HSDPA网络中视频感知的链路自适应方法技术

本发明专利技术公开了一种HSDPA网络中视频感知的链路自适应方法，首先为终端用户的视频包计算其视频传输效用；然后，根据终端用户的无线信道质量信干噪比SINR的上报情况，动态的计算相应的链路自适应方案的传输能力和传输错误概率；最后利用动态规划的数学方法，将链路自适应效用最大的约束问题转化为标准的数学背包问题，通过有限次的数学迭代，便可以求解出视频传输效用最大的链路自适应方案；本发明专利技术综合考虑了视频包传输效用、用户无线传输能力、用户无线传输错误概率等因素，仿真实验表明，本发明专利技术可以有效地提高HSDPA系统中视频用户的无线传输性能。

【技术实现步骤摘要】
HSDPA网络中视频感知的链路自适应方法
本专利技术属于无线通信
，涉及一种视频感知的链路自适应算法，具体涉及一种HSDPA网络中视频感知的链路自适应方法。
技术介绍
随着电子技术的不断发展，手机、笔记本电脑、智能电器等支持高数据速率的终端产品越来越流行。在HSDPA(HighSpeedDownlinkPacketAccess)网络中，如何高效的传输大数据速率的视频业务，并且进行统一的管理和调度，已经成为一个研究的热点。目前，在HSDPA网络，为了实现无线链路高效传输，3GPP组织规定了一种推荐的链路自适应算法：在传输块错误概率BLER不高于10％的基础上，选择最大调制编码方案进行链路自适应传输。然而，这种自适应编码方案存在两个缺陷：(1)严格的按照BLER小于10％来选择自适应调制编码方案不能最大限度提高HSDPA的传输能力。(2)这种不区分业务类型的链路自适应算法不能有效的保护重要的视频帧数据免于丢失，因此在传输视频的过程中，其传输质量很难保证。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种HSDPA网络中视频感知的链路自适应方法，该方法综合考虑视频包重要性、终端用户的信道质量等限制因素，可以提高视频业务在HSDPA网络中的传输质量。为达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：1)根据视频数据包的重要性和紧急性，在每一个传输调度周期中实时的计算每个视频数据包的传输效用；2)根据用户在每个传输调度周期上报的信干噪比SINR，分别计算每种信道质量指示CQI情况下进行数据传输的传输块错误概率BLER；3)通过查表获得每种信道质量指示CQI情况下用户所能传输的最大数据量；4)借助于动态规划的求解方法，以步骤3)确定的用户所能传输的最大数据量为上限，求解每种信道质量指示CQI情况下用户所能发送的视频数据包最大传输效用之和；5)遍历所有信道质量指示CQI情况，以用户所能发送的视频数据包最大传输效用之和最大为原则进行链路自适应配置。所述步骤1)具体包括以下步骤：设用户i队列中的第k个视频数据包的传输效用为Ui,k，用户i队列中的第k个视频数据包的大小为Si,k，视频数据包的丢弃截止时间为deadlinek，视频数据包的传输重要性为Impk，用户i的平均传输速率为则用户i队列中的第k个视频数据包的传输效用通过公式(1)计算获得：Ui,k＝[Si,k×exp(ε(t-trk)×Impk)]×ε(deadlinek-t)(1)公式(1)中，t为当前时刻，ε(·)为标准的阶跃函数。所述视频数据包的传输重要性Impk通过公式(2)计算获得：公式(2)中，N表示一个GOP中视频帧的个数，N中包含1个I帧、NP个P帧和(N-NP-1)个B帧，i表示P帧的序号，pk表示视频数据包。所述传输块错误概率BLER通过公式(3)计算获得：用户所能发送的视频数据包最大传输效用之和归纳为以下数学模型：(b)τi,k∈{0,1},1≤k≤K；(c)CQI∈{1,2,.....30}；(4)(d)NCQI≤Nmax其中，λCQI＝1-BLER，BLER表示传输块错误概率，Ui,k表示用户i队列中的第k个视频数据包的传输效用，Si,k表示用户i队列中的第k个视频数据包的大小，NCQI表示为用户i分配的HSDPA扩频码字数目，Nmax表示扩频码字数目上限，τi,k表示用户i队列中的第k个视频数据包是否传输，若传输，则τi,k为1，若不传输，则τi,k为0，φCQI＝TBSCQI，TBSCQI表示用户所能传输的最大数据量，该数学模型使用动态规划的迭代方式求解，K表示视频数据包的个数。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术所述HSDPA网络中视频感知的链路自适应方法，首先为终端用户的视频数据包计算其视频传输效用；然后，根据终端用户的无线信道质量信干噪比SINR的上报情况，动态的计算相应的链路自适应方案的传输错误概率，并查表计算相应的链路自适应方案的传输能力；最后利用动态规划的数学方法，将链路自适应效用最大的约束问题转化为标准的数学“背包”问题，通过有限次的数学迭代，便可以求解出视频传输效用最大的链路自适应方案；与3GPP推荐的标准链路自适应算法相比，本专利技术不仅可以充分考虑无线信道的信道质量，进而有效提高HSDPA终端用户的传输能力，更为重要的是，在传输过程中对较为重要的视频数据包进行额外的保护，有效的提高了视频业务的传输质量。附图说明图1为本专利技术的流程示意图；图2为四种算法平均PSNR对比图；图3为四种算法IPB视频帧丢包率(PacketLossRate)对比图；图4为四种算法系统吞吐量(Throughput)对比图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。HSDPA系统中，一个基站NodeB小区内分布许多移动终端用户(UE)。在NodeB调度器按照比例公平(PF)原则完成无线资源调度之后，系统已经为每个移动终端用户分配确定的正交码字进行数据传输，然后，链路自适应算法会选择匹配的AMC调制编码方案传输视频数据。本专利技术所述HSDPA网络中一种视频感知的链路自适应算法，包括以下步骤：1)在每一个调度周期，为移动终端用户的下行视频数据包计算相应的传输效用值，效用计算函数需要综合考虑视频包重要性、视频包大小、用户的平均累计下行传输能力以及超时截止时间等因素。2)遍历所有的移动终端用户可选的CQI(信道质量指示)可能性，这里是有限确定次数的情况，CQI取值范围(0～30)。3)在可选的CQI给定情况下，根据移动终端用户上报的信道SINR(信干噪比)值，计算用户在该CQI配置情况下的传输错误概率，并查表计算在该CQI配置情况下的传输能力(以字节为单位)。4)利用动态规划中的背包理论，计算该CQI配置情况下的最大的视频包传输效用。5)遍历所有CQI情况，直到找到最大的系统下行传输效用。下面结合图1对上述各步骤进行详细的说明。步骤11：实时计算每一个视频包的传输效用；假设用户i队列中的第k个视频数据包的传输效用为Ui,k，用户i队列中的第k个视频数据包的大小为Si,k，视频数据包的丢弃截止时间为deadlinek，视频数据包的传输重要性为Impk，用户i的平均传输速率为则用户i队列中的第k个视频数据包的传输效用可以通过以下公式计算获得：Ui,k＝[Si,k×exp(ε(t-trk)×Impk)]×ε(deadlinek-t)(1)其中，t为当前时刻，ε(·)为标准的阶跃函数。统计一个GOP(图像组)中视频帧的个数，用N表示，其中包含1个I帧，NP个P帧和(N-NP-1)个B帧，并且设i表示P帧的序号。为了便于网络传输，每一帧数据分成若干个视频数据包，设pk表示视频数据包，则视频数据包的传输重要性的计算公式为：步骤12：遍历所有CQI情况。每一种CQI都会对应一种相应链路自适应方案(也叫自适应调制编码方案)。在HSDPA网络，每一个用户可以使用的CQI只有有限的31情况，即CQI从0到30。步骤13：分别计算在步骤12中选定的CQI情况下，移动终端用户的无线传输能力和传输错误概率。假设移动终端用户当前时刻的无线信道信干噪比用SINR表示，选定的信道质量指示用CQI表示，则该移动终端用户的无线传输错误概率通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种HSDPA网络中视频感知的链路自适应方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据视频数据包的重要性和紧急性，在每一个传输调度周期中实时的计算每个视频数据包的传输效用；2)根据用户在每个传输调度周期上报的信干噪比SINR，分别计算每种信道质量指示CQI情况下进行数据传输的传输块错误概率BLER；3)通过查表获得每种信道质量指示CQI情况下用户所能传输的最大数据量；4)借助于动态规划的求解方法，以步骤3)确定的用户所能传输的最大数据量为上限，求解每种信道质量指示CQI情况下用户所能发送的视频数据包最大传输效用之和；5)遍历所有信道质量指示CQI情况，以用户所能发送的视频数据包最大传输效用之和最大为原则进行链路自适应配置。

