On optimization of wireless multimedia broadcasting

Bu tez raporu, hem hücresel hem de tasarsız ağlardaki kablosuz yayın sistemleri için katmanlar arası taslakların geliştirilmesiyle ilgilidir. Katmanlar arası tasarımın, noktadan noktaya kablosuz iletişim sistemlerinde önemli kazanımlar sağladığı zaten bilinmektedir. Ancak, yayın sistemlerinin doğasında bulunan noktadan çoklu noktaya iletim, birçok araştırmacının bu konuda katmanlar arası bir çözüm uygulanabileceğini düşünmesini engellemiştir. Bu tez raporu, bu düşünceyi değiştirmeyi amaçlamaktadır. Tez raporunda, kablosuz yayın sistemleri için pratik katmanlar arası çözümlerin var olduğunu ve önemli performans kazanımları sağladıklarını göstermekteyiz.İlk olarak, yayınlanacak video içeriğinin iletimden önce SVC ile kodlanmış olduğu bir CDMA tabanlı hücresel yayın sistemini ele almaktayız. Bu senaryoda, video yayını servisini alan kullanıcı sayısını ve başarıyla kodçözülmüş ortalama video veri hızını birlikte eniyilemeyi amaçlayan bir katmanlar arası çözüm önermekteyiz. Önerilen yayın sistemi çoklu amaç eniyilemesi kullanarak kod uzayının SVC içeriğinin katmanları arasında en iyi şekilde bölmeyi amaçlamaktadır. Bu sistem kodçözülmüş ortalama video veri hızını enbüyülten ve temel video kalitesindeki kesinti olasılığını enküçülten eniyi ödünleşim noktasını bulmaktadır. ITU Yaya A ve Taşıt B kanalları için yapılan benzetimler, 1xEV-DO gibi bir 3G sistemi video yayını için kullanıldığında, yüksek veri hızlarında düşük hizmet kesinti olasığı ile video yayını yapılabildiğini ancak ölçeklenebilir video kodlayıcısının bu amaca uygun olmayabileceğini göstermektedir.İkinci olarak, en son teknoloji video kodlayıcısı H.264/AVC ile video kodlamasının yapıldığı bir hücresel yayın sistemini ele almaktayız. Burada, video yayını servisini alan kullanıcı sayısı ile alınan ortalama video kalitesi eniyilenmektedir. Bu problemi en iyi şekilde çözebilmek için, fiziksel ve uygulama katmanlarındaki değişkenler, katmanlar arası şekilde, hem gönderilen videonun özelliklerine ve hem de kablosuz kanala göre ayarlanmaktadır. H.264/AVC kodlayıcısı kullanılarak birden çok iletim hızına destek veren bir kablosuz sistem için, içerik uyarlamalı, çoklu amaç eniyilenmiş katmanlar arası video yayını şeması önermekteyiz. Eniyileme problemi, alınan ortalama video PSNR değerini enbüyülten ve video yayını servisindeki kesinti olasılığını enküçülten en iyi ödünleşim noktasına ulaşmak için, hem H.264/AVC kodlayıcısındaki hem de fiziksel katmandaki sistem değişkenlerini bulmayı amaçlamaktadır. ITU Yaya A ve Taşıt B kanalları için yapılan benzetimler, katmanlar arası tasarım ile sistem başarımında önemli kazanımlar elde edildiğini göstermektedir.Üçüncü olarak, kaynak kullanıcı tarafından başlatılan ve katılan kullanıcıların işbirliğinde bulunabildiği bir kablosuz tasarsız tümegönderim sistemini ele almaktayız. Bu senaryo, verilen toplam enerji kısıtı ile en iyi kapasite değerine ulaşmak için hangi kullanıcıların röle olarak seçileceği gibi önemli sorunları içermektedir. Belirli bir kullanıcı sayısı ve bu kullanıcılar arasındaki kanal durum bilgisi verildiğinde, enerji kısıtını sağlayan ve en iyi tümegönderim kapasitesini sağlayan işbirlikçi kullanıcı kümesinin bulunması polinom zamanda çözülemeyecek kadar zor bir problemdir. Bu problemi kolaylaştırmak için, sınırsız sayıda kullanıcının olduğu dairesel tasarsız bir ağ üzerinde çalışılmaktadır. Bu durumda, verilen enerji kısıtı için en iyi tümegönderim kapasitesini belirleyen kritik noktalar bulunmaktadır. Bunun ardından, kuramsal model ile hesaplanan buluşsal değerlere ve kanal durum bilgisine dayalı iki algoritma, bir dağıtımlı ve bir merkezi, sunulmaktadır. Önerilen yöntem, sadece "en iyi tümegönderim kapasitesini elde eden röle seçim problemi"ne pratik bir çözüm önermekle kalmayıp, sistem başarımında da önemli artışlar sağlamaktadır. Her iki önerilen yöntemin tümegönderim kapasitesinin, gerçekçi kabullere bağlı farklı sistem ayarlarındaki davranışları incelenmektedir. Sonuçlar, tümegönderim için rasgele ve dağıtımlı röle seçimi yönteminin kullanılmasıyla, en kötü durumda bile sistem başarımında önemli artışlar elde edildiğini göstermektedir.