信道容量预测方法及装置、无线信号发送设备及传输系统制造方法及图纸

本公开提供信道容量预测方法及装置、无线信号发送设备及系统、记录介质。信道容量预测方法包括：信道数据统计步骤，将用于发送无线信号的信道的历史数据进行统计，生成统计信息；容量预测步骤，根据所述统计信息，利用机器学习算法来计算出所述信道的第一预测容量；预测结果输出步骤，将计算出的所述第一预测容量作为该信道的容量预测结果进行输出。

Channel capacity prediction method and device, wireless signal transmission equipment and transmission system

The present disclosure provides a channel capacity prediction method and device, a wireless signal transmission device, a system and a recording medium. Channel capacity prediction method includes: statistical step of channel data, statistical step of historical data of channel used to transmit wireless signals, generating statistical information; capacity prediction step, according to the statistical information, calculating the first prediction capacity of the channel by machine learning algorithm; output step of prediction result, calculating the first prediction capacity of the channel; The calculated first prediction capacity is output as the capacity prediction result of the channel.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】信道容量预测方法及装置、无线信号发送设备及传输系统
本公开涉及一种信道容量预测方法及装置、无线信号发送设备及无线信号传输系统。
技术介绍
随着无线通信技术的快速发展，利用无线通信技术进行远距离信号传输，尤其是例如视频监控、FPV等远距离传输图像的技术正不断蓬勃发展。在这样的无线通信技术中，无线信道的吞吐量预测和码率目标控制是极其重要的，也是一直以来困扰本领域技术人员的难点之一。由于无线信道的快速变化，无线干扰的高时变性，对无线信道可以承载的吞吐量、以及在此之上可以传输的码流的码率很难准确预测，如果预测得不准确，那么以此预测为目标的码率控制很可能会产生很大的偏差，从而导致信号传输的卡帧、卡顿甚至断链，尤其是在实时性要求比较高的无线图传系统中，图传视频卡帧、卡顿会极大损伤用户的使用体验。由此，如何提供更准确、误差更小的信道容量预测，在保证信号传输质量的同时，减少卡帧、卡顿、断链现象的发生，以提升用户体验，就成为本领域急切有待解决的技术问题。
技术实现思路
本公开就是为了解决上述这样的技术问题而做出的。本公开的一个方面提供了一种信道容量预测方法，包括：将用于发送无线信号的信道的历史数据进行统计，生成统计信息；根据所述统计信息来计算出所述信道的第一预测容量将计算出的所述第一预测容量作为该信道的容量预测结果进行输出。本公开的另一个方面提供了一种无线信号发送设备，包括：发送单元，通过该发送单元中的信道来发送无线信号；处理器，与所述发送单元连接，用于将所述信道的历史数据进行统计，生成统计信息；根据所述统计信息来计算出所述信道的第一预测容量；将计算出的所述第一预测容量作为该信道的容量预测结果进行输出。本公开的另一方面提供一种无线信号传输系统，包括：信号源；信号处理设备，接收来自所述信号源的信号并进行处理，所述信号处理设备用于控制码率的码率控制单元，该信号处理设备根据所述码率控制单元的码率控制结果来调整处理参数，以处理所述信号；上述的无线信号发送设备，接收由所述信号处理设备处理后的信号作为所述无线信号，将所述容量预测结果输出给所述码率控制单元。本公开的另一方面提供一种信道容量预测装置，包括处理器和存储器，在存储器中存储有计算机可执行指令，在所述指令被所述处理器执行时，使所述处理器执行将所述信道的历史数据进行统计，生成统计信息；根据所述统计信息来计算出所述信道的第一预测容量；将计算出的所述第一预测容量作为该信道的容量预测结果进行输出。本公开的另一方面提供一种一种计算机可读的记录介质，存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使该处理器执行上述的信道容量预测方法。