一種面向用戶體驗質量的碼率分配方法
【專利摘要】本發明涉及一種面向用戶體驗質量的碼率分配方法，包括：在一個碼率分配會話期內，監測并更新參數，設定碼率分配會話時長并做初始化；構造懲罰函數對于每個特定的γk執行后續步驟；初始化中間變量T1＝O1＝R(k-1)，初始化第k次迭代的收斂標準ε2、步長δ、加速因子α以及減緩因子β，并將迭代變量j與n的值都設為1；當j≤N時,若Tj+1＝Tj+δej，否則，若Tj+1＝Tj-δej，否則Tj+1＝Tj；接著令j:＝j+1,重復該步驟,直到j>N；當j>N時，若On+1＝TN+1,T1＝On+1+α(On+1-On),n:＝n+1,j＝1,否則，若δ<ε2,返回R(k)＝On并檢測返回的R(k)是否滿足收斂標準若滿足收斂條件,返回R(k)，將得到的最優R(k)分配到各個路徑上去。
【專利說明】_種面向用戶體驗質量的碼率分配方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及網絡通信領域，特別涉及一種面向用戶體驗質量的碼率分配方法。
【背景技術】
[0002] 思科最新的市場研宄報告稱，2013年到2018年間，移動視頻流量將增長14倍，占 有超過全球移動業務流量的三分之二。移動視頻業務的迅速增長使其逐漸成為移動互聯網 的主導業務之一。同時，智能手機和手持設備的普及進一步地加速了移動視頻業務的增長。 事實上，為了保證高速增長的移動視頻業務的用戶體驗質量，移動運營商正面臨著巨大的 挑戰。
[0003] -些移動視頻業務，如實時高清的視頻業務，相比其他移動業務來說具有更高的 比特率和更嚴格的時延要求。例如，傳輸一個H. 264編碼的1080P視頻平均需要6-8Mbit/ s，這將超過目前主流的無線通信系統的能力。然而，隨著無線接入技術的發展和多模終端 的普及，多模終端具有同時連接到多個接入網的能力。因此，傳輸實時高清移動視頻業務的 一個潛在的解決方案是利用異構無線網絡進行多路傳輸。圖1為多路視頻傳輸的示意圖， 其中，圖中最上面的移動終端表示采用了多路視頻傳輸技術的多模終端。
[0004] 多路視頻傳輸的一個關鍵技術就是碼率分配方法。針對該問題，國內外學者已提 出了很多的解決方法，例如基于失真的碼率分配方法以及基于概率的碼率分配算法。這些 解決方法有各自的缺陷：首先，基于概率的碼率分配方法沒有考慮到異構無線網絡各個網 絡QoS特性的異構和時變特性，因此會導致接收端視頻質量的下降和播放失真；其次，基 于失真的碼率分配方法優化的目標是最小化接收端視頻的失真，而不是用戶的體驗質量 (Q〇E)，然而，用戶體驗質量將會成為視頻業務的最重要和最有效的評價標準之一。因此，在 碼率分配時不考慮用戶體驗質量不利于提高數據傳輸質量。
[0005] 但是，精確地描述一個Q〇E模型是非常困難的，因為它與很多的因素相關，例如用 戶的喜好，網絡QoS參數以及用戶環境（應用類型，地理位置和電池電量等）。在異構無線 接入環境下的多路徑傳輸視頻，其碼率分配會直接影響接收用戶的Q〇E。例如，如果分配過 多的碼流到一個擁塞的路徑將會導致嚴重的播放質量下降。因此，一個能夠適用于異構無 線接入環境下多路徑視頻傳輸的Q〇E預測模型是非常必要的。現有技術中尚缺乏Q〇E預測 模型。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于克服現有技術中的缺陷，從而提供一種面向用戶體驗質量的碼 率分配方法。
[0007] 為了實現上述目的，本發明提供了一種面向用戶體驗質量的碼率分配方法，包 括：
[0008] 步驟1)、在一個碼率分配會話期內，監測并更新包括(^抑^山^^^在內的參 數；然后設定碼率分配會話時長，初始化收斂標準值e i、步長Yk，將用于迭代的變量k的大 小設為1，將碼率分配向量R初始化為R(CI)=出」氏=p Ad gp};其中，
