[发明专利]用于视频多跳传输的自适应帧长计算方法

权利要求书

1.一种用于视频多跳传输的自适应帧长计算方法，其特征在于：在视频信息传输时，综合考虑净荷数据长度和传输过程中的丢包与信道工作机制的关系，采用前向纠错的自适应帧长选择算法，根据反馈的信道质量和目标节点的跳数，发送端与接收端交互配合完成自适应帧长的计算与调整，以使在多跳的无线传输环境下能够保证系统的传输效率；所述方法包括下列操作步骤：

（1）发送端发送初始数据：当缓存区中的视频帧内编码帧（I帧）和视频帧间编码帧（P帧）的序列数据达到一个画面组GOP时，发送端使用初始设定的帧长L开始传输LT编码数据，并等待接收端的反馈；

（2）接收端反馈信道信息：接收端根据无线传输丢包率p的计算公式：p＝1-(1-e)^n(L+H)，统计所接收的数据丢包率p；式中，n为源节点到目标节点的无线传输链路跳数，该数值取自多跳路由表的反向路由与正向路由；e、L、H分别为本发送周期内的误码率、帧长和包括IP头部、UDP头部与LT编码头部的该数据头部总长度；然后，将该误码率e值反馈给发送端；

（3）发送端进行自适应调整：发送端根据反馈的误码率e，综合考虑当前信道质量下的帧长对传输丢包、传输效率和前向纠错编码冗余的影响，选择最佳的帧长L作为下一发送周期的数据分片长度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法的应用场景为采用802.11的分布协调功能DCF信道工作机制的网络：当发送端需要发送一帧数据时，先检测和判断信道是否空闲,如果空闲、且空闲时间超过分布协调功能帧间间隔DIFS时长,则发送端立即发送该数据；否则，即判断信道“忙”，则发送端处于持续侦听状态,直到信道再次空闲、且该空闲时间大于DIFS间隔时长时，发送端也不立即发送数据,而是选择一个随机避让时间,并在该避让时间结束后，再发送数据；接收端正确接收每个分组后，要在短帧间隔SIFS时长内发送一个确认ACK帧，以确认已经接收上一帧数据。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（3）包括下列操作内容：

（31）发送端获取e值后，根据下述公式计算在不同帧长L的情况下，传输总长度为F的数据所需要的不同传输时间T(L)：式中，T(L)为LT编码前向纠错时，综合考虑信道质量和路径跳数的传输时间；Data是发送端应该发送的数据量，B_user是信道实际可用的带宽，Z为LT编码冗余开销，F为本次传输需要编码的源数据长度，即当前生成的帧内编码帧（I帧）和帧间编码帧（P帧）序列数据之和；帧长L是LT编码的数据分片长度，因LT编码的基本单位是4字节和受限于无线传输的最大传输单元，故变量L的取值分别为：4、8、12、…、1400；且T(L)值越小，传输效率越高；

（32）因为确定视频数据长度F后，发送端应选取适宜的L值，以使T(L)值尽可能小；所以，发送端选取上述步骤（31）中T(L)值最低时的变量L值，作为最佳的帧长L值；

（33）利用该最佳的帧长L值，作为源数据的分组长度，进行下一周期LT编码数据传输，即发送端发送新的LT编码的源数据，接收端返回执行步骤（2）；

（34）发送端接收到接收端的新的反馈信息，再次进行调整，直至获得相对满意的L值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述发送端发送每帧数据所需时间T的计算公式为：T=T_DIFS+T_backoff+T_data+T_PHY+T_SIFS+T_ACK，式中，T_DIFS、T_backoff、T_SIFS、T_ACK和T_PHY分别为DIFS间隔时间、随机避让时间、SIFS间隔时间、确认帧的传输时间和物理层头部的传输时间，T_data为净荷数据加上MAC层、IP层和UDP层的传输时间；其传输效率V的计算公式为：式中，T_payload为净荷数据的传输时间。