根据本公开的信道容量预测方法及装置、无线信号发送设备及无线信号传输系统，通过利用机器学习算法训练模型以替代现有技术的例如窗口评价或线性滤波算法等来进行信道容量预测，从而能为利用无线信号通信进行远距离数据传输的例如传输图像数据的无线图传系统提供更准确、误差更小的信道容量预测，在保证信号传输质量的同时，减少卡帧、卡顿、断链现象的发生，提升了用户体验。而且，通过进一步将机器学习算法与现有的例如窗口评价或线性滤波算法等进行融合，从而兼顾了机器学习算法训练模型的预测可靠性和现有算法的即时输出的优点，能进一步提升信道容量预测的准确性，进一步减少卡帧、卡顿、断链现象的发生，进一步提升用户体验。附图说明为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：图1示意性示出了本公开实施例的无线信号传输系统的结构简图。图2示意性示出了本公开实施例的无线信号传输系统中的信号处理设备和无线信号发送设备的结构简图。图3是用于说明现有的信道容量预测方法所存在的技术问题的图，其中，图3(a)主要示出了浪费信道容量的情形，图3(b)主要示出了超过信道容量的情形。图4示意性示出了本公开实施例的信道容量预测方法的简要流程图。图5示意性示出了本公开实施例的信道容量预测方法的容量预测步骤和预测结果输出步骤的简要流程图，其中，图5(a)主要示出了容量预测步骤的简要流程图，图5(b)主要示出了预测结果输出步骤的简要流程图。图6示意性示出了本公开另一实施例的信道容量预测方法的容量预测步骤的简要流程图。图7示意性示出了本公开另一实施例的信道容量预测方法的预测结果输出步骤的简要流程图。图8示意性示出了本公开另一实施例的信道容量预测装置的结构简图。具体实施方式以下，将参照附图来描述本公开的实施例。图1示意性示出了本公开实施例的无线信号传输系统的结构简图。如图1所示，本公开实施例的无线信号传输系统W至少包括：信号源S、信号处理设备P1、无线信号发送设备T，以作为无线信号发送端。而作为该无线信号传输系统W的无线信号接收端可以相应地包括：无线信号接收设备R、信号处理设备P2、信号输出设备O。在此，作为上述无线信号传输系统W的一个示例，可以如图1所示，设为一种通常的无线图传系统。这样，在发送端，所述信号源S就可以设为视频源，所述信号处理设备P1就可以设为用于对信号进行编码的信号编码设备，而且，在该信号处理设备P1中具有用于控制码率(码流速率)的码率控制单元。至于所述码率控制单元将在下面关于图2的说明中进行详述。此外，所述无线信号发送设备T用于发送由所述信号处理设备P1处理后(例如，编码后)的信号。至于所述所述无线信号发送设备T的具体结构等将在下面的图2中进行详述。另一方面，作为信号接收端，由所述无线信号接收设备R接收所述无线信号发送设备T发送的信号，并由所述信号处理设备P2进行信号处理(例如，进行解码)，最终，将信号输出到信号输出设备O(例如，进行显示)。此外，这里要强调的是图1仅是一种作为传图系统的示例，并不限定本申请的技术方案。不言而喻，作为本公开实施例的无线信号传输系统W至少包括信号源、信号处理设备、无线信号发送设备即可，而且，该三部分既可以分立设置，也可以一体设置。而至于接收端的结构，可以是任意形式的结构。下面，针对本公开实施例的无线信号传输系统W中的主要部分即无线信号发送设备T和信号处理设备P1的结构，参照图2进行说明。图2示意性示出了示意性示出了本公开实施例的无线信号传输系统W中的信号处理设备和无线信号发送设备的结构简图。如图2所示，所述信号处理设备P1至少包括用于控制码率(码流速率)的码率控制单元A和用于信号处理(例如，进行编码)的例如编码单元B。其中，所述编码单元B用于对来自信号源的信号流进行编码处理，并将编码后的码流输出给所述无线信号发送设备T。在此，所述编码后的码流会随着信号源的信号流(例如，视频流)的场景复杂度的变化而变化，即产生波动。所述码率控制单元A就是为了抑制所述波动，即以控制编码单元B输出稳定的码率(码流速率)为目的而设置的。所述码率控制单元A接收由外部输入的码率控制目标，并根据该码率控制目标，对编码单元B的编码参数进行调整。这里，所述码率控制目标应该尽量与实际信道容量接近，而码率控制单元A将编码单元B控制得使其输出的码流的实际速率尽量接近所述码率控制目标。此外，作为现有技术中最常见的所述码率控制目标的输入源可以包括：1)用户预先设定；2)由发送端测量反馈。这里，图2所示的示例为2)由发送端测量反馈的示例。此外，如图2所示，所述无线信号发送设备T至少包括发送单元Tt、具备处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信道容量预测方法，包括：信道数据统计步骤：将用于发送无线信号的信道的历史数据进行统计，生成统计信息；容量预测步骤：根据所述统计信息计算出所述信道的第一预测容量；预测结果输出步骤：将计算出的所述第一预测容量作为该信道的容量预测结果进行输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种信道容量预测方法，包括：信道数据统计步骤：将用于发送无线信号的信道的历史数据进行统计，生成统计信息；容量预测步骤：根据所述统计信息计算出所述信道的第一预测容量；预测结果输出步骤：将计算出的所述第一预测容量作为该信道的容量预测结果进行输出。