一种无线视频传输中基于mos的功率分配方案的制作方法
专利名称：一种无线视频传输中基于mos的功率分配方案的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线视频传输领域以及无线资源分配领域，更特别的，本发明是一种无线视频传输系统中对基站进行基于平均主观值(MOS)能效的下行链路功率分配方案。
背景技术：
传统有线网络中视频应用已经取得了巨大的成功，随着无线网络的迅速发展，越来越多的视频业务将扩展到无线网络中，以满足人们日益增长的通信需求，提供任何人任何时候在任何地点任何设备都能够支持的视频服务。但是由于无线视频业务的广泛应用也使无线视频传输系统的设计面临着严峻的挑战，比如稀缺的无线资源，多变的信道环境。这就要求电信运营商能够尽可能提高无线资源利用率并可以提高高质量的视频业务，越能提供物美价廉的服务，就越能够吸引客户，从而在市场竞争中取得优势，这是视频业务经营成 败的关键。此外，由于温室气体的大量排放造成的全球变暖问题目益严重，节能减排已成为全人类必须面临的问题。这就要求下一代无线视频传输技术，不仅仅需要在频谱利用率、视频质量上比3G技术有大幅提高，也需要尽量降低系统的能量消耗，因此，为了优化此项目标，对基站进行下行功率分配成为必须的手段之一。用户体验QoE (Quality of Experience)是描述用户对于正在使用的业务的感受状况，包括可用性、可达性、可持续性以及和业务完整性等方面。它表示了人的感觉，是用户主观的感觉。QoE可以用服务质量(QoS)参数来进行评价。现在用的比较多的是PSNR(PeakSignal-to-Noise Ratio)。PSNR是信号最大能量和干扰信号的能量比。它是由原始帧和受损中贞的平均均方错误MSE (Mean Square Error)来定义的。如下所示
M NMSE = I / MN^i ^ | o(m, n)-d (m，n) j2
m=l在这里每个帧有M*N个像素，o(m, η)和d(m，η)是帧中位置(m，η)的亮度信息。PSNR是用信号的最大值和MSE的对数比来定义，可由下式计算
255PSNR = IOlog-
MSEMOS是主观的视频质量评定指标，它将图像质量划分为1-5的等级来评定视频质量好坏。I分为最坏，5分为最好，PSNR和主观评价标准MOS对应关系具体见表I :表IPSNR和主观评价标准MOS对应关系
权利要求
1.一种无线视频传输中基于MOS的功率分配方案，其特征在于包括以下步骤 步骤1、将待传输的视频流进行预编码，并存储在视频服务器中，等待无线传输。
步骤2、位于基站的资源分配器采集所有信道信道状态信息(CSI)，并初始化功率分配矩阵，通过传统调度算法为用户分配无线信道，所提功率分配方案在信道资源分配结束时启动。
步骤3、预测每个用户视频流MSE值，基于MSE值计算相应PSNR以及MOS值。
步骤4、设计单个用户视频MOS能效函数，在系统功率参数限制下搭建系统总MOS效用。
步骤5、通过带有约束条件的粒子群(PSO)求解算法进行基站发射功率分配矩阵的迭代求解。
步骤6、终止本次功率分配过程，将用户视频经过信道编码和调制，输入无线信道进行传输，等待下一次功率分配。
2.根据权利要求I所述的无线视频传输中基于MOS的功率分配方案，其特征在于 所述步骤I中，不考虑因视频流预编码所消耗的功率，只考虑视频在无线信道中传输基站需要耗费的功率。
3.根据权利要求I所述的无线视频传输中基于MOS的功率分配方案，其特征在于 所述步骤2中，基站功率完全消耗，且被所有信道平均分配。
