默认方案相比读者将能够判断选择基于块的相对优势rateless编码。gydF4y2Ba
的提出基于块的方法rateless编码,减少冗余,因为单位编码不是包但在包块。通过盗用冗余块到新传输数据包,冗余是逐步实现之前,直到video-bearing数据包与擦除块重建或显示框架的最后期限的包是到期的一部分。此外,相比其他选举委员会的方法测试,更少的数据包通过迟到了,这是很重要的视频,尤其是对于实时应用程序。较低的平均延迟导致较小的播出缓冲区,由此节约内存中的能源消耗。相比简单的分组rateless编码、数据丢失是减少和能源效率改进的信道条件恶化。然而,基于块rateless编码需要跨层要注意反馈通道和块包装多个数据包必须递归地应用在应答包。gydF4y2Ba
在多媒体广播多播系统(清楚)gydF4y2Ba
8gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba
9gydF4y2Ba ),rateless编码在应用程序层介绍了3 gpp视频流。然而,喜忧参半不同于摘要rateless编码的使用,因为(a)对多播不播,(b)它发送独立的选举委员会的数据包,因此,正确地描述为分组,和(c)没有反馈,因为rateless编码采用的最大距离可分财产,即源数据包可以从任何的重建有高概率gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba 或者只是略高于gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba 收到的符号。在[gydF4y2Ba
10gydF4y2Ba ),rateless编码应用于单播流在固定互联网,但在包级别和大的值gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba 。gydF4y2Ba
1.2。可穿戴的无线网络gydF4y2Ba
我们模型可穿戴的无线网络数据流量的影响的生物传感器在视频流从相机增加后戴在头盔显示器的手术。中央可穿戴计算机处理传入的编码视频摄像机单元,从内部添加额外的信息来源和/或从外部无线传输源。硬件chroma-keying为此允许video-rate显示。编码形式的视频转播的显示设备。gydF4y2Ba
可穿戴AR系统,能源消耗是很重要的,因为电池进行的人,不能轻易被取代在压力的情况下。在[gydF4y2Ba
11gydF4y2Ba ),据报道,比特率之间存在近似的线性关系,能源消费和gydF4y2Ba
12gydF4y2Ba )结果表明,传播占能源消费总量的三分之一以上通信在移动设备上。因此,减少数据传输是一个有效的方法来减少能源的使用。在基于分组rateless编码,每个数据包流当然包含gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
(gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
εgydF4y2Ba
)gydF4y2Ba
包,gydF4y2Ba
εgydF4y2Ba
通常是一个小的部分开销,总计两个额外的包值的gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba 超过1000 (gydF4y2Ba
10gydF4y2Ba ),确保有高概率gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba 信息数据包解码了如果没有收到错误(rateless代码以概率的方式构造)。猛禽代码(gydF4y2Ba
13gydF4y2Ba )常数时间编码和线性解码计算复杂性,但额外执行预编码之前形成rateless代码。虽然超出了本文的范围,使用rateless编码发射机也将有助于降低能耗,基于“增大化现实”技术的处理器的收发器和接收器HMD,作为他们的编码复杂度是线性的,gydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
(gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
)gydF4y2Ba
相比Reed-Solomon (RS)擦除码的编码复杂度可以二次,gydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
(gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
)gydF4y2Ba
,虽然在频域译码减少gydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
(gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
日志gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
)gydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
提出了各种各样的生物传感器等情感鼠标(gydF4y2Ba
14gydF4y2Ba ],eyetrackers [gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba ),氧饱和度米(gydF4y2Ba
15gydF4y2Ba ),心率监视器或心电图(ECG) (gydF4y2Ba
16gydF4y2Ba ]。这些测量认知负荷间接生理和情绪状态的一个手术。直接的信息可能来自监测大脑的activity-electroencephalography (EEG) (gydF4y2Ba