2.根据权利要求1所述的信道容量预测方法，其中，所述历史数据至少包括所述信道的历史吞吐量。3.根据权利要求1所述的信道容量预测方法，其中，所述历史数据包括所述信道的历史吞吐量、历史信噪比、历史信号强度、历史调制方式、历史信道估计之中的至少一个。4.根据权利要求1所述的信道容量预测方法，其中，在所述容量预测步骤中，根据所述统计信息，利用机器学习算法计算出所述信道的第一预测容量。5.根据权利要求4所述的信道容量预测方法，其中，所述机器学习算法是线性回归算法。6.根据权利要求5所述的信道容量预测方法，其中，所述历史数据为前N帧时间内对应的所述信道的历史吞吐量，生成的所述统计信息为C1，C2，…，CN，在所述容量预测步骤中，利用下列公式(a)来计算所述第一预测容量，其中，ci表示之前的第i帧对应的该信道的历史吞吐量，i和N为大于或等于1的自然数，i小于或等于N，h是估计的下一帧吞吐量，θi是由之前的历史吞吐量ci计算下一帧吞吐量h的系数，θTc是前一求和式的矢量化表达式，θ＝[θ1，θ2，...，θN]T是θi组成的矢量，c＝[c1，c2，...，cN]T是ci组成的矢量，T是矢量转置符号，所述系数θi通过下列迭代公式(a-1)进行迭代：θj：＝θj+μ(c(i)-hθ(c(i)))c(i)…(a-1)其中，c(i)是第i帧的实际吞吐率，hθ(c(i))是在之前的对第i帧吞吐率的历史估计值，μ是学习速率参数，j为大于或等于1的自然数，j小于或等于N，θj表示时间轴到第i帧时将所有的θ都更新一遍，j与i的关系是i为N时，j为1、2、…N，在所述预测结果输出步骤中，在所述系数θi收敛的情况下，将由所述公式(a)计算出的h值作为所述第一预测容量，并输出该第一预测容量作为所述容量预测结果。7.根据权利要求6所述的信道容量预测方法，其中，在所述容量预测步骤中，还根据所述统计信息，利用窗口平均算法或最小二乘拟合直线算法来计算出所述信道的第二预测容量；在预测结果输出步骤中，在所述系数θi不收敛的情况下，输出所述第二预测容量作为所述容量预测结果。8.根据权利要求7所述的信道容量预测方法，其中，所述窗口平均算法利用下列公式(b)来计算所述第二预测容量，将由所述公式(b)计算出的所述cN+1的值作为所述第二预测容量。9.根据权利要求7所述的信道容量预测方法，其中，所述最小二乘拟合直线算法利用下列公式(c)来计算所述第二预测容量，其中，和分别由下列公式(c-1)和公式(c-2)来求取，将由所述公式(c)计算出的所述cN+1的值作为所述第二预测容量。10.根据权利要求1-9中任一项所述的信道容量预测方法，其中，所述信道是无线图传系统中的无线发送单元的信道，所述信道发送的所述无线信号是图像信号。11.根据权利要求10所述的信道容量预测方法，其中，将所述容量预测结果输出给所述无线图传系统中的用于控制码率的码率控制单元。12.一种无线信号发送设备，包括：发送单元，通过该发送单元中的信道来发送无线信号；处理器，与所述发送单元连接，所述处理器用于：信道数据统计：将所述信道的历史数据进行统计，生成统计信息；容量预测：根据所述统计信息计算出所述信道的第一预测容量；预测结果输出：将计算出的所述第一预测容量作为该信道的容量预测结果进行输出。13.根据权利要求12所述的无线信号发送设备，其中，所述历史数据至少包括所述信道的历史吞吐量。14.根据权利要求12所述的无线信号发送设备，其中，所述历史数据包括所述信道的历史吞吐量、历史信噪比、历史信号强度、历史调制方式、历史信道估计之中的至少一个。15.根据权利要求12所述的无线信号发送设备，其中，在所述容量预测中，根据所述统计信息，利用机器学习算法计算出所述信道的第一预测容量。16.根据权利要求15所述的无线信号发送设备，其中，所述机器学习算法是线性回归算法。17.根据权利要求16所述的无线信号发送设备，其中，所述历史数据为前N帧时间内对应的所述信道的历史吞吐量，生成的所述统计信息为C1，C2，…，CN，所述处理器用于所述容量预测具体为：利用下列公式(a)来计算所述第一预测容量，其中，ci表示之前的第i帧对应的该信道的历史吞吐量，i和N为大于或等于1的自然数，i小于或等于N，h是估计的下一帧吞吐量，θi是由之前的历史吞吐量ci计算下一帧吞吐量h的系数，θTc是前一求和式的矢量化表达式，θ＝[θ1，θ2，...，θN]T是θi组成的矢量，c＝[c1，c2，...，cN]T是ci组成的矢量，T是矢量转置符号，所述系数θi通过下列迭代公式(a-1)进行迭代：θj：＝θj+μ(c(i)-hθ(c(i)))c(i)…(a-1)其中，c(i)是第i帧的实际吞吐率，hθ(c(i))是在之前的对第i帧吞吐率的历史估计值，μ是学习速率参数，j为大于或等于1的自然数，j小于或等于N，θj表示时间轴到第i帧时将所有的θ都更新一遍，j与i的关系是i为N时，j为1、2、…N，所述处理器用于所述预测结果输出具...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈颖，马宁，戴劲，
申请(专利权)人：深圳市大疆创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44