專利名稱：發(fā)送機(jī)側(cè)信道自適應(yīng)視頻傳輸?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般而言涉及魯棒的無線視頻傳輸，更具體而言，涉及一種用于實施發(fā)送側(cè)信道自適應(yīng)視頻傳輸?shù)南到y(tǒng)和方法。
隨著無線技術(shù)的出現(xiàn)，大量需求已經(jīng)集中到提供無線視頻流應(yīng)用上。遺憾的是，為了有效，流視頻必須能夠智能地適應(yīng)于變化的信道狀態(tài)，以便最大化視頻質(zhì)量。為了克服該問題而存在各種挑戰(zhàn)，包括由于有限且變化的信道容量以及實時數(shù)字視頻嚴(yán)格的比特率和延遲要求而面臨的困難。
用于提供信道自適應(yīng)通信的現(xiàn)有技術(shù)包括通過接收機(jī)的反饋來帶寬。例如，以ViXSTM的商品名稱提供了這樣一種系統(tǒng)。利用這種方測量信道帶寬，并且調(diào)整數(shù)字視頻比特率以匹配使用實時轉(zhuǎn)碼的變化法的問題在于，自適應(yīng)將總是落后于實際的信道狀態(tài)，因為反饋和調(diào)整過程花費了時間。
另一解決方案包括將視頻數(shù)據(jù)分割成不同的子流或?qū)?，確定每層的重要性，并以不同的優(yōu)先級來發(fā)送這些層。當(dāng)信道具有足夠的吞吐量時，所有這些層將被成功地發(fā)送和接收。當(dāng)信道吞吐量下降時，更重要的數(shù)據(jù)將通過，而不太重要的數(shù)據(jù)將盡力通過。使用該技術(shù)，信道自適應(yīng)在轉(zhuǎn)碼之后進(jìn)行，由此縮短了自適應(yīng)的響應(yīng)時間。還提出了在沒有來自接收機(jī)的特定反饋的情況下檢測信道狀態(tài)的機(jī)制。然而，這種解決方案的主要局限性在于，接收機(jī)必須在可以用例如標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2、MPEG-4和/或H.26L解碼器進(jìn)行解碼之前將這些子流組裝回為單個流。這限制了該解決方案的適用性，并且潛在地增加了接收機(jī)的成本。
因此，對于一種用于提供發(fā)送機(jī)側(cè)信道自適應(yīng)視頻傳輸?shù)母倪M(jìn)的系統(tǒng)和方法存在需要。
本發(fā)明通過提供一種信道自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)和方法來解決上述問題以及其它問題。在第一方面，本發(fā)明提供一種用于使壓縮的視頻信號適應(yīng)于信道狀態(tài)的信道自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括可變長度解碼系統(tǒng)(VLD)，用于從壓縮的視頻信號生成離散余弦變換(DCT)游程長度碼(和報頭碼)；DCT代碼標(biāo)記系統(tǒng)，用于將標(biāo)記插入該DCT游程長度碼中以定義帶有標(biāo)記的DCT系數(shù)段；以及比特流處理系統(tǒng)，其基于當(dāng)前的信道狀態(tài)來確定是否保留帶有標(biāo)記的DCT系數(shù)段。
在第二方面，本發(fā)明提供一種使壓縮的視頻信號適應(yīng)于信道狀態(tài)的信道自適應(yīng)傳輸方法，該方法包括接收壓縮的視頻信號；由該壓縮的視頻信號生成離散余弦變換(DCT)游程長度碼；將標(biāo)記插入該DCT游程長度碼中以定義帶有標(biāo)記的DCT系數(shù)段；以及基于當(dāng)前的信道狀態(tài)來確定是否保留帶有標(biāo)記的DCT系數(shù)段。
在第三方面，本發(fā)明提供一種存儲在可記錄介質(zhì)上用于使壓縮的視頻信號適應(yīng)于信道狀態(tài)的程序產(chǎn)品，該程序產(chǎn)品包括用于從壓縮的視頻信號生成離散余弦變換(DCT)游程長度碼的裝置；用于將標(biāo)記插入該DCT游程長度碼中以定義帶有標(biāo)記的DCT系數(shù)段的裝置；以及用于基于當(dāng)前的信道狀態(tài)來確定是否保留帶有標(biāo)記的DCT系數(shù)段的裝置。
