[发明专利]用于具有合并的自动重复请求的自适应前向纠错以在无线局域网中进行可靠多播的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信网络，更具体地涉及通过应用前向纠错和自动重复请求的组合来增加多播应用的可靠性。

背景技术

如在这里所使用的，“内容”用于包括音频、视频、以及包括任何多媒体数据的任何其它形式的数据。术语视频和内容在这里可互换地使用。如这里所使用的，“/”表示用于相同或者相似组件或者结构的可供选择的名称。也就是说，这里所使用的“/”可被当作“或”的含义。

无线局域网(WLAN)由于其灵活性和低成本已在家庭、酒店、校园、以及诸如机场和火车站之类的其它热点被广泛使用。尽管在大多数情况下用户连接到WLAN以浏览网站或者检查电子邮件，但是对于WLAN支持实时多媒体流传输存在正在增长的需要。然而，无线信道可能经受多径衰落以及干扰，其可能导致随机和突发分组丢失并且影响流传输应用的内容回放质量。为了提高可靠性，可以使用诸如前向纠错(FEC)和/或自动重复请求(ARQ)之类的纠错方案。在FEC中，与原始/源媒体分组/数据一起发送奇偶分组。然而，由于每个移动设备可能经历不同的信道状况，因此难以判断要发送多少FEC。较低的FEC可能导致较差的保护，并且丢失的分组/数据可能不能够被恢复。较高的FEC可能导致更多的开销并且浪费网络带宽。本发明描述了一种自适应方法，其给予客户端/移动设备适当的保护，同时有效地使用带宽资源。

使用ARQ用于纠错，客户端/移动设备的数据/分组恢复可能经受较长的往返(round trip)时间延迟。在多播应用中，ARQ也可能造成反馈爆炸(feedback explosion)问题。然而，在往返时间延迟较短并且使用适当的反馈抑制算法时，ARQ仍是对于实时内容流传输来说可行的纠错方案。

FEC是用于改进多播应用的可靠性的有效方式。可以在应用层处利用多种FEC方案，以用于分组级纠错。候选方案包括具有/不具有随机交织的Pro-MPEG和Reed-Solomon(RS)。所有的FEC方案都具有优点和缺点。Pro-MPEG是非常轻型的方案，因为其仅利用XOR运算，而其纠错能力相应地受限制。Pro-MPEG不能纠正一些错误模式(error pattern)，即使分组丢失并不高。RS在大多数情况下与基于XOR的FEC方案相比具有更好的纠错能力，因为RS不依赖错误模式地工作。利用RS的成本增加了计算资源。然而，在一些情况下，RS与基于XOR的FEC方案相比具有更低的性能，因为RS(n，k)码在FEC编码块中的n个编码分组中有多于n-k个分组丢失的情况下完全失效。在存在多于n-k个分组丢失时，基于XOR的FEC仍可以纠正部分失去的分组/数据。

FEC的问题是首先要判断要发送多少FEC。在多播应用中，不同的移动设备可能具有不同的信道状况和丢失率。单个静态FEC不能满足所有移动设备的需求。在现有技术中引入了与可缩放源编码(scalable source coding)相结合的分层的FEC，以改进有线网络中的带宽使用效率和服务质量。然而，现有技术方案未考虑ARQ重新传送(retransmission)。如果接收机的分组丢失大于FEC码的能力，则不能恢复丢失的分组。此外，接收机不能得到其需要的FEC分组的确切数量，因为其在各层中以不连续数目的FEC分组得到FEC。另外，现有技术的分层的方案未考虑多媒体会话的多个轨道之间的同步。例如，在多媒体会话中，经常存在音频轨道和视频轨道，在使用相同的FEC块大小的情况下，视频轨道与音频轨道相比具有高得多的比特率，对于音频轨道而言填满FEC缓存器将花费长得多的时间。

在一种现有技术解决方案中，设置将用于在FEC块中进行FEC编码的分组的最大数目(maxK)。在缓存器中用于一轨道的视频(音频)分组的数目达到maxK时，执行基于这些视频(音频)分组的FEC编码。同时，无论在其它音频(视频)轨道缓存器中有多少分组，也执行基于其它轨道的音频(视频)媒体分组的FEC编码。由于N和K两者对于不同的FEC块来说都不是固定的，因此N和K必须被包括在FEC首部中，由此，信息被传递给客户端。

在现有技术中，在从客户端到服务器的平均往返时间较低并且多播会话中客户端的数目较低时，在多播中使用了ARQ。通常，实施反馈抑制以避免反馈爆炸的问题。在现有技术的混合ARQ方案中，客户端/移动设备发送对于其需要用于解码FEC块的奇偶分组的数目的请求，而不是对于原始媒体分组的序列号的请求。重新传送的奇偶分组在多播会话中被多播到所有客户端。奇偶分组可以由不同的客户端/移动设备使用以恢复不同的丢失。