17gydF4y2Ba ]。如果一个人是由这些传感器,检测是很重要的(gydF4y2Ba
18gydF4y2Ba )减少布线为了提高舒适的穿着什么实际上是一个可穿戴的计算机系统,显示在头盔显示器,来自各种传感器的输入和解释在一个中央处理器单元。增强集团的认知然后输入/输出将附近的人员。这些注意事项提出了无线传感器网络(gydF4y2Ba
18gydF4y2Ba 这是穿在身体。本文这样一个网络建模的情况下烟花的头盔显示器的视频输入主持的,根据心电图的输入(物理输入)和脑电图(直接输入)。gydF4y2Ba
1.3。无线网络技术gydF4y2Ba
在此系统中,编码的视频流从相机和脑电图可能会加载无线传感器网络,这就是为什么在gydF4y2Ba
18gydF4y2Ba 蓝牙(IEEE 802.15.1)无线网络(gydF4y2Ba
19gydF4y2Ba )被认为是而不是低带宽无线个域网(内部IEEE 802.15.4)提供服务网络(gydF4y2Ba
20.gydF4y2Ba ]。都是低功率的相对于WiFi (IEEE 802.11 g, n) (gydF4y2Ba
21gydF4y2Ba ),比蓝牙无线个域网有一个较低的工作周期。(蓝牙0.3的典型电流-350毫安,相比于IEEE 802.11的480 - 700 mA)。蓝牙和无线个域网支持明星拓扑网络中心特殊节点。然而,在蓝牙网络或用八个微微网活跃节点(一个扩展机制允许散网的建设,在必要时更多的节点),无线信道的访问是时分多址(TDMA),而无线个域网访问分布,从而导致不可预测的延迟,将delay-intolerant视频有不利影响。只有101字节的小用户负载也可以创建问题如果错误resilence方法应用于视频数据。无线个域网网络的最大(共享)比特率为250 kbps,而对于蓝牙2.1 v和增强数据速率(EDR) [gydF4y2Ba
22gydF4y2Ba ),根据调制类型和信道条件下,总值(共享)空气率是3.0 Mbps总值相当于2.2 Mbps的意思是用户负载。在[gydF4y2Ba
18gydF4y2Ba ),128通道的带宽脑电图评估在16位2 Mbps(1千赫采样(gydF4y2Ba
23gydF4y2Ba ])和心电图在12位抽样(6 kbps(512赫兹gydF4y2Ba
24gydF4y2Ba ])。我们在本文中假设压缩EEG信号的发生或减少数量的传感器应用补丁。在[gydF4y2Ba
25gydF4y2Ba ),压缩已经应用于心电图信号,我们假设这个来源的比特率也降低了结果相比,图中引用(gydF4y2Ba
18gydF4y2Ba ]。注意,无线脑电图中已经存在(gydF4y2Ba
26gydF4y2Ba )与一个32路的癫痫监视系统,而不是一个可穿戴系统。gydF4y2Ba
无线网络现在首选而不是开创性但繁琐的有线网络在年长的可穿戴计算机(gydF4y2Ba
27gydF4y2Ba ]。尽管近场intrabody网络(gydF4y2Ba
28gydF4y2Ba )可能是理想的低功耗传感器/致动器设备,他们没有足够的带宽增强认知确实使用脑电图和视频传输。蓝牙是相似的拓扑中,跳频扩频(FHSS),和修改TDMA BBN BodyLAN [gydF4y2Ba
29日gydF4y2Ba ),原本设计为一体的网络。织物区域网络(粉丝)gydF4y2Ba
30.gydF4y2Ba ),通过近场通信连接服装之间的连接点,减少干扰的问题,一些系统的减损。然而,商业困难阻碍了球迷的实现。因此,蓝牙是目前可用的最可行的无线系统对于这个应用程序,和本文模型的基于“增大化现实”技术的编码视频流作为蓝牙微微网。蓝牙是非常适合应用rateless编码有自动反馈给发送方和因其短程(通常为二班设备不到10米),低延迟的反馈。在蓝牙,快速ARQ可通过TDD投票,这是必要的传输/接收恢复,允许一个单片机实现。蓝牙自动包也包含一个循环冗余校验(CRC)的用户负载,允许检测失败的解码。本文认为,CRC rateless解码后应用于负载。gydF4y2Ba
本文的其余部分组织如下。部分gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba 提供了必要的背景对仿真结果的理解。部分gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba 介绍了提出的分块编码版本rateless信道编码,详细描述了该算法。也阐明了场景模型考虑到视频和其他交通从生物传感器和外部加上额外的增强信息和/或生物传感器信息从其他成员在认知增强集团的事件。部分gydF4y2Ba
4gydF4y2Ba 提出了我们的研究结果的包丢失由于缓冲区溢出或无法修复包错误显示最后期限到期之前。相对能源消耗和交付的视频质量。部分还认为数据包到达延迟。最后,部分gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba 得出一些结论。gydF4y2Ba
2。背景gydF4y2Ba
摘要rateless代码是用来保护基于“增大化现实”技术的视频以最小的开销。本节概述了rateless信道编码的基本特性,以前的工作在这一领域,然后继续描述了蓝牙无线网络。gydF4y2Ba
2.1。Rateless代码gydF4y2Ba
Rateless编码是适合gydF4y2Ba
7gydF4y2Ba )的二进制消除信道纠错编码工作或解码器失败并报告它失败了。在擦除编码,都不会丢失的缺陷可以从一组重建成功接收数据包包(如果收到足够的数据包)。与固定利率擦除编码,rateless编码依赖的反馈。一个gydF4y2Ba
(gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
