專利名稱：圖像質(zhì)量自適應(yīng)的無線視頻分發(fā)方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線視頻傳輸領(lǐng)域，尤其涉及一種圖像質(zhì)量自適應(yīng)的無線視頻分發(fā)方法與系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
廣播是無線通信區(qū)別于有線通信獨(dú)有的特質(zhì)。對(duì)視頻業(yè)務(wù)進(jìn)行廣播傳輸，可在無線環(huán)境下提供點(diǎn)到多點(diǎn)單一視頻服務(wù)機(jī)制，使得無線資源消耗與用戶數(shù)的增長(zhǎng)無關(guān)。在寬帶移動(dòng)通信中，通信網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)眾多，業(yè)務(wù)需求趨同。視頻業(yè)務(wù)的無線廣播傳輸技術(shù)將有廣闊的應(yīng)用前景。本發(fā)明提出一種結(jié)合延時(shí)容忍機(jī)制的點(diǎn)播視頻業(yè)務(wù)的無線廣播/單播分發(fā)系統(tǒng)，根據(jù)不同無線終端對(duì)同一業(yè)務(wù)不同時(shí)間范圍內(nèi)的需求，以及用戶的業(yè)務(wù)請(qǐng)求及其延時(shí)容忍特性，通過廣播傳輸滿足盡可能多的用戶需求。
由于電磁傳播條件惡劣，加之通信節(jié)點(diǎn)往往具有較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性且其所處環(huán)境不同，造成了各終端間的信道條件差異巨大。另一方面，在用戶需求上，受無線終端硬件條件(如屏幕分辨率)等的約束，各終端對(duì)視頻質(zhì)量的需求也存在差異。傳統(tǒng)的無線視頻廣播系統(tǒng)的編、解碼技術(shù)沒有考慮各終端所對(duì)應(yīng)的信道實(shí)際情況及各終端的用戶需求，只是根據(jù)滿足最壞信道條件的終端接收及最高用戶需求來進(jìn)行設(shè)計(jì)，制約了廣播通信系統(tǒng)的效率。本發(fā)明提出的一種圖像自適應(yīng)信道質(zhì)量與用戶需求的方法，利用視頻信源的分層編碼技術(shù)，通過不等差錯(cuò)保護(hù)方法進(jìn)行噴泉編碼，在接收端解碼時(shí)實(shí)現(xiàn)接收視頻質(zhì)量自適應(yīng)終端所對(duì)應(yīng)的信道條件與用戶需求。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)背景技術(shù)中提到的傳統(tǒng)無線視頻廣播系統(tǒng)，在廣播通信效率、通信質(zhì)量和用戶需求方面存在的不足，本發(fā)明提出了一種圖像質(zhì)量自適應(yīng)的無線視頻分發(fā)方法與系統(tǒng)。一種圖像質(zhì)量自適應(yīng)的無線視頻分發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括寬帶無線網(wǎng)絡(luò)、協(xié)同分發(fā)服務(wù)器、分發(fā)點(diǎn)和無線終端；其中，所述寬帶無線網(wǎng)絡(luò)、協(xié)同分發(fā)服務(wù)器和分發(fā)點(diǎn)順次連接；所述分發(fā)點(diǎn)與無線終端通過無線信號(hào)連接，用于接收各無線終端的業(yè)務(wù)請(qǐng)求，并將業(yè)務(wù)請(qǐng)求輸出至協(xié)同分發(fā)服務(wù)器；所述協(xié)同分發(fā)服務(wù)器包括質(zhì)量自適應(yīng)視頻編碼單元、視頻業(yè)務(wù)接入點(diǎn)、延時(shí)容忍控制單元、視頻業(yè)務(wù)下發(fā)單元、視頻業(yè)務(wù)請(qǐng)求單元、動(dòng)態(tài)資源分配單元和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)反饋單元；所述質(zhì)量自適應(yīng)視頻編碼單元分別與所述視頻業(yè)務(wù)接入點(diǎn)、延時(shí)容忍控制單元和視頻業(yè)務(wù)下發(fā)單元連接