[发明专利]HSDPA中基于效用函数优化的多用户实时视频跨层调度方法

摘要

本发明提供一种HSDPA中基于效用函数优化的多用户实时视频跨层调度方法，根据每一个视频包的紧急性和视频包的重要性两个参数计算得到视频包效用，效用函数的定义保证了优先传输高效用的视频包可以更好的满足系统中所有用户对视频质量的要求，综合考虑HSDPA网络的传输限制，构建一个以最大化系统中所有用户累计的视频包效用为目标的跨层调度优化问题，通过利用动态规划法得到一个最优的调度策略，为了降低计算复杂度，进一步利用贪婪算法得到一个次优的调度策略，本发明可以有效提高视频传输质量。

主权项

一种HSDPA中基于效用函数优化的多用户实时视频跨层调度方法，其特征在于：包括以下步骤：1)计算视频用户的传输队列中每一个视频包的重要性参数；每一个NALU所有的视频包的重要性NCIkn=D[Φk/{φkn}]-D[Φk],ifφkn∈PorBframemaxn{D[Φk/{φkn}]-D[Φk]},ifφkn∈Iframe]]>D[Φk]表示当第k个视频用户请求的视频的所有NALU都正确收到时，接收到的视频与原始视频的均方误差，表示当第k个视频用户请求的视频除过第n个NALU其他NALU都正确收到时，接收到的视频与原始视频的均方误差；为第k个视频用户请求的所有NALU的集合，表示第k个视频用户的第n个NALU，1≤n≤Nk，表示的重要性；其中Nk表示第k个视频用户的NALU总数，在当前传输时间间隔中，系统共有K个视频用户等待调度，第k个视频用户的传输队列中有Mk个视频包，表示为2)计算视频用户的传输队列中每一个视频包的紧急性参数；利用视频包的延时预测值来衡量视频包的紧急性；视频包的延时采用如下的公式进行预测：Tdk,mn=Tsk,mn+Tqk,mn+δ]]>，其中表示视频包从应用层发送到当前时刻所经历的时间，表示将第n个NALU所有的视频包传输到物理信道所需的时间，δ表示传播时间；令Rk表示第k个视频用户的平均发送速率，那么通过下式得到：Tsk,mn=Σm|pk,mn′|δ(n-n′)Rk]]>，其中表示视频包的比特大小，δ(·)表示单位冲激函数，当且仅当n‑n′＝0时δ(n‑n′)＝1，否则δ(n‑n′)＝0，n′表示第m个视频包所属的NALU的编号；3)根据视频包的重要性参数和紧急性参数计算视频包的效用；所述视频包的效用为：Uk,m=(PIk,m)βexp(Tdk,m-Tk,maxTk,max),0<β<1]]>，其中β决定了给定传输时间间隔中视频包的效用函数的斜率，Tk,max为第k个视频用户的最大延时限制，PIk,m为第k个视频用户的传输队列中第m个视频包pk,m的重要性，Tdk,m为第k个视频用户的传输队列中第m个视频包pk,m的延时；4)经过步骤3)后，构建以最大化系统中所有视频用户累计的视频包效用为目标的跨层调度优化问题，利用动态规划算法或贪婪算法求解所述优化问题得到调度策略；所述优化问题描述为：maxA,BΣk=1KΣj=0Jkak,j(Σm=1MkUk,mbk,m)]]>(a)(b)bk,m∈{0,1}(c)(d)(e)maxTqk,m≤Tk,max其中，Uk,m表示第k个视频用户的传输队列中第m个视频包pk,m的效用，Jk为第k个视频用户反馈的CQI，同时也是该用户最大可支持的速率索引，nj表示速率索引为j时所需要的码字数,rj表示速率索引为j时所需要的传输速率，tTTI为传输时间间隔,Tqk,m表示视频包pk,m从应用层发送到当前时刻所经历的时间，Tk,max为第k个视频用户的最大延时限制；跨层调度的目标就是找到速率索引分配的决策向量A＝{ak,1≤k≤K},以及视频包传输的决策向量B＝{bk,1≤k≤K}。