4.根据权利要求I所述的无线视频传输中基于MOS的功率分配方案，其特征在于 所述步骤3中，视频流MSE值可以根据信道状态、初始化功率矩阵、视频编码速率联合预测。该过程是对无线传输中视频用户依次进行的。MSE可由失真率D表示。D包含信源失真Ds与信道失真队。信源失真与信源编码R有关，信道失真与系统丢包率有关，丢包率可由信道信噪比SNR计算，SNR是关于信道状态与信道上加载的功率的函数。
5.根据权利要求I所述的无线视频传输中基于MOS的功率分配方案，其特征在于 所述步骤4中，对于每个用户而言，需要设计单个用户MOS能效函数，然后对单个用户的MOS效用求和作为系统MOS效用函数，设计在功率参数条件的限制下最大化系统MOS能效函数的功率分配方案。
假定分配第n个信道分给用户k，且这个信道上的功率为pk, n，则基站功率分配的MOS能效函数为
6.根据权利要求I所述的无线视频传输中基于MOS的功率分配方案，其特征在于 所述步骤5中，通过带有约束条件的粒子群(PSO)求解算法进行基站发射功率分配矩阵的迭代求解。通过追随当前搜索到的功率分配的最优值来寻找全局最优。
7.根据权利要求I所述的无线视频传输中基于MOS的功率分配方案，其特征在于 所述步骤6中，使用进行功率分配后得到的值作为发射功率，终止本次功率分配过程。将用户视频经过信道编码和调制，输入无线信道进行传输，等待下一次功率分配。
全文摘要
本发明实施例涉及一种无线视频传输中基于MOS的功率分配方案。该方案针对无线视频传输系统，旨在提出一种基于MOS能效的功率分配方案。具体的实施方法为通过基站采集信道状态信息，预测视频流的MOS值，通过在系统功率参数的约束下最大化系统MOS能效函数，并使用约束型粒子群算法进行求解，使得在保证用户视频体验的同时达到基站节能的目的。
文档编号H04N7/26GK102665281SQ20121011088
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月13日 优先权日2012年4月13日
发明者刘德丽, 张海君, 李艳东, 温向明, 郑伟, 马文敏 申请人:北京邮电大学
技术领域：
本发明涉及无线视频传输领域以及无线资源分配领域，更特别的，本发明是一种无线视频传输系统中对基站进行基于平均主观值(MOS)能效的下行链路功率分配方案。
背景技术：
传统有线网络中视频应用已经取得了巨大的成功，随着无线网络的迅速发展，越来越多的视频业务将扩展到无线网络中，以满足人们日益增长的通信需求，提供任何人任何时候在任何地点任何设备都能够支持的视频服务。但是由于无线视频业务的广泛应用也使无线视频传输系统的设计面临着严峻的挑战，比如稀缺的无线资源，多变的信道环境。这就要求电信运营商能够尽可能提高无线资源利用率并可以提高高质量的视频业务，越能提供物美价廉的服务，就越能够吸引客户，从而在市场竞争中取得优势，这是视频业务经营成 败的关键。此外，由于温室气体的大量排放造成的全球变暖问题目益严重，节能减排已成为全人类必须面临的问题。这就要求下一代无线视频传输技术，不仅仅需要在频谱利用率、视频质量上比3G技术有大幅提高，也需要尽量降低系统的能量消耗，因此，为了优化此项目标，对基站进行下行功率分配成为必须的手段之一。用户体验QoE (Quality of Experience)是描述用户对于正在使用的业务的感受状况，包括可用性、可达性、可持续性以及和业务完整性等方面。它表示了人的感觉，是用户主观的感觉。QoE可以用服务质量(QoS)参数来进行评价。现在用的比较多的是PSNR(PeakSignal-to-Noise Ratio)。PSNR是信号最大能量和干扰信号的能量比。它是由原始帧和受损中贞的平均均方错误MSE (Mean Square Error)来定义的。如下所示
M NMSE = I / MN^i ^ | o(m, n)-d (m，n) j2
m=l在这里每个帧有M*N个像素，o(m, η)和d(m，η)是帧中位置(m，η)的亮度信息。PSNR是用信号的最大值和MSE的对数比来定义，可由下式计算