在第四方面，本發(fā)明提供一種用于使壓縮的視頻信號適應(yīng)于信道狀態(tài)的信道自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括可變長度解碼系統(tǒng)(VLD)，用于從壓縮的視頻信號生成由DCT數(shù)據(jù)塊組成的離散余弦變換(DCT)游程長度碼；DCT代碼分割系統(tǒng)，用于將每個DCT塊分割成一對用分組報頭標(biāo)識的小分組；以及小分組處理系統(tǒng)，其基于當(dāng)前的信道狀態(tài)來確定是否保留每個小分組。
在第五方面，本發(fā)明提供一種使壓縮的視頻信號適應(yīng)于信道狀態(tài)的信道自適應(yīng)傳輸方法，該方法包括接收壓縮的視頻信號；從壓縮的視頻信號生成離散余弦變換(DCT)游程長度碼；將DCT游程長度碼的每個DCT塊分割成第一和第二小分組，其中每個小分組可由分組報頭來標(biāo)識；以及基于當(dāng)前的信道狀態(tài)來確定是否保留每個小分組。
在第六方面，本發(fā)明提供一種存儲在可記錄介質(zhì)上用于使壓縮的視頻信號適應(yīng)于信道狀態(tài)的程序產(chǎn)品，該程序產(chǎn)品包括用于接收壓縮的視頻信號的裝置；用于由該壓縮的視頻信號生成離散余弦變換(DCT)游程長度碼的裝置；用于將DCT游程長度碼的每個DCT塊分割成第一和第二小分組的裝置，其中每個小分組可由分組報頭來標(biāo)識；以及用于基于當(dāng)前的信道狀態(tài)來確定是否保留每個小分組的裝置。
通過以下結(jié)合附圖所采用的本發(fā)明各個方面的詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和其它特征將更容易被理解，其中

圖1描繪了根據(jù)本發(fā)明的利用比特流標(biāo)記過程來提供發(fā)送機(jī)側(cè)自適應(yīng)的自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)的框圖。
圖2描繪了根據(jù)本發(fā)明的利用小分組化(mini-packetization)過程來提供發(fā)送機(jī)側(cè)自適應(yīng)的自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)的框圖。
本發(fā)明提供分層視頻傳輸系統(tǒng)的自適應(yīng)性能，而無需對接收機(jī)解碼能力的附加要求。正如下面所詳細(xì)描述的，這是通過提供一種在信道自適應(yīng)之后將各視頻層合并回成一層的傳輸系統(tǒng)來實現(xiàn)的。以這種方式，接收機(jī)可以使用通常配置的單層解碼器，并且不需要處理多個視頻層的能力。應(yīng)當(dāng)理解，雖然本發(fā)明是參考無線系統(tǒng)進(jìn)行描述的，但是本發(fā)明還可以應(yīng)用于必須適應(yīng)于變化的信道狀態(tài)的任何傳輸系統(tǒng)。
下面描述用于實施這種發(fā)送機(jī)側(cè)自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)的兩個說明性實施例。第一實施例使用比特流標(biāo)記技術(shù)來標(biāo)識必要時可以丟棄的DCT代碼，而第二實施例使用了小分組化技術(shù)，該小分組化技術(shù)將每個DCT塊分割成兩個小分組，必要時這兩個小分組中的每一個都可以被丟棄。
