[發明專利]部分可觀測馬爾可夫決策過程中可伸縮視頻流的優化調度方法

有效

• 申請號: 200910196540.0
• 申請日: 2009-09-25
• 公開（公告）號: CN101674482A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 鄒君妮;范鳳軍;彭兵;汪敏
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H04N7/30
• 分類號: H04N7/30
• 代理公司: 上海上大專利事務所（普通合伙）
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發明涉及的是一種部分可觀測馬爾可夫決策過程中可伸縮視頻流的優化調度方法。

背景技術

伴隨視頻編碼與通信技術的飛速發展，在無線網絡上傳輸視頻流已經成為多媒體應用的一個非常重要的發展方向。基于H.264/AVC的可伸縮擴展標準(Scalable?Video?Coding，SVC)于2007年正式形成，它實現了單一碼流同時在時間、空間和質量多維尺度上的可伸縮性。在無線網絡中傳輸可伸縮視頻流，異構用戶根據信道實時狀況和接收能力得到同一內容在不同尺度組合下的視頻圖像，可以進一步提高傳輸可靠性和接收質量。

數據包調度是可伸縮視頻流傳輸中的一個關鍵問題，調度策略的優異將直接影響用戶整體接收質量以及網絡資源的合理利用。傳統的調度算法包括排序優先型(sorted-priority)和幀結構型(framed-based)兩大類都是基于公平性的調度原則，要求節點必須公平地為每個視頻流提供服務，鏈路帶寬必須在不同的視頻流之間進行公平分配。然而，可伸縮視頻流不同層次碼流之間存在嚴格的隸屬依賴關系，公平性調度方法無法實現視頻流的最優化質量接收。Dong?Nguyen等人探討了在無線單播和廣播環境下，AP(無線接入點)進行通訊等數據交換操作，采用馬爾可夫決策過程(Markov?decision?process，MDP)進行數據包優化調度，隨后提出了基于隨機網絡編碼的調度算法。兩種算法均假設用戶的狀態信息是完全可知的，在現實世界中難以實現。S.H.Kang提出了一種基于數據包優先級的調度算法，僅僅考慮了數據包的不同重要性，而忽略了調度性能的整體優化問題。對于系統狀態信息部分可知的情況，Dihong?Tian等人提出了點對點通信模型下的數據包調度策略。對于多描述編碼視頻流，Ali?C.Begen等人提出了多點對單點的數據包調度算法。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的不足，提供一種部分可觀測馬爾可夫決策過程中可伸縮視頻流的優化調度方法，該方法能提高視頻流的平均PSNR值，進而以實現用戶整體視頻接收質量的最佳化。

為達到上述目的，本發明的構思是：上述部分可觀測馬爾可夫決策過程中可伸縮視頻流的優化調度方法，針對無線廣播下的環境進行假設簡化，在用戶狀態不確定或部分可觀測的條件下，對可伸縮視頻流進行調度，采用部分可觀測馬爾可夫決策過程建立數據包調度優化模型，該模型包括狀態集合、行動集合、狀態轉移概率、報酬函數、觀察集合、觀察概率，給出具體調度過程，其步驟如下：

(1)、假設一個無線廣播傳輸環境模型，其具體如下：

(1-1)、AP需要將視頻流發送給M個接收者r¹，r²，…，r^M；

(1-2)、AP需要在N個時隙內將L個包的集合L＝{l₁，l₂，…，l_L}發送給接收者；

(1-3)、每一幀數據(L個包)的最大發送時間均為N個時隙。N個時隙結束之后，AP轉向下一幀數據的發送；

(1-4)、AP轉發1個數據包的時間是一個時隙；

(1-5)、假設無線信道的丟包率服從參數為p_i的伯努利分布，

(2)、分別對可伸縮視頻流的每一幀數據分為L層，每層打包為一個數據包，每一幀的數據包集合記為L＝{l₁，l₂，…，l_L}，設立數據包調度優化模型，它包括如下：

(2-1)、狀態集合