基于双层驱动干扰协调的视频直播系统及其实现方法技术方案

技术编号:19752010 阅读:22 留言:0更新日期:2018-12-12 05:53
本发明专利技术公开一种基于双层驱动干扰协调的视频直播系统及其实现方法,感知节点周期性地收集附近无线环境的频谱信息,并将最新的数据信息发送至信息融合中心FC,信息融合中心FC收到感知数据后进行数据融合、资源分配和资源优化等,服务结束后,信息融合中心FC释放相应资源。本发明专利技术在视频直播前,使用认知无线电技术在物理层上检测频谱能量,分析频谱数据辨识频谱状态,通过调度从而避免产生干扰;在视频直播过程中,根据QoE性能判别频谱状态,进行频谱资源重分配,通过跨层干扰协调,达到了零干扰和低误码的效果,最终实现了低时延、高速率的视频直播。

【技术实现步骤摘要】
基于双层驱动干扰协调的视频直播系统及其实现方法
本专利技术属于软件无线信息传输技术,具体涉及一种基于双层驱动干扰协调的视频直播系统及其实现方法。
技术介绍
视频直播是近几年最为流行的多媒体形式。视频直播与传统的视频传输区别在于,视频直播要求实时性高,是一种边下边播(同时下载同时播放)的在线多媒体传输,而非将完整的视频资源下载完成后(离线)播放。因此,视频直播要求传输网络能够提供高速率、低时延以及低误码的宽带传输环境。但是,越来越多的年轻人在手机等移动客户端上观看视频直播,往往受到各种干扰的影响。在这样的传输环境下,视频直播需要的高性能传输要求往往很难满足。因此,传输干扰问题务须得到有效的解决。认知无线电技术通过在时间和空间上充分利用空闲频谱,实现干扰协调,从而降低在传输过程中发生干扰的可能性。认知无线电是一种智能的频谱共享技术,可以感知周围的无线环境,通过对环境数据的分析,得到符合要求的频谱,进而实现了频谱资源的合理利用。所以在复杂的传输环境中,使用认知无线电技术选择一个空闲频谱供视频直播使用,可以有效的解决传输的干扰问题。用户体验质量(QualityofExperience,QoE)是指用户对设备、网络和系统、应用或者业务的质量和性能的主观感受,是用户感受到完成整个过程的难易程度。由于视频直播的实时性,通过测量的某些参数能够一定程度上的反映用户使用视频直播的QoE和视频直播是否受到较强的干扰。软件无线电技术(SoftwareDefinedRadio,SDR)是研究和测试认知无线电等通信技术常用的一种技术手段。软件无线电技术是指采用一个通用、标准、模块化、固定不变的硬件平台,通过软件编程的方式实现各种无线电通信功能(如工作频段、调制解调类型、数据格式、通信协议等),和通过软件重构来实现灵活多变的通信体制和通信功能的无线电系统。USRPRIO是近几年来较为成熟的软件无线电平台之一。相较于其它同类型的仪器,它的硬件处理能力更好,操作便捷,可视化图形语言,同时它的可调硬件参数更加的广泛,数值更加精确。家庭基站是一种类似于小型基站的物理设备,多用来扩展移动通信信号覆盖。通过在室内放置并启用家庭基站,使用户在室内也能够接收到优质的信号。但是引入家庭基站后,家庭基站与基站的工作环境中,新出现了几种干扰:宏蜂窝基站与家庭基站间的干扰、宏蜂窝基站与家庭基站用户间的干扰、宏蜂窝用户与家庭基站间的干扰、宏蜂窝用户与家庭基站用户间的干扰以及家庭基站与家庭基站间的干扰。这些干扰会对正常工作的家庭基站造成较为严重的影响。也就是说,传统的干扰协调在使用认知无线电技术后,通常局限于研究如何提高感知精确度和感知正确率。但是一旦感知错误发生并使用了非预期的信道频谱资源,因此造成通信服务质量下降时,传统方法无法及时更正错误。对于视频直播这类服务而言,一旦发生了这样的错误,那么视频直播受到的影响,最严重时视频直播的数据流将会中断。因此,我们考虑通过基于USRPRIO软件无线电平台的搭建家庭基站系统为的测试环境,验证基于双层驱动干扰协调的视频直播技术性能。
技术实现思路
