CN104137455B - 提供流传输服务的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种根据本发明一个实施例的用于对流传输数据编码的方法，包括：将前向纠错(FEC)源块划分为一个或多个FEC子块的步骤；对所述一个或多个FEC子块进行FEC编码的第一编码步骤；对所述FEC源块编码的第二编码步骤；以及产生包括在第一编码步骤中被编码的第一编码数据和在第二编码步骤中被编码的第二编码数据的第三编码数据。根据本发明一个实施例，在各种环境中或者在根据通信状态的运动或改变而变化的通信环境中，能够将流传输服务平滑地提供给多个用户。此外，能够发送多条奇偶校验信息，以提供能够进行高可靠性数据恢复的流传输服务。

Description

提供流传输服务的方法和装置
技术领域
本发明涉及提供流传输服务的方法和装置。具体地说，本发明涉及在各种通信环境中为用户提供高质量流传输服务的方法和装置。
背景技术
典型地，用于流传输服务的(N,K)块码的特征在于在信道条件具有固定包丢失率(PLR)的假设下，码率(＝K/N)随着N的增加而增加。相反，码率随着N的减少而减少。
虽然PRL是固定的，但是有必要针对随机丢失将N设置为大值，而针对突发丢失将N设置为小值。这里，如果N增加，这意味着前向纠错(FEC)块间隔增加并且因此引起在接收机处的延迟。
这是由基于包的网络的性质产生的，在这种网络中，在接收到至少K个包之后能够恢复由N个包组成的FEC块中被破坏的包，因此，接收机不得不等待关于FEC块长度的时间段用于FEC解码。
典型地，在单播环境中在好的信道条件下为用户减小FEC块尺寸是有利的，因为小的FEC块降低了延迟并且因此使用户有可能享受到无缝的流传输服务。然而，为了在坏的通信信道条件下为用户无缝地提供服务，有必要使用相对低的码率。为了即使以低码率也能够保证传输效率，有必要增加FEC块尺寸。然而，如果FEC块尺寸增加，则这引起了相对长的服务延迟。
在无论是将流传输服务多播给多个用户还是广播的情况中，一些用户在好的信道(例如，PLR 1％)上接收服务，而另一些用户在坏的信道(例如，PLR 10％)上接收服务。此外，一些用户可能在随机包丢失环境中接收服务，并且另一些用户可能在突发包丢失环境中接收服务。因此需要在这种情况中向个体用户高效地发送数据的方法。
发明内容
技术问题
已经构思了本发明以解决以上问题，并且旨在提供在各种环境中或者在移动中的变化通信条件下高效地向用户提供流传输服务的方法和装置。
问题解决
根据本发明的一方面，流传输数据编码方法包括：将前向纠错(FEC)源块划分为至少一个FEC子块；对所述的至少一个FEC子块执行第一FEC编码，对所述FEC源块执行第二FEC编码；以及产生包含作为第一FEC编码结果的第一编码数据和作为第二FEC编码结果的第二编码数据的第三编码数据。
根据本发明的另一方面，终端的流传输数据解码方法包括：接收流传输数据，确定终端的通信环境，根据终端的通信环境确定对所接收流传输数据解码的方案，以及利用所确定的解码方案对所接收的流传输数据解码。
本发明的有益效果
在各种环境中或者在移动中的变化的通信条件下高效地向多个用户提供流传输服务方面，本发明的流传输服务提供方法和装置是有利的。
附图说明
图1是示出根据实施例的编码机制的框图。
图2是示出根据本发明第一实施例的解码方法的图示。
图3是示出根据本发明第二实施例的解码方法的图示。
图4是示出根据本发明实施例的在编码中的数据流的图示。
图5a是示出根据本发明实施例的解码方法的流程图。
图5b是示出根据本发明实施例的在解码中的数据流的图示。
具体实施方式
