專利名稱：用于優(yōu)化無線網(wǎng)絡(luò)中多媒體流的前向糾錯(cuò)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及優(yōu)化用于處理布置在傳輸給接收機(jī)的分組中的信息流的裝置的操作，更具體地來說，涉及調(diào)整該裝置的操作以便在接收機(jī)使分組損失最小化。本發(fā)明可以被有利地用于在無線網(wǎng)絡(luò)中傳輸攜帶多媒體信息的分組流的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
在無線網(wǎng)絡(luò)中實(shí)時(shí)多媒體業(yè)務(wù)的遞送被期望是第三代蜂窩、WIFI和WIMAX無線網(wǎng)絡(luò)中的重要應(yīng)用。在這些應(yīng)用中，諸如表示圖象和聲音的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的多媒體信息被組織為分組。多媒體源將這些分組的流發(fā)送給如無線接入點(diǎn)的處理裝置，這些處理裝置將分組通過無線通信信道發(fā)送到終端用戶接收機(jī)。如果處理裝置不能立即發(fā)送分組，則把分組臨時(shí)保存在隊(duì)列或緩存中，直到它能被發(fā)送。例如，當(dāng)無線通信信道正被其他處理裝置使用時(shí)，處理裝置不能發(fā)送分組。
許多因素能對(duì)終端用戶接收的多媒體信息的感知質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響，所述因素包括分組損失(packet loss)、分組延遲和延遲抖動(dòng)。分組損失包括沒有被終端用戶接收機(jī)接收的丟失分組和被接收但其攜帶的信息被損壞的損壞分組(corrupted packet)。引起分組損失的原因有(1)噪聲通信信道，(2)同時(shí)傳輸或在多個(gè)發(fā)送機(jī)發(fā)送分組的情況下的“沖突(collision)”，和(3)在處理裝置中使用的在分組能被發(fā)送前暫時(shí)保存分組的緩存發(fā)生溢出。當(dāng)處理裝置必須臨時(shí)在它的緩存中保存分組而該緩存已滿時(shí)，會(huì)發(fā)生緩存溢出。由噪聲通信信道和沖突引起的分組損失在此被稱為I類損失，而由緩存溢出引起的分組損失在此被成為II類損失。
許多技術(shù)被提議用于減少I類和II類分組損失的感知影響。被稱為前向糾錯(cuò)(Forward Error Correction，F(xiàn)EC)的技術(shù)使接收機(jī)能在引起損失的情形不太頻繁且持續(xù)時(shí)間不長的情況下恢復(fù)由丟失或損壞的分組攜帶的信息。可由FEC處理的錯(cuò)誤引起情況(error-causing condition)的持續(xù)時(shí)間和頻率由兩個(gè)參數(shù)n和k控制，其中(n-k)個(gè)“FEC分組”和k個(gè)多媒體分組被合并在一起以形成具有總數(shù)為n的多媒體+FEC分組的一組分組。如果接收機(jī)能無損壞地接收到這n個(gè)分組中的至少k個(gè)，則由丟失和損壞分組引起的任何損失都能被糾正。如果無損失地接收到的分組少于這n個(gè)分組中的k個(gè)，則一個(gè)或多個(gè)分組的信息損失不能被恢復(fù)。
不幸地是，F(xiàn)EC是有代價(jià)的。附加的(n-k)個(gè)FEC分組增加了由于沖突引起的延遲風(fēng)險(xiǎn)，并且增加了發(fā)送每組分組需要的時(shí)間或信道帶寬?？梢赃x擇FEC參數(shù)(n，k)的值來優(yōu)化競爭需求之間的平衡。較高的比率

會(huì)增加可能的糾錯(cuò)等級(jí)，但也會(huì)增加延遲和增加因子

所需要的信道帶寬。
可以選擇FEC參數(shù)(n，k)以滿足對(duì)于指定分組損失率的保護(hù)、延遲和帶寬需求。不幸地是，不可能同時(shí)滿足所有的需求，可能需要各種需求間的折衷。此外，可獲取的信道帶寬對(duì)比率

施加了實(shí)際的限制。非常高的比率對(duì)帶寬需求產(chǎn)生影響，其引起來自其他數(shù)據(jù)源的分組缺乏或超出通信信道的可用帶寬。FEC參數(shù)的最佳選擇應(yīng)考慮信道的可用帶寬和由其他數(shù)據(jù)源提供的分組所需的帶寬。
然而，實(shí)際上，通信系統(tǒng)中的情況變化得很快。以最小的帶寬增加提供想要的保護(hù)等級(jí)的FEC參數(shù)最佳選擇要求FEC參數(shù)值(n，k)被自適應(yīng)地設(shè)置。所需要的是一種能通過具有低計(jì)算復(fù)雜度的處理實(shí)現(xiàn)的、用于調(diào)整這些FEC參數(shù)的方式。這使得FEC系統(tǒng)通過使用帶有適度處理能力的裝置就能實(shí)時(shí)調(diào)整其自身，所述裝置能以低成本被結(jié)合到典型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中。
如果有周期測量情況并將那些測量提供給系統(tǒng)中用于調(diào)整FEC參數(shù)的部分的設(shè)備，則根據(jù)本發(fā)明的自適應(yīng)FEC系統(tǒng)就能更有效地得以實(shí)現(xiàn)。在本公開文本的整個(gè)剩余部分中假設(shè)這樣的測量設(shè)備是存在的。理論上，任何特定的測量設(shè)備對(duì)于本發(fā)明都不是必需的。簡單地解釋，以下討論假設(shè)有一個(gè)設(shè)備可用于測量所需的所有傳輸速率和損失以作為對(duì)于以下描述的通信系統(tǒng)模型的輸入?yún)?shù)。本發(fā)明的實(shí)施能使用這些測量以及其他參數(shù)來調(diào)整FEC參數(shù)值(n，k)，以使II類分組損失的影響最小化。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于使用計(jì)算有效的處理在分組通信系統(tǒng)中提供糾錯(cuò)參數(shù)的調(diào)整以使分組損失的影響最小化。
本發(fā)明的一個(gè)方面是在通信系統(tǒng)中控制分組的供應(yīng)，所述通信系統(tǒng)包括第一數(shù)據(jù)源，其提供攜帶布置在一組分組中的信息的源信號(hào)，該組分組包括第一數(shù)目的數(shù)據(jù)分組和第二數(shù)目的糾錯(cuò)分組；分組處理裝置，接收源信號(hào)，將該組分組中的至少一些分組的信息保存在有緩存大小的緩存中，以及發(fā)送包括如下信息的分組的輸出信號(hào)，即，所述信息中的至少一些被保存在緩存中，其中在該組分組中的至少一些分組的信息由于緩存已滿引起的損失而從輸出信號(hào)中被遺漏；和接收器，接收在輸出信號(hào)中的至少一些分組，對(duì)這些接收的分組應(yīng)用糾錯(cuò)處理以恢復(fù)被損壞或丟失的信息。該控制得以實(shí)現(xiàn)是通過(a)接收一個(gè)或多個(gè)攜帶參數(shù)的信號(hào)，這些參數(shù)表示緩存大小、第一數(shù)目和第二數(shù)目、在時(shí)間間隔內(nèi)由分組處理裝置接收來自第一數(shù)據(jù)源的分組的到達(dá)概率(arrival probability)、當(dāng)緩存非空時(shí)分組處理裝置在時(shí)間間隔內(nèi)成功發(fā)送的分組的發(fā)送概率(transmission probability)以及在時(shí)間間隔內(nèi)由分組處理裝置接收來自任何競爭數(shù)據(jù)源的競爭分組的干擾概率(interference probability)；(b)從這些參數(shù)得到損失概率的測量度，損失概率是數(shù)據(jù)分組中的信息丟失且未被糾錯(cuò)處理恢復(fù)的概率，其中損失概率的測量度是由用于評(píng)估(account for)由于緩存已滿而引起的損失的處理推導(dǎo)得出，以及其中有以下任意一種情形(1)該處理具有獨(dú)立于緩存大小的計(jì)算復(fù)雜度，對(duì)于到達(dá)概率、發(fā)送概率和干擾概率的所有值都從0到1的情形，損失概率的值從0到1，或者(2)該處理代表了如下模型的解(solution)，在該模型中，源信號(hào)中的分組根據(jù)確定性過程(deterministic process)到達(dá)分組處理裝置；和(c)響應(yīng)于損失概率的測量度調(diào)整第一數(shù)目或第二數(shù)目。
本發(fā)明的另一方面控制通信系統(tǒng)中的分組供應(yīng)，該通信系統(tǒng)包括第一數(shù)據(jù)源，提供攜帶布置在一組分組中的信息的源信號(hào)；分組處理裝置，接收源信號(hào)，將該組分組中的至少一些分組的信息保存在有緩存大小的緩存中，以及發(fā)送包括如下信息的分組的輸出信號(hào)，即，所述信息中的至少一些被保存在緩存中，其中在該組分組中的至少一些分組的信息由于緩存已滿引起的損失而從輸出信號(hào)中被遺漏；和接收器，接收在輸出信號(hào)中的至少一些分組。該控制得以實(shí)現(xiàn)是通過(a)接收一個(gè)或多個(gè)攜帶參數(shù)的信號(hào)，所述參數(shù)表示緩存大小、在時(shí)間間隔內(nèi)由分組處理裝置從任何競爭數(shù)據(jù)源接收到競爭分組的干擾概率和當(dāng)緩存非空時(shí)分組處理裝置在時(shí)間間隔內(nèi)成功發(fā)送的分組的發(fā)送概率；(b)從這些參數(shù)為多個(gè)到達(dá)概率中的每一個(gè)得出相應(yīng)損失概率，其中每一相依損失概率表示數(shù)據(jù)分組中的信息被丟失的概率，它由用于評(píng)估由緩存已滿引起的損失的處理得出，其中每一到達(dá)概率表示由分組處理裝置在時(shí)間間隔內(nèi)從第一數(shù)據(jù)源接收到分組的概率，其中有以下情形中的任意一種(1)該處理具有獨(dú)立于緩存大小的計(jì)算復(fù)雜度，以及對(duì)于到達(dá)概率、發(fā)送概率和干擾概率的所有值都從0到1的情形，損失概率的值從0到1，或(2)該處理代表了模型的解，在該模型中，源信號(hào)中的分組根據(jù)確定性過程到達(dá)分組處理裝置；(c)選取如下到達(dá)概率，根據(jù)該到達(dá)概率得出多個(gè)損失概率中的最小損失概率；(d)調(diào)整第一數(shù)據(jù)源的操作，以使得分組處理裝置以更接近地反映所選取的到達(dá)概率的方式接收分組。
參考以下討論和附圖，本發(fā)明的各種特征及其優(yōu)選實(shí)施例能被更好地理解。以下討論的內(nèi)容和附圖僅是示例性的，不應(yīng)被理解為表示對(duì)本發(fā)明范圍的限制。



