一种面向用户体验质量的码率分配方法组成比例

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种面向用户体验质量的码率分配方法
本专利技术涉及网络通信领域，特别涉及一种面向用户体验质量的码率分配方法。
技术介绍
思科最新的市场研究报告称，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。一些移动视频业务，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。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(QoE)，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。但是，精确地描述一个QoE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QoE。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QoE预测模型是非常必要的。现有技术中尚缺乏QoE预测模型。
技术实现思路
本专利技术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。为了实现上述目的，本专利技术提供了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Ci、RTTi、Li、πG、πB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ε1、步长γk，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(0)＝{Ri|Ri＝ρiCi,i∈P}；其中，Ci表示路径i的可用带宽；RTTi表示路径i的往返时延；Li表示路径i的有效丢包率；πG表示信道处于状态G的概率；πB表示信道处于状态B的概率；Ri表示分配到路径i的码率；ρi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γk作为松弛变量构造惩罚函数对于每个特定的γk，都执行一次步骤3)；其中，其中，g(Ri)＝Ci-Ri，在QoE预测模型Q(R,f,L)中只考虑R为自变量，将f作为固定值，将L刻画在限制条件里，得到所述Q(R)，其中||R||1＝|R1|+|R2|+…+|RN|；f为帧率；a1、a4用于调节R和L为0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＝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，然后执行步骤4)；其中，R(k-1)是第k-1次迭代得到的值；步骤4)、当j≤N时,首先判断下列条件是否成立：如果成立，那么Tj+1＝Tj+δej，如果不成立，进一步判断下列条件是否成立：如果成立,那么Tj+1＝Tj-δej，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，ej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：若成立，令On+1＝TN+1,T1＝On+1+α(On+1-On),n:＝n+1,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：δ<ε2,如果成立，返回R(k)＝On并检测返回的R(k)是否满足收敛标准如果不满足的话,令γk+1＝γk/10,k:＝k+1,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，即δ≥ε2，令δ:＝βδ,T1＝On,On+1＝On,n:＝n+1,j＝1,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。上述技术方案中，在步骤1)中，将收敛标准值ε1的大小设定为1；将步长γk的大小设为1。上述技术方案中，在步骤1)中，码率分配会话时长设定为2秒。上述技术方案中，在步骤3)中，所述第k次迭代的收敛标准ε2的初始值设为10，所述步长δ的初始值设为200，加速因子α的初始值设为2，减缓因子β的初始值设为0.5。本专利技术的优点在于：1)实用性：本专利技术首先提出一个新的QoE模型，能够针对不同类型的视频序列和视频编码器训练出不同的模型参数，使得模型能够有广泛的实用性；2)适应性：本专利技术提出的面向QoE的码率分配方法是能适用于不同类型的视频序列，本专利技术验证了不同类型的视频序列采用本专利技术方法的性能，发现均能提高接收端的视频质量，说明本专利技术方法具有较好的适应性；3)有效性：与基于失真和基于概率的码率分配方法相比，本专利技术提出的面向QoE的码率分配方法能够有效的提高接收端的视频质量。与前两种方法相比，本专利技术提出的方法在MOS值，峰值信噪比以及丢包率上都能有明显的提升。附图说明图1是异构无线接入环境下的多路视频传输的示意图；图2是采用本专利技术方法的异构无线接入环境下的多路视频传输的示意图；图3是本专利技术的面向用户体验质量的码率分配方法的流程图；图4是不同码率分配方法下的在每个码率分配会话期内获得的平局意见值的示意图；图5(a)为IntoTree视频序列在本专利技术的面向QoE码率分配方法下的PSNR曲线图；图5(b)为IntoTree视频序列在基于失真的码率分配方法下的PSNR曲线图；图5(c)为IntoTree视频序列在基于概率的码率分配方法下的PSNR曲线图；图6(a)为ParkJoy视频序列在本专利技术的面向QoE码率分配方法下的PSNR曲线图；图6(b)为ParkJoy视频序列在基于失真的码率分配方法下的PSNR曲线图；图6(c)为ParkJoy视频序列在基于概率的码率分配方法下的PSNR曲线图；图7(a)为CrowdRun视频序列在本专利技术的面向QoE码率分配方法下的PSNR曲线图；图7(b)为CrowdRun视频序列在基于失真的码率分配方法下的PSNR曲线图；图7(c)为CrowdRun视频序列在基于概率的码率分配方法下的PSNR曲线图；图8表示了不同码率分配方法下的有效丢包率。具体实施方式现结合附图对本专利技术作进一步的描述。本专利技术首先提出了一个新的QoE预测模型来提升异构无线接入环境下不同码率分配的用户体验质量，本文档来自技高网...

【技术保护点】
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Ci、RTTi、Li、πG、πB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ε1、步长γk，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(0)＝{Ri|Ri＝ρiCi,i∈P}；其中，Ci表示路径i的可用带宽；RTTi表示路径i的往返时延；Li表示路径i的有效丢包率；πG表示信道处于状态G的概率；πB表示信道处于状态B的概率；Ri表示分配到路径i的码率；ρi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γk作为松弛变量构造惩罚函数对于每个特定的γk，都执行一次步骤3)；其中，Q‾(R,γk)=Q(R)+γkΣi∈Plog(g(Ri));]]>其中，g(Ri)＝Ci‑Ri，在QoE预测模型Q(R,f,L)中只考虑R为自变量，将f作为固定值，将L刻画在限制条件里，得到所述Q(R)，其中Q(R,f,L)=-a1+ln(1+||R||1a2)+a3·fa4+ea5&CenterDot;L;]]>||R||1＝|R1|+|R2|+…+|RN|；f为帧率；a1、a4用于调节R和L为0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＝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，然后执行步骤4)；其中，R(k‑1)是第k‑1次迭代得到的值；步骤4)、当j≤N时,首先判断下列条件是否成立：如果成立，那么Tj+1＝Tj+δej，如果不成立，进一步判断下列条件是否成立：如果成立,那么Tj+1＝Tj‑δej，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，ej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：若成立，令On+1＝TN+1,T1＝On+1+α(On+1‑On),n:＝n+1,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：δ<ε2,如果成立，返回R(k)＝On并检测返回的R(k)是否满足收敛标准如果不满足的话,令γk+1＝γk/10,k:＝k+1,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，即δ≥ε2，令δ:＝βδ,T1＝On,On+1＝On,n:＝n+1,j＝1,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。...

【技术特征摘要】
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Ci、RTTi、Li、πG、πB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ε1、步长γk，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(0)＝{Ri|Ri＝ρiCi,i∈P}；其中，Ci表示路径i的可用带宽；RTTi表示路径i的往返时延；Li表示路径i的有效丢包率；πG表示信道处于状态G的概率；πB表示信道处于状态B的概率；Ri表示分配到路径i的码率；ρi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γk作为松弛变量构造惩罚函数对于每个特定的γk，都执行一次步骤3)；其中，其中，g(Ri)＝Ci-Ri，在QoE预测模型Q(R,f,L)中只考虑R为自变量，L为总的有效丢包率；将f作为固定值，将L刻画在限制条件里，得到所述Q(R)，其中||R||1＝|R1|+|R2|+…+|RN|；f为帧率；a1、a4用于调节R为0且L为1时的QoE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＝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...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓振杰，刘延伟，要瑞宵，赵平华，慈松，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11