CN1879389B - 控制分层通信环境中多个通信层的操作的设备和方法 - Google Patents

控制分层通信环境中多个通信层的操作的设备和方法 Download PDF

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Abstract

一种控制分层通信系统的多个通信层的操作的设备，其中分层通信系统通过通信信道发送信息，该设备包括提供通信信道的特性的装置，提取第一通信层的第一参数集合和第二通信层的第二参数集合以确定第一和第二通信层的当前状态的提取器，提供第一抽象模型和第二抽象模型的装置，其中第一抽象模型模拟第一通信层的特征，并且其中第二抽象模型模拟第二通信层的特征，基于第一抽象模型，第二抽象模型，信道特性和优化目标确定第一通信层使用的优化第一参数集合和由第二通信层使用的优化第二参数集合的装置，向第一通信层提供优化第一参数集合及向第二通信层提供优化第二参数集合的装置。因此，可以实现通信资源的有效利用。

Description

控制分层通信环境中多个通信层的操作的设备和方法
技术领域
本发明涉及电信领域，尤其涉及使用用于处理要发送的信息和/或处理所接收的信息的协议层的通信系统领域。
背景技术
在移动无线通信环境中，由于例如无线链路的通信链路的动态行为，所以提供可靠的高质量服务是一项挑战性任务。因此，系统设计人员必须处理由时变资源实用性，衰减错误，中断或切换导致的传输质量的不可预测变化。针对超越第三代系统的无线网络(B3G)，由于期待B3G系统涵盖具有不同传输特征的异构无线接入网络技术，所以这种动态行为会受到不利影响。然而，期待下一代无线网络向客户提供可靠和透明的服务，以便能够实现网络多样性的无缝使用。
B3G中服务和应用供应不仅要考虑网络的密度，而且要考虑作为新业务模型的应用多样性，其中期待这些新业务模型允许第三方提供商在运营商服务平台的顶层使用先进开放接口提供其应用。为了应对例如可由变化的用户偏好或变化的用户环境产生的动态改变应用需求，运营商会需要动态改变系统参数以便响应变化的需求的能力。
通常，常规通信系统使用被安排为用于信息处理的协议堆栈的多个通信层。图4示出了包括多个分层排列的通信层的协议堆栈。图4中示出的现有协议堆栈技术在Andrew Tannenbaum，ComputerNetworks，第4版，Francis Hall，2003年中公开。
协议堆栈包括物理层901，排列在物理层901之上的数据链路层903，排列在数据链路层903之上的网络层905，排列在网络层905之上的传送层907及排列在传送层907之上的应用层911。
一般来说，应用层用于管理要发送的信息。例如，信息包括作为要通过通信信道发送的信息的媒体数据流，例如视频数据流。可选地，信息可以包括要通过通信信道发送的、包括视频和音频信息的多媒体数据流。此外，应用可以包括电子邮件等等。换言之，应用层用于把要发送的应用转换成可发送信息流。
应用层911直接与用于提供传送服务的传送层907通信，使得信息能够被发送到依赖于用于通信的物理网络的目的信宿。例如，传送层向信息数据流追加传送协议数据单元(TPDU)，以便保持所有通信网络中常见的端到端通信。端到端通信是指例如传送层907直接与在目的网络中实现的另一个传送层通信。
传送层907直接与用于处理由传送层907提供的信息帧的网络层905通信，使得端到端通信(即两个计算机实体之间的通信)成为可能。
网络层905向包括数据链路层903和物理层901的链路层提供网络层帧，其中数据链路层903和物理层901可以包括例如介质访问控制子层的多个子层。
链路层用于管理通过通信信道进行的、对用位表示的信息的传输。例如，数据链路层903用于把前向纠错编码或前向检错编码应用于错误数据帧(分组)的重新传输，及例如通过发送确认帧来确认每个帧的正确接收。此外，数据链路层903可以用于调度要在例如多用户环境中发送的帧。调度是指在预定时隙发送帧(发送时间帧)。
数据链路层903直接与物理层901通信，其中物理层901用于进一步通过例如使用基于要发送的信息对载波进行调制的调制方案来执行调制，编码由数据链路层903提供的流。
图4中示出的协议堆栈的实施例对应于在上述参考文档中描述的TCP/IP参考模型(TCP＝传输控制协议，IP＝网际协议)。为了方便，应当注意，图4中示出的协议堆栈也对应于额外具有两个层(即，排列在应用层901和传送层907之间的会话层和表示层)的OSI参考模型(OSI＝开放系统互连)。
图4中所述的网际协议堆栈期待被用作B3G系统和应用的基本平台。然而，为了实现良好的传输质量，在变化的传输环境内，可用网络资源的有效使用是必要的，以便使例如将来的通信系统或应用适应变化的传输特征和应用需求。例如，在频率选择通信信道的情况下，要发送的数据位流的适当编码是必要的，以使得预定位差错概率，即10-6，未被增加。为此，物理层可以被用于例如使调制方案适应当前信道特征。因此，通过调整决定相应通信层的操作模式的相应参数，能够在协议堆栈的所有协议层上执行系统调整。
通常，例如对于在非分层环境中只执行一个服务的系统，例如POTS系统(普通旧电话服务)，在这样的系统中以垂直方式执行针对例如视频流的具体应用的系统优化。
在例如无线互联网的分层通信系统中，通常针对预期的最坏情况的环境(最坏状况)独立优化某些层，这导致例如在可用带宽，与某个位差错概率相关的可达到数据速率等等方面对可用通信资源的低效使用。
在现有系统中，在不考虑层间相关性的情况下执行层内调整。在P.A.Chou和Z.Miao，″Rate-Distortion Optimization Streaming ofPacketized Media″，Technical Report MSR-TR-2001-35，MicrosoftResearch，Microsoft Corporation，2001年2月中，公开了一种通信系统，在该系统中媒体帧调度由应用层执行，其中只考虑传送视频和音频信息的媒体帧的互相关性。在M.Kalman，E.Steinbach，and B.Girod，″R-D Optimized Media Streaming Enhanced with AdaptiveMedia Playout″，International Conference on Multimedia and Expo，ICME2002，Lausanne，2002年8月中，描述了一种自适应媒体播放模式，其中音频数据(例如语音)和视频数据的播放速度随着信道状况而变化。