专利技术目的:本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的不足,提供一种基于双层驱动干扰协调的视频直播系统及其实现方法,本专利技术使用USRPRIO软件无线电平台作为实验平台,搭建家庭基站测试和验证双层驱动干扰协调的视频直播技术性能,在视频直播前,使用认知无线电技术在物理层上检测频谱能量,分析由不同感知节点提供的同一频谱的数据辨识频谱状态,避免干扰;然后在视频直播的过程中,根据QoE性能进行判别决定频谱资源重分配,通过跨层干扰协调,达到零干扰和低误码的效果,最终得到一个低时延、高速率的视频直播。技术方案:本专利技术的一种基于双层驱动干扰协调的视频直播系统,包括若干用户模块、家庭基站FAP、信息融合中心FC和用户对应的感知节点;其中,所述用户模块是指具体用户使用的智能移动设备(例如手机和IPad等),且具有发送和接收数据功能;所述家庭基站FAP在有限范围内提供网络接入功能。用户通过FAP接入网络,获得低时延、高速率的无线网络服务;家庭基站FAP与用户之间采用无线通信,家庭基站FAP与信息融合中心FC之间采用有线通信,有线通信可保障两者之间通信的高效和无干扰;所述感知节点感知附近无线环境信息并将所感知的信息保存下载来的功能节点,同时具有发送数据的功能;感知节点与信息融合中心FC之间采用有线连接的方式进行数据交换;所述信息融合中心FC统一管理服务范围内的所有家庭基站、感知节点以及感知节点收集到的无线环境信息:通过分析无线环境数据信息,得到可提供服务的频谱资源与不可提供服务的频谱资源;当一旦有用户需要使用频谱资源时,信息融合中心FC从可提供服务的频谱资源中,筛选并分配相应的资源供家庭基站FAP和用户使用。通过上述集中式的管理无线资源,有效地进行干扰协调。其中,感知节点是指感知附近无线环境信息并将感知得到的信息保存下来的功能节点。本专利技术还公开了一种基于双层驱动干扰协调的视频直播实现方法,包括以下步骤:步骤1:感知节点周期性地收集附近无线环境的频谱信息,并将最新的数据信息发送至信息融合中心FC;由于感知节点数量众多,感知频谱信息跨度较大,所以在发送信息前,需要对发送数据按照相应数据格式进行封装。步骤2:信息融合中心FC收到感知数据后,使用融合策略得到可用频谱资源列表;当有用户请求接入时,信息融合中心FC分配相应频谱资源(例如空闲频谱即可提供良好通信质量的频谱)供用户和家庭基站FAP使用;如果没有合适的资源可用,则返回一个消息给家庭基站FAP且该用户请求进入等待服务队列,一旦有空闲资源时,优先为等待服务队列中的用户分配资源;分配资源的同时,信息融合中心FC记录频谱使用情况,在下一次用户请求接入时,对比使用记录,避免用户重复入网或者频谱资源重复使用;步骤3:用户占用频谱资源的同时,需要反馈一系列用户体验质量参数(如误码率和速率等),然后通过监控和分析这些用户体验质量QoE,决定是否重新分配频谱资源;如果用户体验质量QoE低于服务需求,信息融合中心FC重新分配一个可用的频谱资源给用户及相应的家庭基站FAP;步骤4:服务结束后,信息融合中心FC释放相应资源。上述基于双层驱动干扰协调的视频直播实现方法中,进行视频直播前,在物理层使用认知无线电技术,选择空闲信道进行传输数据;通过感知周围的无线环境来收集无线环境中的频谱数据;分析同一频谱的不同的感知节点感知的频谱能量数据,选择空闲信道进行视频直播数据传输;视频直播的过程中,在应用层周期性检测QoE性能,一旦QoE性能低于预设值时,重新分配新的频谱资源,保障用户在使用通信服务的过程中不受干扰的影响,提高信息传输的稳定性,保障视频质量和视频直播的流畅性。因此,在步骤3中需周期性检测QoE性能并进行判别,这样能够及时发现类似的感知错误并选择其余备选的空闲信道进去数据通信。进一步的,所述步骤2中的融合策略的具体过程为:当信息融合中心FC收到各个感知节点发来的数据时,先将所有数据进行一次采样处理,采样率为M(M的大小根据系统性能而定),在采样处理完成后,对于不同感知节点的同一频段能力检测数据取均值Ki,i代表不同感知节点,通过下述硬判决公式来判断频谱是否空闲:其中,N为感本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于双层驱动干扰协调的视频直播系统,其特征在于:包括若干用户模块、家庭基站FAP、信息融合中心FC和用户对应的感知节点;其中,所述用户模块是指具体用户使用的智能移动设备且具有发送和接收数据功能;所述家庭基站FAP提供网络接入,用户通过家庭基站FAP接入网络,家庭基站FAP与用户之间采用无线通信,家庭基站FAP与信息融合中心FC之间采用有线通信;所述感知节点感知附近无线环境信息并将感知到的信息保存下载来的功能节点,同时感知节点发送数据至信息融合中心FC;感知节点与信息融合中心FC之间采用有线连接的方式进行数据交换;所述信息融合中心FC统一管理服务范围内的所有家庭基站、感知节点以及感知节点收集到的无线环境信息:通过分析无线环境数据信息,得到可提供服务的频谱资源与不可提供服务的频谱资源;当一旦有用户需要使用频谱资源时,信息融合中心FC从可提供服务的频谱资源中,筛选并分配相应的资源供家庭基站FAP和用户使用。

