一种通信技术领域的基于帧丢失预测的蜂窝网络上行视频通信ＱｏＳ优化方法，基于基站链路层自身的ＡＲＱ功能，通过在发送端链路层设计链路层代理，实现基于ＡＲＱ重传次数统计的帧丢失预测以及超时帧丢失，并将链路层的帧丢失信息反馈到应用层的编码器；同时，通过在接收端的应用层设计应用层代理，统计每一帧的接收情况，并将正确接收的信息，端到端的反馈到发送端的编码器；发送端的编码器，根据接收到的跨层反馈和端到端反馈，对每一个编码过的图像帧的传送状态进行标记，正确传送的标记为Ｇ，并把编码时的参考帧限定在标记为Ｇ的帧内进行，以提升视频重建时对误码的鲁棒性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种通信
的方法，具体是一种基于帧丢失预测的蜂窝网 络上行视频通信QoS优化方法。
技术介绍
目前绝大多数的移动基站都采用FEC (Forward Error Correction，前向纠错)和 ARQ(Auto Retransmission Request，自动重传请求)相结合的方案来为无线信道上的数据 传输提供服务质量(QoS)保证。FEC主要用来进行比特级的错误校正；不能纠正的错误则 通过ARQ进行重传。具体到上行蜂窝视频通信系统，基站在遇到不可纠正的传输错误时，将 向移动终端发送重传请求ARQ，发送端则根据接收到的请求对当前出错的链路帧单元进行 重传。显然，重传将引入额外的时延。这种不确定的时延抖动，使得基于ARQ的重传在实时 视频通信中难以普遍推广。为了保证视频通信的实时性，基站往往采用一个最大重传次数 门限来约束可能引入的时延。如果发送端能够根据应用层的反馈计算出重传时延并针对性 地将其限制在约束的时延范围内，则可以进一步提升系统的传输效率。目前大多数基站都 采用对等的重传次数限制，即每一个链路帧都具有同样的重传次数限制“ η ”( η > 0)。因 为没有考虑到不同视频帧之间的不对等重要性，这种对等重传策略往往达不到最优的系统 性能。经过对现有技术的检索发现，文献H. Liu, W. J. Zhang, S. Y. Yu, and Χ.K. Yang, Channel-aware frame dropping for cellular video streaming, in proc. Int. Conf. Acoust. , Speech, Signal Processing Thulouse, France, May. 2006.根据 视频帧间的重要性不同，提出了一种更为有效的不对等重传方案。但是，这种方案需要在现 有的2. 5G基站上设置视频代理或射频链路层代理，这将因增加大量的设备投入成本而难 以在实际应用中实现。当前的端到端视频通信应用中，RPS的性能主要依赖于反馈信息的回程时延RTT。 专利号为200810033293. 8的专利技术专利，针对蜂窝视频通信中信号衰减等信道误码原因造 成的突发丢包，提出了一种上行蜂窝视频通信的自适应传输方法及系统，使其能在动态感 知无线信道误码状况及有效传输带宽基础上，通过采用新的信道自适应传输方法和系统， 以相对较小的系统复杂度实现有效的抗误码性丢包效果。但专利提出的方法是基于端到端 的信道反馈来感知、估算信道的有效传输带宽变化，用以控制编码端的发送码率使其与信 道带宽的波动相适应。由于有线网络(如Internet)的RTT时延往往为数百毫秒甚至更多， 此时发送端的编码器难以根据反馈信息做出及时的响应，从而导致服务质量的严重下降。 在上行蜂窝网络中，基站和移动终端之间的反馈时延，由于物理距离较短而只有数十毫秒， 远小于有线骨干网络的RTT时延。这类快速的短时延的反馈可被用来提升系统的性能。但 是，作为代价，视频服务器被引入到基站中以提供射频链路层的实时反馈。考虑到在现存基 站上进行任何改变或投资都将带来巨大的成本投入，这种以设置代理服务器来进行实时反 馈的方案很难得到实用。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于帧丢失预测的蜂窝网络上行 视频通信QoS优化方法，通过开发利用基站自身的ARQ功能，提出了一个无需设置视频代理 的基于跨层反馈的视频编码方案，为解决此类问题提供了一种有效的方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括如下步骤步骤一，在射频链路层(Radio Link)设置射频链路层代理，进行射频链路层到应 用层(Application)的跨层帧丢失处理与帧丢失信息反馈。所述的帧丢失信息反馈是指判断帧丢失处理的结果，当一个视频帧被预测到 可能丢失或因超时被主动丢弃，则射频链路层代理向应用层发送一个NACK(Negative Acknowledgment)信息，以表明该帧将不能成功传送；否则，发送ACK (Acknowledgment)信 息表明该帧将成功传送。所述的帧丢失处理包括(1)帧丢失预测，即根据接收到的来自基站的ARQ信息， 对可能发生的帧丢失进行预测；(2)超时帧丢弃，即主动地丢弃超时帧。所述的帧丢失预测是指发送端的射频链路层代理将对每一个射频链路层帧的重 传ARQ次数Ci进行累计当Ci达到η时，无论最后一次重传是否成功，发送端都将因为重 传次数用尽而收不到来自基站的ARQ请求，因此发送端射频链路层代理将把包含该链路帧 的SDU发送预测为不成功，并产生一个NACK信息给应用层的编码器；如果一个SDU在其所 有的链路帧在发送完后收到的累计ARQ次数Ci都小于最大重传次数η，则认为该SDU传输 成功，射频链路层代理发送ACK到编码器；当收到射频链路层代理发来的NACK信息，编码器 将把对应帧的状态标记为B，表明该帧将不能用于后续帧的预测参考。