在S.Saha，M.Jamtgaard，J.Villasenor，″Bringing the wirelessInternet to mobile devices″，Computer，vol.34，issue6，pp.54-58，2001年6月中描述了一种自适应中间层，其使用媒体数据的代码转换以便使当前使用的编码方案适应变化的信道状况。在H.Imura等人，″TCPover Second(2.5G)and Third(3G)Generation Wireless Networks″，IETF RFC3481，2003年2月中描述了一种无线TCP协议堆栈，其区分由于网络阻塞造成的分组丢失和由于无线链路上的清除造成的丢失。在F.H.Fitzek和M.Reisslein，″A prefetching protocol forcontinuous media streaming in wireless environments″，IEEE Journalon Selected Areas in Communications，vol.19，no.10，pp.2015-2028，2001年10月中描述了一种数据链路层重发，其中考虑了延迟约束。所探讨的已知区分服务(DIFFSERV)基于媒体分组中建立的优先级，使得更重要的媒体分组被优选地调度。另外，如例如IEEE802.11a标准中描述的，物理层上的自适应调制及编码是已知的。
然而，上述现有技术的方案受这样的事实的影响，即在满足优化目标方面，只优化一个层。例如，为了提高传输质量，物理层可以用于根据例如当前信道衰减的当前信道状况自适应地调整发送功率。换言之，上述现有技术的方案依赖于确定相应通信层的操作模式的仅一个参数集合的优化。
为了更有效地利用资源，可以执行两个层的调整。在K.Stuhlmuller，N.Farber和B.Girod，″Analysis of video transmissionover lossy channels″，IEEE Journal on Selected Area inCommunication，vol.18，no.6，pp.1012-1032，2000年6月，和T.Fingscheidt，T.Hindelang，R.V.Cox，N.Seshadri，″JointSource-Channel(De)Coding for Mobile Communications″，IEEETransactions on Communications，Vol.50，No.2，pp.200-212，2002年2月中，描述了源和信道编码方案。调整方案基于根据就传输质量而言的信道状况对源速率及编码速率的调整。更具体地，公开了一种允许进行源速率的计算及信道速率的计算的分析公式。
在W.Yuan，K.Nahrstedt，S.Adve，D.Jones，R.Kravets：Designand Evaluation of a Cross-Layer Adaptation Framework for MobileMultimedia Systems，to appear inSPIE/ACM Multimedia Computingand Networking Conference(MMCN)2003中，公开了一种功率控制及发送数据速率的优化。在S.Toumpis，A.Goldsmith：Performance，Optimization，and Cross-Layer Design of Media Access Protocols forWireless Ad Hoc Networks，IEEE International Conference onCommunications(ICC)，2003中，描述了自组织网络的介质访问控制(MAC)层及物理层优化。
然而，把跨层设计应用于优化目的的现有技术概念受这样的缺点的影响，即在通信系统内，只有某个优化方案被考虑用于层内调整。而且，现有技术方案不考虑层间相关性，这导致可用资源的低效利用。
此外，可以使用已知信道的调度以便根据信道条件的函数来选择媒体分组的发送时间。
以上指示的现有技术描述了优化的方法。然而，以上指示的现有技术文档未公开使得能够使用不同类型的跨层调整机制的方案。
现有技术方案的其它缺点是所公开的优化模式不灵活。由于上述现有技术方案只考虑优化一个或两个特定参数，例如功率控制及传输数据速率，所以没有考虑其它优化情形以便完全利用可用通信资源。
由于当前系统体系结构未设计用于跨层调整，在Prehofer，W.Kellerer，R.Hirschfeld，H.Berndt及K.kawamura，″An ArchitectureSupporting Adaptation and Evolution in Fourth Generation MobileCommunication Systems″，Journal of Communications and Networks(JCN)，Vol.4，No.4，2002年12月中描述了使用跨层调整概念的开放可编程通信系统。  然而，可编程平台只存在于每个系统层次中。每个平台包括稳定和最小平台基础，其允许协调的配置和可以增加或移除的附加平台部件。然而，最后列出的现有技术文档未公开确定控制可编程平台的操作模式的参数的构思。
发明内容
US 2002/0004827 A1公开了用于在多层网络上提供宽带通信的方法，该网络具有在其中工作的多个开放系统互联(OSI)参考模型层，该方法包含监视在多层网络中工作的至少一个OSI参考模型层。确定服务事件的质量是否在多层网络中已经出现。服务事件的质量被确定已经在参考模型OSI中的层N上出现。响应该服务事件质量在低于N的层改变网络供应，并且在低于N的层上的网络供应已经改变时提供信号。用于提供宽带通信的系统包含多层网络，网络监视器和网络控制器。多层网络具有在其中工作的多个开放系统互联(OSI)参考模型层。网络监视器被连接到多层网络，并且网络监视器适于监视在多层网络中工作的至少一个OSI参考模型层，确定服务事件的质量在多层网络中已经出现，以及确定服务事件的质量已经在参考模型OSI中的层N上出现。控制器被连接到多层网络，并且网络监视器适于通过改变低于N的层上的网络供应来响应多层网络中的服务事件质量。