)gydF4y2Ba
RS消除代码在一个字母gydF4y2Ba
问gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
(gydF4y2Ba
lgydF4y2Ba 是在包的比特数)的财产,如果gydF4y2Ba
任何kgydF4y2Ba 出了gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba 收到数据包传输成功的原创gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba 包可以解码。然而,在实践中不仅是必须的gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba ,gydF4y2Ba
k,gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba
问gydF4y2Ba 很小但也译码器的计算复杂度的秩序gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
(gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
)gydF4y2Ba
日志gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
。擦除编码视频通信通常被应用于包(指节gydF4y2Ba
2.2gydF4y2Ba ),但是可以应用于任何符号,如在一个包块。在文献中,这个词块有时也用于包但在这篇文章中,我们保留在包块。gydF4y2Ba
喷泉码的类gydF4y2Ba
7gydF4y2Ba )允许的人流不断生成额外的数据包时,原始数据包无法解码。它是能够轻松地生成新的数据包,使喷泉码rateless。解码会成功如果任何小失效概率gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
(gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
εgydF4y2Ba
)gydF4y2Ba
收到的数据包。在最简单的形式中,数据包结合在一个异或(XOR)操作根据指定的顺序随机低密度生成矩阵,在这种情况下,失败的概率译码器gydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
εgydF4y2Ba
,这对于大型gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba 接近香农极限。随机序列必须被接收,但这很容易通过知识序列的种子。露比变换(LT)代码gydF4y2Ba
31日gydF4y2Ba )降低解码的复杂性(这是一个简单的喷泉代码gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
)通过迭代解码过程,提供了生成矩阵的列条目选择从一个健壮的孤子分布。在LT生成矩阵的情况下,预期的程度(没有数据包的xor)是一个组合gydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
日志gydF4y2Ba
egydF4y2Ba
(gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
)gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
,对于小常数gydF4y2Ba
cgydF4y2Ba 。设置gydF4y2Ba
εgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
日志gydF4y2Ba
egydF4y2Ba
(gydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
)gydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
确保通过发送gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
(gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
εgydF4y2Ba
)gydF4y2Ba
数据包解码概率gydF4y2Ba
(gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
∂gydF4y2Ba
)gydF4y2Ba
和解码的复杂性gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
日志gydF4y2Ba
egydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
此外,如果数据包与消除代码pre-encoded削弱LT变换可以应用于包及其平价包。这种猛禽的优点代码(gydF4y2Ba
13gydF4y2Ba )是一个解码复杂度是线性的gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba 。注意到一个重要区别喷泉擦除码和RS擦除码,喷泉码一般是不系统的,即使没有通道错误有一个非常小的概率,正确的设计,假设解码将失败。在补偿,他们是完全灵活,线性解码计算复杂性,通常他们的开销相比大大减少固定擦除码。在3 gpp标准,系统的猛禽代码是到达gydF4y2Ba