，用于對(duì)圖像質(zhì)量自適應(yīng)無線信道與用戶需求的視頻編碼；所述視頻業(yè)務(wù)接入點(diǎn)分別與所述寬帶無線網(wǎng)絡(luò)、質(zhì)量自適應(yīng)視頻編碼單元、延時(shí)容忍控制單元和視頻業(yè)務(wù)請(qǐng)求單元和分發(fā)點(diǎn)連接，用于獲取寬帶無線網(wǎng)絡(luò)上的視頻數(shù)據(jù)和各無線終端視頻請(qǐng)求的信令文件包；所述延時(shí)容忍控制單元分別與所述質(zhì)量自適應(yīng)視頻編碼單元、視頻業(yè)務(wù)接入點(diǎn)、延時(shí)容忍控制單元、視頻業(yè)務(wù)下發(fā)單元、視頻業(yè)務(wù)請(qǐng)求單元和動(dòng)態(tài)資源分配單元連接，用于獲取各無線終端的視頻業(yè)務(wù)請(qǐng)求的到達(dá)情況，進(jìn)行業(yè)務(wù)的廣播/單播傳輸模式的選擇；所述視頻業(yè)務(wù)下發(fā)單元分別與所述分發(fā)點(diǎn)、質(zhì)量自適應(yīng)視頻編碼單元和延時(shí)容忍控制單元連接，用于視頻的單播/多播傳輸；所述視頻業(yè)務(wù)請(qǐng)求單元分別與所述視頻業(yè)務(wù)接入點(diǎn)和延時(shí)容忍控制單元連接；所述動(dòng)態(tài)資源分配單元分別與所述延時(shí)容忍控制單元和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)反饋單元連接，用于對(duì)無線終端所請(qǐng)求的視頻業(yè)務(wù)的頻點(diǎn)、時(shí)隙和時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，并將分配結(jié)果輸出至延時(shí)容忍控制單元；所述網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)反饋單與所述動(dòng)態(tài)資源分配單元連接，用于監(jiān)控整個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間、頻率和空間資源的利用情況。一種圖像質(zhì)量自適應(yīng)的無線視頻分發(fā)方法包括以下步驟步驟I :在協(xié)同分發(fā)服務(wù)器控制下開啟圖像質(zhì)量自適應(yīng)無線信道及用戶需求的無線視頻分發(fā)服務(wù)；步驟2 :用戶根據(jù)自己的業(yè)務(wù)需求，發(fā)起視頻業(yè)務(wù)請(qǐng)求；步驟3 :分發(fā)點(diǎn)接收各無線終端的業(yè)務(wù)請(qǐng)求，并輸出至協(xié)同分發(fā)服務(wù)器；協(xié)同分發(fā) 服務(wù)器解析各無線終端的業(yè)務(wù)請(qǐng)求，從寬帶無線網(wǎng)絡(luò)獲取無線終端所需視頻業(yè)務(wù)；步驟4:協(xié)同分發(fā)服務(wù)器在資源動(dòng)態(tài)分配基礎(chǔ)上進(jìn)行圖像質(zhì)量自適應(yīng)的視頻編碼；步驟5 :協(xié)同分發(fā)服務(wù)器根據(jù)業(yè)務(wù)的時(shí)延特性，延時(shí)容忍控制單元判斷是否開啟延時(shí)容忍模式；若是，則在指定的延時(shí)容時(shí)限內(nèi)等待其他無線終端請(qǐng)求同一視頻業(yè)務(wù)；否，則執(zhí)行步驟6 ；步驟6 :視頻業(yè)務(wù)下發(fā)單元判斷是否需要以廣播模式分發(fā)數(shù)據(jù)；若是，則在指定的頻點(diǎn)、時(shí)隙和時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行視頻業(yè)務(wù)廣播；否，則在指定的頻點(diǎn)、時(shí)隙和時(shí)長(zhǎng)向指定終端進(jìn)行視頻業(yè)務(wù)單播傳輸；步驟7 結(jié)束視頻業(yè)務(wù)分發(fā)。所述圖像質(zhì)量自適應(yīng)的視頻編碼方法包括以下步驟步驟a :獲取原始輸入視頻；步驟b :采用分層編碼，對(duì)于任意一個(gè)多媒體視頻/圖像編碼數(shù)據(jù)獲得k+Ι組不同重要性的分層數(shù)據(jù)W0, W1,…，wk，其重要性依次序遞減；步驟c :采用不同碼率的預(yù)編碼(Γ(ι，Γι，…，rk)對(duì)重要性不等的各層信息分別進(jìn)行保護(hù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)分層數(shù)據(jù)的不等差錯(cuò)保護(hù)；其中，碼率b r1；…，rk應(yīng)滿足Γ(ι ( X1 (…(rk，即碼率隨著重要性的減小而遞增，具體按照式(I)計(jì)算獲得

