異構環境下基於NOMA系統的接收驅動視頻多播

因爲我本專業是雲計算這塊的,所以下面這篇介紹的時候可能存在誤差甚至錯誤,如果你們發現,還希望評估中指出來,謝謝。

一,簡單介紹

將視頻序列的GOP進行3D-DCT變換之後,由於能量可以反映一定的重要性,所以根據方差將每塊劃分爲BL信號和EL信號,其中方差表示3D-DCT係數的平均能量。將塊按方差的下降順序排序,然後將排序後的塊一分爲二,分爲M塊BL信號塊,M塊EL信號塊。BL、EL通過SC放在一個物理數據包中,帶寬如果不足的情況下會採用和softcast類似的丟包策略,即放棄某些係數。這篇論文裏用戶分爲兩類,即近端用戶和遠端用戶。BS(基站)將不同功率級別賦予疊加信號,以區分他們在功率域的不同。更多的功率分配給BL信號,因爲BL需要能保證被遠端用戶接收。近端用戶部署的SIC算法(排除干擾)能夠正確解碼BL信號,並在解碼EL信號之前將其減去,所以可以同時解碼BL和EL信號,獲得更好的重建質量。遠端用戶只能解碼BL信號,EL信號視爲干擾。BL信號塊是低頻的,具有高能量,人眼對低頻信號很敏感,所以遠端用戶可以接受BL信號重建的視頻質量,近端用戶在BL信號重建視頻的基礎上,使用EL的高頻繼續提高視頻質量。

這篇文章裏提到了功率複用,這是NOMA裏面的特色,目的是爲了充分利用帶寬。所以這裏需要考慮功率分配的問題,爲了保證遠端用戶在EL信號干擾下的解碼性能,BL塊分配更多的功率。視頻重建的質量這裏使用失真來衡量,近端用戶的失真主要來自L塊上的LLSE解碼錯誤,大概由於BL功率大,而且近端用戶接受時傳輸的距離很短,所以幾乎是無干擾傳輸。對於遠端用戶而言,多了一個EL信號干擾。最後整理的失真就是近端用戶的失真加上遠端用戶的失真,再加上遠端用戶完全不能解碼EL塊而導致的MSE失真(常數)。具體公式如下圖:

                      

二、問題公式化即建模

該篇論文中主要優化兩個問題,一功率分配問題和BL、EL塊匹配的問題。並將這兩個合併描述爲失真最小化的問題,是一個NP難問題。

                                

 以上問題難解優化,所以將問題拆解爲兩個小問題,即功率分配問題和塊調度問題。

1,功率分配問題

                        

以上的問題由於存在干擾,很難將非線性優化問題轉換爲凸優化問題。而且該問題是廣義多項式分式函數,可以使用分支定界算法可以得到全局最優解。通過求解一個等價問題,進一步將轉換爲一系列線性規劃問題。因爲逆向LP問題的數量與優化變量的維數有關,所以全局最優不現實。前提假設,塊調度已經給定。該篇論文中採用兩階段功率分配:第一階段,在不考慮信道增益和干擾的情況下,根據塊對於重構的重要性預先分配功率。可用拉格朗日乘數法解決功率預分配問題,分配功率如下

                                   

第二階段根據預分配結果重新分配功率:

              

 2,塊調度問題(BL與EL)

前提條件,功率分配已經給定。該部分將BL塊與EL塊進行匹配,BL和EL在匹配的時候是擁有彼此完整的信息的。有如下定義:

                  

 除此以外每個BL和EL都有一個偏好列表,用來存儲其最想匹配的塊。這個列表是由如下公式決定的,即和哪一個匹配可以獲得更小的失真。

                  

還有一個問題就是有些塊可能很受歡迎,所以再提出blocking pair這個概念,定義如下:

   

算法僞代碼如下:

                      

時間複雜度:O(M^2)

最後感覺他這個算法僞代碼有點問題,下面貼上我稍微改進一點的

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