参照附图详细地描述本发明示例实施例。
可以省略被合并于此的众所周知功能和结构的详细描述，以避免模糊本发明的主题内容。这旨在省略不必要的描述，以便使本发明的主题内容清晰。
为了相同的原因，图中的一些元件被夸大、省略或简化，并且在实际中，所述元件可以具有不同于图中所示的那些元件的尺寸和/或形状。参照为解释移动终端所准备的图来描述本发明的示例实施例。
在流传输服务被多播或广播的情形中，一些用户(用户组A)可以在相对好的信道条件(例如，PLR 1％)中接收流传输服务，而另一些用户(用户组B)可以在与用户组A相比相对差的信道条件中接收流传输服务。用户组A可以在随机包丢失环境中接收服务，而用户组B可以在突发包丢失环境中接收服务。随着用户的信道条件由于周围环境或用户位置的改变而从好到坏变化，可以将用户所属的组从用户组A切换到用户组B。例如，在好信道条件(低PLR和随机丢失)中接收流传输服务的组的一些或所有用户的信道条件由于诸如数据拥塞的某种原因可以改变，从而被归类到另一个坏信道条件(高PLR和突发丢失)的组。在蜂窝移动通信环境中，基站具有小区覆盖，从而可以将小区覆盖内的用户归类到用户组A，并且将小区边缘上的用户归类到用户组B。
在多个用户接收相同流传输服务的情况中，如果存在不同通信环境中接收服务的多个用户组，则很难为某个组的用户调整流传输码。更具体地说，因为在多播或广播中不得不将流传输服务以相同模式提供给用户组A和B，所以与单播传输不同，不可能基于用户状态确定每个用户的码率。
假定将相同的流传输服务提供给用户组A和B。在此情形中，如果用小的FEC块提供流传输服务，则有必要为用户组B应用低码率，导致传输效率的降低。相反，如果用大的FEC块提供流传输服务，则用户组A很可能在接收服务的过程中经历延迟，尽管信道条件很好足以无延迟地接收服务。
假定流传输服务以多播或广播服务于用户。此时，服务提供商利用在正常信道条件的假设下所确定的码率和FEC块尺寸执行数据传输。然而，在提供服务的过程中由于用户的运动或者在网络节点处出现的流量拥塞可能出现信道条件恶化，从而引起突发包丢失。在此情况中，突发包丢失使得恢复FEC块的包丢失变得不可能，导致马赛克样的屏幕失真或冻结(freezing)。如果坏信道条件继续，则用户不能无缝地接收服务。
图1是示出根据实施例的编码机制的框图。
参照图1，用于提供流传输服务的多个编码器120和130可以对FEC源块100进行编码。
在这样的环境中，编码可以如下执行。
1.情形0：无编码
2.情形1：一级FEC编码(跳过FEC 2编码器130)
3.情形2：一级FEC编码(跳过FEC 1编码器120)
4.情形3：两级FEC编码(FEC 1和2编码器120和130都执行编码)
用于参考，FEC 1编码器120和FEC 2编码器130可以用相同的码执行编码。取决于所述情形，可以以不同的码率执行编码。
FEC源块100包括在流传输服务中要被提供的数据。可以将FEC源块100划分为M个FEC子块112、114和116。所述子块根据通信条件在尺寸上可以彼此不同。例如，可以配置一个FEC子块在预定的时间段中播放，并且优选地，可以调整子块的尺寸以便在相等的时间段内播放与FEC子块相对应的数据。此外，根据在考虑到正常通信环境下用户接收所需要的码率，有可能调整FEC子块的尺寸，以便最小化传输负载。可以将在使用FEC 1编码器120中所应用的码称为FEC 1码，并且将在使用FEC 2编码器130中所应用的码称为FEC 2码。
