随着第三代、第四代蜂窝移动通信技术的迅速发展,基于蜂窝网络的移动视频业务正方兴未艾,吸引越来越多的注意力。但是,蜂窝网络的低带宽、高抖动、高误码等特点,以及基于时域参考的预测编码机制,都导致了视频信息在蜂窝网络上实时传输时面临包丢失造成的质量受损等挑战。虽然现有的视频编码标准都提供了编码与传输的容错技术,但这些技术能否适用于蜂窝视频,需要进行验证或有针对性地改进。本文主要针对蜂窝网络上视频编码与传输中的容错技术进行了多方面的研究,这些研究工作对于蜂窝视频的实际应用具有重要意义。本文中,蜂窝视频定义为基于蜂窝移动网络的无线视频通信。具体地说,本文的研究工作可以概括如下:首先介绍了蜂窝视频编码与传输所涉及的相关基础技术:视频编码的基本原理及视频编码国际标准的发展历程、无线视频编码与传输中的容错技术现状及各自特点。对蜂窝视频的应用场景及相关协议、面临的主要挑战和目前的研究方向,也作了相应的阐述。跨层设计打破了网络协议层次间的约束,通过对各层参数的提取分析和信息共享,实现了资源的最优化配置并达到全局性能最优。论文对基于跨层技术的蜂窝视频容错编码技术进行了研究,并提出了两个分别适用于下行和上行蜂窝网络的容错视频编码方案。针对移动基站能够提供视频软件代理的情况,提出了基于跨层丢帧的容错性视频编码方案:在链路层不对等重传的基础上,通过设计链路层和应用层(编码器)跨层反馈,实现编码器动态的参考帧选择和刷新,将无线信道突发的连续性丢帧错误扩散为主动的分散性丢帧,以达到更为有效的视频编码传输和更高质量的接收端重建视频。考虑到在目前的2.5G移动基站上设置视频代理需要巨大的改造和安装成本,提出了一种无需在基站上设置软件代理的蜂窝视频容错编码方案。该方案面向上行蜂窝网络的视频传输,在不对现有蜂窝网络移动基站软硬件进行改动或升级投资的条件下,通过基于预测的链路层丢帧感知和链路层到应用层的跨层反馈,来实现编码器对信道波动的自适应策略调整,从而达到增强的容错性能。仿真实验的结果表明:所提的基于跨层反馈的容错编码方案均优于未考虑跨层技术的编码方案。在基于蜂窝网络的移动流媒体等存储视频业务中,不对等错误保护是对信道等带宽资源进行优化分配的一种有效措施。而不对等保护的关键,是准确而快速地进行不同视频内容单元(宏块、片/片组或帧)的重要性判别。在对已有的传输失真(其大小用来判断内容单元的重要性)估算方案研究分析的基础上,对蜂窝网络上视频成帧丢失造成的图像组级(GOP-level)传输失真的估算进行了建模。首先,在分析传输误差的传播链路和GOP级传输失真计算的基础上,利用存储视频流中预先计算得到的运动矢量等信息,设计了一种GOP级传输失真的递推计算算法。在此基础上,通过对成帧丢失GOP内失真传播曲线的统计分析,提出了基于线性分段拟合的GOP级传输失真快速估计模型。基于上述算法和模型,发送端可以准确快速地估算出每帧图像的GOP级传输失真,为图像帧不对等重要性的准确判决提供依据。通过对不同场景下多个典型视频测试序列的仿真,结果证实了本文所提算法和模型的准确性和鲁棒性。灵活宏块排序(FMO)是H.264/AVC标准提出的一种用来增强错误掩盖性能的视频片划分技术。但FMO存在分片之间重要性无法辨别的缺点,导致其难以和UEP技术进行联合应用。论文提出了一个新的用于不对等保护的视频片组(Slice group)划分方案。通过对基于RS码的FEC信道编码后视频包丢失概率的推导分析发现,在片组划分的宏块分配比例和保护能力之间存在一个折衷。而找到这个最优的折衷,即最优的片组间宏块分配比例,就会在给定信道资源条件下得到最小的期望传输总失真。基于此,提出了一个用于不对等保护的失真最小的片组划分方案。实验仿真结果表明,基于失真最小的视频分割方案在R-D性能上要优于现有的片组间宏块平均分配的划分方案。论文最后介绍了自主设计的基于CDMA2000-1X的移动视频监控系统及其容错措施。在设计实现了基于DSP和CPU的嵌入式实现平台基础上,提出了提出一套适于蜂窝网络的、信道自适应的容错方案,有效地降低因发送码率与信道有效带宽不匹配造成的拥塞丢包概率。同时,改进的AIMD控制算法也提升了信道带宽的利用率。该项目的成功验收和大量测试结果,表明了系统设计的成功,也验证了信道自适应的容错策略的有效性。