[发明专利]基于帧丢失预测的蜂窝网络上行视频通信QoS优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种通信技术领域的方法，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。

背景技术

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 X.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的发明专利，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。

发明内容

本发明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。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括如下步骤：

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。