一种MIMO OFDM系统中具有端到端QoS保证的视频传输方案的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种MIMO?OFDM系统中具有端到端QoS保证的视频传输方法及系统，所述方法包含：步骤101）：采用平均比特互信息法预测每个H.264/AVC视频包的传输误包率PER和时延；步骤102）：根据ROPE算法以及步骤101）中预测的视频包传输误包率和时延，估计在若干不同的视频编码参数以及物理层调制编码参数组合下端到端的视频传输失真期望值；步骤103）将端到端视频失真期望值最小时所对应的视频编码参数和调制编码参数分别作为最优参数进行当前视频片的传输。本发明以端到端的视频失真为优化目标，通过对无线链路特性进行准确估计，并根据当前无线链路状态，联合应用层编码参数、物理层传输参数以提升到端到端的视频质量，从而提升用户对MIMO?OFDM系统的视频业务体验。
【专利说明】—种MIMO OFDM系统中具有端到端QoS保证的视频传输方
案
【技术领域】
[0001]本发明涉及移动通信【技术领域】，特别涉及一种MMO OFDM系统中具有端到端QoS保证的视频传输方案。
【背景技术】
[0002]随着移动互联网技术的飞速发展，人们对无线多媒体业务和应用的需求越来越强烈。与此同时，也出现了很多新的移动通信技术以提升系统容量和可靠性，MM00FDM即是其中之一，也是第四代移动通信系统的物理层技术。与有线通信系统相比，无线通信系统的特点就在于其信道衰落的时变性。因此如何对抗无线信道的时变衰落成为解决无线视频传输的关键所在，对于MIMO OFDM系统亦是如此。
[0003]联合的信源信道编码方法对于不同重要性的信息分配以不同的速率，同时用可靠信道编码传输重要的信息。不均等差错保护(UEP)和JSCC对于在MAC层对重要的信息分配而更好的传输资源具有同样的效果。联合PHY-MAC层跨层优化技术，在考虑QOS质量需求和无线信道信息的同时，通过调整MAC层无线资源分配以及物理层传输参数来优化视频传输质量。
[0004]以上所有技术虽然在某些方面显示出在健壮性视频传输中的优势。然而，无线通信的最终目标是给用户提供端到端的QoS保证，上述现有技术的方案并没有真正的改善端到端视频质量。因此，研究MMO OFDM系统中具有端到端QoS保证的视频传输就显得尤为重要。
[0005]基于提升端到端视频传输质量的这一目标，本发明提出了一种具有端到端QoS保证的视频传输方案。该方案通过联合优化应用层视频编码参数、物理层传输参数来最小化端到端的视频失真。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于，解决为视频业务在MMO OFDM系统中的传输提供端到端的QoS保障。为实现上述发明目的，本发明提供了一种MMO OFDM系统中视频传输的系统方案。
[0007]为实现上述目的，本发明提供了一种MMO OFDM系统中具有端到端QoS保证的视频传输方法，所述方法包含:
[0008]步骤101):采用平均比特互信息法预测每个H.264/AVC视频包的传输误包率PER和时延；
[0009]步骤102):根据ROPE算法以及步骤101)中预测的视频包传输误包率和时延，估计在若干不同的视频编码参数以及物理层调制编码参数组合下端到端的视频传输失真期
望值；
[0010]步骤103)将端到端视频失真期望值最小时所对应的视频编码参数和调制编码参数分别作为最优编码参数进行视频编码和最优信道调制参数进行物理信道调制，完成当前视频片的传输。
[0011]上述技术方案中，所述步骤101)进一步包含如下子步骤：
[0012]101-1)将每个子载波或一组子载波在各种相关调制模式下映射成比特互信息MIB ；
[0013]101-2)计算每种自适应调制编码模式下的平均比特互信息MMIB，所述自适应调制编码模式下的MMIB是指每个资源块RB所占用的子载波的MIB的平均值；
[0014]101-3)依据MMIB值计算每种调制编码模式MCS模式下信道码块的误块率BLER计算公式如下，
[0015]
【权利要求】
1.一种MMO OFDM系统中具有端到端QoS保证的视频传输方法，所述方法包含： 步骤101):采用平均比特互信息法预测每个H. 264/AVC视频包的传输误包率PER和时延； 步骤102):根据ROPE算法以及步骤101)中预测的视频包传输误包率和时延，估计在若干不同的视频编码参数以及物理层调制编码参数组合下端到端的视频传输失真期望值； 步骤103)将端到端视频失真期望值最小时所对应的视频编码参数和调制编码参数分别作为最优编码参数进行视频编码和最优信道调制参数进行物理信道调制，完成当前视频片的传输。