13gydF4y2Ba )首先应用内LT的倒数第一gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba 符号外预编码前一步。gydF4y2Ba
2.2。相关工作gydF4y2Ba
Rateless代码现在吸引视频应用程序中的应用程序。在认知无线电的视频gydF4y2Ba
32gydF4y2Ba ],rateless错误编码补偿的机会主义的二次视频数据包源干扰的主要居住者无线频道。从本质上讲,这是相同的网络编码技术应用于(gydF4y2Ba
33gydF4y2Ba ),因为它允许一组子信道分布在可用的无线频谱,可伸缩的视频没有来源之间的协调。在[gydF4y2Ba
32gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba
33gydF4y2Ba ],rateless代码应用于包而不是块内的数据包,也是单播视频流在网络上的应用程序在gydF4y2Ba
10gydF4y2Ba ]。因为喷泉的符号代码生成稀疏分布,任何不协调的来源不可能构造相同的两个符号。然而,这不是本文提出采用rateless编码,如(gydF4y2Ba
32gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba
33gydF4y2Ba )有多个不协调的渠道,而这里有一个单通道与接收方协调。出于同样的原因,BlueTorrent有关,gydF4y2Ba
34gydF4y2Ba ]提到通过蓝牙网络编码,与当前的纸。gydF4y2Ba
在[gydF4y2Ba
35gydF4y2Ba ),这是观察到典型的误差控制方法在节能方面工作不佳,与类似的评论部分gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba 。它提出了在gydF4y2Ba
35gydF4y2Ba ],应该探索频道找到错误条件,于是ARQ重发调整的水平。然而,无线信道的波动可能会使测量不可靠。工作(gydF4y2Ba
36gydF4y2Ba )提出了一个计划的错误控制不同根据信道条件和相对能量预算RS编码和选择性重复ARQ。在我们的论文中,两个类型模型允许瑞利衰落条件建模,数据包大小的方式是独立的。发现有一个阈值,超过这个选举委员会是必要的,尽管能源预算的增加。在[gydF4y2Ba
37gydF4y2Ba ),包级别选举委员会(在我们的论文不是块级)和权力分配在蜂窝无线电联合优化。结合了分层视频编码和选举委员会的工作,与保护的程度不同的优先级层。层实际上传播取决于发送者的电力资源。gydF4y2Ba
在[gydF4y2Ba
38gydF4y2Ba ),选择rateless编码解码计算复杂度降低的原因减少能源方案无线网状网络。这个方案相比,网络编码数据广播和类似的方案。其他人已经注意到rateless编码节能的优势,例如在gydF4y2Ba
39gydF4y2Ba ],rateless编码应用在传感器网络中数据不视频和减少解码复杂性角度和不一定因为减少传输开销。gydF4y2Ba
2.3。蓝牙gydF4y2Ba
蓝牙的短程,FHSS传输,集中多个访问控制通过TDMA和master-driven TDD系统意味着它不太容易干扰其他蓝牙网络。蓝牙采用可变大小的数据包的最大五跳频时段625微秒的时间。每个蓝牙框架由一个数据包从发送节点传输超过3或5,每天播发或者刊登在接收器回复数据包占用至少一个槽,结果每一帧有偶数个插槽。蓝牙2.1 v的功能支持空气率为3.0 Mb / s,总值2.0 Mb / s,除了最初的1.0 Mb / s基本汇率。EDR功能允许更高质量的视频流,而选择频道利率低利率可以用于不良通道条件,保留的基本通道数据包报头和很穷(< 10 dB信噪比(信噪比))通道。gydF4y2Ba
因为包的量子化效应,蓝牙异步连接(ACL)数据包大小变得重要。从图gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba 很明显,选择一个小数据包大小导致相对较低的吞吐量,和全填充包青睐未填满包。因此,我们假设一个蓝牙控制器的行为是,给定一个最大蓝牙packetisation计划,数据包的最大用户负载将会形成。然而,如果到达的数据包不证明预设最大计划减少计划。蓝牙的包结构进一步描述在以下部分。gydF4y2Ba
图1gydF4y2Ba
吞吐量量子化效应对蓝牙功能模式。gydF4y2Ba
3所示。方法gydF4y2Ba
本节描述我们基于块rateless编码系统,然后继续描述的场景模拟。gydF4y2Ba
3.1。冗余块传输算法gydF4y2Ba
图gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba 显示了分区video-bearing蓝牙数据包的有效载荷分解成三个部分:(1)一块大小可变的冗余部分,与街区内产生的这部分rateless算法从之前的数据包;(2)下一个数据包的数据划分为与一个额外的块gydF4y2Ba
εgydF4y2Ba
块rateless算法,生成的gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
(gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
εgydF4y2Ba
)gydF4y2Ba
块需要重建的原始gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba 块有高概率;(3)CRC是一个默认的蓝牙包的一部分,但我们假设应用于解码gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba 当前包块。CRC的失败后,额外的块请求的发送者和这些发送第二包的第一部分连同其他有待重建包块。gydF4y2Ba
