About a Realistic Joint Source-Channel Decoding Solution for Multimedia Transmissions

Vers une solution réaliste de décodage source-canal conjoint de contenus multimédia

Cédric Marin (1)

1 L2S - Laboratoire des signaux et systèmes

In the context of video transmission over mobile networks, pictures have to be strongly compressed to fit within the reduced available bandwidth. However, the more the data is compressed, the more it is senstive to transmission errors. To insure an error-free signal at the video decoder input, several mechanisms are integrated into the modern receiver. These techniques mainly consist in retransmitting damaged packets and/or improving protection by adding redundancy to data (channel coding). These methods are efficient but involve high ressource consumption. Recently, joint source-channel decoding (JSCD) concept was proposed to improve the multimedia transmission quality. It consists in using the inherent redundancy in the transmitted data to enhance the decoding quality. In this thesis, we introduce an original JSCD scheme exploiting the semantic and syntactic properties of the multimedia stream along with the error detection codes (CRC) protecting packets. Then, we consider the problematic for integrating JSCD schemes in traditional receivers and demonstrate that several modifications are required to reach a realistic solution. We finally propose an universal principle to simply get round these difficulties based on a new protocol structure management. These techniques have been simulated assuming a point-to-point H.264 video transmission over WiFi channels. Simulation results demonstrate a significant link budget improvement.

Lors d'une transmission vidéo sur les réseaux mobiles, les données doivent être efficacement comprimées pour s'adapter à la bande passante réduite du support. Cependant, plus un flux multimédia est comprimé, plus il est sensible aux erreurs de transmission. Pour garantir un signal exempt d'erreur à l'entrée du décodeur source, plusieurs mécanismes sont incorporés dans le récepteur. Ces techniques consistent principalement à retransmettre les paquets erronés et/ou à rajouter des redondances aux données transmises. Ces méthodes sont efficaces, mais entraînent une consommation excessive de ressources. Récemment, le concept de décodage conjoint a été proposé. Il consiste à utiliser les redondances inhérentes contenues dans les informations transmises pour améliorer la qualité du décodage multimédia. Dans cette thèse, nous explorons cet axe et proposons un nouveau schéma de décodage conjoint exploitant les propriétés sémantiques et syntaxiques du flux ainsi que les codes de détection d'erreurs (CRC) protégeant les paquets. Parallèlement, nous étudions les problématiques d'intégration des schémas de décodage conjoint dans les récepteurs traditionnels et nous montrons que de nombreuses modifications sont nécessaires. Nous proposons ensuite un principe universel permettant de résoudre simplement les difficultés en exploitant différemment la structure protocolaire. Ces techniques ont été testées en considérant une transmission vidéo H.264/AVC point-à-point sur un support WiFi. Les résultats obtenus ont confirmé l'intérêt du décodage robuste par une amélioration significative du bilan de liaison.

Mots clés: video compression; wireless networks; robust decoding; channel coding; iterative decoding; signal processing

Mots clés: compression vidéo; réseaux mobiles; décodage robuste; codage canal; traitement du signal

Domaines: Traitement du signal et de l'image [eess.SP]

Cédric Marin. Vers une solution réaliste de décodage source-canal conjoint de contenus multimédia. Traitement du signal et de l'image [eess.SP]. Université Paris Sud - Paris XI, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00472393⟩