随着智能终端设备数量的迅速增长,全球移动数据量以每年62%的速度骤增,预测到2020年,连接到全球互联网的移动终端数量将达到2120亿,在这些终端产生的数据量中,75%将会是多媒体内容。然而由于当前无线网络资源和计算能力的局限性,已经无法为迅猛增长的多媒体数据提供可靠的传输服务,因此研究更高效更智能的多媒体传输技术具有重要的意义。本论文的主要工作和创新成果如下:首先,研究了无线多媒体端到端传输的联合信源信道编码技术。综合考虑物理层的能量和时延约束、链路层的信道纠错码技术以及应用层的多媒体内容特征差异性,以优化多媒体传输质量为目标,提出了基于帧的跨层信源信道编码比特分配方案。和过去工作不同的是,按照帧的重要性将视频帧分组,提出复杂度降低的基于分组的信源信道编码方案。根据能量和时间约束,对于整个视频流合理分配信源编码周期,然后对于每个信源编码周期动态分配各个帧的信道编码比特,最终获得更优的多媒体质量。由于可选择的信源编码周期和信道编码速率都是有限的,所以可以使用遍历法搜索得到最优解。结果表明,提出的联合信源信道编码方案和过去的方案相比,在提高多媒体传输质量的同时降低端到端传输的能量和时间开销。为端到端的多媒体传输提出了一种跨层的比特资源分配方案。其次,研究了基于多天线共享中继的D2D(Device-to-Device)网络模式选择和共享中继的功率控制方案。通过控制多天线共享中继的发送功率,以用户为中心的模式选择被建立为总能量受限的视频服务质量QoS(Quality of Service)优化模型,动态选择D2D链路的频率共享模式(复用或专用)、视频帧的压缩方式(I帧、P帧或B帧)、帧的传输路径。传输路径包括使用中继的蜂窝链路、无中继的蜂窝链路、使用中继的D2D链路、无中继的D2D链路。并考虑多路径传输和重传机制,每个数据包可以通过一条以上的多条路径传输,在每个路径的传输过程中,自动请求重传错误的或丢失的数据包。通过建立并分析所有模式下网络的信干噪比性能,选择最优模式组合。结果表明,在改变传输能量约束或改变不同路径的传输距离时,提出的联合功率控制和模式选择方案能够提高接收端的视频质量。在大部分情况下,复用模式优于专用模式。仿真表明把所有帧都编码成I帧、中继使用最大的发送功率或每个帧只在一条链路上传输都并非最佳决策。该方案对多天线中继存在的场景下D2D通信的模式选择研究具有重要贡献。接下来,研究了蜂窝网控制下D2D网络中多媒体传输的信源选择和功率控制方法。首先定义了基站和D2D用户的收益函数,两者的收益取决于基站的奖励策略(用价格表示)和设备的贡献行为(用发送功率表示),双方的交互过程建立为Stackelberg博弈模型,通过分析基站的奖励策略和设备的贡献行为之间的关系,求解Stackelberg博弈的功率和价格均衡解。基站根据均衡时的收益,选择最优的信源发送设备,为每个已选择的信源节点选择最优的发送功率,使得基站和信源设备的收益都达到最大。以博弈论为基础的信源选择和功率控制方法为蜂窝网控制下D2D用户的配对提供了一种简单的经济学模型,促进了D2D通信的实现,很大程度上提高了D2D网络多媒体传输的质量,并增加了整个网络的社会收益。最后,研究了多媒体通信过程中业务提供商、内容供应商和用户三者之间的经济效益模型,给出了多媒体传输过程中资源分配的博弈论方法。首先定义了业务提供商、内容供应商和用户的效益函数,三者的效益关于资源的定价、资源动态分配的变化而变化,三方的交互过程建立为两个领导者(业务和内容提供商)和一个跟随者(用户)之间的Stackerlberg博弈模型,从博弈论的角度分配发送功率、重传次数等资源。业务提供商向用户提供多媒体传输服务,传输内容来自内容供应商,根据用户的支付额度、信道条件和多媒体的失真减少等特征,不同数据包将分配到不同上限的传输次数(Transmission Times’Limitation,TTL)和不同价格,使博弈论的参与者(业务提供商、内容提供商和用户)的收益都达到最大。和统一传输次数或统一视频帧的重要性两个方案相比,本文提出的智能的不平等定价方案提高了多媒体传输质量和用户的收益。