面向SVC視頻的蜂窩網(wǎng)可伸縮傳輸理論與方法研究.pdf

1、隨著視頻編碼技術和蜂窩網(wǎng)絡傳輸技術的迅速發(fā)展，移動數(shù)據(jù)流量呈現(xiàn)爆炸式增長，視頻業(yè)務逐漸成為移動通信的主流業(yè)務。人們對于視頻業(yè)務的服務質(zhì)量如速率、延遲以及清晰度等的要求也越來越高。一方面，蜂窩網(wǎng)絡由傳統(tǒng)的單一類型基站組成的同構網(wǎng)絡發(fā)展為多類型基站組成的異構網(wǎng)絡。網(wǎng)絡中的信道衰落、干擾和擁塞等的時變特性使得網(wǎng)絡的傳輸環(huán)境是動態(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視頻的需求也呈現(xiàn)出多樣性。為了應對動態(tài)的網(wǎng)絡傳輸

2、環(huán)境和滿足用戶的差異化需求，視頻編碼技術由傳統(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)量等三個維度將視頻編碼為一個基本層和多個增強層。視頻源端可以根據(jù)網(wǎng)絡傳輸條件以及用戶需求，自適應地選擇傳輸不同編碼層次的視頻。
　　本文首先對蜂窩網(wǎng)絡中基站的空間分布進行了建模，并分析了網(wǎng)絡中的干擾和信干噪比的統(tǒng)計特性。然后選取蜂窩網(wǎng)絡中SVC視頻的傳輸為切入點，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)構和蜂窩網(wǎng)絡的異構性、基站協(xié)作技術以及數(shù)?；旌蟼鬏敿夹g，提出了三種傳輸方法，即分層傳輸、CoMP傳輸以及數(shù)?；旌蟼鬏?另外考慮到用戶對于不同類型視頻的偏好，通過在基站上部署緩存，提出了基于緩存的SVC視頻傳輸方法。本文的主要貢獻如下:
　　1)利用蜂窩網(wǎng)絡中多層基站的異構特性以及SVC視頻的分層編碼結(jié)構，將SVC視頻的基本層和增強層的傳輸與宏基站層和小基站層的傳輸結(jié)合起來。根據(jù)用戶與基站的連接狀態(tài)，蜂窩網(wǎng)絡選擇不同的傳輸策

4、略。同時也分析了蜂窩網(wǎng)絡中不同的頻譜分配策略以及干擾管理對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，同時也可以降低移動用戶的視頻切換率。
　　2)異構蜂窩網(wǎng)絡中基站采用CoMP多點協(xié)作傳輸技術來傳輸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，同時也分析了視頻中斷率和高清率等系統(tǒng)性能指標。

5、仿真結(jié)果表明在系統(tǒng)頻譜資源較為豐富時，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現(xiàn)較高的視頻高清率。
　　3)利用低SINR下數(shù)字傳輸技術的抗噪聲性以及高SINR下模擬傳輸能夠消除階梯效應而實現(xiàn)傳輸質(zhì)量連續(xù)自適應信道質(zhì)量變化這一特性，提出了一種數(shù)模混合傳輸方法，即SVC視頻的基本層采用數(shù)字傳輸技術，而增強層采用模擬傳輸技術。主要研究數(shù)模混合傳輸下數(shù)字BL和模擬EL的功率分配問題，宏基站層和小基站層之間的頻譜分

6、配問題。以視頻中斷率和視頻失真率為系統(tǒng)指標，優(yōu)化SVC視頻的數(shù)?；旌蟼鬏敚⑴c分層數(shù)字傳輸方案進行比較。
　　4)蜂窩網(wǎng)絡傳輸能力的增強總是落后于實際生活中人們對于各種各樣的視頻應用的傳輸需求。傳統(tǒng)的通過增加基站和頻譜以及各種提高頻譜效率的手段所帶來的網(wǎng)絡傳輸能力的提升依然不夠，而邊緣存儲和計算是一種新的有效的手段，通過在基站等網(wǎng)絡邊緣設備上緩存部分熱門視頻，從而可以極大地提高網(wǎng)絡能力和增強用戶體驗。本文主要研究SVC視頻的緩存以