下一代移动通信络中可伸缩视频多播研究.pdf

摘要 摘 要 近几年来，移动通信网络发展迅速，下一代的无线通信网(u卫，LTE．advanced， Wi删802．16)将为终端用户提供更高的带宽和数据传输速率，这使得视频业 务在移动通信网络中的传输成为可能，其中主要包括一些有严格时延、错误率限 制的实时视频多播业务，例如数字视频直播、视频会议、在线游戏和IPTV等等。 对于移动通信网络中的视频多播，最主要的两项关键技术是可伸缩视频编码 SVC和自适应调制编码AMC。基于AMC的可伸缩视频多播所要解决的关键问 题就是在系统有限的资源限制下，如何为可伸缩视频的每个视频层选择合适的 MCS并分配资源以使得多播组中的用户得到最好的视频服务质量。当系统中存 在多个需要进行多播的可伸缩视频流时，应该如何对各个视频流进行资源分配以 及如何为视频流各个层选择MCS，来使系统达到最好的性能。基于此，本文针 对可伸缩视频的多播机制进行研究，主要工作包括以下三个方面： (1)提出了可伸缩视频多播的基础算法和扩展算法。本文首先对基于自适应 调制编码的可伸缩视频多播问题进行分析，建立了该问题的基础模型，证明了该 问题为NP难解问题，提出了用于解决该问题的伪多项式时间的最优基础算法， 仿真实验证明该算法的性能比同类的一些贪心算法和启发式算法优秀，能够使系 统达到最优的服务质量。然后，对基础模型进行了扩展，在扩展模型的基础上提 出了计算复杂度更低的可伸缩视频多播扩展算法，仿真实验证明该扩展算法保持 了最优的性能，同时提高了算法运行的速度。最后，在基础模型的基础上加入了 视频流覆盖策略的需求，对基础模型进行了修正，使得基站可以针对各个视频流 配置不同的覆盖策略，提出了最优的可伸缩视频多播扩展算法，仿真实验证明该 算法在保持视频流覆盖要求的同时，能够使系统达到最优的性能。 (2)提出了基于跨层资源分配的可伸缩视频多播最优算法和近似算法。为了 进一步的节省带宽资源，提高网络带宽的利用率，本文提出了跨层资源分配的概 念，允许系统对使用相同调制编码方式进行传输的多个视频层进行联合资源分配。 然后在可伸缩视频多播基础模型的基础上，建立了基于跨层资源分配的可伸缩视 频多播系统模型，证明了该问题为NP难解问题，然后提出了用于解决该问题的 伪多项式时间的最优算法和全多项式时间的近似算法。仿真实验证明基于跨层资 源分配的最优算法比基础算法更加优秀，进一步提高了系统性能，而近似算法在 一些参数配置下也能够使系统保持较好的性能，同时也大大缩短了算法的运行时 间。 (3)提出了基于混合FEC／ARQ的可伸缩视频多播算法。为了提高视频传输 的可靠性，本文将混合FEC／ARQ机制引入到可伸缩视频的多播中，为了防止多 摘要 播组中用户反馈信息过多，本文提出了基于单用户反馈的可伸缩视频多播机制和 基于组代表用户反馈的可伸缩视频多播机制。在单用户反馈机制中，多播组中选 择一个代表用户进行信息反馈。本文对该机制建立了数学模型，并提出了基于 FE咄Q的可伸缩视频多播最优算法和快速的基于贪心策略的算法。在组代表 用户反馈机制中，多播组的用户按照信道状况分为多个组，然后在每个组中选择 一个组代表用户进行信息反馈。本文对该机制建立了数学模型，并且提出了一个 快速的基于贪心策略的算法。 关键词：可伸缩视频编码 自适应调制编码 多载波系统 多播 资源调度 混合FEC／ARQ Ⅱ Abstract ABSTRACT communicationnetworksate fast．Next very Recently,mobile developing mobilecommunication and generation featuredwith datara