圖1描繪了利用比特流標(biāo)記過程來提供發(fā)送機(jī)側(cè)信道自適應(yīng)的自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)10。在該實施例中，解析壓縮的視頻流，以使可以將“標(biāo)記”插入該流中來描繪不同的段。在傳輸期間，監(jiān)視傳輸緩沖器狀態(tài)以評估信道狀態(tài)。如果緩沖器變得太滿，那么可以丟棄比特流的某些帶有標(biāo)記的段。否則，將只除去這些標(biāo)記。
如圖1所示，MPEG-2視頻12進(jìn)入傳輸系統(tǒng)10，在那里它由可變長度解碼系統(tǒng)(VLD)14進(jìn)行最初的處理。應(yīng)當(dāng)注意，所輸入的MPEG-2視頻12已經(jīng)被轉(zhuǎn)碼為預(yù)定的比特速率，即不需要進(jìn)一步的轉(zhuǎn)碼來實施本發(fā)明。還應(yīng)當(dāng)注意，盡管該實施例是參考處理MPEG-2信號來描述的，但是本發(fā)明還可以應(yīng)用于其它類型的壓縮的視頻信號(例如MPEG-4、H.26L等)。
VLD 14從該MPEG-2視頻12生成報頭碼和離散余弦變換(DCT)游程長度碼的流，然后將其饋入DCT代碼標(biāo)記系統(tǒng)16。DCT代碼標(biāo)記系統(tǒng)16有選擇地將可唯一標(biāo)識的標(biāo)記(例如比特串)插入在DCT游程長度碼之間，以標(biāo)識DCT系數(shù)段(“段”)。這些標(biāo)記例如可以包括未由原始比特流規(guī)范使用的任何代碼或比特集合。決定在哪里插入這些標(biāo)記由分段系統(tǒng)28來完成，其可以使用任何已知的或后來開發(fā)的技術(shù)、過程和/或算法。例如，可能優(yōu)選的是將較高頻率的數(shù)據(jù)標(biāo)識為比較低頻率的DC數(shù)據(jù)和報頭碼更可舍棄。在這種情況下，可以標(biāo)記在游程長度DCT代碼串中(即在每個DCT塊中)較高頻率的DCT系數(shù)，以使以后必要時可以容易地標(biāo)識并丟棄它們。
一旦完成了該過程，比特流處理系統(tǒng)18基于來自傳輸緩沖器控制單元24的反饋來保留或丟棄下一個帶有標(biāo)記的DCT系數(shù)段。更具體而言，通過檢查來自傳輸單元22的反饋，傳輸緩沖器控制單元24可以確定是否應(yīng)該丟棄下一個帶有標(biāo)記的段，以便在緩沖器30中保持期望的充滿度。例如，傳輸緩沖器控制單元24可以查看一下是否已經(jīng)超出了緩沖器30的預(yù)定充滿度閾值32(例如75％)。如果已經(jīng)超出了該閾值，那么傳輸緩沖器控制單元24可以發(fā)信號通知比特流處理系統(tǒng)18來丟棄下一個帶有標(biāo)記的DCT系數(shù)段。帶有標(biāo)記的段可以根據(jù)需要來丟棄，直到緩沖器充滿度下降到充滿度閾值32以下為止。
如果來自傳輸控制緩沖器單元24的信號是要丟棄下一個帶有標(biāo)記的DCT系數(shù)段，則比特流處理系統(tǒng)18丟棄從開始標(biāo)記處(標(biāo)記該段的開頭)開始到結(jié)尾標(biāo)記(標(biāo)記該段的結(jié)尾)的比特，包含這些標(biāo)記本身在內(nèi)。如果來自傳輸控制緩沖器單元24的控制信號是要保持下一個帶有標(biāo)記的段完整，那么只除去這些標(biāo)記。
在比特流處理系統(tǒng)18完成其處理之后，分組化系統(tǒng)20對比特流進(jìn)行分組以生成自適應(yīng)視頻信號，然后可以由發(fā)送單元22在信道26上發(fā)送該信號。應(yīng)當(dāng)理解，僅僅為了說明目的而提供了檢查緩沖器30以查明上述信道狀態(tài)并對其作出反應(yīng)的過程，以及評估信道狀態(tài)并基于該信道狀態(tài)而從比特流中除去或者引起除去帶有標(biāo)記的DCT系數(shù)段的任何其它過程，同樣落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在圖2中描述了本發(fā)明的第二實施例。在該實施例中，不是插入獨特的比特來標(biāo)記這些段以便例如標(biāo)識較高頻率的DCT系數(shù)，而是將每個DCT塊分割成用分組報頭標(biāo)識的兩個或更多個“小分組”。然后基于來自傳輸緩沖器控制單元52的信號來丟棄或者保留這些小分組。
