面向SVC視頻的蜂窩網(wǎng)可伸縮傳輸理論與方法研究.pdf

1、隨著視頻編碼技術(shù)和蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的迅速發(fā)展，移動(dòng)數(shù)據(jù)流量呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，視頻業(yè)務(wù)逐漸成為移動(dòng)通信的主流業(yè)務(wù)。人們對(duì)于視頻業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量如速率、延遲以及清晰度等的要求也越來(lái)越高。一方面，蜂窩網(wǎng)絡(luò)由傳統(tǒng)的單一類型基站組成的同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展為多類型基站組成的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中的信道衰落、干擾和擁塞等的時(shí)變特性使得網(wǎng)絡(luò)的傳輸環(huán)境是動(dòng)態(tài)變化的。另一方面，用戶終端在顯示屏分辨率和處理器等方面的不同使得其對(duì)視頻的需求也呈現(xiàn)出多樣性。為了應(yīng)對(duì)動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)傳輸

2、環(huán)境和滿足用戶的差異化需求，視頻編碼技術(shù)由傳統(tǒng)的固定碼率的視頻編碼發(fā)展為可伸縮視頻編碼，即視頻源端根據(jù)分辨率、幀率以及視頻質(zhì)量等三個(gè)維度將視頻編碼為一個(gè)基本層和多個(gè)增強(qiáng)層。視頻源端可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸條件以及用戶需求，自適應(yīng)地選擇傳輸不同編碼層次的視頻。
　　本文首先對(duì)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中基站的空間分布進(jìn)行了建模，并分析了網(wǎng)絡(luò)中的干擾和信干噪比的統(tǒng)計(jì)特性。然后選取蜂窩網(wǎng)絡(luò)中SVC視頻的傳輸為切入點(diǎn)，從傳輸控制與優(yōu)化的角度出發(fā)，結(jié)合SVC視頻的分

3、層編碼結(jié)構(gòu)和蜂窩網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性、基站協(xié)作技術(shù)以及數(shù)模混合傳輸技術(shù)，提出了三種傳輸方法，即分層傳輸、CoMP傳輸以及數(shù)?；旌蟼鬏?另外考慮到用戶對(duì)于不同類型視頻的偏好，通過(guò)在基站上部署緩存，提出了基于緩存的SVC視頻傳輸方法。本文的主要貢獻(xiàn)如下:
　　1)利用蜂窩網(wǎng)絡(luò)中多層基站的異構(gòu)特性以及SVC視頻的分層編碼結(jié)構(gòu)，將SVC視頻的基本層和增強(qiáng)層的傳輸與宏基站層和小基站層的傳輸結(jié)合起來(lái)。根據(jù)用戶與基站的連接狀態(tài)，蜂窩網(wǎng)絡(luò)選擇不同的傳輸策

4、略。同時(shí)也分析了蜂窩網(wǎng)絡(luò)中不同的頻譜分配策略以及干擾管理對(duì)于視頻傳輸性能的影響。仿真結(jié)果表明，分層傳輸能夠?qū)崿F(xiàn)較低的視頻中斷率以及較高的視頻高清率，同時(shí)也可以降低移動(dòng)用戶的視頻切換率。
　　2)異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中基站采用CoMP多點(diǎn)協(xié)作傳輸技術(shù)來(lái)傳輸SVC視頻，利用信道的分集增益提高SVC視頻的傳輸性能。提出了一種子信道的分配方法，并給出了非相干聯(lián)合傳輸方式下的系統(tǒng)SINR分布的理論推導(dǎo)，同時(shí)也分析了視頻中斷率和高清率等系統(tǒng)性能指標(biāo)。

5、仿真結(jié)果表明在系統(tǒng)頻譜資源較為豐富時(shí)，CoMP傳輸方法比分層傳輸方法好，能夠在保證一定的視頻中斷率下實(shí)現(xiàn)較高的視頻高清率。
　　3)利用低SINR下數(shù)字傳輸技術(shù)的抗噪聲性以及高SINR下模擬傳輸能夠消除階梯效應(yīng)而實(shí)現(xiàn)傳輸質(zhì)量連續(xù)自適應(yīng)信道質(zhì)量變化這一特性，提出了一種數(shù)?；旌蟼鬏敺椒ǎ碨VC視頻的基本層采用數(shù)字傳輸技術(shù)，而增強(qiáng)層采用模擬傳輸技術(shù)。主要研究數(shù)模混合傳輸下數(shù)字BL和模擬EL的功率分配問(wèn)題，宏基站層和小基站層之間的頻譜分

6、配問(wèn)題。以視頻中斷率和視頻失真率為系統(tǒng)指標(biāo)，優(yōu)化SVC視頻的數(shù)?；旌蟼鬏?，并與分層數(shù)字傳輸方案進(jìn)行比較。
　　4)蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的增強(qiáng)總是落后于實(shí)際生活中人們對(duì)于各種各樣的視頻應(yīng)用的傳輸需求。傳統(tǒng)的通過(guò)增加基站和頻譜以及各種提高頻譜效率的手段所帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的提升依然不夠，而邊緣存儲(chǔ)和計(jì)算是一種新的有效的手段，通過(guò)在基站等網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備上緩存部分熱門視頻，從而可以極大地提高網(wǎng)絡(luò)能力和增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。本文主要研究SVC視頻的緩存以