图2gydF4y2Ba
蓝牙packetisation结构,显示冗余块的合并到负载。gydF4y2Ba
完整的基于块的rateless编码算法详细描述在图gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba 。之前假设最初只是一个包没有冗余块现在搭载在当前包添加到原始gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
(gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
εgydF4y2Ba
)gydF4y2Ba
块已经传播增加成功的概率解码。企图解码后,之前的CRC包应用于确定有一个擦除。如果有一个擦除额外块通过蓝牙快速ARQ机制的要求,除非块重发的时间已经超过截止日期显示的视频帧数据包的数据形式。模拟显示的最后期限是设置为一个常数gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba 重试次数。gydF4y2Ba
图3gydF4y2Ba
基于块rateless编码算法,包失败是一个重建与冗余包块。gydF4y2Ba
关键的操作rateless纠错是第1部分中包含块的数量蓝牙数据包的有效载荷。蓝牙的本机基于块的选举委员会的计划雇佣了15块由于其错误编码方案(参考部分gydF4y2Ba
3.2gydF4y2Ba ),对于比较和易于实现,15块也用于基于块rateless编码方案。如果发送冗余块最小和最大数量的定义15块,5和50个,分别在模拟部分gydF4y2Ba
4gydF4y2Ba 。除了初始化包,冗余块的起始数量是最小数量(5块)在我们的模拟。收到一个连续的序列gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba 100年成功传送的数据包,在模拟,则减少了一个极限。在失败后重建任何包gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba th传输块的冗余块包含在包的数量在未来增加一个因素gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba 在模拟设置为1.5。这个保守的政策波动通道导致无法改正的错误第一次发生时迅速增加冗余。gydF4y2Ba
如果不止一个前袋相同的帧类型错误冗余块津贴是根据重发剩余的比例分割为每个数据包,允许一些不规则的需要分配一个整数块。比例计算的比例因子gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba 。一个简单承认视频帧类型的不同的重要性是由改变分配的比例为I -一”型,P -,和B-frame数据包。(我和预测代码P-frames参考系(参考部分gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba ),而bi-predicted B-frames本身没有预测作用。)其他基于优先级的计划是可能的。gydF4y2Ba
3.2。其他选举委员会的计划gydF4y2Ba
蓝牙已经FEC-bearing数据媒体(DM)包,可以在基本的版本1的可怜的信噪比。选举委员会和错误控制的蓝牙系统已经广泛的描述(gydF4y2Ba
22gydF4y2Ba ]和[进行了总结gydF4y2Ba
19gydF4y2Ba ]。为了避免扩展摘要的长度,读者被这些文档,而本节描述蓝牙选举委员会系统的变异。删除(15、10)汉明码是应用于15块,可以应对破裂两个孩子的大小,取决于译码器(gydF4y2Ba
40gydF4y2Ba ]。与rateless代码作为一个点的比较,人们猜测DM包方案扩展到EDR传输模式。这个扩展方案已经提出了(gydF4y2Ba
41gydF4y2Ba ),是完全可行的。表gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba 总结了额外EDR异步连接(ACL)现有模式的分组类型(根据规范),以及EDR DM-type数据包时,符号的选举委员会的添加功能。gydF4y2Ba
表1gydF4y2Ba
蓝牙功能ACL分组类型,包括额外的DM数据包。(长度和主奴比特率,单个ACL主从逻辑链接,DM =数据媒体率(FEC)和DH =高速率数据(没有选举委员会)。2-DH3 2.0 Mbps调制三个时间段包)。gydF4y2Ba
包类型gydF4y2Ba
用户有效载荷字节gydF4y2Ba
不对称的马克斯。率(Kbps)gydF4y2Ba
2-DM1gydF4y2Ba
0-36gydF4y2Ba
230.4gydF4y2Ba
2-DM3gydF4y2Ba
0 - 245gydF4y2Ba
782.9gydF4y2Ba
2-DM5gydF4y2Ba
0 - 453gydF4y2Ba
965.7gydF4y2Ba
2-DH1gydF4y2Ba
0-54gydF4y2Ba
345.6gydF4y2Ba
2-DH3gydF4y2Ba
0 - 367gydF4y2Ba
1174.4gydF4y2Ba
2-DH5gydF4y2Ba
0 - 679gydF4y2Ba
1448.5gydF4y2Ba
3-DM1gydF4y2Ba
0-55gydF4y2Ba
354.1gydF4y2Ba
3-DM3gydF4y2Ba
0 - 368gydF4y2Ba
1184.3gydF4y2Ba
3-DM5gydF4y2Ba
0 - 681gydF4y2Ba
1452.0gydF4y2Ba