因此，與上述的第一實施例類似，自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)40包括接收壓縮的視頻信號即MPEG-2視頻12并生成DCT游程長度碼的VLD 42。這些代碼由DCT代碼分割系統(tǒng)44進(jìn)行分割，該系統(tǒng)將每個DCT塊分為兩個或更多個小分組。通常，第一小分組比后面的小分組更有價值。另外，對于數(shù)據(jù)當(dāng)中較細(xì)顆粒度的分化，每一塊可以被分割成多于兩個的小分組。
然后，基于來自傳輸緩沖器控制單元52的信號，小分組處理系統(tǒng)46保留或丟棄下一個小分組。傳輸緩沖器控制單元52使用例如與上面對于第一實施例所述的相同的過程，決定是保留還是丟棄下一個小分組。也就是，如果緩沖器54的充滿度高于預(yù)定的充滿度閾值56，則傳輸緩沖器控制單元52發(fā)信號通知小分組處理系統(tǒng)46來丟棄下一個小分組。
在小分組處理系統(tǒng)46的處理之后，用分組化系統(tǒng)48對所得到的小分組進(jìn)行分組以生成自適應(yīng)視頻信號，然后可以由發(fā)送單元50來發(fā)送該信號。應(yīng)當(dāng)理解，僅僅為了說明目的而提供了檢查緩沖器54以查明上述信道狀態(tài)并對其作出反應(yīng)的過程，以及查明信道狀態(tài)并基于該信道狀態(tài)而從比特流中除去或者引起除去小分組的任何其它過程，同樣落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
可以理解，在此描述的系統(tǒng)、功能、機(jī)制、方法、引擎以及模塊可以以硬件、軟件、或者硬件與軟件的組合來實施。它們可以通過任何類型的計算機(jī)系統(tǒng)或者適用于執(zhí)行在此所述的方法的其它裝置來實施。硬件與軟件的典型組合可以是具有計算機(jī)程序的通用計算機(jī)系統(tǒng)，該計算機(jī)程序在被加載和執(zhí)行時控制該計算機(jī)系統(tǒng)以使它執(zhí)行在此所述的方法?？蛇x擇地，可以使用包含用于執(zhí)行本發(fā)明的一個或多個功能任務(wù)的專用硬件的專用計算機(jī)。在又一實施例中，本發(fā)明的一部分或全部可以以分布式的方式來實施，例如在諸如因特網(wǎng)之類的網(wǎng)絡(luò)上。
本發(fā)明還可以被嵌入計算機(jī)程序產(chǎn)品中，該計算機(jī)程序產(chǎn)品包括能夠?qū)崿F(xiàn)在此所述的方法和功能的所有特征，并且其在計算機(jī)系統(tǒng)中被加載時，能夠執(zhí)行這些方法和功能。在本上下文中，諸如計算機(jī)程序、軟件程序、程序、程序產(chǎn)品、軟件等之類的術(shù)語是指一組指令的以任何語言、代碼或符號的任何表示，該組指令打算使具有信息處理能力的系統(tǒng)直接地或者在以下步驟之一或二者之后執(zhí)行特定功能(a)轉(zhuǎn)換為另一種語言、代碼或符號；和/或(b)以不同的物質(zhì)形式再生。
為了說明和描述的目的，已經(jīng)給出了本發(fā)明的前述描述。它并非打算是窮盡的或者將本發(fā)明限于所公開的確切形式，并且顯然地，許多修改和變化是可能的。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言會是顯而易見的這樣的修改和變化，打算被包含在如由所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于使壓縮的視頻信號(12)適應(yīng)于信道狀態(tài)的信道自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)(10)，包括可變長度解碼系統(tǒng)(VLD)(14)，用于從壓縮的視頻信號生成離散余弦變換(DCT)游程長度碼；DCT代碼標(biāo)記系統(tǒng)(16)，用于將標(biāo)記插入該DCT游程長度碼中以定義帶有標(biāo)記的DCT系數(shù)段；以及比特流處理系統(tǒng)(18)，其基于當(dāng)前的信道狀態(tài)來確定是否保留帶有標(biāo)記的DCT系數(shù)段。