【技术特征摘要】
1.一种HSDPA网络中视频感知的链路自适应方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据视频数据包的重要性和紧急性，在每一个传输调度周期中实时的计算每个视频数据包的传输效用；2)根据用户在每个传输调度周期上报的信干噪比SINR，分别计算每种信道质量指示CQI情况下进行数据传输的传输块错误概率BLER；3)通过查表获得每种信道质量指示CQI情况下用户所能传输的最大数据量；4)借助于动态规划的求解方法，以步骤3)确定的用户所能传输的最大数据量为上限，求解每种信道质量指示CQI情况下用户所能发送的视频数据包最大传输效用之和；5)遍历所有信道质量指示CQI情况，以用户所能发送的视频数据包最大传输效用之和最大为原则进行链路自适应配置；所述步骤1)具体包括以下步骤：设用户i队列中的第k个视频数据包的传输效用为Ui,k，用户i队列中的第k个视频数据包的大小为Si,k，视频数据包的丢弃截止时间为deadlinek，视频数据包的传输重要性为Impk，用户i的平均传输速率为则用户i队列中的第k个视频数据包的传输效用通过公式(1)计算获得：Ui,k＝[Si,k×exp(ε(t-trk)×Impk)]×ε(deadlinek-t)(1)公式(1)中，t为当前时刻，ε(·)为标准的阶跃函数。2.如权利要求1所述一种HSDPA网络中视频感知的链路自适应方法，其特征在于，所述视频数据包的传输重要性Impk通过公式(2)计算获得：公式(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秦立，刘贵忠，刘钊，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61