US 2003/0081580 A1公开了可重配置多媒体系统，方法和设备，其提供通信堆栈的多个通信层的监视和重配置以动态重配置软件定义无线电(SWR)的调制和编码。该系统包含具有可重配置对象规范、设计和性能参数的软件对象无线电(SWR)库，其中SWR适于执行通过无线通信发送和接收多媒体内容的操作的至少之一；与SWR库通信的控制器；与所述控制器通信的功率管理设备模块；与所述控制器通信以为SWR提供用于调制的动态编码信息的可重配置编码器/解码器；与所述可重配置编码器/解码器和所述控制器通信的TCP/IP接口；和包括彼此通信和与所述控制器通信的链路层和可重配置物理层的应用层，该物理层适于与信道通信，该应用层包含至少一个用于多媒体传送的驱动器。控制器监视物理层和链路层信息，并且可重配置编码器/解码器根据跨层优化方案动态重配置多媒体内容的调制编码。
本发明的目的是对使用用于处理要发送的信息的通信层的通信系统中的有效跨层调整方案提供构思。
根据本发明的一个方面，提供了一种控制分层通信系统中多个通信层的操作的设备，该分层通信系统通过通信信道传输信息，其中该多个通信层的第一通信层的操作由第一参数集合确定，并且其中该多个通信层的第二通信层的操作模式由第二参数集合确定，该设备包括：用于提供该通信信道的特性的装置；提取器，用于提取第一通信层的第一参数集合和第二通信层的第二参数集合以确定第一和第二通信层的当前级段，其中第一参数集合是确定第一通信层的操作模式的参数子集，第二参数集合是确定第二通信层的操作模式的参数子集；用于提供第一抽象模型和第二抽象模型的装置，其中第一抽象模型模拟取决于第一参数集合的第一通信层的特性，并且其中第二抽象模型模拟取决于第二参数集合的第二通信层的特性；用于基于第一抽象模型，第二抽象模型，信道特性和优化目标来联合确定要由第一通信层使用的优化第一参数集合和要由第二通信层使用的优化第二参数集合的装置；用于向第一通信层提供优化第一参数集合及向第二通信层提供优化第二参数集合的装置。
根据本发明的另一个方面，提供了一种根据发送协议处理要发送的信息的通信设备，该发送协议包括多个协议层，该通信设备包括：用于提供信息的信息源；如上所述的用于控制该多个协议层的设备；处理器，用于根据该协议层处理该信息。
根据本发明的另一个方面，提供了一种根据接收协议处理所接收信号的通信设备，该接收信号是通过通信信道发送的发送信号的接收版本，该发送信号包括根据发送协议处理的信息，其中该发送协议包括第一发送协议层和第二发送协议层，其中该第一发送协议层的操作模式由第一发送参数集合确定，第一发送参数集合是确定第一发送协议层的操作模式的参数子集，其中该第二发送协议层的操作模式由第二发送参数集合确定，第二发送参数集合是确定第二发送协议层的操作模式的参数子集，其中根据模拟第一通信层和第二通信层的行为的抽象模型成对确定第一发送参数集合和第二发送参数集合，其中该接收协议包括第一接收协议层和第二接收协议层，其中该第一接收协议层的操作模式由第一接收参数集合确定，并且其中该第二接收协议层的操作模式由第二接收参数集合确定，该设备包括：用于接收指示第一发送参数集合和第二发送参数集合的参数信息的装置；用于确定对应于第一发送参数集合的第一接收参数集合，和对应于第二发送参数集合的第二接收参数集合的装置；用于向第一通信层提供第一接收参数集合及向第二通信层提供第二接收参数集合的装置。
根据本发明的另一个方面，提供了一种控制分层通信系统中多个通信层的操作的方法，该分层通信系统通过通信信道传输信息，其中该多个通信层的第一通信层的操作由第一参数集合确定，并且其中该多个通信层的第二通信层的操作由第二参数集合确定，该方法包括下列步骤：提供该通信信道的特性；提取第一通信层的第一参数集合和第二通信层的第二参数集合以确定第一和第二通信层的当前状态，其中第一参数集合是确定第一通信层的操作模式的参数子集，第二参数集合是确定第二通信层的操作模式的参数子集；提供第一抽象模型和第二抽象模型，其中第一抽象模型模拟取决于第一参数集合的第一通信层的行为，并且其中第二抽象模型模拟取决于第二参数集合的第二通信层的行为；基于第一抽象模型，第二抽象模型，信道特性和优化目标，联合确定由第一通信层使用的优化第一参数集合和第二通信层使用的优化第二参数集合；向该第一通信层提供该优化第一参数集合，以及向该第二通信层提供该优化第二参数集合。
根据本发明的另一个方面，提供了一种根据发送协议处理要发送的信息的方法，该发送协议包括多个协议层，该方法包括下列步骤：提供该信息；如上所述的方法控制该多个协议层；根据该协议层处理该信息。
根据本发明的另一个方面，提供了一种根据接收协议处理所接收信号的方法，该接收信号是通过通信信道发送的发送信号的接收版本，该发送信号包括根据发送协议处理的信息，其中该发送协议包括第一发送协议层和第二发送协议层，其中该第一发送协议层的操作模式由第一参数集合确定，第一发送参数集合是确定第一发送协议层的操作模式的参数子集，其中该第二发送协议层的操作模式由第二发送参数集合确定，第二发送参数集合是确定第二发送协议层的操作模式的参数子集，其中根据模拟第一通信层和第二通信层的行为的抽象模型成对确定第一发送参数集合和第二发送参数集合，其中该接收协议包括第一接收协议层和第二接收协议层，其中该第一接收协议层的操作模式由第一接收参数集合确定，并且其中该第二接收协议层的操作模式由第二接收参数集合确定，该方法包括下列步骤：接收指示第一发送参数集合和第二发送参数集合的参数信息；确定对应于第一发送参数集合的第一接收参数集合，和对应于第二发送参数集合的第二接收参数集合；向第一通信层提供第一接收参数集合及向第二通信层提供第二接收参数集合。
本发明基于这样的发现，即当通过联合仿真描述特定通信层的行为的抽象模型而联合确定用于确定特定通信层的操作模式的参数时，能够有效控制多个通信层。尤其是，已经发现，根据抽象模型，可以找到最优参数，使得可以优化针对例如传输质量的优化目标而言，以及在考虑例如位误差概率的信道特性时的通信层性能。
本发明的方案提供了联合优化多个通信层以便实现多个优化目标的构思。尤其是，在多用户环境中，通信系统用于通过通信信道发送第一用户信号和第二用户信号。第一用户信号可以包括要发送的例如视频流的信息，其中某种质量的传输是必要的，以便降低信号畸变。因此，第二用户流可以包括要发送的信息。在这种情况下，优化目标是联合优化用于处理信息的通信层的性能及用于发送的通信层的性能。尤其是，用于管理或处理信息的通信层可以是先前讨论的应用层。因此，用于管理通过通信信道传输的通信层可以包括结合图4中的现有技术协议示出的物理层。