權(quán)利要求
1.一種圖像質(zhì)量自適應(yīng)的無線視頻分發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括寬帶無線網(wǎng)絡(luò)、協(xié)同分發(fā)服務(wù)器、分發(fā)點(diǎn)和無線終端； 其中，所述寬帶無線網(wǎng)絡(luò)、協(xié)同分發(fā)服務(wù)器和分發(fā)點(diǎn)順次連接； 所述分發(fā)點(diǎn)與無線終端通過無線信號(hào)連接，用于接收各無線終端的業(yè)務(wù)請(qǐng)求，并將業(yè)務(wù)請(qǐng)求輸出至協(xié)同分發(fā)服務(wù)器； 所述協(xié)同分發(fā)服務(wù)器包括質(zhì)量自適應(yīng)視頻編碼單元、視頻業(yè)務(wù)接入點(diǎn)、延時(shí)容忍控制單元、視頻業(yè)務(wù)下發(fā)單元、視頻業(yè)務(wù)請(qǐng)求單元、動(dòng)態(tài)資源分配單元和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)反饋單元；所述質(zhì)量自適應(yīng)視頻編碼單元分別與所述視頻業(yè)務(wù)接入點(diǎn)、延時(shí)容忍控制單元和視頻業(yè)務(wù)下發(fā)單元連接，用于對(duì)圖像質(zhì)量自適應(yīng)無線信道與用戶需求的視頻編碼；所述視頻業(yè)務(wù)接入點(diǎn)分別與所述寬帶無線網(wǎng)絡(luò)、質(zhì)量自適應(yīng)視頻編碼單元、延時(shí)容忍控制單元和視頻業(yè)務(wù)請(qǐng)求單元和分發(fā)點(diǎn)連接，用于獲取寬帶無線網(wǎng)絡(luò)上的視頻數(shù)據(jù)和各無線終端視頻請(qǐng)求的信令文件包；所述延時(shí)容忍控制單元分別與所述質(zhì)量自適應(yīng)視頻編碼單元、視頻業(yè)務(wù)接入點(diǎn)、延時(shí)容忍控制單元、視頻業(yè)務(wù)下發(fā)單元、視頻業(yè)務(wù)請(qǐng)求單元和動(dòng)態(tài)資源分配單元連接，用于獲取各無線終端的視頻業(yè)務(wù)請(qǐng)求的到達(dá)情況，進(jìn)行業(yè)務(wù)的廣播/單播傳輸模式的選擇；所述視頻業(yè)務(wù)下發(fā)單元分別與所述分發(fā)點(diǎn)、質(zhì)量自適應(yīng)視頻編碼單元和延時(shí)容忍控制單元連接，用于視頻的單播/多播傳輸；所述視頻業(yè)務(wù)請(qǐng)求單元分別與所述視頻業(yè)務(wù)接入點(diǎn)和延時(shí)容忍控制單元連接；所述動(dòng)態(tài)資源分配單元分別與所述延時(shí)容忍控制單元和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)反饋單元連接，用于對(duì)無線終端所請(qǐng)求的視頻業(yè)務(wù)的頻點(diǎn)、時(shí)隙和時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，并將分配結(jié)果輸出至延時(shí)容忍控制單元；所述網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)反饋單與所述動(dòng)態(tài)資源分配單元連接，用于監(jiān)控整個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間、頻率和空間資源的利用情況。