3-DH1gydF4y2Ba
0 - 83gydF4y2Ba
531.2gydF4y2Ba
3-DH3gydF4y2Ba
0 - 552gydF4y2Ba
1776.4gydF4y2Ba
3-DH5gydF4y2Ba
0 - 1021gydF4y2Ba
2178.1gydF4y2Ba
在模拟部分gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba ,FEC-bearing数据包从表3 dm数据包gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba 。额外的比较是用一种自适应FEC-bearing计划假定知识完美的通道。FEC-bearing数据包只能选择当通道进入一个糟糕的状态。自适应方案介绍,因为它能节约能源,减少开销当信道条件放松。因为本机FEC-bearing蓝牙方案已经有1/3的速度,也就是说,相当大的开销,自动ARQ通常是关闭,以避免增加联邦选举委员会的开销。(ARQ有效关闭gydF4y2Ba
22gydF4y2Ba )通过设置蓝牙冲超时最小值)。gydF4y2Ba
此外,比较是用一个简单的基于分组rateless编码方案中添加(即10%的冗余。,十分之一包是多余的),而33%的冗余固定的选举委员会。基于块的rateless和自适应FEC方案做的,当然,有不同比例的冗余。gydF4y2Ba
3.3。通道模型gydF4y2Ba
Gilbert-Elliott两国离散遍历马尔可夫链模型的无线蓝牙主人和奴隶之间的通道误差特征节点。的平均持续时间一个良好的状态,gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
被设定为2秒,在一个糟糕的状态,gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
bgydF4y2Ba
被设置为gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
×gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
,在那里gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba 是一个参数变化改变不良状态的持续时间。单位为625微秒(蓝牙时间段持续时间),gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
3200年gydF4y2Ba
这意味着从gydF4y2Ba
(1)gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
PgggydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
gydF4y2Ba
gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
bgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
从gydF4y2Ba
,鉴于当前状态很好(gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba ),gydF4y2Ba
PgggydF4y2Ba ,下一个状态的概率也gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba ,是0.9996875。好的和坏的状态都是由瑞利信道建模与平均信噪比gydF4y2Ba
35gydF4y2Ba
±gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
dB和gydF4y2Ba
25gydF4y2Ba
±gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
dB的gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba 和gydF4y2Ba
bgydF4y2Ba 州,分别。gydF4y2Ba
3.4。可穿戴式网络gydF4y2Ba
蓝牙网络图gydF4y2Ba
4gydF4y2Ba 包含两个生物传感器,摄像头,源和头盔显示器与外部源可能作为一种交换生物传感器数据与其他成员和外部传感器数据的来源。的视频源被认为是可变码率(VBR),以确保高质量的限制内可用的带宽。编码视频转移到中央节点,解码后,显示发生以及适度的增加显示符合生物传感器数据的解释。注意,如果显示包含文本那么好的分辨率是必要的。心电图和脑电图生物传感器是假定输出以恒定比特率(CBR)。外部源被建模为一个开关源在比1秒到2秒的比特率平均分割在两个方向。然而,从主节点轮询包和空包返回给外部源会占据很大一部分的可用带宽,当外部源。假定的数据率的来源是详细的表gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba 随着包大小。心电图源是来自[gydF4y2Ba
42gydF4y2Ba ]。心电图、脑电图和外部源使用3 dh5所有数据包(参考表gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba )。视频,载荷的大小取决于所需的冗余块修正之前的失败的数据包。此后,3 dh5数据包被选中。gydF4y2Ba
表2gydF4y2Ba
交通流量在网络模拟耐磨(从图gydF4y2Ba
4gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