圖1是通信系統(tǒng)的示意圖。
圖2-4是根據(jù)CBR業(yè)務(wù)模型布置在時(shí)隙中的各組主要分組的示意圖。
圖5-7是根據(jù)緩存占用狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)概率的圖解說明。

具體實(shí)施例方式 A.介紹 1.通信系統(tǒng) 圖1是通信系統(tǒng)的示意圖，在其中有一個(gè)或多個(gè)提供源信號(hào)的數(shù)據(jù)源2、4，源信號(hào)攜帶被布置在分組中的信息。例如，在至少一些分組中攜帶的信息可以是多媒體信息。由數(shù)據(jù)源2提供的源信號(hào)攜帶被布置在被稱為“主要分組”的各組分組中的信息，因?yàn)檫@些分組的維護(hù)(servicing)是本發(fā)明的目的。主要分組的組包括主要數(shù)據(jù)分組和主要糾錯(cuò)(error-correction，EC)分組。一組包括k個(gè)主要數(shù)據(jù)分組和(n-k)個(gè)主要EC分組，其中一組中一共有n個(gè)主要分組。其他數(shù)據(jù)源，如數(shù)據(jù)源4，也提供攜帶被被布置在被稱為“競爭分組”的分組中的信息的源信號(hào)，因?yàn)檫@些后者分組競爭提供主要分組所需的資源；然而，來自這些其他數(shù)據(jù)源的源信號(hào)不需要攜帶同樣類型的信息，并且競爭分組也不需要以與針對(duì)數(shù)據(jù)源2描述的相同方式被布置。
來自數(shù)據(jù)源2、4中的每個(gè)的源信號(hào)分別沿通信通道3、5被傳遞到分組處理裝置10。這些通信通道3、5可以由各種各樣的媒體來實(shí)現(xiàn)，包括例如金屬線和光纖。分組處理裝置10從數(shù)據(jù)源2、4中的每個(gè)接收分組，并將至少一些分組的信息存儲(chǔ)在隊(duì)列或緩存中。分組處理裝置10沿著通信通道11將信息分組發(fā)送給接收機(jī)20。在如該圖所示的例子中，接收機(jī)20處理來自數(shù)據(jù)源2、4的信息分組。它對(duì)從數(shù)據(jù)源2接收到的信息的主要分組應(yīng)用所需的EC處理，并將結(jié)果信息沿通信通道21傳遞。它將來自數(shù)據(jù)源4的信息的競爭分組沿通信通道22傳遞。根據(jù)需要，通信系統(tǒng)可能包括其他接收機(jī)、發(fā)射機(jī)和數(shù)據(jù)源。
該通信系統(tǒng)可以與其他技術(shù)相結(jié)合，例如服務(wù)質(zhì)量(quality-of-service)處理或附加的EC處理。服務(wù)質(zhì)量處理可用于防止或減少所有分組損失。對(duì)于主要分組，這例如可以通過使數(shù)據(jù)源2或分組處理裝置10重傳那些接收機(jī)20未確認(rèn)接收的主要分組而得以完成。除了上面提到、下面將討論的EC處理外，一個(gè)或多個(gè)EC處理也可以被使用。這些附加的EC處理可以在分組處理裝置10和接收機(jī)20中實(shí)現(xiàn)以減少I類損失。附加處理的結(jié)合會(huì)降低能通過通信通道11發(fā)送原始分組的速率，因?yàn)樾枰恍┩ǖ缼捰糜谥貍鞣纸M和傳輸?shù)诙﨓C處理的附加EC分組。因此，I類損失的概率會(huì)相應(yīng)的增加。服務(wù)質(zhì)量和附加EC處理并不包括在以下將要討論的通信模型中，但如果需要可以被結(jié)合在其中。
如圖1所示的示意圖沒有包括一些實(shí)際實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)所需要的、但對(duì)于解釋本發(fā)明是不需要的部件。例如，該圖未示出用于確定通信通道11是否是暢通的(clear)的必要部件，即，其他分組處理裝置是否正使用通信通道11或是否存在一些類型的干擾可能阻止接收機(jī)20的接收。也未示出從接收機(jī)20獲取任何關(guān)于分組損失或需要重傳分組的信息所需要的部件。
2.通信系統(tǒng)模型 本發(fā)明各個(gè)方面的執(zhí)行都是基于使用從通信系統(tǒng)的模型推導(dǎo)得出的算法對(duì)II類損失概率的計(jì)算的。所述模型根據(jù)以下將要描述的幾個(gè)參數(shù)推導(dǎo)得出II類主要分組損失。這些參數(shù)中的每一個(gè)都影響緩存占有率的等級(jí)，緩存占有率的等級(jí)又影響II類損失的概率。
通信系統(tǒng)的模型要考慮EC參數(shù)(n，k)的變化如何影響主要數(shù)據(jù)分組速率，因此允許設(shè)計(jì)自適應(yīng)EC系統(tǒng)以使II類主要分組損失最小化。在以下描述的推導(dǎo)中，該方法考慮在分組處理系統(tǒng)裝置10處所有分組的到達(dá)模式(pattern)、在分組處理裝置10中的緩存大小和通信通道11的可用性(availability)。然后，該模型被用于導(dǎo)出能計(jì)算II類主要分組損失概率的算法，并調(diào)整EC參數(shù)(n，k)以使通過EC處理的錯(cuò)誤恢復(fù)主要數(shù)據(jù)分組的損失最小化。
以下描述的通信模型假設(shè)除了在上提到的自適應(yīng)EC處理以外，沒有使用任何處理來減輕II類損失。未包括在該模型中的處理的一個(gè)例子是服務(wù)質(zhì)量保護(hù)處理，在該服務(wù)質(zhì)量保護(hù)處理中數(shù)據(jù)源2再一次發(fā)送接收機(jī)20未確認(rèn)接收的任何主要分組。接收機(jī)20對(duì)于其接收到的分組而向數(shù)據(jù)源2發(fā)送確認(rèn)。如果數(shù)據(jù)源2在某一段時(shí)間內(nèi)未接收到確認(rèn)，它再一次發(fā)送一個(gè)或多個(gè)認(rèn)為丟失了的主要分組。該處理減輕I類和II類損失。在該模型中包括這樣的處理可能要考慮到這樣的事實(shí)多于一次的發(fā)送主要分組增加了在分組處理裝置10處主要分組到達(dá)的速率，這增加了緩存占有率和增加了II類損失率。再次發(fā)送分組的頻率反過來取決于損失概率。
a)基本方法 如下所述，開發(fā)和解決了兩個(gè)基于馬爾可夫的(Markov-based)穩(wěn)態(tài)模型，其將緩存占有率描述為以下參數(shù)的函數(shù)(1)從數(shù)據(jù)源2到達(dá)分組處理裝置10的主要分組的速率，(2)從其他數(shù)據(jù)源到達(dá)分組處理裝置10的競爭分組的速率，(3)由分組處理裝置10發(fā)送、接收機(jī)20無損壞接收的主要分組的概率，(4)在分組處理裝置10中緩存或隊(duì)列的大小，和(5)EC參數(shù)(n，k)。這些模型中的一個(gè)描述了一種系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中主要分組根據(jù)具有符合柏努利過程(Bernoulli process)的概率分布的概率過程而達(dá)到分組處理裝置10。另一個(gè)模型描述了一種系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中主要分組根據(jù)符合固定比特率(constant bit rate，CBR)過程的確定性過程達(dá)到分組處理裝置10。如果不使用EC處理，這些模型中的每一個(gè)用于都作為緩存占有率的函數(shù)，為由數(shù)據(jù)源2提供的主要分組集合中的任一單個(gè)數(shù)據(jù)分組計(jì)算II類損失概率。如果使用EC處理，EC恢復(fù)后的主要數(shù)據(jù)分組損失的概率作為EC參數(shù)(n，k)的函數(shù)被計(jì)算。
對(duì)這兩個(gè)模型的數(shù)學(xué)分析非常不同。對(duì)于CBR業(yè)務(wù)，奇異值分解被用于解決穩(wěn)態(tài)馬爾可夫模型(參見Press et al.，Numerical Recipes in C++TheArt of Scientific Computing，2nd ed.，Cambridge University Press，1992.)。對(duì)于柏努利分布(bernoulli-distributed)業(yè)務(wù)，應(yīng)用線性遞歸方程(linearrecurrent equation)為馬爾可夫模型建立封閉形式解(closed-form solution)。并且，對(duì)于兩種業(yè)務(wù)，EC恢復(fù)后的分組損失概率的計(jì)算也不同。對(duì)于柏努利分布業(yè)務(wù)，假設(shè)數(shù)據(jù)分組和EC分組的到達(dá)是統(tǒng)計(jì)上獨(dú)立的，這使得簡單組合變量的應(yīng)用能確定分組損失概率。對(duì)于CBR業(yè)務(wù)，開發(fā)出以迭代數(shù)學(xué)過程，其反映數(shù)據(jù)和EC分組的準(zhǔn)確到達(dá)模式。對(duì)于每一模型，競爭分組的業(yè)務(wù)被假設(shè)為柏努利分布。這是穩(wěn)妥的假設(shè)，因?yàn)樗[含了數(shù)據(jù)源2和接收機(jī)20不知道對(duì)競爭分組的實(shí)際過程。由于對(duì)由數(shù)據(jù)源2發(fā)送的主要分組的到達(dá)過程是已知的并且是可被控制的，然而，對(duì)該業(yè)務(wù)不同處理的影響能被研究。
本發(fā)明可被有利地用于通信系統(tǒng)，在該通信系統(tǒng)中分組處理裝置10采用無線頻率(RF)或其他無線技術(shù)用于通信通道11來發(fā)送對(duì)多媒體分組；然而，本發(fā)明并不限于數(shù)據(jù)分組的任何特定類型或任何特定的通信技術(shù)。無線通信通道影響以下模型的唯一特性是對(duì)于主要分組未被成功發(fā)送或接收的感知概率的允許性。有線或光學(xué)技術(shù)通過將該概率減小為0或減小為某些任意小的值也能替代地模型化。
b)導(dǎo)出概述 以下部分描述了一般(generic)通信模型，推導(dǎo)得出計(jì)算單獨(dú)分組的損失概率的一般算法，為柏努利-分布業(yè)務(wù)得出分析的通信模型，為CBR業(yè)務(wù)推導(dǎo)得出通信模型，并為每一模型計(jì)算EC恢復(fù)后的損失概率。由于用于計(jì)算CBR業(yè)務(wù)損失概率的算法是計(jì)算復(fù)雜的，推導(dǎo)得出一種計(jì)算損失概率近似值的算法，該算法復(fù)雜性大為降低。
B.通信系統(tǒng)模型 1.概述 以下討論的兩個(gè)通信模型描述了如圖1所示的系統(tǒng)的通信系統(tǒng)的操作。模型允許除了接收機(jī)20外的一個(gè)或多個(gè)接收機(jī)存在。根據(jù)這些模型，分組處理裝置10從數(shù)據(jù)源接收分組，并將它們保存在緩存中。分組隨后被從緩存中取出，并沿通信通道11被發(fā)送。模型假設(shè)分組以先進(jìn)先出(FIFO)的順序被保存和從緩存中取出。如果分組到達(dá)時(shí)緩存已滿，該分組將被丟棄。以下描述的技術(shù)可以推導(dǎo)得出能容納其他隊(duì)列策略、但數(shù)學(xué)分析更復(fù)雜的模型。
以下討論的模型是時(shí)間離散模型，在該模型中分組處理裝置10在被稱為時(shí)隙的一致時(shí)間間隔內(nèi)接收和發(fā)送分組。為了簡化該模型，所有分組都是相同的固定大小。
模型假設(shè)在任何給定的時(shí)隙中分組處理裝置10能接收主要分組和競爭分組，并且能發(fā)送分組。這個(gè)假設(shè)簡化了計(jì)算；然而，如果想得出更一般的模型，可以放寬該假設(shè)?！鞍嘏?業(yè)務(wù)模型”描述了一個(gè)通信系統(tǒng)，在該通信系統(tǒng)中主要分組以能被具有柏努利概率分布的概率過程來描述的方式到達(dá)分組處理裝置10。這些分組中的其中之一在任何給定時(shí)隙內(nèi)到達(dá)分組處理裝置10的概率由符號(hào)pA表示，其中0≤pA≤1?！癈BR-業(yè)務(wù)模型”描述了一個(gè)通信系統(tǒng)，在該通信系統(tǒng)中主要分組以可由確定性過程描述的方式到達(dá)分組處理裝置10，在該確定性過程中分組以每m個(gè)時(shí)隙一次的固定速率到達(dá)。為了便于討論，比例

