专利名称：一种基于用户感知的无线视频业务的跨层优化方法
技术领域：
本发明涉及无线视频传输领域，尤其涉及一种基于用户感知的无线视频业务的跨层优化方法。
背景技术：
随着无线通信的发展，传送视频业广播业务得到了广泛应，例如数字电视、视频会议、远程教育等视频广播业务得到越来越广泛的关注。视频广播业务的主要特点就是从一个信息源将同样的信息流发送给多个信息接收者，所以如何在无线链路资源有限的情况下，充分利用带宽资源是现在视频广播的首要目的。同时为迎合绿色节能网络的需求，在上述条件下尽可能的减少网络能量消耗也是发展趋势之一。通常影响视频传输失真的因素有很多方面，包括视频编码、解码、网络QoS特性、传输机制等等。从单一的协议层进行资源分配存在一定的局限性，尤其是无线网络这种资源受限、时变性高的网络。因此，通过对影响视频传输失真的多个层面的不同因素进行考虑，在不同的协议层间进行联合的资源优化分配，能够获得更好的效果。视频传输的跨层资源优化分配难点有以下几个方面在不同协议层中选取影响视频传输失真的关键参数；建立每个协议层中的关键参数和最终视频失真的映射关系；分析不同协议层之间的这些参数之间可能存在的相互影响和制约关系，建立这些参数和最终视频失真的关系模型。之前大多数跨层的传输控制优化都集中在对物理层和数据链路层的联合优化，充分的考虑了客观质量参数需求。而无线网络的视频传输通常是具体应用相关的，从普通用户的角度评定网络的性能更有利于整体网络的优化，因此QoE(Quality ofExperience)被定为视频传输质量的评价标准之一。QoE即用户感知质量,通过接近量化的方法来表示终端用户对业务与网络的体验和感受，并且研究表明在低QoE情况下，65%的终端用户将主动尝试接入另一种接入技术，22%的用户会放弃接入，仅有13 %的用户将会再次尝试接入同一个网络，可见良好的QoE是保证业务运营成功的关键。MOS(Mean OpinionScore)作为QoE衡量技术之一，用于主观衡量食品质量，通过将图像质量划分为1_5的等级来评定视频质量好坏，具体见表I。本发明就是基于上述思想，在用户感知约束的条件下，以整个网络所有用户的传输能耗最小化为目标，对无线视频传输业务进行跨层优化。表I
权利要求
1.一种基于用户感知的无线视频业务的跨层优化方法，其特征在于包括以下步骤 步骤I:将视频序列存储在数字服务器中，并对视频序列大小、广播多播中的每个用户的传输速率和功率进行初始化，定义跨层优化(CLO)单元。
步骤2 :计算视频源失真和信道失真。
步骤3 :根据得到的失真计算峰值噪声比(PSNR)，并根据映射模型得到每个用户的MOS值。
步骤4 :根据计算得到的每个用户的MOS值和给定MOS门限值的约束条件来判定此用户是否在服务范围内。
步骤5 :通过对传输速率和功率的自适应分配来使得效用函数值达到最小，即最小化网络能耗。
步骤6 :基于上一步骤中功率和速率分配的自适应过程，直到效用函数的变化值小于某特定常数时我们认为求解已趋于收敛，则自优化迭代过程结束。
步骤7 :将自优化最终结果-优化策略输出给无线传输单元。
2.根据权利要求I所述的基于用户感知的无线视频业务的跨层优化方法，其特征在于 所述步骤I中，跨层优化单元可在服务器侧实现，并且控制动态资源分配模块周期性的进行优化策略的更新。
3.根据权利要求I所述的基于用户感知的无线视频业务的跨层优化方法，其特征在于 所述步骤2中，充分考虑了跨层的思想，参数的提取来自应用层、物理层和MAC层。
4.根据权利要求I所述的基于用户感知的无线视频业务的跨层优化方法，其特征在于 所述步骤4中，MOS门限值的设置可根据用户的感官需要，而服务范围的限定是为了避免更多用户在获得较差视频的情况下占用系统资源，不仅减少了视频传输时间，而且提高了系统资源利用率，从而有助于整个网络能耗的减少。
5.根据权利要求I所述的基于用户感知的无线视频业务的跨层优化方法，其特征在于所述步骤5中，使用的效用函数表达式为，其中K表示用户总数，Bk表示要传输给每个用户的视频资源大小，Rk(Wk)表示用户调度结果后得到的传输速率，Pk表示到用户k的传输功率，可以表示为传输速率和丢包概率的函数。通过速率和功率的动态分配使得整个网络能耗最小。
全文摘要
本发明实施例涉及一种基于用户感知的无线视频业务的跨层优化方法。该方法针对无线视频传输系统，旨在提出一种基于用户感知的无线视频业务的跨层优化方法，从而达到最小化网络传输能耗。具体的实施方法为以用户感知质量为约束条件，以所有用户的传输能耗为目标函数，从视频应用模块估计视频失真，从无线传输模块得到信信道失真的估计，并将其传送给动态资源分配模块并计算出峰值信噪比，然后根据PSNR到MOS的映射模型得到每个用户的MOS值，对于满足MOS限定值的用户进行动态的自适应速率和功率分配，直至得到优化策略并使得整个网络能耗最小。
文档编号H04N9/64GK102638730SQ20121011097
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月13日 优先权日2012年4月13日
发明者刘德丽, 杨艳, 温向明, 路兆铭, 郑伟, 马文敏 申请人:北京邮电大学