【技术特征摘要】
1.一种基于双层驱动干扰协调的视频直播系统,其特征在于:包括若干用户模块、家庭基站FAP、信息融合中心FC和用户对应的感知节点;其中,所述用户模块是指具体用户使用的智能移动设备且具有发送和接收数据功能;所述家庭基站FAP提供网络接入,用户通过家庭基站FAP接入网络,家庭基站FAP与用户之间采用无线通信,家庭基站FAP与信息融合中心FC之间采用有线通信;所述感知节点感知附近无线环境信息并将感知到的信息保存下载来的功能节点,同时感知节点发送数据至信息融合中心FC;感知节点与信息融合中心FC之间采用有线连接的方式进行数据交换;所述信息融合中心FC统一管理服务范围内的所有家庭基站、感知节点以及感知节点收集到的无线环境信息:通过分析无线环境数据信息,得到可提供服务的频谱资源与不可提供服务的频谱资源;当一旦有用户需要使用频谱资源时,信息融合中心FC从可提供服务的频谱资源中,筛选并分配相应的资源供家庭基站FAP和用户使用。2.一种基于双层驱动干扰协调的视频直播实现方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:感知节点周期性地收集附近无线环境的频谱信息,并将最新的数据信息发送至信息融合中心FC;并在发送信息前,对发送数据按照相应数据格式进行封装;步骤2:信息融合中心FC收到感知数据后,使用融合策略得到可用频谱资源列表;当有用户请求接入时,信息融合中心FC分配相应频谱资源供用户和家庭基站FAP使用;如果没有合适的资源可用,则返回一个消息给家庭基站FAP且该用户请求进入等待服务队列,一旦有空闲资源时,优先为等待服务队列中的用户分配资源;分配资源的同时,信息融合中心FC记录频谱使用情况,在下一次用户请求接入时,对比使用记录,避免用户重复入网或者频谱资源重复使用;步骤3:用户占用频谱资源的同时需要反馈相应用户体验质量参数,然后通过监控和分析用户体验质量QoE,再决定是否重新分配频谱资源:如果用户体验质量QoE低于服务需求,信息融合中心FC重新分配一个可用的频谱资源给用户及相应的家庭基站FAP;步骤4:服务结束后,信息融合中心FC释放相应频谱资源。3.根据权利要求2所述的基于双层驱动干扰协调的视频直播实现...

【专利技术属性】
技术研发人员:田峰凌海涛陈建新周亮杨震
申请(专利权)人:南京邮电大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

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