[發明專利]一種音視頻服務質量控制的自適應前向糾錯方法及應用

在審

• 申請號: 202010057362.X
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111162877A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 馬樂;李波;張家旭
• 申請（專利權）人: 西安郵電大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

本發明屬于寬帶無線通信技術領域，公開了一種音視頻服務質量控制的自適應前向糾錯方法及應用，通過對信道有效損失率的推導和對路徑容量、延遲邊界的計算進而動態調節FEC包數量和FEC包的出發時間，使得FEC塊大小和FEC包的傳輸時間間隔最小化，從而達到最高效率利用帶寬以提高無線音視頻傳輸的QoS。為了驗證改進的FEC方法的有效性，搭建WebRTC音視頻通信系統進行仿真測試，結果表明，與目前存在的自適應FEC方法相比，使用本發明提出的FEC方法，視頻圖像的PSNR的平均值高出了近10dB，音頻傳輸信號波動減少。本發明有效提高了接收端音頻和視頻圖像的質量，具有復雜度低、實現簡單的特點。

技術領域

本發明屬于寬帶無線通信技術領域，尤其涉及一種音視頻服務質量控制的自適應前向糾錯方法及應用。

背景技術

目前，最接近的現有技術：現有技術基于網絡分級的自適應FEC(Forward ErrorCorrection，前向糾錯)方法，該方法假設無線網絡狀態可以分成多個等級T₁，T₂，…，T_n。其中，T₁表示網絡處于很好的狀態，此時不需要采用FEC編碼；T₂表示網絡處于較好的狀態，此時采用FEC編碼，且設置編碼冗余度為1；T₃表示網絡處于一般好的狀態，此時也采用FEC編碼，且設置編碼冗余度為2，依此類推，當無線網絡狀態由T_k轉變為T_k+1時，表示網絡狀態變得更差，此時編碼冗余度比原來要增加1；當無線網絡狀態由T_k轉變為T_k-1時，表示網絡狀態逐漸轉好，此時編碼冗余度比原來要降低1。發送端假設當前網絡處于最好的狀態，它首先生成并緩存16個源數據包作為應用層FEC編碼組的輸入符號。因為此時不需要采用FEC編碼，可以直接將FEC編碼組的輸入符號傳遞到下層并發送到網絡中。接收端通過判斷數據包初始的接收情況，便能夠統計出當前無線網絡的丟包信息，并將統計的丟包信息反饋給發送端。發送端根據接收端反饋的FEC編碼組內的數據包丟失數量對當前FEC編碼組的編碼冗余度進行動態調節。

基于網絡分級的自適應FEC方法動態調節FEC編碼冗余度的過程如下：FEC編碼冗余度初始值設為0，當反饋的FEC編碼組內數據包丟失數量大于當前編碼冗余度時，代表網絡當前狀態與當前預期不符合，編碼冗余度增加1；當反饋的FEC編碼組內數據包丟失數量等于當前編碼冗余度時，代表網絡當前狀態沒有發生突變，編碼冗余度不變；當反饋的FEC編碼組內數據包丟失數量小于當前編碼冗余度時，代表網絡當前狀態逐漸轉好，編碼冗余度降低1。

綜上所述，現有技術存在的問題是：現有技術沒有考慮到數據丟包嚴重情況和給出丟包率閾值劃分的標準，導致數據包的傳輸時延增加和音視頻傳輸過程中QoS下降。

解決上述技術問題的難度：要解決上述問題，需要有效地計算端到端數據傳輸的丟包率，當數據丟包嚴重時，上述算法通過逐次反饋接收信息來增加發送FEC數據包冗余度的方法進程緩慢，增加了數據傳輸過程的時延，降低傳輸效率。

解決上述技術問題的意義：通過解決上述問題，對丟包率較低和較高時候的FEC冗余包進行快速且合理的分配，有效地解決了網絡丟包率較低時，多余的冗余數據包會占用一定的帶寬資源造成視頻延時抖動現象，和當網絡丟包率較高時，固定數量的冗余數據包又不足以恢復出正確的源數據包，造成視頻卡頓、花屏等問題，提高了接收端音視頻的重建質量。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種音視頻服務質量控制的自適應前向糾錯方法及應用。

本發明是這樣實現的，一種音視頻服務質量控制的自適應前向糾錯方法，所述音視頻服務質量控制的自適應前向糾錯方法通過對信道有效損失率的推導和對路徑容量、延遲邊界的計算進而動態調節FEC包數量和FEC包的出發時間，使得FEC塊大小和FEC包的傳輸時間間隔最小化。

進一步，所述音視頻服務質量控制的自適應前向糾錯方法包括以下步驟：