Robust Video Transmission System Employing Byte-Aligned Variable-Length Turbo Codes and Its Code-Rate Adaptation over Mobile Communication Channels

이동통신 환경에서 바이트 정렬 가변 길이 터보 코드의 적응 부호화율 적용을 통한 동영상 전송 시스템

  • 이창우 (가톨릭대학교 정보통신전자공학부) ;
  • 김종원 (광주과학기술원 정보통신공학과)
  • Published : 2004.07.01

Abstract

In this paper, a robust video transmission system is proposed. To effectively prevent the corruption of video stream and its propagation in spatial and temporal domains, a version of turbo code, so-called as byte-aligned variable-length turbo code, is applied. Protection performance of the proposed turbo code is first evaluated by applying it to GOB-based variable-size ITU-T H.263+ video packets, where the protection level is statically controlled based on the joint source-channel criteria. This protection is then extended to support the adaptation of code ratio to best match the time-varying channel condition. The time-varying Rayleigh fading channel is modelled considering the correlation of the fading channel. The resulting performance comparison with the static turbo code as well as the conventional RCPC code clearly demonstrates the possibility of the proposed adaptation approach for the time-varying correlated Rayleigh-fading channel.

본 논문에서는 회선교환 방식의 이동통신 환경에서 전송 오류에 강인한 동영상 전송 시스템을 구현하기 위해서 채널의 상태에 따라 적응적으로 부호화율을 변화시키는 터보 코드 기반 오류정정 기법을 제안한다. 제안 시스템에서는 먼저 가변길이의 응용계층 단위(segment)로 생성되는 영상 부호화 스트림에 부합하도록 바이트정렬 가변길이 (byte-aligned variable-length) 터보 코드를 사용한다. 즉 ITU-T H.263+ 동영상 스트림을 GOB (group of block) 별로 나누고 이를 채널 상태에 따라 적절한 바이트정렬 가변길이 터보 코드를 적용하여 보호하는 것이다. 이를 위하여 제안된 동영상 전송 시스템의 압축 부호화율과 오류정정 부호화율 간의 상관관계를 분석하고 정적인 상황에서 최적의 부호화율을 먼저 모색한다. 또한 실제적인 이동통신 채널을 적절하게 근사하는 시변 레일리 페이딩(Rayleigh fading) 채널을 모델링한 다음 채널 변화에 따라 부호화율을 적응적으로 조절하는 기법을 제안한다. 마지막으로 제안된 적응 기법의 적용에 따른 성능 향상을 동영상 전송 성능의 비교를 통하여 검증한다.

Keywords

References

  1. IEEE Commun. Mag. v.36 Extension of ITU-T recommendation H.324 for error-resilient video transmission N. Farber;B, Girod;J. Villasenor https://doi.org/10.1109/35.685375
  2. IEEE Journal on Select. Areas in Commun. v.18 Analysis of video transmission over lossy channels K. Stuhlmuller;N. Farber;M. Link;B. Girod https://doi.org/10.1109/49.848253
  3. ITU-T Multiplexing protocol for low bitrate multimedia communication over highly errorprone channels, draft ITU-T recommendation H.223-Annex C
  4. ITU-T Optional multiplexing protocol for low birate multimedia communication over highly error-prone channels, draft ITU-T recommendation H.223-Annex D
  5. Proc. IEEE Intl. Conf. Communication - ICC '93 Near Shannon limit error-correcting coding and decoding: Turbo codes C. Berrou;A. Glavieux;P. Thitimajshima
  6. Proc. IEEE Intl. Conf. Communications ICC '95 A comparison of optimal and sub-optimal MAP decoding algorithms operating in the log domain P. Robertson;E. Villebrun;P. Hoeher
  7. Proc. IEEE Globecom A Viterbi algorithm with soft-decision outputs and its applications J. Hagenauer;P. Hoeher
  8. IEEE Commun. Letters v.2 no.5 On the equivalence between SOVA and Max-Log-MAP decodings M. P. C. Fossorier;F. Burkert;S. Lin;J. Hagenauer https://doi.org/10.1109/4234.673659
  9. TDA Progress Rep. v.42 no.124 Soft-output decoding algorithms in iterative decoding of turbo codes S. Benedetto;D. Divsalar;G. Montorsi;F. Pollara
  10. Proc. Vehicular Technology Conference An efficient method for simulation of frequency selective isotropic Rayleigh fading A. Anatasopoulos;K. M. Chugg
  11. Bell System Tech. J. v.47 A statistical theory of mobile radio reception R. Clarke https://doi.org/10.1002/j.1538-7305.1968.tb00069.x
  12. Proc. SPIE Visual Communications and Image Processing 2002 Robust wireless video transmission employing byte-aligned variable-length turbo code C. Lee;J. Kim
  13. Turbo coding C. Heegard;S. B. Wicker
  14. 3GPP Technical Specification, TS 25.212 V4.2.0 Multiplexing and channel coding (FDD) 3rd Generation Partnership Project
  15. 3GPP Technical Specification TR 23.972 V3.0.0 Circuit Switched Multimedia Telephony