2.權(quán)利要求1所述的信道自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)，還包括傳輸緩沖器控制單元(24)，該傳輸緩沖器控制單元通過將傳輸緩沖器(30)的充滿度與充滿度閾值(32)進(jìn)行比較來確定信道狀態(tài)。
3.權(quán)利要求2所述的信道自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)，其中如果傳輸緩沖器的充滿度超出了充滿度閾值，則傳輸緩沖器控制單元發(fā)信號通知比特流處理系統(tǒng)來丟棄下一個帶有標(biāo)記的DCT系數(shù)段。
4.權(quán)利要求1所述的信道自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)，還包括分組化系統(tǒng)(20)，用于將比特流處理系統(tǒng)的輸出分組化為自適應(yīng)視頻信號；以及發(fā)送單元(22)，用于輸出該自適應(yīng)視頻信號。
5.權(quán)利要求1所述的信道自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)，其中DCT代碼標(biāo)記系統(tǒng)包括分段系統(tǒng)，用于標(biāo)識并標(biāo)記高頻率的DCT系數(shù)段。
6.一種使壓縮的視頻信號適應(yīng)于信道狀態(tài)的信道自適應(yīng)傳輸方法，包括接收壓縮的視頻信號；從該壓縮的視頻信號生成(14)離散余弦變換(DCT)游程長度碼；將標(biāo)記插入(16)該DCT游程長度碼中以定義帶有標(biāo)記的DCT系數(shù)段；以及基于當(dāng)前的信道狀態(tài)來確定(18)是否保留帶有標(biāo)記的DCT系數(shù)段。
7.權(quán)利要求6所述的方法，其中通過將傳輸緩沖器的充滿度與充滿度閾值進(jìn)行比較來確定信道狀態(tài)。
8.權(quán)利要求7所述的方法，其中如果傳輸緩沖器的充滿度超出了充滿度閾值，則丟棄下一個帶有標(biāo)記的DCT系數(shù)段。
9.權(quán)利要求6所述的方法，還包括以下步驟將所得到的比特流分組化為自適應(yīng)視頻信號；以及輸出該自適應(yīng)視頻信號。
10.權(quán)利要求6所述的方法，其中插入步驟包括標(biāo)識并標(biāo)記高頻率DCT系數(shù)段的步驟。
11.一種存儲在可記錄介質(zhì)上用于使壓縮的視頻信號適應(yīng)于信道狀態(tài)的程序產(chǎn)品，包括用于從壓縮的視頻信號生成離散余弦變換(DCT)游程長度碼的裝置(14)；用于將標(biāo)記插入該DCT游程長度碼中以定義帶有標(biāo)記的DCT系數(shù)段的裝置(16)；以及用于基于當(dāng)前的信道狀態(tài)來確定是否保留帶有標(biāo)記的DCT系數(shù)段的裝置(18)。
12.一種用于使壓縮的視頻信號(12)適應(yīng)于信道狀態(tài)的信道自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)(40)，包括可變長度解碼系統(tǒng)(VLD)(42)，用于從壓縮的視頻信號生成由DCT數(shù)據(jù)塊組成的離散余弦變換(DCT)游程長度碼；DCT代碼分割系統(tǒng)(44)，用于將每個DCT塊分割成一對由分組報頭標(biāo)識的小分組；以及小分組處理系統(tǒng)(46)，其基于當(dāng)前的信道狀態(tài)來確定是否保留每個小分組。
