CN101031074A - 一种基于码流优先级的手机电视链路层视频传输方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于码流优先级的手机电视链路层视频传输方法。它以前向纠错方法为基础，确定优先级传输的多协议封装－前向纠错的帧结构和打包方法，其中包括：①在高优先级多协议封装帧的结构里面，对关键视频帧用前向纠错级连进行保护；②高优先级多协议封装帧大小的确定；③在多协议封装帧的节层传输包的报头处的设定前向纠错类型指示和优先级标志。本发明主要解决现有手机电视标准的信道编码并不考虑所要传输的信息的特性，没有针对性的前向纠错不仅会造成宝贵的无线带宽资源的浪费，而且会增加手机的耗电量的技术问题，它从手机电视的链路层协议架构出发，根据视频压缩流中的不同重要性分别给予不同优先级的前向纠错保护，以达到视频可靠传输和省电的目的。
Description
技术领域
本发明涉及手机电视传输技术、数字视频编码压缩技术和信道编码技术，特别是一种基于码流优先级的手机电视链路层视频传输方法。
背景技术
目前已有的手机电视标准，比如：数字视频广播-掌上设备(简称：DVB-H)，地面-数字多媒体广播(Terrestrial Digital MediaBroadcasting，简称：T-DMB)和地面综合服务数字广播(TerrestrialIntegrated Services Digital Broadcasting，简称：ISDB-T)等，其前向纠错对于所承载的源信息是完全透明的。也就是说。这些标准中的信道编码并不考虑所要传输的信息的特性。但是这种没有针对性的前向纠错不仅会造成宝贵的无线带宽资源的浪费，而且会增加手机的耗电量。
在手机电视中的视频流的各个部分有着不同重要性。在高丢包的无线网络中，丢失了重要的视频数据，也就意味着后面相关的视频流也不能正确解码和显示(如图1)。很显然，需要有一种机制对视频压缩流中的不同重要性的部分给予不同优先级的保护。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于码流优先级的手机电视链路层视频传输方法，主要解决现有手机电视标准，比如：DVB-H、T-DMB和ISDB-T等的信道编码并不考虑所要传输的信息的特性，没有针对性的前向纠错不仅会造成宝贵的无线带宽资源的浪费，而且会增加手机的耗电量的技术问题，它从手机电视的链路层协议架构出发，根据视频压缩流中的不同重要性分别给予不同优先级的前向纠错保护，以达到视频可靠传输和省电的目的。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
一种基于码流优先级的手机电视链路层视频传输方法，以前向纠错方法为基础，其特征在于：确定优先级传输的MPE-FEC的帧结构和打包方法，其中包括：
①MPE帧结构的确定：在高优先级MPE帧的结构里面，对keyframe用Cascade FEC进行保护；
②高优先级MPE帧大小的确定；
③在MPE帧的section层传输包的报头处的设定FEC类型指示和优先级标志；
其中：
MPE-FEC：多协议封装-前向纠错；
key frame：关键视频帧；
Cascade FEC：前向纠错级连；
Section：节。
所述的基于码流优先级的手机电视链路层视频传输方法，其特征在于：该Cascade FEC是在MPE-FEC部分使用RS(255，191，64)，而MPE帧的应用数据表内部又加一层FEC保护成为Cascade FEC。
所述的基于码流优先级的手机电视链路层视频传输方法，其特征在于：内嵌FEC是除RS之外的低密度分组码、回旋码、或特博码中的任意一种。
所述的基于码流优先级的手机电视链路层视频传输方法，其特征在于：发射端对key frame进行打包时候将根据它在整个上层视频帧序列里的权重，上层视频帧序列的时间，视频基本流码流率，以及信道的平均误码长度，就可以得出所需要放内部FEC的大小，也就是MPE帧大小；对于P帧，它们将用普通的FEC保护。
所述的基于码流优先级的手机电视链路层视频传输方法，其特征在于：在section包的报头的未被使用的MAC地址处标明内部FEC的类型和优先级标志。
藉由上述技术方案，本发明具有的技术效果是：
1、本发明方法中关键信息被重点保护，所以纠错能力更强，助于提高视频的接收质量。
2、本发明在关键帧信息无法正确接收的无线信道环境下，次要帧信息的FEC和应用层协议处理和视频包解码可以跳过，有助于接收端省电。
附图说明
图1是丢包对基于时间切片(time-slicing)的手机电视链路层传输的影响的示意图。
图2是基于优先级的手机电视链路层传输基本原理图。
图3是本发明方法中Cascade FEC对视频关键帧的重点保护
具体实施方式
本发明提供了一种基于码流优先级的手机电视链路层视频传输方法，它以针对性的前向纠错保护思想为基础(如图2)。该方法提出了适合优先级传输的MPE-FEC的帧结构和打包方法，其中包括：
1、MPE帧结构的确定：在高优先级MPE帧的结构里面，对keyframe用FEC级连(cascade)进行保护；
2、高优先级MPE帧大小的确定；
3、在MPE的section层传输包的报头处的设定FEC类型指示和优先级标志。
