一种面向用户体验质量的码率分配方法
【专利摘要】本发明涉及一种面向用户体验质量的码率分配方法，包括：在一个码率分配会话期内，监测并更新参数，设定码率分配会话时长并做初始化；构造惩罚函数对于每个特定的γk执行后续步骤；初始化中间变量T1＝O1＝R(k-1)，初始化第k次迭代的收敛标准ε2、步长δ、加速因子α以及减缓因子β，并将迭代变量j与n的值都设为1；当j≤N时,若Tj+1＝Tj+δej，否则，若Tj+1＝Tj-δej，否则Tj+1＝Tj；接着令j:＝j+1,重复该步骤,直到j>N；当j>N时，若On+1＝TN+1,T1＝On+1+α(On+1-On),n:＝n+1,j＝1,否则，若δ<ε2,返回R(k)＝On并检测返回的R(k)是否满足收敛标准若满足收敛条件,返回R(k)，将得到的最优R(k)分配到各个路径上去。
【专利说明】_种面向用户体验质量的码率分配方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及网络通信领域，特别涉及一种面向用户体验质量的码率分配方法。
【背景技术】
[0002] 思科最新的市场研宄报告称，2013年到2018年间，移动视频流量将增长14倍，占 有超过全球移动业务流量的三分之二。移动视频业务的迅速增长使其逐渐成为移动互联网 的主导业务之一。同时，智能手机和手持设备的普及进一步地加速了移动视频业务的增长。 事实上，为了保证高速增长的移动视频业务的用户体验质量，移动运营商正面临着巨大的 挑战。
[0003] -些移动视频业务，如实时高清的视频业务，相比其他移动业务来说具有更高的 比特率和更严格的时延要求。例如，传输一个H. 264编码的1080P视频平均需要6-8Mbit/ s，这将超过目前主流的无线通信系统的能力。然而，随着无线接入技术的发展和多模终端 的普及，多模终端具有同时连接到多个接入网的能力。因此，传输实时高清移动视频业务的 一个潜在的解决方案是利用异构无线网络进行多路传输。图1为多路视频传输的示意图， 其中，图中最上面的移动终端表示采用了多路视频传输技术的多模终端。
[0004] 多路视频传输的一个关键技术就是码率分配方法。针对该问题，国内外学者已提 出了很多的解决方法，例如基于失真的码率分配方法以及基于概率的码率分配算法。这些 解决方法有各自的缺陷：首先，基于概率的码率分配方法没有考虑到异构无线网络各个网 络QoS特性的异构和时变特性，因此会导致接收端视频质量的下降和播放失真；其次，基 于失真的码率分配方法优化的目标是最小化接收端视频的失真，而不是用户的体验质量 (Q〇E)，然而，用户体验质量将会成为视频业务的最重要和最有效的评价标准之一。因此，在 码率分配时不考虑用户体验质量不利于提高数据传输质量。
[0005] 但是，精确地描述一个Q〇E模型是非常困难的，因为它与很多的因素相关，例如用 户的喜好，网络QoS参数以及用户环境（应用类型，地理位置和电池电量等）。在异构无线 接入环境下的多路径传输视频，其码率分配会直接影响接收用户的Q〇E。例如，如果分配过 多的码流到一个拥塞的路径将会导致严重的播放质量下降。因此，一个能够适用于异构无 线接入环境下多路径视频传输的Q〇E预测模型是非常必要的。现有技术中尚缺乏Q〇E预测 模型。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，从而提供一种面向用户体验质量的码 率分配方法。
[0007] 为了实现上述目的，本发明提供了一种面向用户体验质量的码率分配方法，包 括：
[0008] 步骤1)、在一个码率分配会话期内，监测并更新包括(^抑^山^^^在内的参 数；然后设定码率分配会话时长，初始化收敛标准值e i、步长Yk，将用于迭代的变量k的大 小设为1，将码率分配向量R初始化为R(CI)=出」氏=p Ad gp};其中，
[0009] (^表示路径i的可用带宽；RTT 1表示路径i的往返时延；L 1表示路径i的有效丢 包率；31 ^表示信道处于状态G的概率；31 B表示信道处于状态B的概率；R 1表示分配到路径 i的码率；p i表示码率分配到各个路径的比率；P表示路径的集合；
【权利要求】
1. 一种面向用户体验质量的码率分配方法，包括： 步骤1)、在一个码率分配会话期内，监测并更新包括CiJTHJIb在内的参数； 然后设定码率分配会话时长，初始化收敛标准值S1、步长yk，将用于迭代的变量k的大小 设为1，将码率分配向量R初始化为Rw= (RiIRi=PA，iGP};其中， (^表示路径i的可用带宽；RTT,表示路径i的往返时延；L,表示路径i的有效丢包率；e表示信道处于状态G的概率；B表示信道处于状态B的概率；R1表示分配到路径i的 码率；pi表示码率分配到各个路径的比率；P表示路径的集合； 步骤2)、将Yk作为松弛变量构造惩罚函数对于每个特定的yk，都执行一次 步骤3);其中，
|R|I1=IR1HR2I+…+IrJ 为帧率；ai、a4用于调节R和L为O和1时的初始值，a2 是调节R对QoE的影响因子，a3是调节f?对QoE的影响因子，a5是调节L对QoE的影响因 子； 步骤3)、初始化中间变量T1= 0i=R(lrf)，初始化第k次迭代的收敛标准e2、步长S、加速因子a以及减缓因子0，并将迭代变量j与n的值都设为1，然后执行步骤4);其中， R0rf是第k-1次迭代得到的值； 步骤4)、当j彡N时，首先判断下列条件是否成立：+和,）> 0T勺，如果成立，那 么Tj+1=Tj+Se」，如果不成立，进一步判断下列条件是否成立：Grri -d>,) >G(Tv);如果成 立，那么Tj+1=Tj-Sej，如果不成立，Tj+1=Tj;接着令j: =j+1，重复该步骤，直到j>N， 然后执行下一步；其中，4是在方向j上的单位向量； 步骤5)、当j>N时，判断下列条件是否成立：G(TU) >0(0")，若成立，令On+1 = TmJ1=On+1+a(0n+1-0n)，n: =n+l，j= 1，然后重新执行步骤4)若不成立，进一步判断 下列条件是否成立：S〈e2，如果成立，返回R(k)=On并检测返回的R(k)是否满足收敛标准 》Mi，如果不满足的话，令yk+1=yk/i〇，k: =k+l,然后执行步骤2)， /(：,!? 若满足收敛条件返回R(k)，然后执行步骤6);如果不成立，g卩S彡e2，令S: = 0S1T1 = (f，(f+i= 〇' n: =n+1，j=i，然后执行步骤 4); 步骤6)、在每个码率分配会话期内，将得到的最优R(k)分配到各个路径上去。
2. 根据权利要求1所述的面向用户体验质量的码率分配方法，其特征在于，在步骤1) 中，将收敛标准值ei的大小设定为1 ;将步长yk的大小设为1。
3. 根据权利要求1所述的面向用户体验质量的码率分配方法，其特征在于，在步骤1) 中，码率分配会话时长设定为2秒。
4.根据权利要求1所述的面向用户体验质量的码率分配方法，其特征在于，在步骤3) 中，所述第k次迭代的收敛标准e2的初始值设为10,所述步长S的初始值设为200,加速 因子a的初始值设为2,减缓因子0的初始值设为0.5。
【文档编号】H04N21/2383GK104506453SQ201410815151
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月24日 优先权日:2014年12月24日
【发明者】邓振杰, 刘延伟, 要瑞宵, 赵平华, 慈松 申请人:中国科学院声学研究所