也被稱為到達(dá)概率并用符號(hào)pA表示。由于假設(shè)分組攜帶固定量的信息或固定數(shù)目的比特，固定分組到達(dá)率等于固定比特率(CBR)；因此第二模型被稱為CRB-業(yè)務(wù)模型。
兩個(gè)模型都假設(shè)由除數(shù)據(jù)源2外的其他數(shù)據(jù)源提供的所有競爭分組都以能被具有柏努利概率分布的概率過程描述的方式到達(dá)分組處理裝置10。競爭分組在給定時(shí)隙內(nèi)到達(dá)分組處理裝置10的概率由符號(hào)pC表示，其中0≤pC≤1。該假設(shè)對(duì)大多數(shù)應(yīng)用都是合理的，因?yàn)橛善渌麛?shù)據(jù)源用于發(fā)送競爭分組的處理一般是未知的?？刹捎萌魏文苡糜跍y量或估計(jì)競爭分組到達(dá)的技術(shù)來推導(dǎo)得出競爭分組到達(dá)過程的分布，以下描述的技術(shù)可用于構(gòu)造一個(gè)反映到達(dá)過程的模型。然而，如果到達(dá)過程是未知的，柏努利分布是一個(gè)適當(dāng)?shù)募僭O(shè)。由于以下描述的模型僅對(duì)所有競爭分組的累積到達(dá)概率pC感興趣，因此這些模型假設(shè)僅有一個(gè)用于競爭業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)源存在。這一個(gè)源可以代表多個(gè)數(shù)據(jù)源的累積影響。
兩個(gè)模型還假設(shè)，對(duì)于在其中至少一個(gè)分組被保存到緩存中的每一時(shí)隙，分組處理裝置10成功地從緩存中檢取一個(gè)分組并把該分組以由符號(hào)pD表示的概率通過通信通道11進(jìn)行發(fā)送，其中0≤pD≤1。如果一個(gè)分組攜帶的信息被接收機(jī)20無損壞的接收到了，則這個(gè)分組被認(rèn)為已被成功發(fā)送。分組中的信息可能由于與由其他裝置沿相同通信通道發(fā)送的其他分組沖突而被損壞，或由于噪聲或其他干擾而被損壞。在優(yōu)選執(zhí)行中，通過使分組處理裝置10在嘗試發(fā)送分組前確定通信通道11是否是暢通的來減少?zèng)_突的風(fēng)險(xiǎn)。
根據(jù)分組所攜帶的信息的特殊應(yīng)用，被損壞的信息也許有用、也許沒用。例如，僅是部分損壞的視頻幀中的損壞視頻信息在一些例子中可以被基于未損壞視頻信息的預(yù)測所代替(參見Wah et al.，”A Survey ofError-Concealment Schemes for Real-Time Multimedia and VideoTransmissions over the Internet”，IEEE Int.Symposium on MultimediaSoftware Eng.2000，Taipei，Taiwan.)。相對(duì)于這個(gè)例子，在攜帶高度壓縮音頻信息的損壞分組中恢復(fù)或替代信息是不可能的。以下描述的模型假設(shè)部分被損壞的分組不包含任何有用的信息，并使用分組被無損壞發(fā)送到接收機(jī)20的概率pD。如果需要，通過定義由接收機(jī)20接收的部分被破壞的分組的附加概率，損壞分組能被至少部分恢復(fù)的概率可被結(jié)合到該模型中。采用通信通道11的吉爾伯特模型(Gilbert model)可以從該附加概率推導(dǎo)得出一個(gè)適當(dāng)?shù)母怕蕄D(參見Bolot et al.，”Adaptive FEC-based error control for Internettelephony”，IEEE Infocom 2003，San Francisco.)。
在有多個(gè)競爭數(shù)據(jù)源的系統(tǒng)中，可能在一個(gè)時(shí)隙中平均多于一個(gè)競爭分組能到達(dá)，這可以用關(guān)系pC＞1來表達(dá)。為了簡化計(jì)算，以下模型假設(shè)0≤pC，pA，pD≤1。通過減小每一時(shí)隙的長度以使pC，pA，pD＜1，能實(shí)現(xiàn)該假設(shè)。
以下描述的模型和隨后的導(dǎo)出考慮了分組損失，而沒有考慮延遲和延遲抖動(dòng)。并且，模型考慮了僅從數(shù)據(jù)源流向接收機(jī)的分組業(yè)務(wù)，而沒有考慮從接收機(jī)流向數(shù)據(jù)源的信號(hào)。
2.緩存操作的分析 以下描述的模型假設(shè)分組處理裝置10具有長度為L的隊(duì)列或緩存，并且在每一時(shí)隙，該裝置嘗試在該緩存中保存從數(shù)據(jù)源2接收到的任何主要分組和從其他數(shù)據(jù)源接收到的任何競爭分組。根據(jù)這些模型，由該裝置完成的將分組保存到緩存中的操作可被描述如下 1.在任何給定時(shí)隙，該裝置以概率pA從數(shù)據(jù)源2接收主要分組和以概率pC從其他源接收競爭分組。如果在相同時(shí)隙接收到主要分組和競爭分組，假設(shè)兩個(gè)分組中的其中任何一個(gè)比另一個(gè)先到達(dá)的概率是相同的。換句話說，假設(shè)競爭分組比主要分組先到的概率等于0.5。
2.在給定時(shí)隙中能到達(dá)的主要分組和競爭分組的總數(shù)j可以是在組{0，1，2}中的任何數(shù)。根據(jù)以下規(guī)則，到達(dá)的分組可能被保存在緩存中或可能被丟棄 a)如果緩存占有率的等級(jí)恰在這些分組的到達(dá)之前小于或等于L-j，則所有到達(dá)的分組都被保存到緩存中。
b)如果j＝2且緩存占有率的等級(jí)為L-1，則兩個(gè)到達(dá)分組中較早的那個(gè)被保存在緩存中，而較晚到達(dá)的分組被丟棄。
c)否則，所有到達(dá)的分組都被丟棄。
3.在任何給定時(shí)隙，分組處理裝置10以概率pD從緩存中檢取分組，并將分組沿通信通道11發(fā)送，以使該分組攜帶的信息能無損壞的被接收。分組以FIFO的順序被存入緩存和從緩存檢取。如果緩存是空的，不檢取和發(fā)送分組。如果一個(gè)分組被檢取并被發(fā)送，則緩存占有率的等級(jí)減1。
以下描述的模型包括一穩(wěn)態(tài)矢量，它描述緩存的統(tǒng)計(jì)占有率。該矢量被表達(dá)為 P＝(PN)，其中0≤N≤L(1) 其中PN＝在時(shí)隙結(jié)束時(shí)在緩存中保存N個(gè)分組的概率；且 L＝緩存的大小或長度。
該穩(wěn)態(tài)矢量可以表達(dá)為參數(shù)pA、pC、pD和L的函數(shù)。以下將導(dǎo)出該函數(shù)的表達(dá)式。
C.分組損失概率 1.介紹 如果在主要分組到達(dá)分組處理裝置10的時(shí)隙期間，存在兩種情況中的一種，來自數(shù)據(jù)源2的主要分組將被分組處理裝置10丟棄(1)緩存占有率為L或者(2)緩存占有率為L-1且競爭分組比主要分組先到達(dá)。在給定時(shí)隙中到達(dá)的主要數(shù)據(jù)分組將被丟棄的概率Ploss可被表達(dá)為 系數(shù)二分之一反映了當(dāng)主要分組和競爭分組在相同時(shí)隙到達(dá)時(shí)，競爭分組比主要分組先到達(dá)的概率等于0.5的假設(shè)。
穩(wěn)態(tài)矢量P可以從轉(zhuǎn)移矩陣(transition matrix)計(jì)算得到，該轉(zhuǎn)移矩陣的項(xiàng)(entry)代表了在P的不同狀態(tài)間轉(zhuǎn)換的概率。轉(zhuǎn)移矩陣的通用參數(shù)表達(dá)式被首先開發(fā)。然后通過對(duì)參數(shù)做適當(dāng)?shù)倪x擇就能將該通用表達(dá)式適用于柏努利-業(yè)務(wù)和CBR-業(yè)務(wù)模型。
2.轉(zhuǎn)移矩陣 轉(zhuǎn)移矩陣用符號(hào)T表示，符號(hào)Ta，b被用于表示緩存占有率等級(jí)在連續(xù)時(shí)隙間從a變化到b的概率，其中0≤a，b≤L。在從緩存中移出(remove)任何所發(fā)送的分組后的每一時(shí)隙結(jié)束時(shí)測量緩存占有率的等級(jí)。符號(hào)(Ta，b)u被用于表示緩存占有率的等級(jí)經(jīng)過u個(gè)時(shí)隙從a變化到b的概率，其中u≥1；因此Ta，b＝(Ta，b)1。
可以如下表達(dá)轉(zhuǎn)移矩陣中的元素
其中qA＝在時(shí)隙中沒有主要分組到達(dá)的概率，或者qA＝1-pA； qC＝在時(shí)隙中沒有競爭分組到達(dá)的概率，或者qC＝1-pC； qD＝在時(shí)隙中未成功發(fā)送數(shù)據(jù)分組的概率，或者qD＝1-pD。
在嘗試發(fā)送失敗、沒有嘗試發(fā)送和作為服務(wù)質(zhì)量保護(hù)處理的一部分重傳分組的那些時(shí)隙中數(shù)據(jù)分組未成功發(fā)送。
例如，項(xiàng)T0，0代表了假設(shè)在一時(shí)隙結(jié)束時(shí)緩存是空的，在下一時(shí)隙結(jié)束時(shí)該緩存仍然是空的的概率。這種情況可以由三種可能的情況引起，這三種可能的情況的概率由在表達(dá)式3中所示的T0，0的三個(gè)項(xiàng)中的每一個(gè)所表達(dá)。第一項(xiàng)qAqC表示在下一時(shí)隙中沒有主要分組和競爭分組到達(dá)的概率。第二項(xiàng)qApCpD表示沒有主要分組達(dá)到、競爭分組到達(dá)并被保存在緩存中和從緩存中取出分組并發(fā)送的概率。第三項(xiàng)pAqCpD表示主要分組到達(dá)并被保存在緩存中、沒有競爭分組到達(dá)和從緩存中移除分組并發(fā)送的概率。
D.柏努利-業(yè)務(wù)II類分組損失的概率 用于計(jì)算無EC保護(hù)的柏努利分布業(yè)務(wù)II類分組損失概率的模型被首先開發(fā)。該模型然后被修改以計(jì)算有EC保護(hù)的柏努利分布業(yè)務(wù)分組損失的概率。
1.無EC保護(hù)的柏努利-分布業(yè)務(wù)的穩(wěn)態(tài)模型 開發(fā)柏努利-業(yè)務(wù)模型的第一步是推導(dǎo)無EC保護(hù)的柏努利-分布業(yè)務(wù)模型的穩(wěn)態(tài)矢量P的計(jì)算。在許多馬爾可夫模型的應(yīng)用中，為穩(wěn)態(tài)矢量P推導(dǎo)得出精確的公式是不可能的，但該矢量可以表達(dá)為矩陣分解的奇異值分解的結(jié)果。不幸的是，該方法并沒有吸引力，因?yàn)樗慕鉀Q方案不是封閉形式的并且計(jì)算非常復(fù)雜。然而，線性迭代公式理論被用于為P建立封閉形式的表達(dá)式。通過首先在定理1為P推導(dǎo)得出一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜和計(jì)算花費(fèi)大的公式，該公式將在定理2中被簡化。
定理1的證明如下。
定理1 其中 W＝pApC+qApCqD+pAqCqD(8) X＝pApCqD(9) Y＝qAqCpD(10) 通過歸納法證明定理1。從式3給出的轉(zhuǎn)移矩陣定義，可以推導(dǎo)出以下關(guān)系 P0＝P0(qAqC+qApCpD+pAqcpD)+P1qAqCpD (12) P1＝P1(qAqCqD+qApCpD+pAqcpD)+P0(pApCpD+pAqcqD+qApCqD)+P2qAqCpD(13) Pj＝Pj(qAqCqD+qApCpD+pAqcpD)+Pj-1(pApCpD+pAqcqD+qApCqD)+ Pj+1qAqCpD+Pj-2pApCqD，2≤j≤L-2 (14) PL-1＝PL-1(qAqCqD+qApCpD+pAqcpD+pApCpD)+ PLpD+PL-2(pApCpD+pAqcqD+qApCqD)+PL-3pApCqD (15) PL＝PLqD+PL-1(pAqCqD+qApCqD+pApCqD)+PL-2pApCqD(16) 使用由表達(dá)式7至11給出的定義，在表達(dá)式12至15中給出的關(guān)系可表示為 P1Y＝P0W (17) P2Y＝P1(W+Y)-P0(W-X) (18) Pj+3Y＝Pj+2(W+Y)-Pj+1(W-X)-PjX，0≤j≤L-4 (19) PLpD＝PL-1(1+Y-pD-qAqCqD)-PL-2(W-X)-PL-3X (20) 在等式17、18和19中給出的關(guān)系意味著在等式5中j＝1，2，3時(shí)的關(guān)系。假設(shè)等式19的取值為j、j+1和j+2，則它也能被用于表示取值為4≤j+3≤L-1的等式5。使用在等式5中給出的定義改寫等式19中的關(guān)系，可以看出通過證明以下等式能證明定理1 它等價(jià)于 W3Bj+3＝W3Bj+2+W2YBj+2-W2YBj+1+WXYBj+1-XY2Bj (22) 其可被重新安排為 W3Bj+3-W3Bj+2-WXYBj+1＝W2YBj+2-W2YBj+1-XY2Bj (23) 已知 其中