根据本发明，通信层通过确定例如确定第一通信层的操作模式的第一参数集合和确定第二通信层的操作模式的第二参数集合而被联合优化。然而，由于层间相关性，通过特定通信层执行的操作的复杂度和要执行的多个任务，所以特定通信层的操作模式不能被分析描述。为了克服这个问题，可以使用模拟特定通信信道的行为(或特征)的抽象模型。在2003年Andrew Tanenbaum，Computer Networks，第四版，Prentice Hall中公开了由状态图表示的抽象模型。然而，其中公开的抽象模型通常被用于模拟单个通信层。
根据本发明，通过联合仿真至少两个协议层的行为来确定最优参数集合，必须根据模拟要优化的协议层的特定特征的抽象模型来优化所述参数。
本发明的优点是可以根据当前信道状态条件和优化目标动态地找到最优参数集合。因此，在自适应优化协议堆栈以便实现不同传输环境中的多个优化目标方面，可以实现灵活性。
本发明的另一个优点是通信层被联合优化。因此，由于执行在考虑层间相关性时的全局优化，所以例如可用带宽的可用通信资源可以完全或几乎完全地被开发利用。
由于协议层的当前状态的信息或当前信道条件的信息可被所有通信层得到，所以本发明的另一个优点是可以优化任何协议层。因此，避免了现有技术方案均存在的无效垂直信息传送问题。因此，根据优化目标，信道特性等等，保证最佳优化结果的任何通信层可以被优化以便实现优化目标。
用于优化使用通信层(协议层)的通信系统(即B3G系统)的优化方案是跨层设计。在这里考虑从应用参数到物理传输的协议堆栈的若干层。图5示出通信系统的实施例，其中演示了针对一个具体应用以垂直方式根据跨层优化而进行的通信系统优化。
图5中示出的系统包括发送器1001(基站)和接收器1003。发送器1001把协议堆栈应用于处理要发送的应用(信息)。协议堆栈1005包括应用层，传送层，网络层和包括例如介质访问控制层(MAC)和物理层(PHY)的链路层。因此，接收器1003使用协议堆栈1007处理作为由发送器1001发送的发送信号的一个版本的接收信号。因此，协议堆栈1007(接收协议堆栈)包括链路层，IP层(对应于网络层)，TCP/UDP层(对应于传送层)和应用层。
图5还演示了端到端通信原理，其中例如传送层和TCP/UDP层的对应层彼此通信。
为了针对具体应用优化系统，例如执行自底向上的信息传送。例如，链路层提取信道特性作为物理约束参数，例如信噪比(SNR)或最大可能发送功率。物理约束参数接着被传送到应用层，在应用层中执行使用实时译码和编码方案(编码器(codec))的视频流。换言之，应用层使实时编码器适应物理约束参数，使得能够实现视频流所需的传输质量。
因此，应用层可以通知链路层有关服务质量(QOS)要求(例如与某个服务相关的某个位差错概率)的信息。在这种情况下，链路层可以使用更加全面的编码方案，使得服务质量要求被满足。
图5中描述的本发明的跨层调整技术基于跨越协议堆栈的传统层的层间信息交换，用于使系统部分适应动态变化的环境。如上所述，信息沿两个方向在协议堆栈中上、下穿行。跨层信息交换是指应用从下层(例如链路层)接收关于当前网络条件和影响传输质量的可预测事件，即切换的信息。因此，下层可以接收如上所述关于应用的当前传输要求的信息。
附图说明
参考下列附图详细描述本发明的其它实施例，其中：
图1示出基于本发明的第一实施例、用于控制多个通信层的操作的发明设备的模块图；
图2示出基于本发明的另一个实施例、用于控制多个通信层的操作的设备的实施例；
图3演示多用户调度环境中的发明传输时间安排；
图4示出协议堆栈的实施例；
图5演示跨层方案；
图6A示出了具有不同时间排列的多用户调度；
图6B示出了3个已测量视频中的一组图片的大小(根据分组)；
图7示出了所考虑的通信系统的模块图；
图8示出了联合层优化的发明系统体系结构；
图9示出了3个已测量视频中的一组图片的MSE；
图10对比信噪比示出了帧差错率；
图11示出情景1的性能比较；
图12示出情景2的性能比较；
图13示出情景3的性能比较；及
图14示出不3种调查的情景的性能改进比较。
具体实施方式
在图1中，示出了包括第一通信层101和第二通信层103的协议堆栈。为了控制第一通信层101和第二通信层103的操作模式，控制多个通信层(协议堆栈包括的)的操作的发明设备包括具有第一输入107，第二输入109，第一输出111和第二输出113的提取器105。第一通信层101通过第一输入107连接到提取器105，借此第二通信层103通过第二输入109连接到提取器105。第一输出111和第二输出113被连接到用于确定优化第一参数集合和优化第二参数集合的装置115。用于确定的装置115还包括输入117和输入119。另外，用于确定的装置115包括输入123，第一输出125和第二输出127。第一输出125和第二输出127被连接到用于提供优化第一参数集合和优化第二参数集合的装置129。用于提供的装置129具有连接到第一通信层101的第一输出131和连接到第二通信层103的第二输出133。
此外，图1中示出的设备包括用于提供优化目标、连接到用于确定优化参数集合的装置(115)的输入(123)的装置(135)。
图1中示出的设备还包括用于提供通信信道的特性的装置135。用于提供特性的装置135被连接到第二通信层103。用于提供特性的装置135的输出被连接到用于确定优化第一参数集合和优化第二参数集合的装置115的输入117。
另外，图1的设备包括用于向确定优化第一和第二参数集合的装置115提供第一抽象模型和第二抽象模型的装置137。更具体地，用于提供第一抽象模型和第二抽象模型的装置137具有连接到用于确定的装置115的输入119的输出。
图1中示出的设备用于控制多个通信层的操作，其中仅通过例子的方式，描述第一通信层101和第二通信层103。分层通信系统用于通过通信信道向远程接收器发送信息。通过第一参数集合确定第一通信层101的操作。相应地，第二参数集合确定第二通信层的操作模式。为了控制第一通信层101和第二通信层103的操作，本发明的提取器105提取第一通信层的第一参数集合和第二通信层的第二参数集合以确定第一和第二通信层的当前状态。为了从多个通信层中访问两个或更多通信层，通过确定优化参数集合的装置115控制提取器105，使得只有某些通信层被联合优化以实现优化目标。所提取的第一和第二参数集合被提供给用于确定优化第一参数集合和优化第二参数集合的装置115以实现协议堆栈的优化操作模式。根据模拟第一通信信道101的行为的第一抽象模型，模拟第二通信信道103的行为的第二抽象模型，由用于提供信道特性和就数据速率或比特差错率而言、例如传输质量的优化目标的装置135提供的信道特性，用于确定的装置115用于确定第一通信层101使用的优化第一参数集合和第二通信层103使用的第二优化参数集合。