可以通过FEC 1编码器120对第一至第M FEC子块编码。通过第一编码器编码的数据可以包括第一至第M FEC子块141、143和145。第一至第M FEC子块141、143和145可以与所述第一至第M FEC子块一样或不同。第一至第M FEC子块141、143和145可以包括用于根据FEC 1编码器120的编码结果而恢复第一至第M FEC子块141、143和145的第一至第M奇偶校验有效载荷(P1)142、144和146。
例如，如果接收到第一FEC子块141，则用户可以使用第一P1142对第一FEC子块141中的一定程度的丢失执行纠错。
可以通过FEC 2编码器130对FEC源块100进行编码。虽然描绘的是通过FEC 2编码器130对整个FEC源块100编码，但是也有可能将FEC源块100划分为在尺寸上小于通过FEC 1编码器120编码的那些的子块并且对所述子块编码。
可以将通过FEC 2编码器130编码的FEC源块100的奇偶校验有效载荷2(P2)添加到要被发送的数据。在实施例中，可以将由两个编码器120和130编码的数据141至150发送给用户。即使当所接收的FEC源块有一些差错时，用户也能够使用P2150恢复任何差错。
根据实施例，如果接收到如图1中所示被编码的数据，则用户可以播放流传输服务如下。
1.用户组A使用FEC 1编码器120的码恢复被破坏的包，以便以相对小的延迟(快速启动)接收服务。
2.用户组B使用FEC 2编码器130的码恢复已经被FEC 1编码器恢复失败的包。根据情况，也有可能使用FEC 2编码器130的码立即恢复被破坏的包。这是当用户组B通过信道状态测量来监视它的通信环境时能够提出的方法。
3.将用户组A的用户切换到用户组B的用户，有可能使用用于消费所述服务的条款2的方法来恢复被破坏的包。
4.用户组B的用户可以使用用于消费所述服务的条款2的解码方法来恢复被破坏的包，并且即使在之后被切换到用户组A之后，继续使用用于消费所述服务的条款2的解码方法。
MMT包包括MMT-CI、MMT ADC、MMT资源(视频)以及MMT资源(音频)。每个资源包括至少一个媒体处理单元(MPU)。
将构成视频MMT资源的MPU以符合用于形成MMT有效载荷流的MMT有效载荷格式的传输顺序打包为MMT有效载荷，并且将构成音频MMT资源的MPU以符合用于形成MMT有效载荷流的MMT有效载荷格式的传输顺序打包为MMT有效载荷。
添加MMT包头将针对视频和音频的MMT有效载荷流复用为MMT包，以便将其输出为MMT包流。
将MMT包头添加到各个视频和音频MMT有效载荷流以产生视频和音频流，并且将视频和音频流复用为MMT包流，可以以这种方式来产生MMT包流。这里，复用过程可以包括通过MMT有效载荷扰码MMT有效载荷或者通过MMT包扰码MMT包。
如果将MMT包称为FEC源载荷，则将MMT包流即FEC源载荷流划分为多个FEC源块100，并且可以通过如图1中所提出的情形3的方法对每个FEC源块100进行FEC编码。此时，可以将FEC源块100划分为M个FEC子块112、114和116。
此外，每个FEC子块可以包括预定数量的FEC源有效载荷。使用FEC 1编码器120的码将每个FEC子块编码成预定数量的FEC奇偶校验有效载荷，并且使用FEC 2编码器130的码将FEC源块100编码成预定数量的FEC奇偶校验有效载荷(图中的P2150)。
此后，将MMT包头添加到每个FEC奇偶校验有效载荷以产生MMT包。然后将MMT FEC有效载荷ID添加到每个MMT包以产生最终被传送给低层的FEC包(将用于源有效载荷的FEC包称为FEC源包，并且将用于奇偶校验有效载荷的FEC包称为FEC奇偶校验包)。