255PSNR = IOlog-
MSEMOS是主观的视频质量评定指标，它将图像质量划分为1-5的等级来评定视频质量好坏。I分为最坏，5分为最好，PSNR和主观评价标准MOS对应关系具体见表I :表IPSNR和主观评价标准MOS对应关系
权利要求
1.一种无线视频传输中基于MOS的功率分配方案，其特征在于包括以下步骤 步骤1、将待传输的视频流进行预编码，并存储在视频服务器中，等待无线传输。
步骤2、位于基站的资源分配器采集所有信道信道状态信息(CSI)，并初始化功率分配矩阵，通过传统调度算法为用户分配无线信道，所提功率分配方案在信道资源分配结束时启动。
步骤3、预测每个用户视频流MSE值，基于MSE值计算相应PSNR以及MOS值。
步骤4、设计单个用户视频MOS能效函数，在系统功率参数限制下搭建系统总MOS效用。
步骤5、通过带有约束条件的粒子群(PSO)求解算法进行基站发射功率分配矩阵的迭代求解。
步骤6、终止本次功率分配过程，将用户视频经过信道编码和调制，输入无线信道进行传输，等待下一次功率分配。
2.根据权利要求I所述的无线视频传输中基于MOS的功率分配方案，其特征在于 所述步骤I中，不考虑因视频流预编码所消耗的功率，只考虑视频在无线信道中传输基站需要耗费的功率。
3.根据权利要求I所述的无线视频传输中基于MOS的功率分配方案，其特征在于 所述步骤2中，基站功率完全消耗，且被所有信道平均分配。
4.根据权利要求I所述的无线视频传输中基于MOS的功率分配方案，其特征在于 所述步骤3中，视频流MSE值可以根据信道状态、初始化功率矩阵、视频编码速率联合预测。该过程是对无线传输中视频用户依次进行的。MSE可由失真率D表示。D包含信源失真Ds与信道失真队。信源失真与信源编码R有关，信道失真与系统丢包率有关，丢包率可由信道信噪比SNR计算，SNR是关于信道状态与信道上加载的功率的函数。
5.根据权利要求I所述的无线视频传输中基于MOS的功率分配方案，其特征在于 所述步骤4中，对于每个用户而言，需要设计单个用户MOS能效函数，然后对单个用户的MOS效用求和作为系统MOS效用函数，设计在功率参数条件的限制下最大化系统MOS能效函数的功率分配方案。
假定分配第n个信道分给用户k，且这个信道上的功率为pk, n，则基站功率分配的MOS能效函数为
6.根据权利要求I所述的无线视频传输中基于MOS的功率分配方案，其特征在于 所述步骤5中，通过带有约束条件的粒子群(PSO)求解算法进行基站发射功率分配矩阵的迭代求解。通过追随当前搜索到的功率分配的最优值来寻找全局最优。
7.根据权利要求I所述的无线视频传输中基于MOS的功率分配方案，其特征在于 所述步骤6中，使用进行功率分配后得到的值作为发射功率，终止本次功率分配过程。将用户视频经过信道编码和调制，输入无线信道进行传输，等待下一次功率分配。
全文摘要
本发明实施例涉及一种无线视频传输中基于MOS的功率分配方案。该方案针对无线视频传输系统，旨在提出一种基于MOS能效的功率分配方案。具体的实施方法为通过基站采集信道状态信息，预测视频流的MOS值，通过在系统功率参数的约束下最大化系统MOS能效函数，并使用约束型粒子群算法进行求解，使得在保证用户视频体验的同时达到基站节能的目的。
文档编号H04N7/26GK102665281SQ20121011088
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月13日 优先权日2012年4月13日
发明者刘德丽, 张海君, 李艳东, 温向明, 郑伟, 马文敏 申请人:北京邮电大学
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