表示等于可從i種可能性中選取無順序的j個(gè)結(jié)果的方法數(shù)的二項(xiàng)式系數(shù)。
使用等式7中的表達(dá)式，等式23左手側(cè)的項(xiàng)能被改寫為以下形式 通過將該關(guān)系應(yīng)用于等式24和25中，并且合并和簡化這些項(xiàng)，等式23左手側(cè)如下所示等于零 等式23右手側(cè)的項(xiàng)可被表示為如下形式 通過將該關(guān)系應(yīng)用于等式24和25，并且合并和簡化這些項(xiàng)，等式23右手側(cè)如下所示等于零 根據(jù)等式23、29和33可以得出對(duì)于j+3等式5為真(true)。對(duì)于j＝L，根據(jù)等式5和20可以得出等式6。根據(jù)等式5和6及可以得出等式4。
為定理1中的Bj推導(dǎo)得出的表達(dá)式可以通過定義B0＝1如在等式7中所示的那樣擴(kuò)展Bj的定義得以簡化。實(shí)現(xiàn)如下所示 引理1 等式34中的關(guān)系等價(jià)于 從等式25可以看出在等式35左手側(cè)的第一項(xiàng)與該等式右手側(cè)的第一項(xiàng)都等于1。從等式24可以看出等式35左手側(cè)的第二項(xiàng)等于該等式右手側(cè)的第二項(xiàng)和第三項(xiàng)的和，如等式36所示 根據(jù)檢驗(yàn)(inspection)，可以看出，如果求和項(xiàng)不在l＝1到1/2j的求和范圍內(nèi)，等式35左手側(cè)的第三項(xiàng)和該等式35右手側(cè)的第四項(xiàng)都等于0；如果該求和項(xiàng)在該求和范圍內(nèi)，則都等于1。這建立了引理1，引理1顯示了項(xiàng)Bj可以被表達(dá)為廣義Fibonacci數(shù)。
引理2 級(jí)數(shù)被定義為 x0＝x1＝1且xi＝KAxi-1+KBxi-2，對(duì)于i≥2 (37) 其中KA和KB是正實(shí)數(shù)。
如果將α和β定義為等式x2＝KAx+KB的根，或者 且其被限制為互不相等，則根據(jù)線性迭代方程式的理論可知 根據(jù)表達(dá)式37和38的檢驗(yàn)可以看出對(duì)于i＝0，1等式38為真，通過歸納可以看出對(duì)于i≥2等式38為真。通過將如等式37所示的關(guān)系應(yīng)用到等式34的Bj的表達(dá)式中，可得出KA和KB有如下值 KA＝1 可得出 其中 這意味著β＝1-α。通過使用該關(guān)系代替等式38中的β，在等式7中所示的Bj的表達(dá)式可以被改寫為 該式比等式7中的表達(dá)式計(jì)算復(fù)雜度小。
使用在等式39和40中的關(guān)系代替Bj和KC，使等式4中的項(xiàng)可被改寫為 通過將等式4、5和6改寫為如下形式可以獲得比在定理1中推導(dǎo)得出的算法計(jì)算復(fù)雜度小的、計(jì)算穩(wěn)態(tài)矢量P的算法 其中 W＝pApC+qApCqD+pAqCqD X＝pApCqD Y＝qAqCpD 2.柏努利-業(yè)務(wù)模型的分組損失概率 當(dāng)不使用EC保護(hù)時(shí)，丟失任何一個(gè)主要分組的概率可以使用等式2和42至44計(jì)算。當(dāng)為柏努利-分布業(yè)務(wù)使用EC保護(hù)時(shí)，假設(shè)丟失數(shù)據(jù)分組的概率獨(dú)立于丟失EC分組的概率。附加的EC分組通過因素