13.權(quán)利要求12所述的信道自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)，還包括傳輸緩沖器控制單元(52)，該傳輸緩沖器控制單元通過將傳輸緩沖器(54)的充滿度與充滿度閾值(56)進(jìn)行比較來確定信道狀態(tài)。
14.權(quán)利要求13所述的信道自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)，其中如果傳輸緩沖器的充滿度超出了充滿度閾值，則傳輸緩沖器控制單元發(fā)信號通知小分組處理系統(tǒng)來丟棄下一個小分組。
15.權(quán)利要求12所述的信道自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)，還包括分組化系統(tǒng)(48)，用于將小分組處理系統(tǒng)的輸出分組化為自適應(yīng)視頻信號；以及發(fā)送單元(50)，用于輸出該自適應(yīng)視頻信號。
16.權(quán)利要求12所述的信道自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)，其中DCT代碼標(biāo)記系統(tǒng)包括分段系統(tǒng)(28)，用于標(biāo)識包含高頻率系數(shù)的小分組并將其標(biāo)記為高。
17.一種使壓縮的視頻信號適應(yīng)于信道狀態(tài)的信道自適應(yīng)傳輸方法，包括接收壓縮的視頻信號；從壓縮的視頻信號生成(44)離散余弦變換(DCT)游程長度碼；將DCT游程長度碼的每個DCT塊分割(46)成第一和第二小分組，其中每個小分組可由分組報頭來標(biāo)識；以及基于當(dāng)前的信道狀態(tài)來確定(48)是否保留每個小分組。
18.權(quán)利要求17所述的方法，其中通過將傳輸緩沖器(54)的充滿度與充滿度閾值(56)進(jìn)行比較來確定信道狀態(tài)。
19.權(quán)利要求18所述的方法，其中如果傳輸緩沖器的充滿度超出了充滿度閾值，則丟棄下一個小分組。
20.權(quán)利要求17所述的方法，還包括以下步驟將所得到的比特流分組化為自適應(yīng)視頻信號；以及輸出該自適應(yīng)視頻信號。
21.權(quán)利要求17所述的方法，其中分割步驟包括標(biāo)識并標(biāo)記包含高頻率系數(shù)的小分組的步驟。
22.一種存儲在可記錄介質(zhì)上用于使壓縮的視頻信號適應(yīng)于信道狀態(tài)的程序產(chǎn)品，包括用于接收壓縮的視頻信號的裝置(40)；用于從該壓縮的視頻信號生成離散余弦變換(DCT)游程長度碼的裝置(42)；用于將DCT游程長度碼的每個DCT塊分割成第一和第二小分組的裝置(44)，其中每個小分組可由分組報頭來標(biāo)識；以及用于基于當(dāng)前的信道狀態(tài)來確定是否保留每個小分組的裝置(46)。
全文摘要
一種信道自適應(yīng)視頻傳輸系統(tǒng)和方法。提供一種系統(tǒng)(10)，該系統(tǒng)包括可變長度解碼系統(tǒng)(VLD)(14)，用于從壓縮的視頻信號生成報頭碼和離散余弦變換(DCT)游程長度碼；DCT代碼標(biāo)記系統(tǒng)(16)，用于將標(biāo)記插入該DCT游程長度碼中以定義帶有標(biāo)記的DCT系數(shù)段；以及比特流處理系統(tǒng)(18)，其基于當(dāng)前的信道狀態(tài)來確定是否保留帶有標(biāo)記的DCT系數(shù)段。
文檔編號H04N7/26GK101057502SQ200580039115
公開日2007年10月17日 申請日期2005年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月16日
發(fā)明者Y·陳 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司