[发明专利]部分可观测马尔可夫决策过程中可伸缩视频流的优化调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种部分可观测马尔可夫决策过程中可伸缩视频流的优化调度方法。

背景技术

伴随视频编码与通信技术的飞速发展，在无线网络上传输视频流已经成为多媒体应用的一个非常重要的发展方向。基于H.264/AVC的可伸缩扩展标准(Scalable Video Coding，SVC)于2007年正式形成，它实现了单一码流同时在时间、空间和质量多维尺度上的可伸缩性。在无线网络中传输可伸缩视频流，异构用户根据信道实时状况和接收能力得到同一内容在不同尺度组合下的视频图像，可以进一步提高传输可靠性和接收质量。

数据包调度是可伸缩视频流传输中的一个关键问题，调度策略的优异将直接影响用户整体接收质量以及网络资源的合理利用。传统的调度算法包括排序优先型(sorted-priority)和帧结构型(framed-based)两大类都是基于公平性的调度原则，要求节点必须公平地为每个视频流提供服务，链路带宽必须在不同的视频流之间进行公平分配。然而，可伸缩视频流不同层次码流之间存在严格的隶属依赖关系，公平性调度方法无法实现视频流的最优化质量接收。Dong Nguyen等人探讨了在无线单播和广播环境下，AP(无线接入点)进行通讯等数据交换操作，采用马尔可夫决策过程(Markov decision process，MDP)进行数据包优化调度，随后提出了基于随机网络编码的调度算法。两种算法均假设用户的状态信息是完全可知的，在现实世界中难以实现。S.H.Kang提出了一种基于数据包优先级的调度算法，仅仅考虑了数据包的不同重要性，而忽略了调度性能的整体优化问题。对于系统状态信息部分可知的情况，Dihong Tian等人提出了点对点通信模型下的数据包调度策略。对于多描述编码视频流，Ali C.Begen等人提出了多点对单点的数据包调度算法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种部分可观测马尔可夫决策过程中可伸缩视频流的优化调度方法，该方法能提高视频流的平均PSNR值，进而以实现用户整体视频接收质量的最佳化。

为达到上述目的，本发明的构思是：上述部分可观测马尔可夫决策过程中可伸缩视频流的优化调度方法，针对无线广播下的环境进行假设简化，在用户状态不确定或部分可观测的条件下，对可伸缩视频流进行调度，采用部分可观测马尔可夫决策过程建立数据包调度优化模型，该模型包括状态集合、行动集合、状态转移概率、报酬函数、观察集合、观察概率，给出具体调度过程，其步骤如下：

(1)、假设一个无线广播传输环境模型，其具体如下：

(1-1)、AP需要将视频流发送给M个接收者r¹，r²，…，r^M；

(1-2)、AP需要在N个时隙内将L个包的集合L＝{l₁，l₂，…，l_L}发送给接收者；

(1-3)、每一帧数据(L个包)的最大发送时间均为N个时隙。N个时隙结束之后，AP转向下一帧数据的发送；

(1-4)、AP转发1个数据包的时间是一个时隙；

(1-5)、假设无线信道的丢包率服从参数为p_i的伯努利分布，

(2)、分别对可伸缩视频流的每一帧数据分为L层，每层打包为一个数据包，每一帧的数据包集合记为L＝{l₁，l₂，…，l_L}，设立数据包调度优化模型，它包括如下：

(2-1)、状态集合