以下是对发明方法的详细描述：
a.二级级连FEC帧结构：
首先我们提出一个对视频关键帧进行重点保护的实现方法：二级级连FEC帧结构(cascade FEC)。如图3所示：在MPE-FEC部分使用RS(255，191，64)，而MPE帧的应用数据表内部又加一层FEC保护成为cascade FEC。内嵌FEC的实现比较灵活，但为了达到双重纠错的效果，内嵌FEC应当是除RS之外的低密度分组码(LDPC)，回旋码(convolutional code)，或特博码(turbo code)中的任意一种。
b.高优先级MPE帧和内部FEC大小的确定
在外部FEC固定的情况下(比如DVB-H)，由于MPE帧的应用层载荷是按列打包放置的，所以如果MPE帧越大或应用层载荷越大，无线网络的误码越容易按纵向分布，也就越容易被前向纠错所恢复。
但是，如果MPE帧太大，可能会把整个上层视频帧序列(GOP)包含到一个MPE帧里面，这样就不能达到我们所希望的优先级保护的功能。这也就意味着我们要在提高FEC在链路层的纠错能力和保证优先级保护能力(也意味着传输质量)之间做个平衡。下面基于上述原理我们可以得出MPE帧打包的方法。
假设DVB-H信道的平均误码长度是Bs(字节)；
MPE帧的大小为：MPEsize(字节)；
在MPE关键帧里面的应用数据(包括视频流数据和内部FEC)大小为Vs(字节)(忽略MPE SECTION/IP/RTP等协议的头信息的大小)。
为了保证FEC在链路层SECTION层的纠错能力：
为了保证优先级的保护能力：
Where，
Br是所承载的视频基本流的平均码流率(bps)；
Pf∈[0，1]是优先级GOP保护因子；
Tgop是视频基本流的GOP长度(秒)。
所以，MPE SECTION数据大小可以用下面公式计算：
我们也就可以得到MPE帧的大小：
根据以上推导，DVB-H发射端对MPE关键帧进行打包时候将根据I帧在整个GOP里的权重(Pf，比如0.2)，GOP的时间(比如0.5sec)，视频基本流码流率Br(比如H.264 176×144的显示尺寸为64kbps)，以及Bs，就可以得出所需要放内部FEC的大小(也就是MPE帧大小)。当然，也可以通过调节Br来控制MPE的大小，以达到平衡FEC在链路层的纠错能力和保证优先级保护能力的目的。
对于P帧，它们将用普通的FEC保护，不另外加内部FEC，在关键帧FEC不能纠错时候，解码器根据优先级标志和前一个优先级高的MPE-frame的误码情况来选择跳过解码以达到省电的目的。
c.设定FEC类型指示和优先级标志
我们知道，每个MPE-FEC帧的应用层数据和FEC数据都被打成section包进行传输。我们可以在section包的报头的未被使用的MAC地址处标明内部FEC的类型和优先级标志。这样，内部FEC的类型在section包到达接收端时可以预先得知，同时接收端可以根据优先级标志和前一个优先级高的MPE-frame的误码情况来确定是否要跳过优先级低的FEC解码，应用层协议处理和视频包解码。
本发明方法还可以适用于以下变化方式：
1、使用类似的方法进行传输，但保护的对象不同或者优先级的划分不同。
2、FEC类型标志和优先级标志放置的位置不同于本专利提出的位置。
3、采用非MPE的section协议(比如ULE等)，但是原理类似。
综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。
Claims (5)
1、一种基于码流优先级的手机电视链路层视频传输方法，以前向纠错方法为基础，其特征在于：确定优先级传输的MPE-FEC的帧结构和打包方法，其中包括：
①MPE帧结构的确定：在高优先级MPE帧的结构里面，对keyframe用Cascade FEC进行保护；
②高优先级MPE帧大小的确定；
③在MPE帧的section层传输包的报头处的设定FEC类型指示和优先级标志；
其中：
MPE-FEC：多协议封装-前向纠错；
key frame：关键视频帧；
Cascade FEC：前向纠错级连；
Section：节。
2、根据权利要求1所述的基于码流优先级的手机电视链路层视频传输方法，其特征在于：该Cascade FEC是在MPE-FEC部分使用RS(255，191，64)，而MPE帧的应用数据表内部又加一层FEC保护成为Cascade FEC。
3、根据权利要求2所述的基于码流优先级的手机电视链路层视频传输方法，其特征在于：内嵌FEC是除RS之外的低密度分组码、回旋码、或特博码中的任意一种。
4、根据权利要求1所述的基于码流优先级的手机电视链路层视频传输方法，其特征在于：发射端对key frame进行打包时候将根据它在整个上层视频帧序列里的权重，上层视频帧序列的时间，视频基本流码流率，以及信道的平均误码长度，就可以得出所需要放内部FEC的大小，也就是MPE帧大小；对于P帧，它们将用普通的FEC保护。
5、根据权利要求1所述的基于码流优先级的手机电视链路层视频传输方法，其特征在于：在section包的报头的未被使用的MAC地址处标明内部FEC的类型和优先级标志。
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