增加了主要分組的達(dá)到率。因此達(dá)到的概率由于同樣的因素也被增加了，該概率可被表達(dá)為
當(dāng)使用EC保護(hù)時(shí)，如果i個(gè)數(shù)據(jù)分組丟失了且至少s＝(n-k-i+1)個(gè)EC分組也丟失了，主要數(shù)據(jù)分組將丟失且不能被恢復(fù)，其中i＞0和s＞0。無EC恢復(fù)的丟失數(shù)據(jù)分組概率可以通過在等式46中將接收i個(gè)主要數(shù)據(jù)分組的概率與接收至少s個(gè)主要EC分組的概率相乘計(jì)算得到 其中pi(k，n)＝丟失i個(gè)數(shù)據(jù)分組和至少s個(gè)EC分組的概率；和 s＝max(0，n-k-i+1). 在等式46中示出的概率Ploss使用在等式45中示出的修改的pA值，如在等式2中所示那樣得以計(jì)算。Ploss現(xiàn)在表示主要數(shù)據(jù)分組或主要EC分組將被丟棄的概率。
無EC恢復(fù)地丟失主要數(shù)據(jù)分組的概率Eloss等于 EC恢復(fù)后的恢復(fù)主要數(shù)據(jù)分組的概率Erec等于 Erec＝1-Eloss(48) E.CBR-業(yè)務(wù)模型的II類分組損失概率 1.帶EC的CBR-業(yè)務(wù)模型的發(fā)送方案 以上所示的計(jì)算穩(wěn)態(tài)矢量P的算法是為通信系統(tǒng)的柏努利-業(yè)務(wù)模型推導(dǎo)的。以下章節(jié)推導(dǎo)計(jì)算通信系統(tǒng)的CBR-業(yè)務(wù)模型的矢量P的算法。在該模型中，時(shí)隙的編號(hào)從1到無窮大，且主要數(shù)據(jù)分組在時(shí)隙t＝m，2m，…中到達(dá)分組處理裝置，其中m＞1。在m-1個(gè)中間時(shí)隙中沒有主要數(shù)據(jù)分組到達(dá)。一組k個(gè)主要數(shù)據(jù)分組與一組(n-k)個(gè)主要EC分組結(jié)合形成一組n個(gè)主要分組。在圖2中示出了一組m＝4，k＝3且n＝5的分組的例子。在第一組中的k個(gè)主要數(shù)據(jù)分組用標(biāo)簽D1表示，其在由k·m個(gè)時(shí)隙所隔開的間隔上的m時(shí)隙間中的每一中到達(dá)分組處理裝置10一次。在下一組的主要數(shù)據(jù)分組用標(biāo)簽D2表示，其在下一由k·m個(gè)時(shí)隙所隔開的間隔期間以相同的方式到達(dá)。第一組的(n-k)個(gè)EC分組用標(biāo)簽EC1表示，其在下一組主要分組的數(shù)據(jù)分組之間的空閑(free)時(shí)隙中到達(dá)。為了保證該方案的可行性，限制EC參數(shù)(n-k)以使EC分組的數(shù)目(n-k)不超過下一k個(gè)數(shù)據(jù)分組空閑時(shí)隙的數(shù)目，這可被表達(dá)為 n-k≤k·(m-1)(49) 該到達(dá)方案形式上可描述為 其中ei＝ti-ti-1，2≤i≤n；和 ti＝一組主要分組中的第i個(gè)分組到達(dá)分組處理裝置10的時(shí)隙。
在表達(dá)式50中的第一行屬于除了第一個(gè)主要數(shù)據(jù)分組以外的在一組主要分組中的所有數(shù)據(jù)分組。第二行屬于一組中的第一個(gè)主要EC分組，該EC分組緊跟在這組中最后一個(gè)數(shù)據(jù)分組的后面。第三行屬于不緊跟在下一組分組中的數(shù)據(jù)分組后的主要EC分組，最后一行屬于那些緊跟在下一組分組的數(shù)據(jù)分組后的主要EC分組。
以下推導(dǎo)出的CBR-業(yè)務(wù)模型假設(shè)分組處理裝置10從一組主要分組中將第一個(gè)分組丟棄，該第一個(gè)分組總是主要數(shù)據(jù)分組。以該分組丟棄的概率獨(dú)立于任何之前主要分組被丟棄的概率的方式丟棄該分組。對(duì)于所有在該組主要分組中的隨后的分組，主要分組被丟棄的概率使用之前主要分組的損失概率和之前主要分組到達(dá)處理裝置10時(shí)的緩存占有率等級(jí)得以迭代地(iteratively)計(jì)算。該迭代方法與在等式2中所示的表達(dá)式一致，該等式表達(dá)了如下事實(shí)只要當(dāng)主要分組被丟棄是，緩存占有率的等級(jí)就至少是L-1。與在前分組未被丟棄且緩存占有率處于在0和L-1之間的較低等級(jí)的情況相比較，當(dāng)在前主要分組到達(dá)時(shí)占有率等級(jí)至少為L-1的情況增加了當(dāng)下一主要分組到達(dá)時(shí)占有率等級(jí)將至少為L-1的概率。因此，分組處理裝置10是否丟棄在前主要分組提供了一些關(guān)于緩存占有率等級(jí)的信息，該信息反過來提供了一些關(guān)于下一主要分組將被丟棄的信息。
2.CBR-業(yè)務(wù)模型的轉(zhuǎn)移矩陣 以上為柏努利-業(yè)務(wù)模型描述的轉(zhuǎn)移矩陣在此為CBR-業(yè)務(wù)模型被調(diào)整。對(duì)于柏努利-分布業(yè)務(wù)，對(duì)于所有時(shí)隙到達(dá)過程是統(tǒng)計(jì)相等的，因?yàn)樵撎幚韮H取決于到達(dá)概率pA。因此，上述的轉(zhuǎn)移矩陣T能很好的描述任何兩個(gè)相繼時(shí)隙間的概率轉(zhuǎn)換。對(duì)于CBR業(yè)務(wù)，平均或復(fù)合到達(dá)概率為然而，對(duì)于CBR業(yè)務(wù)的到達(dá)過程是確定性的，每一時(shí)隙可被放置到兩類中的一類。當(dāng)時(shí)隙i＝1(mod m)時(shí)，主要分組到達(dá)，且對(duì)于這些時(shí)隙的轉(zhuǎn)移矩陣F可以通過將表達(dá)式3中的pA用值1代替、qA用值0代替來獲取。當(dāng)時(shí)隙i≠1(modm)時(shí)，沒有主要分組達(dá)到，且對(duì)于這些時(shí)隙的轉(zhuǎn)移矩陣G可以通過將表達(dá)式3中的pA用值0代替、qA用值1代替來獲取。轉(zhuǎn)移矩陣F和G的乘積(product)指定了一系列時(shí)隙中分組的到達(dá)。有分組到達(dá)的每一時(shí)隙被F矩陣代表，沒有分組到達(dá)的每一時(shí)隙被G矩陣代表。
3.無EC保護(hù)的CBR-業(yè)務(wù)模型的分組損失概率 在無EC保護(hù)的CBR-業(yè)務(wù)模型中的緩存占有率的穩(wěn)態(tài)矢量π可被表達(dá)為以下形式 π＝(FGm-1)Tπ (51) 其中T代表了矩陣乘積的轉(zhuǎn)置(transposition)。
等式51可通過矩陣(FGm-1)T-I的奇異值分解得以求解，其中I時(shí)所有對(duì)角項(xiàng)都為1的對(duì)角矩陣，從而獲取一維的解空間，并使用等式 來為π確定最終值。使用穩(wěn)態(tài)矢量π而不是使用穩(wěn)態(tài)矢量P，主要數(shù)據(jù)分組的損失概率可以由類似等式2的方程計(jì)算得出 4.有EC保護(hù)的CBR-業(yè)務(wù)模型的分組損失概率 用于推導(dǎo)計(jì)算無EC保護(hù)的CBR-業(yè)務(wù)模型的分組損失概率方程式的方法可以被擴(kuò)展，以為有EC保護(hù)的CBR-業(yè)務(wù)模型推導(dǎo)方程式。這通過計(jì)算一組k個(gè)數(shù)據(jù)分組的任一主要數(shù)據(jù)分組無法被恢復(fù)的概率得以完成。
a)主要分組的發(fā)送方案定義 在一組分組的n個(gè)主要分組中第一個(gè)被丟失的概率可以由緊接在第一個(gè)主要數(shù)據(jù)分組到達(dá)的時(shí)隙之前的那個(gè)時(shí)隙的緩存占有率的穩(wěn)態(tài)矢量S確定。該穩(wěn)態(tài)矢量是為在其期間一組主要分組中的k個(gè)數(shù)據(jù)分組到達(dá)的m·k時(shí)隙的集合而推導(dǎo)得出的。之前的一組主要分組的(n-k)個(gè)EC分組在第一w個(gè)時(shí)隙期間到達(dá)，其中
如果m≤w，則當(dāng)前主要分組集合的一些數(shù)據(jù)分組在第一w個(gè)時(shí)隙期間也到達(dá)了。從等式49，可以看出w≤m·k。
附加值的定義如下 u＝w(mod m) (55) z＝m-u (56) f＝min(u，1)(57) 值z(mì)-1等于考慮的k·m個(gè)時(shí)隙的第w個(gè)時(shí)隙與下一主要數(shù)據(jù)分組之間的時(shí)隙數(shù)。值y等于在其間沒有中間EC分組的m個(gè)時(shí)隙的周期數(shù)或循環(huán)數(shù)。穩(wěn)態(tài)S根據(jù)這些值能得以表達(dá)。表達(dá)式62描述了如圖3所示當(dāng)m-1＞w的情況，其中m＝4，k＝4，n＝6，w＝2，u＝2，z＝2，f＝1且y＝3。表達(dá)式63描述了如圖4所示當(dāng)m-1＜w的情況，其中m＝4，k＝4，n＝8，w＝5，u＝1，z＝3，f＝1且y＝2。不需要m-1＝w時(shí)的表達(dá)式，因?yàn)閷?duì)于所有m≥2的值w與m-1(mod m)不同余。這可以通過對(duì)m＝2時(shí)進(jìn)行驗(yàn)證而得到。當(dāng)m＝2時(shí)，w一定是偶數(shù)且與m-1(mod m)不同余。對(duì)于m＞2，該不同余可借助于假設(shè)相反通過反證法得以證明，即，通過假設(shè)存在值(n-k)以使
通過定義
其中0≤d≤m-2，其結(jié)合表達(dá)式59意味著 如等式61所示的表達(dá)式不可能為真，因?yàn)樽笫謧?cè)是整數(shù)而右側(cè)不可能是整數(shù)。這與在等式59中表達(dá)的假設(shè)矛盾，這意味著w與m-1(mod m)不同余。
通過以上描述的到達(dá)過程的定義，穩(wěn)態(tài)矢量S可被表達(dá)為 S＝(Fw-m+1(Gz-1F)f(Gm-1F)yFm-1)TSfor m-1＜w(62) S＝(F(Gm-1F)yFwGz-1)TS for m-1＞w(63) 穩(wěn)態(tài)矢量S可以通過把等式52中的π替代為S采用與從等式51中推導(dǎo)得出矢量π同樣的方式得以確定。
b)EC恢復(fù)概率 在CBR-業(yè)務(wù)模型中使用EC處理恢復(fù)被丟棄數(shù)據(jù)分組的概率的計(jì)算可以由以下五個(gè)步驟中解釋的那樣得以計(jì)算。
步驟1該步驟確定假設(shè)在時(shí)隙j結(jié)束時(shí)緩存占有率的等級(jí)為g的情況下，在時(shí)隙j+m-1結(jié)束時(shí)緩存占有率的等級(jí)為h的條件概率。該概率U(m-1，g，h)可被表達(dá)為 對(duì)于0≤g，h≤L(64) 其中xj為正整數(shù)，且 條件概率的定義表達(dá)了如下事實(shí)在m-1個(gè)中間時(shí)隙之間有一些在其中主要分組到達(dá)的時(shí)隙，由F矩陣表示，還有一些在其中沒有主要分組到達(dá)的時(shí)隙，由G矩陣表示。特別地，假設(shè)在當(dāng)?shù)?j-1)個(gè)數(shù)據(jù)分組到達(dá)時(shí)的時(shí)隙結(jié)束時(shí)緩存占有率為g的情況下，在第j個(gè)主要分組到達(dá)前的時(shí)隙結(jié)束時(shí)緩存占有率為h的條件概率R(ej-1，g，h)在2≤j≤n時(shí)得以計(jì)算。