[0009] (^表示路徑i的可用帶寬；RTT 1表示路徑i的往返時延；L 1表示路徑i的有效丟 包率；31 ^表示信道處于狀態G的概率；31 B表示信道處于狀態B的概率；R 1表示分配到路徑 i的碼率；p i表示碼率分配到各個路徑的比率；P表示路徑的集合；
【權利要求】
1. 一種面向用戶體驗質量的碼率分配方法，包括： 步驟1)、在一個碼率分配會話期內，監測并更新包括CiJTHJIb在內的參數； 然后設定碼率分配會話時長，初始化收斂標準值S1、步長yk，將用于迭代的變量k的大小 設為1，將碼率分配向量R初始化為Rw= (RiIRi=PA，iGP};其中， (^表示路徑i的可用帶寬；RTT,表示路徑i的往返時延；L,表示路徑i的有效丟包率；e表示信道處于狀態G的概率；B表示信道處于狀態B的概率；R1表示分配到路徑i的 碼率；pi表示碼率分配到各個路徑的比率；P表示路徑的集合； 步驟2)、將Yk作為松弛變量構造懲罰函數對于每個特定的yk，都執行一次 步驟3);其中，
|R|I1=IR1HR2I+…+IrJ 為幀率；ai、a4用于調節R和L為O和1時的初始值，a2 是調節R對QoE的影響因子，a3是調節f?對QoE的影響因子，a5是調節L對QoE的影響因 子； 步驟3)、初始化中間變量T1= 0i=R(lrf)，初始化第k次迭代的收斂標準e2、步長S、加速因子a以及減緩因子0，并將迭代變量j與n的值都設為1，然后執行步驟4);其中， R0rf是第k-1次迭代得到的值； 步驟4)、當j彡N時，首先判斷下列條件是否成立：+和,）> 0T勺，如果成立，那 么Tj+1=Tj+Se」，如果不成立，進一步判斷下列條件是否成立：Grri -d>,) >G(Tv);如果成 立，那么Tj+1=Tj-Sej，如果不成立，Tj+1=Tj;接著令j: =j+1，重復該步驟，直到j>N， 然后執行下一步；其中，4是在方向j上的單位向量； 步驟5)、當j>N時，判斷下列條件是否成立：G(TU) >0(0")，若成立，令On+1 = TmJ1=On+1+a(0n+1-0n)，n: =n+l，j= 1，然后重新執行步驟4)若不成立，進一步判斷 下列條件是否成立：S〈e2，如果成立，返回R(k)=On并檢測返回的R(k)是否滿足收斂標準 》Mi，如果不滿足的話，令yk+1=yk/i〇，k: =k+l,然后執行步驟2)， /(：,!? 若滿足收斂條件返回R(k)，然后執行步驟6);如果不成立，g卩S彡e2，令S: = 0S1T1 = (f，(f+i= 〇' n: =n+1，j=i，然后執行步驟 4); 步驟6)、在每個碼率分配會話期內，將得到的最優R(k)分配到各個路徑上去。
2. 根據權利要求1所述的面向用戶體驗質量的碼率分配方法，其特征在于，在步驟1) 中，將收斂標準值ei的大小設定為1 ;將步長yk的大小設為1。
3. 根據權利要求1所述的面向用戶體驗質量的碼率分配方法，其特征在于，在步驟1) 中，碼率分配會話時長設定為2秒。
4.根據權利要求1所述的面向用戶體驗質量的碼率分配方法，其特征在于，在步驟3) 中，所述第k次迭代的收斂標準e2的初始值設為10,所述步長S的初始值設為200,加速 因子a的初始值設為2,減緩因子0的初始值設為0.5。
【文檔編號】H04N21/2383GK104506453SQ201410815151
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月24日 優先權日:2014年12月24日
【發明者】鄧振杰, 劉延偉, 要瑞宵, 趙平華, 慈松 申請人:中國科學院聲學研究所