[发明专利]一种MIMO-OFDM系统下基于QoE的跨层优化视频传输方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线视频传输优化，具体地说，本发明涉及一种MIMO-OFDM系统下基于QoE的对视频传输进行跨层优化的实现方法及系统。

背景技术

随着通信技术的迅速发展，无线通信系统在网络容量和可靠性上有了长足的进步。多输入多输出（MIMO）技术和正交频分复用（OFDM）技术的结合使得无线通信系统更有效的支持高速率数据传输和对符号间干扰的抑制（ISI）。在MIMO-OFDM技术的支持下，无线多媒体服务应用范围越来越广，众多的终端用户对所接收到的多媒体质量要求也越来越高。如何在MIMO-OFDM系统下使终端用户获得满意的多媒体服务质量逐渐成为了研究热点。

传统的方法是对已有的算法和协议进行改进，使得视频编码和传输可以更好适应时变易错的无线网络，同时在无线通信系统中进行多媒体的高速高质量传输也取得了很多进展。例如自适应帧间模式选择、联合信源信道速率控制、可伸缩视频编码（SVC）。这些方法在一定程度上取得了高效的、高质量的多媒体传输，但这些方法都是以某些客观的网络参数或视频质量为目标进行优化的，而没有考虑到终端用户的体验质量。

为了更好的衡量终端用户体验，ITU-T SG 12提出了用户体验质量（QoE）的概念。QoE被定义为终端用户对接收到的应用或服务的主观整体可接受性。它是从终端用户的角度进行端到端性能的主观测量方法。QoE是以平均意见分（MOS）的方式进行量化的，包括五个分值：5（优秀）、4（好）、3（一般）、2（不好）、1（差）。然而，主观评估方法需要人为去评分，这样既复杂又耗时。本发明提出了一种针对实时视频传输系统的客观QoE预测模型，该方法同时考虑应用层和网络层参数，并在实际应用中取得了很好的效果。

基于上述QoE预测模型，在MIMO-OFDM系统中我们提出了一种全新的跨层优化视频传输方法。系统中采用了无参考QoE预测模型，该模型综合考虑视频内容类型（CT）、帧率（FR）、视频发送比特速率（SBR）和丢包率（PER）计算出MOS期望值。应用层的视频编码参数和物理层的MCS类型被联合优化以使终端用户的MOS最大化。当视频包丢失或者传输时延大于最大时延限制时，解码端是不能够进行正确解码的。综上所述，本文提出的方法可以转化为最大时延限制下的寻找最优参数组合的问题，这个问题可以由改进的遍历算法进行求解。通过算法复杂度分析，本文所提出的方法是合理的。

本发明用到的英文缩写与全称对照对照如下：

MIMO：multiple-input multiple-output，多输入多输出

OFDM：orthogonal frequency division multiplexing，正交频分复用

QoE：quality of experience，用户体验质量

CT：video content type，视频内容类型

FR：frame rate，帧率

SBR：frame rate，视频发送比特速率

PER：packet error rate，丢包率

MOS：mean opinion score，平均意见分

QP：quantization parameter，视频编码量化参数

MMIB：mean mutual information per coded bit，平均比特互信息

MCS：modulation and coding scheme，调制编码方法

SNR：signal to noise ratio，信噪比

MIB：mutual information per coded bit，比特互信息

RB：resource block，资源块

BLER：block error rate，误块率

ISI：resistance to inter-symbol interference，对符号间干扰的抑制

SVC：scalable video coding，可伸缩视频编码

AMC：adaptive modulation and coding，自适应调制编码

发明内容

本发明的目的在于，为了使终端用户获得满意的视频服务，通过优化视频编码的参数、传输方式，有效的适应多变易错的无线信道。

为实现上述目的，本发明提供了一种MIMO-OFDM系统下跨层优化视频传输方法，该方法采用对终端QoE预测为优化目标的策略，所述的方法包含如下步骤：