其中(Fx)g，h＝矩陣F升到第x次冪的第g行第h列的項(xiàng)； (Gy)g，h＝矩陣G升到第y次冪的第g行第h列的項(xiàng)； (FxGy)g，h＝矩陣乘積FxGy的第g行第h列的項(xiàng)；且 由于項(xiàng)R(ej-1，g，h)僅為2≤j≤n時(shí)定義，任何使j超出該區(qū)間的參數(shù)組w、m、q和u表示不會(huì)發(fā)生的情況，應(yīng)當(dāng)被忽略。
步驟2該步驟確定如果緊在主要分組到達(dá)時(shí)隙之前的時(shí)隙結(jié)束時(shí)緩存占有率的等級(jí)為h，到達(dá)的主要分組被丟棄或不被丟棄的條件概率。在以下情況下分組不會(huì)被丟棄 ●如果h≤L-2或者h(yuǎn)＝L-1且k＝L-2，到達(dá)的分組不會(huì)被丟棄。
●如果h＝r＝L-1，其中r是在主要分組到達(dá)的時(shí)隙結(jié)束時(shí)的緩存占有率，如果兩種情況中的任一中為真，則到達(dá)的分組不會(huì)被丟棄沒有競爭分組到達(dá)且以概率qCpD從緩存中發(fā)送分組，或競爭分組到達(dá)但它是在主要分組之后到達(dá)的，且以概率

從緩存中發(fā)送分組。
●如果h＝L-1且r＝L，其中r是在主要分組到達(dá)的時(shí)隙結(jié)束時(shí)的緩存占有率，如果兩種情況中的任一中為真，則到達(dá)的分組不會(huì)被丟棄沒有競爭分組到達(dá)且沒有以概率qCqD從緩存中發(fā)送分組，或競爭分組到達(dá)但它是在主要分組之后到達(dá)的，且沒有以概率

從緩存中發(fā)送分組。
●如果h＝L，達(dá)到的主要分組被丟棄。
假設(shè)在當(dāng)前時(shí)隙中主要分組到達(dá)，并且假設(shè)在上一時(shí)隙結(jié)束時(shí)緩存的占有率為h，在當(dāng)前時(shí)隙結(jié)束時(shí)緩存占有率等于r且到達(dá)的主要分組不會(huì)被丟棄的條件概率可表達(dá)為
類似地，假設(shè)在當(dāng)前時(shí)隙中主要分組到達(dá)，并且假設(shè)在上一時(shí)隙結(jié)束時(shí)緩存的占有率為h，在當(dāng)前時(shí)隙結(jié)束時(shí)緩存占有率等于r且到達(dá)的主要分組被丟棄的條件概率可表達(dá)為
步驟3該步驟確定假設(shè)在分組集合中的第(j-1)個(gè)主要分組到達(dá)的時(shí)隙結(jié)束時(shí)緩存的占有率為g的情況下，主要分組集合中第j個(gè)分組到達(dá)的時(shí)隙結(jié)束時(shí)緩存的占有率為r且第j個(gè)主要分組不被丟棄的條件概率。該條件概率可被表達(dá)為 類似地，假設(shè)在分組集合中的第(j-1)個(gè)主要分組到達(dá)的時(shí)隙結(jié)束時(shí)緩存的占有率為g的情況下，主要分組組中第j個(gè)分組到達(dá)的時(shí)隙結(jié)束時(shí)緩存的占有率為r且第j個(gè)主要分組被丟棄的條件概率可被表達(dá)為 步驟4該步驟確定在主要分組集合中最初的a個(gè)分組中b個(gè)被丟棄以及在第a個(gè)分組到達(dá)的時(shí)隙結(jié)束時(shí)緩存的占有率等級(jí)等于d的概率M(a，b，d)，其中1≤a≤n且0≤b≤a。當(dāng)a＝1時(shí)概率M(a，b，d)可被表達(dá)為在前面等式62和63中定義的矢量S的函數(shù)。當(dāng)a＞1時(shí)，概率M(a，b，d)可如以下所示的表達(dá)式使用A(k，g，j)和B(k，g，j)遞歸定義 M(1，0，0)＝S0qCpD M(1，0，1)＝S0(qCqD+pCpD)+S1qCpD M(1，0，d)＝Sd-2pCqD+Sd-1(qCqD+pCpD)+SdqCpD，fof 2≤d≤L-2 M(1，1，d)＝0，for 0≤d≤L-2 步驟5該步驟確定k個(gè)主要數(shù)據(jù)分組中v個(gè)被丟棄、最初的a個(gè)EC分組中b個(gè)被丟棄以及在第a個(gè)EC分組到達(dá)的時(shí)隙結(jié)束時(shí)緩存的占有率等于d的概率D(a，b，d，v)，其中1≤a≤n-k，0≤b≤a且0≤v≤k。當(dāng)a＝1時(shí)概率D(a，b，d，v)可被表達(dá)為M(k，v，j)、A(j，d，k)和B(j，d，k)的函數(shù)。當(dāng)a＞1時(shí)，概率D(a，b，d，v)可如下列表達(dá)式所示使用D(a-1，b，d，v)、A(j，d，k)和B(j，d，k)遞歸定義 k個(gè)主要數(shù)據(jù)分組中的v個(gè)被丟棄且(n-k)個(gè)EC分組中的b個(gè)被丟棄的概率H(v，b)可如下表達(dá) 通過EC處理得以恢復(fù)的數(shù)據(jù)分組的數(shù)目的平均或期望值Erec可被表達(dá)為 其中 F.CBR-業(yè)務(wù)模型的近似算法 對(duì)于柏努利-業(yè)務(wù)模型來說積計(jì)算Erec近似值的算法通常是不需要的，因?yàn)槿绲仁?8中所示的Erec的精確計(jì)算要求計(jì)算等式42、當(dāng)k＝L-1時(shí)的等式43和等式44，其可通過計(jì)算復(fù)雜度為O(1)來實(shí)現(xiàn)，以及需要應(yīng)用等式46，等式46的應(yīng)用的計(jì)算復(fù)雜度為O(nk)。計(jì)算Erec算法的整個(gè)計(jì)算復(fù)雜度為O(nk)。這些復(fù)雜性指標(biāo)假設(shè)所有需要的二項(xiàng)式系數(shù)均預(yù)先計(jì)算好并被保存以便隨后使用。使用用C編程語言編寫的且可由加利福尼亞Santa Clara的Intel公司提供的3.4GHz

微處理器執(zhí)行的實(shí)現(xiàn)，Erec的計(jì)算需要小于1毫秒(msec)的時(shí)間。這已足夠快以達(dá)到許多應(yīng)用的實(shí)時(shí)要求。
不幸地是，對(duì)于CBR-業(yè)務(wù)模型來說計(jì)算Eec近似值的算法是需要的，因?yàn)橐陨嫌懻摰木_算法的計(jì)算復(fù)雜度非常高。
1.精確算法的復(fù)雜性 由以上討論的5個(gè)步驟算法推導(dǎo)得出的等式71在此被稱為精確算法，因?yàn)樗挥糜诜墙频赜?jì)算期望值Erec。步驟1完成m·k個(gè)矩陣乘積，然后計(jì)算(L+1)×(L+1)矩陣的奇異值分解。這些操作的計(jì)算復(fù)雜度為O(mkL3)。完成步驟2和3所需要的操作的計(jì)算復(fù)雜度可以忽略不計(jì)。在步驟4中用于計(jì)算概率M(a，b，d)的操作的計(jì)算復(fù)雜度為O(k2L)。在步驟5中用于計(jì)算概率D(a，b，d，v)的操作的計(jì)算復(fù)雜度為O((n-k)2kL2)。5個(gè)步驟的算法的整個(gè)復(fù)雜性大概為((mkL3+k2L+((n-k)2kL2)。然而，在實(shí)際執(zhí)行中，緩存L的大小可能比值n、k大一個(gè)或兩個(gè)數(shù)量級(jí)；因此，該算法的整個(gè)復(fù)雜性大概為O(mkL3)。
表I中的記錄顯示了對(duì)于不同大小的緩存，使用用C編程語言編寫且由3.4GHz Pentium微處理器的電腦執(zhí)行的5步算法的示例實(shí)現(xiàn)來計(jì)算Erec所需要的時(shí)間量。步驟1中的奇異值分解由在Press et al.，“Numerical Recipes inC++The Art of Scientific Computing”，2nd ed.，Cambridge University Press，1992中描述的程序svdcmp得以完成。