用于确定的装置115从用于提供第一和第二抽象模型的装置137接收第一和第二抽象模型。例如，用于提供第一和第二抽象模型的装置137包括用于存储不同通信层的多个不同抽象模型的存储单元。尤其是，第一抽象模型模拟第一通信层的特征(行为)，其中可考虑层间相关性。由第一抽象模型模拟的第一通信层的特征取决于包括例如关于所使用的编码方案的信息的第一参数集合。相应地，第二抽象模型根据第二参数集合模拟第二通信层的特征。
如上所述，抽象模型可以包括描述相应操作模式的状态图。更具体地，第一抽象模型包括具有状态和另一种状态及状态之间的转变的第一状态图。相应地，第二抽象模型包括具有状态和另一种状态及状态之间的转变的第二状态图。状态图可以被实现成例如Markov模型，Petri网等等。通常，第一状态框图模拟第一通信层的参数相关行为。相应地，第二状态图模拟第二通信层的参数相关行为。参数相关性表示例如两个状态之间的转变或某种状态下产生的输出基本上由相应参数集合确定。
为了确定优化第一和第二参数集合，用于确定的装置115可以从用于提供第一抽象模型和第二抽象模型的装置137中选择用于优化的抽象模型。由于抽象模型的仿真可以通过用于确定的装置115执行，所以用于优化的第一和第二抽象模型可以被确定。
用于确定的装置115接收第一参数集合和第二参数集合，并且把第一参数集合插入到第一抽象模型中，并且把第二参数集合插入到第二抽象模型中，并且通过根据信道特性、优化目标和由第一和第二参数集合确定的第一和第二通信层的当前状态联合仿真第一抽象模型和第二抽象模型来联合确定第一优化参数集合和第二参数集合，以实现优化目标。
用于确定优化参数集合的装置115还可以包括分析器，其用于根据用于信令的信道特性，分析使用第一参数集合的第一抽象模型，以及分析使用第二参数集合的第二抽象模型，从而在优化目标不能使用第一参数集合和第二参数集合实现时，将确定优化第一参数集合和优化第二参数集合。
此外，用于确定优化参数集合的装置115可以用于确定必须被优化以实现优化目标的通信层。
为了向相应通信层提供优化参数集合，图1中示出的发明设备包括用于向第一通信层提供优化第一参数集合和向第二通信层提供优化第二参数集合的装置129。优选地，用于提供优化第一参数集合和优化第二参数集合的装置可以包括用于与第一通信层和第二通信层接口的协议接口。
如上所述，用于确定优化参数集合的装置115用于考虑信道特性。第二通信层可以是用于管理通过通信信道对信息的传输的协议层。例如，第二通信层103包括还被用于提取通信信道的特性的物理层，其是常规通信系统中使用的常见技术。用于提供通信信道的特性的装置135被连接到用于接收通信信道的特性的第二通信层103。优选地，用于提供特性的装置135包括用于与物理层接口的协议层接口。通过用于提供特性的装置135向用于确定的装置115提供的信道特性可以是位误差概率，或/和与位误差概率相关的通道数据速率，或/和传输延迟，或/和与位误差概率相关的发送功率，或/和信道相干时间，或/和信道相干带宽。
如上所述，优化目标可以包括传输质量的优化。在这种情况下，用于确定的装置115用于通过仿真使用第一抽象模型的第一通信层的行为和使用第二抽象模型的第二通信层的行为，联合确定优化第一参数集合和优化第二参数集合，其中第一参数集合和第二参数集合是初始参数，使得抽象模型的仿真可以从相应通信层的当前状态开始进行。
例如，第一通信层用于编码信息以提供具有与畸变相关的信息速率的信息信号。第一通信层可以是例如所讨论的、与现有技术协议堆栈相关的应用层。畸变描述了发送和接收信息之间的差异。基于(已知)速率畸变理论，可以使用与某个畸变或某个畸变分布相关的最小信息速率发送信息，以便能够在接收器中重构信息。
例如，第一通信层用于编码信息以提供信息信号，其中实现数据压缩。因此，第二通信层用于编码信息信号以获得通过通信信道传输的发送信号。例如，第二通信层包括先前描述的数据链路层和物理层。优选地，发送信号具有与例如10-6的某个位误差概率相关、支持信息速率的数据速率。在这种情况下，优化目标包括传输质量的优化，此优化是通过以下方式实现的，即编码信息以使得最小可达到信息速率被实现，以便畸变分布不超出，并且编码信息信号以获得具有数据速率的发送信号，借此位误差概率不超出，以便在接收器能够重构信息。为了实现优化目标，用于确定的装置115用于联合确定用于编码信息以获得具有与畸变相关的信息速率的信息信号的优化第一参数集合，及用于编码信息信号以获得具有支持信息速率的数据速率的发送信号的优化第二参数集合。
如上所述，发明概念也可以被应用于多用户传输模式情况下的协议层的优化。在这种情况下，基于多用户环境，信息包括与第一用户相关的第一信息和与第二用户相关的第二信息。优化目标是例如第一信息(即第一用户)和第二信息(即第二用户)的优化传输质量。第一通信层在这种情况下用于编码第一信息以获得与第一用户相关的第一信息信号和与第二用户相关的第二信息信号。相应地，第二通信层接着用于编码第一信息信号和第二信息信号以获得要通过通信信道发送的复合信号。为了实现优化目标，用于确定的装置115用于联合确定第一通信层编码第一信息和第二信息所使用的优化第一参数集合，及第二通信层编码第一信息信号和第二信息信号以优化第一信息和第二信息的传输质量所使用的优化第二参数集合。
例如，第二通信层用于使用优化第二参数集合调度第一信息信号和第二信息信号。在这个上下文中，调度是编码的某个形式。因此，在第一时间帧内发送第一信息信号及在第二时间帧内发送第二信息信号，其中例如通过发送复合信号所需的时间帧确定第一和第二时间帧。优选地，用于确定的装置115用于确定优化第一参数集合以获得具有与第一畸变相关的第一信息速率的第一信息信号，并且获得具有与第二畸变相关的第二信息速率的第二信息信号。同时，用于确定的装置115用于确定第二参数集合以获得具有支持第一信息速率和第二信息速率的数据速率的复合信号。换言之，第一通信层用于处理要发送的信息，及第二通信层用于用户调度。
基于本发明，例如媒体数据调度的信息调度也可以在优化协议堆栈的操作模式时执行。在这种情况下，与第一用户相关的第一信息包括第一子信息和第二子信息。用于确定的装置115还用于确定第一通信层有选择地编码第一子信息和第二子信息以获得第一信息信号所使用的第一优化参数集合。例如，用于确定的装置115用于确定用来在第一信息信号内调度第一子信息和第二子信息的优化第一参数集合，使得第一子信息和第二子信息位于第一信息信号中的不同位置。换言之，在传输帧内的不同时刻发送第一子信息和第二子信息。