2.一種圖像質(zhì)量自適應(yīng)的無線視頻分發(fā)方法包括以下步驟 步驟I :在協(xié)同分發(fā)服務(wù)器控制下開啟圖像質(zhì)量自適應(yīng)無線信道及用戶需求的無線視頻分發(fā)服務(wù)； 步驟2 :用戶根據(jù)自己的業(yè)務(wù)需求，發(fā)起視頻業(yè)務(wù)請(qǐng)求； 步驟3 :分發(fā)點(diǎn)接收各無線終端的業(yè)務(wù)請(qǐng)求，并輸出至協(xié)同分發(fā)服務(wù)器；協(xié)同分發(fā)服務(wù)器解析各無線終端的業(yè)務(wù)請(qǐng)求，從寬帶無線網(wǎng)絡(luò)獲取無線終端所需視頻業(yè)務(wù)； 步驟4 :協(xié)同分發(fā)服務(wù)器進(jìn)行圖像質(zhì)量自適應(yīng)的視頻編碼； 步驟5 :協(xié)同分發(fā)服務(wù)器根據(jù)業(yè)務(wù)的時(shí)延特性，延時(shí)容忍控制單元判斷是否開啟延時(shí)容忍模式；若是，則在指定的延時(shí)容時(shí)限內(nèi)等待其他無線終端請(qǐng)求同一視頻業(yè)務(wù)；否，則執(zhí)行步驟6 ； 步驟6 :視頻業(yè)務(wù)下發(fā)單元判斷是否需要以廣播模式分發(fā)數(shù)據(jù)；若是，則在指定的頻點(diǎn)、時(shí)隙和時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行視頻業(yè)務(wù)廣播；否，則在指定的頻點(diǎn)、時(shí)隙和時(shí)長(zhǎng)向指定無線終端進(jìn)行視頻業(yè)務(wù)單播傳輸； 步驟7:結(jié)束視頻業(yè)務(wù)分發(fā)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種圖像質(zhì)量自適應(yīng)的無線視頻分發(fā)方法，其特征在于，所述圖像質(zhì)量自適應(yīng)的視頻編碼方法包括以下步驟 步驟a :獲取原始輸入視頻； 步驟b :采用分層編碼，對(duì)于任意一個(gè)多媒體視頻/圖像編碼數(shù)據(jù)獲得k+Ι組不同重要性的分層數(shù)據(jù)…，wk，其重要性依次序遞減；步驟C :采用不同碼率的預(yù)編碼b r1；…，rk對(duì)重要性不等的各層信息分別進(jìn)行保護(hù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)分層數(shù)據(jù)的不等差錯(cuò)保護(hù)；其中，碼率b r1； -,rk應(yīng)滿足Γ(ι ( X1 (…(rk，即碼率隨著重要性的減小而遞增，具體按照式(I)計(jì)算獲得
全文摘要
本發(fā)明公開了無線視頻傳輸領(lǐng)域的一種圖像質(zhì)量自適應(yīng)的無線視頻分發(fā)方法與系統(tǒng)。技術(shù)方案是，根據(jù)各終端對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的請(qǐng)求情況，利用業(yè)務(wù)的時(shí)延特性，通過延遲容忍機(jī)制實(shí)現(xiàn)視頻業(yè)務(wù)的無線分發(fā)。通過不等碼率的預(yù)編碼對(duì)分層編碼后重要性不同的數(shù)據(jù)組進(jìn)行不等差錯(cuò)保護(hù)，進(jìn)而采用噴泉編碼使得各終端接收到一定的數(shù)據(jù)后視頻圖像質(zhì)量可自適應(yīng)用戶需求與鏈路質(zhì)量。本發(fā)明通過對(duì)同類視頻業(yè)務(wù)的聚合與分發(fā)，提升無線網(wǎng)絡(luò)容量，解決復(fù)雜多變電磁環(huán)境與用戶不同需求造成的廣播傳輸難以適應(yīng)信道條件與各異的用戶需求這一難題，實(shí)現(xiàn)圖像質(zhì)量自適應(yīng)信道與用戶需求的無線視頻分發(fā)，最終提升網(wǎng)絡(luò)對(duì)多媒體業(yè)務(wù)的承載能力及用戶滿意度。
文檔編號(hào)H04N21/2383GK102843579SQ201210273439
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月2日
發(fā)明者陸建華, 徐邁, 陶曉明 申請(qǐng)人:清華大學(xué)