2.根据权利要求1所述的MMOOFDM系统中具有端到端QoS保证的视频传输方法，其特征在于，所述步骤101)进一步包含如下子步骤： 101-1)将每个子载波或一组子载波在各种相关调制模式下映射成比特互信息MIB ； 101-2)计算每种自适应调制编码模式下的平均比特互信息MMIB，所述自适应调制编码模式下的丽IB是指每个资源块RB所占用的子载波的MIB的平均值； 101-3)依据MMIB值计算每种调制编码模式MCS模式下信道码块的误块率BLER计算公式如下，
3.根据权利要求2所述的MMOOFDM系统中具有端到端QoS保证的视频传输方法，其特征在于，步骤101-4)所述视频丢包率采用下式计算： H. 264/AVC编码的视频数据以片为单位进行源端编码，根据H. 264/AVC视频编码原理片ξ m,i的视频包长Lnbi (QPnbi)是由编码量化参数QPm,i的函数；当片ξ mji的视频包达到MAC层以后在MAC层划分成若干信道传输码块，因此片ξ μ所对应视频包的丢包率由以下公式表达，
4.根据权利要求2所述的MMOOFDM系统中具有端到端QoS保证的视频传输方法，其特征在于，步骤101-4)所述传输时延采用下式计算： 在物理层一个传输时间间隔TTI的时间可以表示成tTTI，每个传输时间间隔TTI所传送的资源块RB的数量为Lm，传输时延由以下公式表示，
5.根据权利要求1所述的MMOOFDM系统中具有端到端QoS保证的视频传输方法，其特征在于，所述步骤(102)进一步包含: (102-1)将视频量化步长QPm, i和调制编码模式MCSnu组成传输参数组合ν,?., = (￡?, ,，并计算视频帧m的第i个片的端到端失真； (102-2)将传输参数组合Vnui = (QPmjilMCSmji)中传输时延大于最大允许传输时延的组合剔除掉，剩余的传输参数组合作为备选集合； (102-3)从所述备选集合中选择使得端到端的视频失真期望值EWmJ最小的传输参数组合作为最优化传输参数组合； (102-4)将最优化参数组合对应的各参数配置到不同的协议层中进行视频内容的传输。
6.根据权利要求5所述的MMOOFDM系统中具有端到端QoS保证的视频传输方法，其特征在于，所述步骤102-1)进一步包含: 当传输视频帧数为M帧，且每个视频帧被分成I个片，ξ “表示视频帧m的第i个片，
7.一种MMO OFDM系统中具有端到端QoS保证的视频传输系统，所述系统包含: 第一处理模块，用于采用平均比特互信息法预测每个H.264/AVC视频包的传输误包率PER和时延； 第二处理模块，用于根据ROPE算法以及预测的视频包传输误包率和时延，估计在若干不同的视频编码参数以及物理层调制编码参数组合下端到端的视频传输失真期望值；和决策模块，用于将端到端视频失真期望值最小时所对应的视频编码参数和调制编码参数分别作为最优编码参数进行视频编码和最优信道调制参数进行物理信道调制，完成当前视频片的传输。
8.根据权利要求6所述的MMOOFDM系统中具有端到端QoS保证的视频传输系统，其特征在于，所述第一处理模块进一步包含: 互比特信息信息获取子模块，用于将每个子载波或一组子载波在各种相关调制模式下映射成比特互信息MIB ；平均互比特信息获取子模块，用于计算每种自适应调制编码模式下的平均比特互信息^IB,所述自适应调制编码模式下的丽IB是指每个资源块RB所占用的子载波的MIB的平均值； 误块率获取子模块，用于依据MMIB值计算每种调制编码模式MCS模式下信道码块的误块率BLER计算公式如下：
9.根据权利要求7所述的MIMOOFDM系统中具有端到端QoS保证的视频传输系统，其特征在于，所述丢包率和传输时延获取子模块具体采用下式计算丢包率： H. 264/AVC编码的视频数据以片为单位进行源端编码，根据H. 264/AVC视频编码原理片ξ m,i的视频包长Lnbi (QPnbi)是由编码量化参数QPm,i的函数；当片ξ mji的视频包达到MAC层以后在MAC层划分成若干信道传输码块，因此片ξ μ所对应视频包的丢包率由以下公式表达，
10.根据权利要求6所述的MMOOFDM系统中具有端到端QoS保证的视频传输系统，其特征在于，所述第二处理模块进一步包含： 片端到端失真计算子模块，用于将视频量化步长QPm,i和调制编码模式MCSnbi组成传输参数组合vm, i = (QPm, i, MCSm, i),并计算视频帧m的第i个片的端到端失真； 第一筛选子模块，用于将传输参数组合vm, i = (QPniji, MCSlllj i)中传输时延大于最大允许传输时延的组合剔除掉，剩余的传输参数组合作为备选集合； 第二筛选子模块，从所述备选集合中选择使得端到端的视频失真期望值EWmJ最小的传输参数组合作为最优化传输参数组合；和 决策输出子模块，用于将最优化参数组合对应的各参数配置到不同的协议层中进行视频内容的传输。
【文档编号】H04N21/2383GK103686444SQ201210353571
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月20日 优先权日:2012年9月20日
【发明者】胡亚辉, 吕国锋, 慈松 申请人:中国科学院声学研究所