如上所述，用于确定优化参数集合的装置115可以根据第一和第二通信层的当前状态进行操作。基于本发明的另一个实施例，用于确定优化的第一和第二参数集合的装置115还用于监视由第一系数集合(即当前使用的系数)确定的第一通信层的当前状态，及由第二系数集合(即当前使用的系数)确定的第二通信层的当前状态，并且提供当前状态信息。状态信息可以例如指示不能使用第一和第二参数集合实现优化目标，以便确定优化第一和/或第二参数集合。用于确定的装置115用于进行必须优化和替换的参数集合的判定。
如上所述，发明概念也可以通过信息调度和用户调度用于协议堆栈的优化。例如，信息包括与第一用户相关的第一信息和与第一用户相关的第二信息，与第二用户相关的第三信息和与第二用户相关的第四信息。第一通信层用于调度第一信息和第二信息以获得与第一用户相关的第一信息信号。
另外，第一通信层用于调度三信息和第四信息以获得与第二用户相关的第二信息信号。第二通信层用于调度第一信息信号和第二信息信号以获得用于传输的调度多用户流。用于确定的装置115用于联合确定第一通信层提供第一信息信号和优化第二信息信号所使用的优化第一参数集合，及第二通信层提供调度多用户信号所使用的第二参数集合，以便实现例如传输质量的优化的、每个用户的优化目标。
为了向相应通信层提供相应优化参数集合，本发明的设备包括用于向第一通信层101和向第二通信层103提供优化的第一和第二参数集合的装置129。用于提供优化参数集合的装置129可以包括用于与第一通信层和第二通信层接口的协议接口。例如，第二通信层包括物理层。在这种情况下，用于提供优化参数集合的装置129通过相应物理层接口与物理层接口。通常，物理层负责例如幅度调制的调制。因此，第二参数集合或优化第二参数集合可以包括确定所使用调制方案的调制参数子集。基于本发明，用于确定的装置115还用于通过例如确定所使用的调制参数的子集控制物理层的操作模式。
因此，第二通信层可以包括数据链路层，其使用确定所使用的前向差错编码方案的编码参数子集进行前向差错编码。在这种情况下，装置115还用于确定物理层所使用的编码参数子集以便实现优化目标。
优选地，用于控制多个通信层的操作的发明设备被集成在处理基于发送协议发送的信息的通信设备内。发送协议可以包括多个协议层以处理要发送的信息，其中信息由例如CD的信息源提供。为了控制多个协议层，发明通信设备包括用于基于以上描述控制多个通信层的操作的设备。另外，为了基于协议层处理信息，发明通信设备还包括处理信息的处理器。处理器可以是网络处理器。
图2示出控制多个通信层的操作的设备的另一个实施例。
图2中示出的设备包括具有输入203，205，207，输入209和输出211的跨层优化器201。第一接口213被连接在协议堆栈1005的应用层和跨层优化器的输入203之间。第一接口213具有连接到块215的输入的输出。块215具有连接到跨层优化器的输入205的输出，该优化器是面向应用的优化器。
此外，第二接口217被连接在协议层1005的链路层和跨层优化器201的输入209之间。第二接口217还包括连接到第二块219的输入的输出，其中第二块219具有连接到跨层优化器的输入207的输出。
跨层优化器201的输出211被连接到具有连接到应用层的第一输出和连接到链路层的第二输出的判定单元222。
第一接口213用于提取应用层的参数(即第一参数集合)，以便执行例如源速率调度的多媒体调度。由接口213提取的参数被提供给包括例如源畸变分布和延迟约束的第一块215。
因此，第二接口217用于从链路层提取针对例如发送速率调度的多用户调度的参数，并且向第二块219和跨层优化器201提供参数抽象。第二块219提供包括多用户发送数据速率、信道相干时间或分组损失率(Pe)的信息。跨层优化器通过仿真抽象模型确定优化参数集合。判定单元222用于向相应通信层提供优化参数集合。
如图2所述，参数抽象根据只是例子的Markov on/off模型的参数化来执行，Markov on/off模型是用于确定优化参数集合的抽象模型。
发明设备和相应方法通过由驻留在服务平台层的优化器部件(对应于控制多个通信层的操作的设备)来执行协同、模拟及判定功能的方式，在无线环境的实时应用中引入用户感知质量的改进。尤其是，优化器部件可以执行下面任务：监视所选择的系统层的状态信息，维护使状态信息易管理的适当抽象模型，抽象模型的动态分析，基于这些模型联合优化参数，动态判定新参数设置在哪个系统层是必要的，馈送参数以便在相应层控制系统，如果不可能向所有层同时提供参数或在所有层同时使用参数，则返回初始状态。
此外，本发明的判定的特征在于在考虑当前设置和历史记录的情况下进行参数修改的判定，以避免系统状态的不必要抖动。
本发明的优化器部件能够通过执行如上所述的协同和模拟任务，实现和支持跨层优化的不同算法。例如，本发明的跨层优化支持无线网络资源的更高利用，其允许支持与现有技术方案相比相同的系统中的更多同时用户。在用户数量相同的情况下，可以提高传输质量。此外，可以实现多个用户中更平均分配的用户感知质量。此外，本发明方案提供动态调整的可能性以同时适应变化的传输特征和应用需求。概括地，本发明的概念提供了系统运营商节省成本及更好地满足用户和接受服务的可能性。
再次参照图2中示出的实施例，示出了驻留在分层通信系统的应用支持中间件中的优化器部件的可能实现，其中，通过例子的方式，演示了视频流应用和链路层传输控制的跨层调整。在这里，描述了在应用层上的视频数据调度的联合优化和链路层上的多用户调度。目标是在有效地使用无线资源时，最大化用户感知的端到端质量。视频数据调度是判定必须在何时发送一个流会话内的数据分段的处理，同时多用户调度确定例如在指定时间、频率或代码时，允许哪个用户使用信道。
尤其是，图2中示出的实施例演示发明优化器部件的任务，其中从所选择的系统层，尤其是从应用层和从包含介质访问控制(MAC)层和物理层(PHY)的链路层收集状态信息。在这个实施例中，通过指定具有对总体质量有不同影响的不同类型媒体帧的传输顺序，注意多媒体调度，即源数据(信息)的调度。另外，本发明的方案也考虑源速率的选择。由于存在无数组合可能，所以优化器部件提供了参数的抽象以便保持具有显著影响的组合，并且通过仿真抽象模型快速分析一个具体组合的影响。在这个实施例中，对于每个组合，维护源速率畸变分布的实现。