表I 在典型的多媒體無線網(wǎng)絡(luò)中，分組處理裝置10可以通過許多商業(yè)上可獲取的基于IEEE 802.11的無線接入點(diǎn)(AP)得以實(shí)現(xiàn)，這些無線接入點(diǎn)典型地有用于300或更多分組的緩存存儲(chǔ)容量。表I中的記錄顯示對(duì)于這樣一個(gè)AP通過以上提到的示例實(shí)現(xiàn)來計(jì)算期望值Erec至少需要632毫秒。不幸的是，該計(jì)算必須在小于至少一個(gè)數(shù)量級(jí)的時(shí)間內(nèi)完成，以允許多種多媒體應(yīng)用的EC參數(shù)(n，k)的實(shí)時(shí)調(diào)整。以下將描述有較低復(fù)雜性的算法的推導(dǎo)，該算法可在少很多的時(shí)間內(nèi)計(jì)算Erec的近似值。
2.收縮-狀態(tài)(Collapsed-State)模型 以上描述的5步算法的目的是確定EC參數(shù)(n，k)以使EC恢復(fù)后的信息損失最小化。只有當(dāng)由于緩存溢出引起分組處理裝置10將一個(gè)或多個(gè)分組丟棄而發(fā)生分組損失時(shí)，才需要計(jì)算該算法。當(dāng)緩存占有率的等級(jí)為L或接近L，且競爭分組和主要分組在分組處理裝置10處的累積到達(dá)速率高于該裝置從緩存發(fā)送分組的速率時(shí)，將會(huì)發(fā)生緩存溢出。換句話說，對(duì)于非常接近于L的幾乎幾個(gè)k值，穩(wěn)態(tài)矢量S的項(xiàng)Sk都為0或者接近于0。
數(shù)值試驗(yàn)證實(shí)了這些期望值(expectation)。在附圖5至7中的曲線圖顯示了對(duì)于不同競爭業(yè)務(wù)速率pC穩(wěn)態(tài)概率Sk的分布。在這三個(gè)例子中，m＝4，n＝6，k＝5以及pD＝0.8。當(dāng)?shù)竭_(dá)速率的和pA+pC等于pD時(shí)(這當(dāng)pC＝0.5時(shí)發(fā)生)，該模型將達(dá)到一平衡狀態(tài)。對(duì)于如圖5所示的例子，pC＝0.52，比平衡速率稍高。如該圖所示，穩(wěn)態(tài)概率Sk隨著k的增加迅速提高，然而，只有當(dāng)k＞95的值時(shí)，才能發(fā)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)概率大于0.01。即使增加pC以使累積到達(dá)速率pA+pC大于傳輸速率pD，例如分別由附圖6和7所示的pC＝0.6和pC＝0.66，穩(wěn)態(tài)概率Sk仍然為0或接近于0，除非k非常接近L。
可將這種現(xiàn)象(behavior)用于開發(fā)良好的近似算法。業(yè)務(wù)模型的任何具有0或接近于0的穩(wěn)態(tài)概率Sk的狀態(tài)對(duì)系統(tǒng)行為沒有顯著影響，因?yàn)橄到y(tǒng)基本上從不處于該狀態(tài)。在如圖5至7所示的例子中，所有Sk≈0的狀態(tài)中的大多數(shù)對(duì)穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)(dynamics)影響很小或沒有影響。因此，在穩(wěn)態(tài)矢量S的計(jì)算中可以將這些狀態(tài)忽略，而不會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果改變很大，且這些狀態(tài)的忽略也不會(huì)對(duì)Erec的計(jì)算值改變很大。
基于該觀察結(jié)論，近似算法可被推導(dǎo)得出以僅為穩(wěn)態(tài)k計(jì)算Erec，其中Sk＞ε，ε是一個(gè)很小的閾值。該近似算法使用收縮狀態(tài)矢量C，在該矢量中所有Sk＞ε的狀態(tài)k都由單獨(dú)的矢量項(xiàng)表示，所有其他的Sk≤ε的狀態(tài)k收縮到單個(gè)狀態(tài)C0。假設(shè)k≤L0時(shí)Sk≤ε，其中L0是緩存占有率的閾值。因此，收縮狀態(tài)矢量C只有L-L0+1個(gè)項(xiàng)Ck，其中，0≤k≤L-L0。
通過用值L-L0代替L重新定義等式3中所示的轉(zhuǎn)移矩陣，有L+1個(gè)項(xiàng)的穩(wěn)態(tài)矢量S可以由僅有L-L0+1個(gè)項(xiàng)的收縮狀態(tài)矢量C近似地表示。在狀態(tài)Ca和Cb間的轉(zhuǎn)換概率被定義為

0≤a，0≤L-L0。如果a，b＞0，該轉(zhuǎn)移矩陣精確地描述了緩存占有率的動(dòng)態(tài)性，但是如果a＝0或者b＝0，則它僅近似地描述了緩存占有率的動(dòng)態(tài)性。如果閾值ε選擇得足夠小，由于收縮狀態(tài)C0被假設(shè)為僅以εL0的概率非常頻繁地發(fā)生，則該近似值不應(yīng)當(dāng)對(duì)Ck的計(jì)算的精確性有任何顯著的影響，其中1≤k≤L-L0。具體來說，希望當(dāng)1≤k≤L-L0時(shí)絕對(duì)差

非常小。
收縮狀態(tài)矢量C可通過將奇異值分解應(yīng)有于等式62或63，然后通過如上所述使用將矢量π代替為矢量C的等式52將結(jié)果歸一化(normalize)，而得以計(jì)算。計(jì)算矢量C后，通過使用矢量C而不是矢量S從等式71可以計(jì)算出Erec的近似值。如圖5至7所示的例子表明值L0可被認(rèn)為接近于值L，這將計(jì)算復(fù)雜度從O(mkL3)減小到O(mk(L-L0)3)。通過將表I中的緩存大小L替代為L-L0，可以看出當(dāng)L0非常接近L時(shí)，示例實(shí)現(xiàn)的執(zhí)行時(shí)間可被減少一或多個(gè)數(shù)量級(jí)。L0的值可以被選取以使近似算法的實(shí)現(xiàn)能滿足多種多媒體應(yīng)用的實(shí)時(shí)要求。
必須在近似算法可以使用之前確定值L0。數(shù)值模擬表明只要pA+pC＞pD+μ時(shí)，L0可以選取為小到L0＝10而不明顯降低近似算法精確性，其中μ＝0.1。通過使用由等式71計(jì)算出來的Erec的精確值來確定什么L0值使近似算法能在可接受的精確度等級(jí)估計(jì)Erec，可以預(yù)先計(jì)算好一組適合于不同μ值的值L0以與近似算法一起使用。
該收縮狀態(tài)近似值技術(shù)可被用于為基本上任何業(yè)務(wù)模型獲取具有減低了計(jì)算復(fù)雜度的算法。
G.應(yīng)用 以上描述的技術(shù)可被用于推導(dǎo)算法以在分組通信系統(tǒng)中完成各種應(yīng)用。
一個(gè)應(yīng)用在給定參數(shù)pA、pC、pD、L和EC參數(shù)(n，k)的情況下，使用以上描述的算法計(jì)算EC恢復(fù)后主要數(shù)據(jù)分組的損失概率。
一個(gè)應(yīng)用確定調(diào)整EC參數(shù)(n，k)以使EC恢復(fù)后主要數(shù)據(jù)分組的損失最小化。完成該應(yīng)用的一種方法是首先確定對(duì)于考慮中的通信系統(tǒng)可行的所有參數(shù)值對(duì)(n，k)。一些影響系統(tǒng)的限制，如通信通道帶寬和最大允許延時(shí)，也限制了EC參數(shù)(n，k)的選擇。對(duì)帶寬的限制施加了對(duì)比率