奴隶gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
S2gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
奴隶gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
…gydF4y2Ba
M =主节点)。gydF4y2Ba
沟通gydF4y2Ba
平均比特率(Kb / s)gydF4y2Ba
类型(数据包大小)gydF4y2Ba
S1 MgydF4y2Ba
256年gydF4y2Ba
研究设计gydF4y2Ba
M S2gydF4y2Ba
256年gydF4y2Ba
研究设计gydF4y2Ba
S3 MgydF4y2Ba
1000年gydF4y2Ba
CBR (800 B)gydF4y2Ba
S4 MgydF4y2Ba
3.6gydF4y2Ba
CBR (800 B)gydF4y2Ba
S5 MgydF4y2Ba
50gydF4y2Ba
CBR (800 B)gydF4y2Ba
图4gydF4y2Ba
蓝牙无线传感器网络,显示主人和奴隶节点。gydF4y2Ba
3.5。仿真设置gydF4y2Ba
本研究采用位老人,美国辛辛那提大学蓝牙(UCBT)扩展到知名ns-2网络模拟器(v . 2.28使用)。UCBT扩展支持蓝牙功能,但也建立在以前的空气模型蓝牙扩展IBM和Blueware BlueHoc等。Gilbert-Elliott通道模型编码在c++中被一个叫做ns-2 otcl脚本。所有链接都设置为最大EDR空气流量总值3.0 Mbps。UCBT仿真参数设置为全向天线类型,以及设备之间的距离是1米,是适合一个可穿戴的网络。(实验也进行了设置2米的距离没有明显差异的结果。)所有其他设置默认的。模拟运行都重复100次,平均生产汇总统计结果。gydF4y2Ba
主要进行了模拟输入从mpeg - 2编码比特流平均速度的256 kbps 30秒的视频剪辑与温和的运动。PSNR值被发现通过重建mpeg - 2解码器的引用。显示率为25帧/秒,导致在每次运行750帧。源视频是常见的中间格式(CIF)份(gydF4y2Ba
352年gydF4y2Ba
×gydF4y2Ba
288年gydF4y2Ba
像素)共和党的结构gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
12gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
(在标准编解码器gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
指定共和党和长度gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
是图片的数量之间的锚照片)。在[gydF4y2Ba
43gydF4y2Ba ),这是表明,形成全填充蓝牙包超过了需要保留mpeg - 2片边界,而在固定网络保存出错恢复的目的。因此,正如前面提到的,3 dh5包默认选中,此后,全填充包3 dh型形成的到达编码的视频流。结果模拟视频流在这种情况下描述。gydF4y2Ba
4所示。仿真结果gydF4y2Ba
实验进行了流媒体的视频部分gydF4y2Ba
3.5gydF4y2Ba 。指标在两跳图记录gydF4y2Ba
4gydF4y2Ba 视频直播。例如,包丢失记录作为一个总在跳。不同数量的冗余块包含在包的有效载荷,如果一个或多个数据包被发现之前已经失败。对于任何一个包错误,重发一直持续到重发的数量,gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba 超过十个,十试图重建后假设数据包显示最后期限将会被超过。的帧率25帧/秒,一个框架显示每0.040秒,而十重发0.375秒。假设更糟的MPEG2 CIF-sized帧中的每个18片然后小约20帧的播放缓冲区足够即使所有18是错误的。大型缓冲区会导致被动的能量消耗,减少系统的生命周期在充电之前是必要的。后gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba 超过数据包是声明为丢失。五十个数据包的发送缓冲区大小足以避免缓冲区溢出的包丢失,虽然增加了视频到达率可以改变这种状况。gydF4y2Ba
图gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba 显示有一个大幅减少丢包率的数量(丢失的数据包传输的数据包数量)在给定的平均信噪比相对较小的投资冗余块。通过超过重新发送限制所有损失发生。还要注意,在图gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba 有一个国家瑞利信道,而后来测试用的两通道模型部分gydF4y2Ba
3.3gydF4y2Ba 。图gydF4y2Ba
6gydF4y2Ba 显示,传输深度,gydF4y2Ba
d,gydF4y2Ba 增加还有一个更高的机会恢复以前失败的数据包,数据包损失下降gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba 。然而,gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba
任意选择的,因为它可能会导致不能错过截止日期显示。理想情况下,gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba 应该匹配播放缓冲区的大小,任意选择可能导致错过了截止日期显示。gydF4y2Ba