可以将MMT FEC有效载荷ID分类为用于FEC源有效载荷的MMT FEC有效载荷ID和用于奇偶校验有效载荷的MMT FEC有效载荷ID之一，并且MMT FEC有效载荷ID可以包括用于接收机识别FEC块的关于块ID的信息、在相应FEC块中的FEC源有效载荷的数量、FEC奇偶校验有效载荷的数量、用于指示在FEC块中的FEC源有效载荷和FEC奇偶校验有效载荷的顺序的ID(或者序列号)。所述ID是能够允许接收机对在FEC包块和FEC包子块中接收的包执行FEC解码的信息。
为了通知接收机发送器所应用的FEC编码结构，有可能向接收机发送通知如图1中的情形3应用FEC编码的消息。可以将此消息存储在与FEC块中用于FEC源有效载荷和FEC奇偶校验有效载荷的MMT包不同或一样的MMT包中。接收机基于由发送器发送的消息能够知道在发射机处应用的FEC编码结构。在与FEC块中用于FEC源有效载荷和FEC奇偶校验有效载荷的MMT包不同的MMT包中携载的信息包括诸如FEC 1码ID、FEC 2码ID以及用于从FEC源块转换到FEC信息块的模式以及FEC编码结构之类的FEC有关的消息。可以有分开的MMT包携载关于MMT-CI和MMT-ADC传输的信息以及与内容消费相关的信息。
此后，接收机基于所接收MMT包的MMT FEC有效载荷ID获取在分开的MMT包中携载的传输和内容消费有关的信息以及与FEC有关的消息以及FEC块ID以及与FEC解码有关的信息，以便恢复在相应FEC包块和FEC包子块中被破坏的包。
此时，用户组A从使用FEC 1码编码的FEC包子块中的FEC源包和相关的FEC奇偶校验包重建FEC块，并且对FEC块执行FEC解码，以恢复被破坏的FEC源有效载荷，并且当基于FEC 1码的FEC解码失败时，用户组B从使用FEC 2码编码的FEC包中的FEC源包和相关的FEC奇偶校验包重建FEC块，并且对FEC块执行FEC解码，以恢复被破坏的FEC源有效载荷。
虽然图中示出了两个FEC编码器，但是可以通过相同的编码器并行地执行编码过程。
图2是示出用于通过用户组A解码的FEC缓冲模型的图示，并且图3是示出用于通过用户组B解码的FEC缓冲模式的图示。
参照图2和3，在用户属于用户组A的情形中，AL-FEC解码缓冲器240可以按照MMTFEC有效载荷ID中所指示的顺序来存储所接收的包含在FEC包子块210至224中的FEC源有效载荷和FEC奇偶校验有效载荷。此时，可以将还没有接收的FEC源有效载荷的位置保留空，并且根据实施例可以通过多个缓冲器同时接收FEC源有效载荷。
如果保证至少等于或大于FEC源有效载荷数量的有效载荷准备好解码，则AL-FEC解码缓冲器240通过擦除遗漏的(missed)FEC源或者奇偶校验有效载荷将有效载荷递送给FEC 1解码器250。
FEC 1解码器250可以使用输入的FEC源有效载荷和FEC奇偶校验有效载荷以及擦除位置信息来执行FEC 1解码，并且将所恢复的FEC源有效载荷存储在AL-FEC解码缓冲器240中。如果已经对相应的FEC块完全地解码，则AL-FEC解码缓冲器240对FEC源有效载荷拆包(以MPU中的MMT有效载荷的MMT打包的逆顺序)，并且将拆包结果发送给视频解码缓冲器260和音频解码缓冲器270。
此后，每个媒体解码缓冲器执行媒体解码并且显示媒体以向用户最终提供流传输服务。这样，用户组A在AL-FEC解码缓冲器240中存储FEC包子块以执行FEC解码，而不是存储FEC包块205，从而以小的FEC延迟播放内容。
参照图3，在用户属于用户组B的情形中，AL-FEC解码缓冲器340以FEC包子块310至324的顺序和由MMT FEC有效载荷ID所指示的顺序，存储所接收的包含在FEC包子块中的FEC源有效载荷和FEC奇偶校验有效载荷，并且如同用户组A使用FEC 1解码器执行FEC解码。如果使用FEC 1解码器对FEC包块中的全部FEC包子块成功解码，则对与源块相对应的源有效载荷进行拆包并且将其传送给媒体解码缓冲器360和370，以便最终给用户提供所述流传输服务。