所述的超时帧丢弃是指射频链路层代理实现主动的超时帧检测、丢弃功能；当 当前帧被判断为解码或显示时间超时，射频链路层代理将丢弃该帧以平衡因重传造成的网 络带宽和时延抖动，其中解码或显示时间超时通过以下公式进行判断Tcurr + TTI + ts > Tplay(1)_ ι MTTI = -YjTTIiM ;=1(2)其中Tplay是表示当前将发送帧的回放时限，@表示平均的从发送端到接收端的 传输时间间隔，TTIi为第i帧数据的传输时延，ts为一个紧缩时间变量，当+Τ +ts 大于回放时限Tplay时，射频链路层代理将判断当前帧超时，发送一帧数据的传输时延TTI可 以在接收端进行实际时延计算并通过下行信道反馈给编码端，发送端的编码器可以根据公 式⑵从接收到的端到端ACK反馈中得到平均的传输间隔万 。步骤二，在接收端设置应用层代理，进行端到端的帧接收信息反馈。具体是指，在 接收端解码器中设置应用层代理，对每个视频帧的接收情况进行端到端的ACK反馈，发送 端基于ACK反馈信息以及传输间隔TTI信息进行端到端的差错控制编码。所述的端到端的ACK反馈是指当接收端应用层正确地接收到一个视频帧，应用 层代理将产生一个ACK信息并经过下行信道发送至发送端，表明该帧被接收端正确接收。所述的端到端差错控制编码是指发送端的应用层代理收到一个视频帧的ACK信息后，将通知编码器将对应帧的发送状态设置为G。步骤三，基于步骤一的跨层帧丢失处理与帧丢失信息反馈和步骤二的ACK反馈信 息以及传输间隔TTI信息进行自适应编码。具体是指编码器在对当前的第i帧编码前，将 判断是否收到第i-2帧的射频链路层反馈信息，亦即要得到i-2帧的发送成功与否的反馈。 如果第i-2帧的反馈为NACK，则表明i-2帧可能发送失败，需要将其状态设为B，然后对i-1 帧进行重新编码；当第i-2帧的反馈为ACK反馈信息，则正常编码第i帧，同时编码时采用 的参考帧，限定为参考队列里状态为G的帧。与现有技术相比，本专利技术的优点包括一是在不对移动基站做任何改变的情况下 实现容错性的蜂窝视频编码。在发送端和接收端实现的两类反馈(i)发送端编码器和射 频链路层代理之间的跨层反馈；(ii)发送端和接本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于帧丢失预测的蜂窝网络上行视频通信ＱｏＳ优化方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，在射频链路层设置射频链路层代理，进行射频链路层到应用层的跨层帧丢失处理与帧丢失信息反馈；步骤二，在接收端设置应用层代理，进行端到端的帧接收信息反馈；步骤三，基于步骤一的跨层帧丢失处理与帧丢失信息反馈和步骤二的ＡＣＫ反馈信息以及传输间隔ＴＴＩ信息进行自适应编码。
【技术特征摘要】
一种基于帧丢失预测的蜂窝网络上行视频通信QoS优化方法，其特征在于，包括如下步骤步骤一，在射频链路层设置射频链路层代理，进行射频链路层到应用层的跨层帧丢失处理与帧丢失信息反馈；步骤二，在接收端设置应用层代理，进行端到端的帧接收信息反馈；步骤三，基于步骤一的跨层帧丢失处理与帧丢失信息反馈和步骤二的ACK反馈信息以及传输间隔TTI信息进行自适应编码。2.根据权利要求1所述的基于帧丢失预测的蜂窝网络上行视频通信QoS优化方法，其 特征是，所述的帧丢失信息反馈是指判断帧丢失处理的结果，当一个视频帧被预测到可能 丢失或因超时被主动丢弃，则射频链路层代理向应用层发送一个NACK信息，以表明该帧将 不能成功传送；否则，发送ACK信息表明该帧将成功传送。3.根据权利要求1所述的基于帧丢失预测的蜂窝网络上行视频通信QoS优化方法，其 特征是，所述的帧丢失处理包括帧丢失预测，即根据接收到的来自基站的ARQ信息，对可 能发生的帧丢失进行预测；超时帧丢弃，即主动地丢弃超时帧。4.根据权利要求3所述的基于帧丢失预测的蜂窝网络上行视频通信QoS优化方法，其 特征是，所述的帧丢失预测是指发送端的射频链路层代理将对每一个射频链路层帧的重 传ARQ次数Ci进行累计当Ci达到η时，无论最后一次重传是否成功，发送端都将因为重 传次数用尽而收不到来自基站的ARQ请求，因此发送端射频链路层代理将把包含该链路帧 的SDU发送预测为不成功，并产生一个NACK信息给应用层的编码器；如果一个SDU在其所 有的链路帧在发送完后收到的累计ARQ次数Ci都小于最大重传次数η，则认为该SDU传输 成功，射频链路层代理发送ACK到编码器；当收到射频链路层代理发来的NACK信息，编码器 将把对应帧的状态标记为B，表明该帧将不能用于后续帧的预测参考。5.根据权利要求3所述的基于帧丢失预测的蜂窝网络上行视频通信QoS优化方法，其 特征是，所述的超时帧丢弃是指射频链路层代理实现主动的超时帧检测、丢弃功能；当当 前帧被判断为解码或显示时间超时，射频链路层代理将丢弃该帧以平衡因重传造成的网络 ...
【专利技术属性】
技术研发人员：张重阳，马玲，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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