的限制，對(duì)延時(shí)的限制施加了對(duì)參數(shù)n的限制。所有可行的參數(shù)值(n，k)的組可通過建立延時(shí)和帶寬的最大可接受量，然后確定滿足這些要求的所有EC參數(shù)對(duì)(n，k)，而得以確定。以上推導(dǎo)出來的算法可被應(yīng)用于參數(shù)pA、pC、pD、L和可行的EC參數(shù)值(n，k)的全部或子集以計(jì)算相關(guān)聯(lián)的損失概率。獲取最低損失概率的EC參數(shù)值(n，k)可被選取作為最佳參數(shù)組。
另一個(gè)應(yīng)用為數(shù)據(jù)源2發(fā)送主要分組確定最佳速率。在該應(yīng)用中，選取EC參數(shù)(n，k)的值，以上推導(dǎo)得出的算法被應(yīng)有于不同的分組達(dá)到速率pA以計(jì)算相關(guān)聯(lián)的損失概率。在許多情況下，實(shí)際考慮限制了能被考慮的速率。實(shí)現(xiàn)最低損失概率的速率可被用于設(shè)置數(shù)據(jù)源的最佳發(fā)送速率。
可選地，推導(dǎo)出來的算法可被應(yīng)用于EC參數(shù)(n，k)和分組達(dá)到速率的值的范圍以確定實(shí)現(xiàn)最低損失概率的設(shè)置。
另外一個(gè)應(yīng)用在給定參數(shù)pA、pD、L、EC參數(shù)(n，k)和EC恢復(fù)后丟失主要數(shù)據(jù)分組的速率的情況下計(jì)算競爭分組到達(dá)概率pC。以上描述的應(yīng)用假設(shè)參數(shù)pA、pC、pD和L的值是已知的。如果pC值是未知的，如果不提供EC保護(hù)，則pC值可以通過參數(shù)pA、pD、Ploss和L獲取，如果提供EC保護(hù)，則pC值可以通過參數(shù)pA、n、k、pD、Eloss和L獲取。例如，計(jì)算pC的迭代處理可以在數(shù)據(jù)源2中完成。該處理可以從數(shù)據(jù)源2獲取pA、n和k的值，從接收機(jī)20獲取pD和Ploss或Eloss的值。L的值通常是先驗(yàn)(a priori)已知的，但如果在其它方式中不是已知的，可以從分組處理裝置10獲取。在以下章節(jié)描述可完成迭代的方法。通過該處理計(jì)算的pC值可被用于其他應(yīng)用，例如作為以上描述算法的輸入?yún)?shù)。
如果不提供EC保護(hù)，柏努利-業(yè)務(wù)系統(tǒng)的pC值可以通過由等式2和等式42至44所定義的關(guān)系得以確定。對(duì)于CBR-業(yè)務(wù)系統(tǒng)，該值可以通過由等式2定義的關(guān)系和上面關(guān)于等式53描述的技術(shù)得以確定。對(duì)于任何類型的系統(tǒng)，由這些等式定義的關(guān)系建立了pC和Ploss間單調(diào)的一對(duì)一的映射。使用該映射屬性，pC可以通過收斂于(converge to)pC值的迭代二分查找(binary-chop search)得以確定。
如果提供EC保護(hù)，柏努利-業(yè)務(wù)系統(tǒng)的pC值可以通過由等式2和48定義的關(guān)系得以確定。對(duì)于CBR-業(yè)務(wù)系統(tǒng)，該值可以通過由等式2和71定義的關(guān)系得以確定。對(duì)于任何類型的系統(tǒng)，由這些等式定義的關(guān)系建立了pC和Erec間單調(diào)的一對(duì)一的映射。使用該映射屬性，pC可以通過收斂于pC值的迭代二分查找得以確定。
在許多實(shí)現(xiàn)中，可行的n和k的選擇受到帶寬和延時(shí)要求的限制。在前述章節(jié)描述的算法可用于在所有可行的n和k的選擇中查找EC參數(shù)(n，k)以使EC恢復(fù)后的損失概率最小化。pC值如剛才描述那樣得以確定，然后完成對(duì)所有可行的n和k值的查找以找到最佳值。
H.實(shí)現(xiàn) 如圖1所示，通信通道3、5、11、21和22可以由基本上任何技術(shù)和媒體得以實(shí)現(xiàn)，所述媒體例如通過金屬線的電信號(hào)、通過光纖的光信號(hào)和通過空間發(fā)射的無線電頻率(RF)。本發(fā)明可被有利地應(yīng)用于如圖1顯示的通信系統(tǒng)中，在該系統(tǒng)中通信通道11是無線RF通道，所有其他通信通道是電通道或光通道。
實(shí)施本發(fā)明各方面所需要的功能可由以各種方式實(shí)現(xiàn)的元件得以完成，包括離散邏輯元件、集成電路、一個(gè)或多個(gè)ASIC和/或程序控制的處理器。這些元件得以實(shí)現(xiàn)的方式對(duì)本發(fā)明來說是不重要的。
本發(fā)明的軟件實(shí)現(xiàn)可通過各種機(jī)器可讀介質(zhì)得以承載，例如遍及包括從超聲波到紫外線頻率的頻譜的基帶或調(diào)制通信通道，或者存儲(chǔ)介質(zhì)，該存儲(chǔ)介質(zhì)使用包括磁帶、卡或盤、光卡或光盤和在包括紙的介質(zhì)上可檢測的標(biāo)記的、基本上任何記錄技術(shù)來傳達(dá)信息。
權(quán)利要求
1、一種在通信系統(tǒng)中控制分組提供的方法，所述通信系統(tǒng)包括
第一數(shù)據(jù)源，其提供攜帶被布置在一組分組中的信息的源信號(hào)，
分組處理裝置，其接收源信號(hào)，將該組分組中的至少一些分組的信息保存在具有緩存大小的緩存中，以及發(fā)送包括如下信息的分組的輸出信號(hào)，即，所述信息中的至少一些信息被保存在緩存中，其中在該組分組中的至少一些分組的信息由于緩存已滿所引起的損失而從輸出信號(hào)中被遺漏，和
接收器，其接收輸出信號(hào)中的至少一些分組，
其中該方法包括
(a)接收一個(gè)或多個(gè)攜帶參數(shù)的信號(hào)，所述參數(shù)表示
緩存大小，
來自任何競爭數(shù)據(jù)源的競爭分組在時(shí)間間隔內(nèi)被分組處理裝置接收到的干擾概率，和
當(dāng)緩存非空時(shí)分組處理裝置在時(shí)間間隔內(nèi)成功發(fā)送分組的發(fā)送概率；
(b)從所述參數(shù)得出損失概率的一個(gè)或多個(gè)測量度，每一測量度代表數(shù)據(jù)分組中的信息丟失的概率，其中通過用于評(píng)估由緩存已滿引起的損失的處理得出損失概率的每一測量度，以及其中，有以下任一情形
(1)該處理具有獨(dú)立于緩存大小的計(jì)算復(fù)雜度，以及對(duì)于到達(dá)概率、發(fā)送概率和干擾概率的所有值都從0到1的情況，損失概率的值從0到1，或
(2)該處理表示如下模型的解，在該模型中，在源信號(hào)中的分組根據(jù)確定性過程到達(dá)分組處理裝置；以及
(c)調(diào)整第一數(shù)據(jù)源的操作以減少數(shù)據(jù)分組中的信息由于分組處理裝置中的緩存已滿而丟失的似然性，其中，有以下任一情形
該組分組包括第一數(shù)目的數(shù)據(jù)分組和第二數(shù)目的糾錯(cuò)分組，
接收機(jī)對(duì)所接收的分組應(yīng)用糾錯(cuò)處理以恢復(fù)被損壞或丟失的信息，
所述參數(shù)還表示第一數(shù)目和第二數(shù)目、以及在時(shí)間間隔內(nèi)由分組處理裝置接收來自第一數(shù)據(jù)源的分組的到達(dá)概率，
根據(jù)所述參數(shù)得出損失概率測量度，該損失概率測量度表示在數(shù)據(jù)分組中的信息被丟失且未被糾錯(cuò)處理恢復(fù)的概率，以及
響應(yīng)于損失概率測量度來調(diào)整第一數(shù)據(jù)源的操作以改變第一數(shù)目或第二數(shù)目；
或者
根據(jù)所述參數(shù)得出對(duì)于多個(gè)到達(dá)概率中的每一個(gè)到達(dá)概率的相應(yīng)損失概率測量度，其中每一到達(dá)概率表示在時(shí)間間隔內(nèi)由分組處理裝置接收來自第一數(shù)據(jù)源的分組的概率，和
通過選擇如下到達(dá)概率以及改變第一數(shù)據(jù)源的操作以使得分組處理裝置以更接近地反映所選擇的到達(dá)概率的方式接收分組來調(diào)整第一數(shù)據(jù)源的操作，其中根據(jù)所述到達(dá)概率得出多個(gè)損失概率中的最小損失概率。
2、如權(quán)利要求1所述的方法，其中該處理表示如下模型的解，在該模型中，源信號(hào)中的分組根據(jù)確定性過程到達(dá)處理裝置，以及分組以固定速率到達(dá)，其中到達(dá)概率與固定速率成比例。
3、如權(quán)利要求1所述的方法，其中
到達(dá)概率遵循根據(jù)確定性過程到達(dá)處理裝置的在源信號(hào)中的分組的第一概率分布，和
干擾概率遵循根據(jù)概率過程到達(dá)處理裝置的競爭分組的第二概率分布。
4、如權(quán)利要求1所述的方法，其中
到達(dá)概率遵循根據(jù)柏努利過程到達(dá)處理裝置的在源信號(hào)中的分組的第一概率分布，和
該處理在不需要近似的情況下得出損失概率的測量度，并具有與第二數(shù)目和第三數(shù)目的乘積成比例的計(jì)算復(fù)雜度，其中第三數(shù)目等于第一數(shù)目和第二數(shù)目的和。
5、如權(quán)利要求1到4任一權(quán)利要求所述的方法，其中該處理通過排除那些具有閾值以下的穩(wěn)態(tài)概率的緩存占有率狀態(tài)，通過近似得出損失概率的測量度。
6、如權(quán)利要求5所述的方法，其中該處理具有與第四數(shù)目的三次冪、第一數(shù)目和第五數(shù)目的乘積成比例的計(jì)算復(fù)雜度，其中第四數(shù)目表示那些具有高于閾值的穩(wěn)態(tài)概率的緩存占有率狀態(tài)的計(jì)數(shù)，第五數(shù)目與到達(dá)概率成反比。
7、如權(quán)利要求1到6的任一權(quán)利要求所述的方法，該方法通過將第二處理應(yīng)用于代表緩存大小、第一和第二數(shù)目、到達(dá)概率、發(fā)送概率和初始損失概率的信息，而得出干擾概率。
8、如權(quán)利要求7所述的方法，其中第二處理通過排除那些具有低于閾值的穩(wěn)態(tài)概率的緩存占有率狀態(tài)，通過近似得出干擾概率的測量度。
9、一種通信系統(tǒng)，包括
第一數(shù)據(jù)源，其提供攜帶被布置在一組分組中的信息的源信號(hào)，
分組處理裝置，其接收源信號(hào)，將該組分組中的至少一些分組的信息保存在具有緩存大小的緩存中，以及發(fā)送包括如下信息的分組的輸出信號(hào)，即，所述信息中的至少一些信息被保存在緩存中，其中在該組分組中的至少一些分組的信息由于緩存已滿所引起的損失而從輸出信號(hào)中被遺漏，和
接收器，其接收在輸出信號(hào)中的至少一些分組，
其中第一數(shù)據(jù)源、分組處理裝置和接收機(jī)中的一個(gè)或多個(gè)具有被配置成執(zhí)行如權(quán)利要求1至8中任一權(quán)利要求所述的方法的電路。
10、如權(quán)利要求9所述的通信系統(tǒng)，其中
該組分組包括第一數(shù)目的數(shù)據(jù)分組和第二數(shù)目的糾錯(cuò)分組；和
接收機(jī)對(duì)所接收的分組應(yīng)用糾錯(cuò)處理以恢復(fù)被損壞或丟失的信息。
11、一種攜帶指令程序的介質(zhì)，所述程序可由裝置執(zhí)行的以執(zhí)行如權(quán)利要求1至8中任一權(quán)利要求所述的用于在通信系統(tǒng)中控制分組提供的方法，其中該通信系統(tǒng)包括
第一數(shù)據(jù)源，其提供攜帶被布置在一組分組中的信息的源信號(hào)，
分組處理裝置，其接收源信號(hào)，將該組分組中的至少一些分組的信息保存在具有緩存大小的緩存中，以及發(fā)送包括如下信息的分組的輸出信號(hào)，即，所述信息中的至少一些信息被保存在緩存中，其中在該組分組中的至少一些分組的信息由于緩存已滿所引起的損失而從輸出信號(hào)中被遺漏，和
接收器，其接收在輸出信號(hào)中的至少一些分組。
12、如權(quán)利要求11所述的介質(zhì)，其中
該組分組包括第一數(shù)目的數(shù)據(jù)分組和第二數(shù)目的糾錯(cuò)分組；和
接收機(jī)對(duì)所接收的分組應(yīng)用糾錯(cuò)處理以恢復(fù)被損壞或丟失的信息。
全文摘要
通過響應(yīng)于所計(jì)算的分組損失概率來調(diào)整一組糾錯(cuò)(EC)參數(shù)，可以以優(yōu)選的方式使得通信系統(tǒng)中的分組損失最小化。從應(yīng)用于一組通信參數(shù)的、所得出的算法中得到計(jì)算的概率。根據(jù)通信系統(tǒng)的柏努利分布業(yè)務(wù)模型和固定比特率(CBR)業(yè)務(wù)模型得出算法。收縮-狀態(tài)模型被用于得出一種用于計(jì)算分組損失的近似概率的有效算法。還公開了算法的可選應(yīng)用。
文檔編號(hào)H03M13/00GK101273570SQ200680023476
公開日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2006年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日
發(fā)明者C·鮑爾, 蔣文宇 申請(qǐng)人:杜比實(shí)驗(yàn)室特許公司