如果对FEC包块中的至少一个FEC包子块解码失败，则有可能使用FEC奇偶校验载荷345对没有被恢复的FEC源有效载荷进行解码。
在附加的恢复之后，AL-FEC解码缓冲器340对与FEC源块305相对应的源有效载荷进行拆包，并且将被拆包的有效载荷发送给媒体解码缓冲器360和370以便最终向用户提供流传输服务。
根据实施例，如果预测到属于用户组A的用户无法对FEC包子块频繁地进行FEC解码从而引起用户的不便，则用户将如图3中所示的AL-FEC解码缓冲器扩展为用户组B的成员，以便如同用户组B中的用户一样通过执行FEC解码来接收服务。在用户组A中由于在执行FEC解码的过程中信道上突然的突发包丢失，而不可能用FEC 1解码器执行解码的情形中，有可能通过切换到用户组B来接收高质量的服务。
能够解码的终端可以包括能够执行FEC解码的至少一个解码器以及用于控制所述至少一个解码器的控制单元。
图4是示出根据本发明实施例的编码中的数据流的图示。
参照图4，视频和音频编码器410和415将视频和音频内容编码为由一个或多个MPU组成的视频资源420和由一个或多个MPU组成的音频资源，将所述MPU打包为符合MMT有效载荷格式的MMT有效载荷，以便产生MMT有效载荷流430和435。此后，将MMT包头添加到每个MMT有效载荷以产生MMT包流440和445。将所产生的视频MMT包流440和音频MMT包流445复用为MMT包流450。
将已复用的MMT包流450划分为源块，每个源块由用于FEC编码的多个MMT包组成。通过FEC 1编码器和FEC 2编码器可以对源块编码以产生奇偶校验有效载荷，如同图1的情形3中。
将MMT FEC有效载荷ID添加到受FEC保护的MMT包，并且将MMTFEC有效载荷ID和MMT包头添加到奇偶校验有效载荷，以便将FEC包流470提供给用户。
图5a是示出根据本发明实施例的解码方法的流程图。
参照图5a，接收终端在步骤500接收用于对流传输服务进行FEC解码的FEC消息。所述终端在步骤502基于所接收的FEC消息可以确定FEC包流解码模式。如果在如本发明的情形3的模式中对所接收的FEC包流进行了编码，则所述过程进行到步骤506，否则，在步骤504在传统模式中执行解码。
终端在步骤506可以确定终端的通信环境是否与用户组A或用户组B相对应。终端基于信道条件测量可以确定通信环境。终端根据是否成功地对所接收的FEC包流进行解码，可以确定终端的通信环境。基于FEC消息的序列中被破坏的MMT包率的预测和与FEC编码有关的信息(例如，FEC包子块的FEC源包和FEC奇偶校验包的数量)或者其反馈信道的信道条件的顺序，可以确定接收机属于用户组A还是用户组B。
如果确定终端的通信环境与用户组A匹配，则终端在步骤508可以为FEC 1解码器准备FEC解码缓冲器，以FEC包子块为单位执行解码。
如果确定终端的通信环境与用户组B匹配，则终端在步骤510可以为FEC 1解码器和FEC 2解码器准备FEC解码缓冲器，以FEC包子块和FEC包块为单位执行解码。
图5b是示出根据本发明实施例的在解码中的数据流的图示。
参照图5b，如果在接收FEC消息之后准备FEC解码，则终端在步骤520接收FEC包流。
终端获取FEC包中的MMT FEC有效载荷ID信息，并且在步骤530对所接收的与FEC块对应的FEC源有效载荷(MMT包)和FEC奇偶校验有效载荷执行FEC解码。可以如参照图2和3所描述的执行解码。