执行链路层的类似抽象，其中通过例子的方式，考虑可能传输时间调度的所选定情况。图3示出缩减到7种情况的多用户调度系统中不同的传输时间安排，例如具有3个用户的系统。
基于抽象模型，本发明的优化器部件基于成本函数(基于两种模型)动态地分析把作为链路层抽象模型一部分的信道条件改变为感知质量的结果。分析产生联合优化参数集合。
基于优化策略(例如成本函数中描述的)，优化器部件判定哪些新参数设置在哪个系统层中是必要的，并且馈送相应参数以控制相应层的系统行为。如果差错出现，例如如果不能控制一个层，则启动返回机制以返回初始状态。
本发明还提供了基于接收协议处理接收信号的通信设备，其中接收信号是通过通信信道发送的发送信号的接收版本。发送信号可以包括基于如上所述的发送协议处理的信息，其中发送协议包括第一发送协议层和第二发送协议层，并且其中第一发送协议层的操作模式由第一发送参数集合确定，并且其中第二发送协议层的操作模式由第二发送参数集合确定。例如，第一发送参数集合和第二发送参数集合根据模拟上述第一通信层和第二通信层的行为的抽象模型成对确定。因此，接收协议包括第一接收协议层和第二接收协议层，其中第一接收协议层的操作模式由第一接收参数集合确定，并且其中第二接收协议层的操作模式由第二接收参数集合确定。
本发明的设备还包括通过信令接收指示来自例如远程通信发送器的第一发送参数集合和第二发送参数集合的参数信息的装置。此外，本发明的设备包括用于确定对应于第一发送参数集合的第一接收参数集合和对应于第二发送参数集合的第二接收参数集合的装置，及用于向第一通信层提供第一接收参数集合和向第二通信层提供第二接收参数集合的装置。
应当注意，本发明的方案通常可被用于多个用户的情形，和/或与每个用户相关的多个信息的情形。
在下文中，我们描述无线多用户多媒体通信的应用层和无线链接层的跨层优化。我们的目标是优化无线媒体应用的端到端质量以及有效使用无线资源。实现我们的目标的新体系结构被提供和公式化。这个体系结构包括参数抽象的过程，跨层优化器及判决分发的过程。另外，提供样本数值结果以揭示本发明的联合优化的潜力。移动通信中的跨层设计最近在多媒体服务供应(例如，语音，视频，音频，数据)环境中获得更多注意。跨层设计的构思在协议堆栈上引入了层间构思，并且允许我们联合优化两个或更多层上的通信。尽管可以在所有通信网络中使用这个构思，但是由于无线环境的独特挑战(即，无线信道的时变和衰减特性)，所以它在无线网络中特别重要。这个无线特性及用户移动性导致网络性能和连接的随机变化。另外，针对多媒体支持的所需服务质量(QoS)要求(例如，数据速率，延迟，连续性及差错率)使移动多媒体通信在系统设计中更具挑战性。使用把系统设计分成基本上独立的层的常规分层设计方案将难以满足这个挑战。为了提供端到端QoS，必须在所有OSI(开放系统互连)层实现参数调整。因此，提供了在不同层之间交换信息的跨层设计的发明构思。在下文中，我们通过提出无线多媒体通信的联合应用和无线链接层优化，来利用跨层设计构思的层间连接。我们称无线链路层为协议堆栈中的物理层和数据链路层。我们的目标是优化无线多媒体通信应用的端到端质量以及有效使用无线资源。为了实现这个目标，开发了联合层优化的体系结构以提供用于跨层优化构思的实现的潜在解决方案。这个体系结构包括参数抽象的过程，跨层优化器及判决分发的过程。这个体系结构中的每个部分被形式化。另外，提供样本数值结果以揭示本发明的联合优化的潜力。前面的工作主要集中在优化单层的性能，例如使应用适应传送，网络，数据链路和物理层特征(自底向上方案)，以及使物理，数据链路或网络层适应应用需求(自顶向下方案)。跨层设计中大部分进行中的研究聚集在物理层和数据链路(或MAC)层的联合优化方面。某些优化包含针对自组织无线网络的跨层优化中的网络层路由优化，并且其它优化包含物理层的发送功率和前向纠错编码的联合优化中的源速率。
本发明的方案不同于以前方案的地方在于，我们的目标优选地是优化多媒体应用的端到端质量。对此，我们考虑联合优化协议堆栈中的三个层，即应用层(层7)，数据链路层(层2)及物理层(层1)。由于用户观察的端到端质量直接取决于应用，并且应用层具有关于媒体数据的每个成功解码片段对感知质量的影响的直接信息，所以我们在联合优化中包含应用层。由于移动无线通信的独特挑战来自无线信道的特性，所以我们还把物理层和数据链路层包含在我们的考虑中，这2个层必须得到处理。实现我们的目标的新体系结构被提供和公式化。这个文章的结构如下。
我们假定流视频作为多媒体服务的一个例子应用，并且考虑位于基站的视频流服务器和位于移动设备的多个流客户端。如图7所示，假定K个流客户端或用户共享相同空中接口和网络资源，但是请求不同视频内容。注意，由于在我们的情景中视频流服务器直接位于基站，所以只考虑对无线连接必要的协议堆栈。因此，协议堆栈中的传送层和网络层可以被排除在我们的优化问题之外。我们聚焦在应用层和无线电链路层之间的交互上，无线电链路层合并物理(PHY)层和数据链路层。在基站上，如图8所示的体系结构适于提供服务优化的端到端质量。这个图图解了涉及联合优化的任务和信息流。通过参数抽象的处理，从应用层和无线电链路层首先为跨层优化器收集必要状态信息。参数抽象的处理导致将特定于层的参数转换成跨层优化器可理解的参数，即所谓的跨层参数。接着，跨层优化器针对特定目标函数执行优化。从可能跨层参数元组的指定集合中，选择优化目标函数的元组。在进行关于特定跨层参数元组的判决之后，优化器把判决信息分发回相应层。注意，可能跨层参数元组的集合通常可以是无限的。有必要只预先选择适当元组的有限集合，以便快速获得判决。通过这种方式，最优跨层参数元组的最终判决可能只产生局部最优。
为了执行联合优化，必须从所选择的层中提取状态信息或关键参数集合，并且将其提供给跨层优化器。由于特定于层的参数可能是不能理解的或限制用于其它层和优化器，所以这是必要的。
在无线网络中，物理层和数据链路层在具体服务的提供期间专门针对无线信道的动态变化而设计。这与经历更少动态变化的有线网络相反。物理层处理包含发送功率(通过发送功率控制)，信道估计，同步，信号整形，调制和信号检测(通过信号处理)的事项，而数据链路层负责无线电资源分配(多用户调度或排队)和差错控制(通过信道编码，通常组合前向纠错编码(FEC)和自动重发(ARQ))。由于这两个层都与无线特性的独特特征紧密相关，因此共同考虑它们是有用的。在下文中，我们称其组合为无线电链路层。由于无线电链路层中存在许多事项并且这些事项彼此相关，所以参数抽象是必要的。更具体地，我们定义特定于无线电链路层的参数ri j(例如，调制字母表，编码速率，发出时间，发送功率，相干时间)的元组ri＝(ri 1，ri 2，...)的集合R＝{r1，r2，...}。由于这些无线电链路特定参数可以是变量，所以集合R包含其数值的所有可能组合，并且每个元组ri表示一个可能组合。