图5gydF4y2Ba
丢包率根据冗余块的数量与不同瑞利信道信噪比。gydF4y2Ba
图6gydF4y2Ba
根据传输深度(丢包率gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba (索引),不同的持续时间gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba )在两国瑞利信道的不良状态。gydF4y2Ba
在图gydF4y2Ba
7gydF4y2Ba ,补充识别交通和其他表的流量来源gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba 打开,而丢包率为每个部分的其他FEC-bearing计划吗gydF4y2Ba
3.2gydF4y2Ba 相比之下,拟议的rateless编码方案。丢包率的比值对总包丢失数据包传输的视频流。赔付率是判定对信道条件恶化受参数gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba 从部分gydF4y2Ba
3.3gydF4y2Ba 。从图gydF4y2Ba
7gydF4y2Ba ,很明显,该rateless方案优于本地方案和越来越坏状态持续时间增加。相比,一个简单的分组方案、基于块rateless计划减少包丢失,因为它是能够适应增加破裂长度。分组rateless编码方案相比,减少了冗余的水平固定的选举委员会的计划,导致更多的包丢失。自适应FEC方案更有效地防止错误分组rateless方案,但相比能更好地补偿信道参数增加时。gydF4y2Ba
图7gydF4y2Ba
比较基于块的包丢失rateless编码与竞争生物传感器和各种FEC-bearing流流量,不同时间(索引gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba )在两国瑞利信道的不良状态。gydF4y2Ba
各种方案也比较,见图gydF4y2Ba
8gydF4y2Ba 的能源效率。能源效率是交货率根据传动功率调整。然而,假设传动功率归一化,能源效率是一样的交货率,即数据成功传输到总比数据传输。虽然“没有选举委员会”情节涉及选举委员会没有开销,它仍然有一个贫穷的节能效率相比,该方案由于更少的比特传输成功。自适应FEC相对在减少能量比固定的选举委员会,但当然从图gydF4y2Ba
7gydF4y2Ba ,不可恢复的数据包的数量更大。更好的信道条件下,基于块和分组rateless编码也有类似的能源效率。然而,当信道条件恶化,成功接收数据包通过分组变量较少,导致能源效率急剧恶化。gydF4y2Ba
图8gydF4y2Ba
比较能源效率的基于块的rateless编码与竞争生物传感器和各种FEC-bearing流流量,不同时间(索引gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba )在两国瑞利信道的不良状态。gydF4y2Ba
根据基于“增大化现实”技术的游戏场景中,数据包使前两跳在蓝牙网络显示在头盔显示器。处理延迟在主节点是被忽视的。利率是相同的数据表gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba 。播放缓冲区的大小50包假设,也就是大小用于(gydF4y2Ba
44gydF4y2Ba 为一个移动应用程序)。大播出缓冲区导致内存消耗通过被动的能源消耗。在这些测试中,启用ARQ但四重传请求的最大数量,而块rateless方案可以不满十倍。从图、固定选举委员会的包受到相当大的延迟通道条件恶化时,他们必须当纠错传送是不够的。自适应FEC票价更好的选举委员会可以调整,以满足时间越长误差。然而,尽管在该方案块可能多次搭载在即将离任的包,他们错过了更少的显示框显示的最后期限,这是视频传输相关的标准。对数据包到达了在图的影响gydF4y2Ba
9gydF4y2Ba 。小姐的图记录数据包的百分比显示的最后期限基于块rateless和选举委员会的计划当通道坏状态持续时间的增加持续时间。gydF4y2Ba
图9gydF4y2Ba
比例的数据包丢失帧显示期限根据误差修正方案。gydF4y2Ba
在图gydF4y2Ba
10gydF4y2Ba ,比较之间的传递视频品质选择糟糕的状态持续时间的PSNR的合理水平。图显示的视频质量rateless交付计划也优于蓝牙选举委员会计划在应用到功能包。相对好转增加而延长坏状态持续时间。gydF4y2Ba
图10gydF4y2Ba
视频传输质量比较使用rateless编码方案和EDR FEC-scheme。gydF4y2Ba
图gydF4y2Ba
11gydF4y2Ba 开销之间的比较,提出基于块rateless计划(12冗余块)和一个简单的分组rateless编码方案。一个国家瑞利信道模拟也发生在图gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba 。两种方案都必须维持小比例gydF4y2Ba
εgydF4y2Ba
从一个有限长度(10%)开销rateless编码方案中提到的部分gydF4y2Ba
2.1gydF4y2Ba 。图gydF4y2Ba
11gydF4y2Ba 表明该方案的开销仍然在更低的信噪比降低而简单的分组系统。信道条件负责(正如在图突然增加开销gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba 有丢包率迅速增加)。尽管这些条件的影响被夸大了,获得明显减少开销。gydF4y2Ba
图11gydF4y2Ba
基于块的开销和简单的分组rateless编码与不同瑞利信道信噪比。gydF4y2Ba