终端通过FEC解码恢复被破坏的FEC源有效载荷并且在步骤540产生复用的MME包流。
终端将MMT包流分解为视频MMT包流550和音频MMT包流555。
终端提取视频MMT有效载荷流560和音频MMT有效载荷流565，检查MMT头，并且执行拆包以产生由MPU组成的视频资源570和音频资源575。将MPU输入到视频和音频解码器580和585以便对其解压缩和播放。
本领域技术人员将理解，在不脱离此发明技术构思的情况下可以改变或修改所述实施例。因此应当理解到，上述实施例基本上仅仅用于示出的目的，而不是以任何方式对其进行限制。因此本发明的范围应当由所附权利要求及其合法等价物来确定，而不是由所述说明书来确定，并且将在权利要求的定义和范围之内的各种变化和修改包含在权利要求中。
尽管已经使用特定术语描述了本发明的优选实施例，但是应当以说明性的而不是限制性的意义来看待说明书和附图，以便帮助理解本发明。在不脱离本发明更宽泛的精神和范围的情况下可以对其进行各种修改和改变，这对于本领域技术人员是显然的。

Claims (10)

1.一种流传输数据编码方法，包括：
将前向纠错FEC源块划分为至少一个FEC子块；
对所述至少一个FEC子块执行第一FEC编码；
对FEC源块执行第二FEC编码，以及
产生包括作为第一FEC编码结果的第一编码数据和作为第二FEC编码结果的第二编码数据的第三编码数据，
其中，所述第一编码数据包括编码的FEC子块和编码的FEC子块的第一奇偶校验有效载荷，并且第二编码数据包括编码的FEC源块的第二奇偶校验有效载荷。
2.如权利要求1所述的方法，其中，将FEC源块划分为所述至少一个FEC子块的步骤包括：将在所述至少一个FEC子块中包含的数据的回放时间限定在预定范围之内。
3.如权利要求1所述的方法，其中，产生第三编码数据的步骤包括：产生包含第一编码数据和作为第二FEC编码结果所产生的用于所述FEC源块的奇偶校验包的数据。
4.如权利要求1所述的方法，其中，将FEC源块划分为所述至少一个FEC子块的步骤包括：根据流传输数据传输环境动态地确定FEC子块的尺寸。
5.如权利要求1所述的方法，其中，以相同的编码方案执行所述第一FEC编码和第二FEC编码。
6.一种终端的流传输数据解码方法，所述方法包括：
接收流传输数据；
确定第一前向纠错FEC编码是否已经针对已经从流传输数据的FEC源块划分的至少一个FEC子块而被执行，以及第二FEC编码是否已经针对FEC源块而被执行；
确定终端的通信环境；
基于终端的通信环境确定对所接收流传输数据解码的方案；以及
利用所确定的解码方案对所接收的流传输数据解码，
其中，第一FEC编码与编码的FEC子块以及编码的FEC子块的第一奇偶校验有效载荷相关联，并且第二FEC编码与编码的FEC源块的第二奇偶校验有效载荷相关联。
7.如权利要求6所述的方法，其中，接收所述流传输数据的步骤包括：
接收前向纠错FEC消息；以及
基于所接收的FEC消息选择一组解码方案。
8.如权利要求6所述的方法，其中，确定终端的通信环境的步骤包括：基于由终端测量或报告的通信信道条件来确定终端的通信环境。
9.如权利要求6所述的方法，其中，对所接收的流传输数据解码的步骤包括：当利用所确定的解码方案解码失败时，使用不同于所确定的解码方案的另一解码方案对所接收的流传输数据解码。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述的另一解码方案是基于所接收的流传输数据的FEC包块的奇偶校验包对所接收的流传输数据解码。
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