为了形式化参数抽象的处理，我们定义所抽象的参数
Figure S038B0683620060518D000201
的元组 r i ~ = ( r i ~ 1 , r i ~ 2 , . . . ) 的集合 R ~ = { r 1 ~ , r 2 ~ , · · · } . 集合R和集合
Figure S038B0683620060518D000204
之间的关系通过具有域R和同域
Figure S038B0683620060518D000205
的关系式 G ⊆ R × R ~ 建立，其实现R和之间的映射。在这里，符号×是指Cartesian乘积。G是定义R和之间映射的子集。我们称这个映射处理为无线电链路层参数抽象。针对单用户情景，例如可以抽象四个关键参数。它们是传输数据速率d，传输分组差错率e，数据分组长度s和信道相干时间t。这导致所抽象的参数元组 r i ~ = ( d i , e i , s i , t i ) . 在K个用户的情景中，可以针对每个用户扩展参数抽象。于是，参数元组包含4K个参数 r i ~ = ( d i ( 1 ) , e i ( 1 ) , s i ( 1 ) , t i ( 1 ) , . . . , d i ( K ) , e i ( K ) , s i ( K ) , t i ( K ) ) 其中一个四参数集合属于一个用户。
传输数据速率d受调制方案、信道编码及多用户调度的影响。传输分组差错率e受发送功率，信道估计，信号检测，调制方案，信道编码，当前用户位置等等的影响。用户的信道相干时间t与用户速度及其周围环境相关，而数据分组长度s通常由无线系统标准定义。这些相互关系定义了关系G。可选地，可以把传输分组差错率e和信道相干时间t转换成两状态Gilbert-Elliott模型的两个参数，这些参数是从一个状态到另一个状态的转变概率(p及q)。该转换由
p = es td 和 q = ( 1 - e ) s td
指定，其中p是从良好状态到坏状态的转变概率，并且q是从坏状态到良好状态的转变概率。
通过这种方式，所抽象的参数元组变成 r i ~ = ( d i ( 1 ) , p i ( i ) , s i ( 1 ) , q i ( 1 ) , . . . , d i ( K ) , p i ( K ) , s i ( K ) , q i ( K ) ) . 这个转换的一个优点是结果参数元组对于协议堆栈的高层更能够理解。
应用层是在其中媒体数据被压缩，分组化和进行发送调度的层。为跨层优化抽象的关键参数涉及压缩源数据的特征。由于压缩源数据可取决于应用或服务，所以这暗示这些关键参数可取决于应用或服务的类型。为进行形式描述，我们定义特定于应用层的参数
Figure S038B0683620060518D000214
的元组 a i ~ = ( a ~ i 1 , a ~ i 2 , . . . ) 的集合A＝{a1，a2，...}。由于这些特定于应用层的参数可以是变量，所以集合A包含其数值的所有可能组合，并且每个元组表示一个可能组合。我们还定义所抽象的参数的元组 a ~ i = ( a ~ i 1 , a ~ i 2 , . . . ) 的集合 A ~ = { a ~ 1 , a ~ 2 , . . . } . 集合A和集合
Figure S038B0683620060518D0002110
之间的关系通过具有域A和同域的关系 H ⊆ A × A ~ 建立，其实现A和
Figure S038B0683620060518D0002113
之间的映射。我们称这个映射处理为应用层参数抽象。在下文中，我们假定流视频服务。这个服务的抽象参数包含源数据速率，每秒帧(或图片)数，每个帧(或图片)的长度(根据字节)和最大延迟。优化器的其它重要信息是畸变率函数(编码畸变)和具体丢失帧(或图片)的畸变分布(参见图9)。图9示出丢失帧的畸变分布和3个不同视频的编码畸变的例子，其中每个视频由具有15帧的图片(GOP)组组成，GOP对应于每秒30帧的帧速率的0.5秒。以平均数据速率100kbps编码视频序列。每个GOP以可独立解码的帧开始。后14个帧是相互帧，其只有在相同GOP的所有以前帧被无差错解码的情况下才被成功解码。畸变被按照均方重构误差(MSE)来量化，其在所显示的和原始视频序列之间测量。图9中的指标指示具体帧的丢失。假定作为差错隐藏策略的一部分，图片组的所有帧不可解码，并且显示最近正确解码帧而不是未解码帧。同样，注意指标16给出在正确接收所有帧时的MSE，我们将它称为由于量化误差而导致的编码畸变。
从应用层和无线电链路层抽象的参数集合
Figure S038B0683620060518D0002114
和
Figure S038B0683620060518D0002115
构成到跨层优化器的输入。由于从两个输入集合抽象的参数元组的任何组合均有效，所以便于定义将两个输入集合组合为优化器的一个输入集合的跨层参数集合 X ~ = R ~ × A ~ . 集合 X ~ = { x ~ 1 , x ~ 2 , . . . } 包括元组 x ~ n = ( r i ~ , a ~ j ) 和 | X ~ | = | R ~ | · | A ~ | .
使用上述介绍的公式，跨层优化器的操作Ω现在可以由Ω： X ~ → X ^ ⋐ X ~ 描述。
优化器从输入集合
Figure S038B0683620060518D000226
中选择真非空子集
Figure S038B0683620060518D000227
即优化器的输出。
在下文中，我们假定 | X ^ | = 1 , 即优化器的输出是单元组并且 X ^ = x ~ opt ∈ X ~ . 跨层优化器的判决或输出
Figure S038B0683620060518D0002210
针对特定目标函数r：
Figure S038B0683620060518D0002211
而进行，其中R是实数集合。因此，优化器的输出可以被表示成
x ~ opt = arg min Γ x ~ ∈ X ~ ( x ~ )
特定目标函数Γ的选择取决于系统设计的目标，并且优化器的输出(或判决)可针对不同目标函数而不同。在流视频的例子应用中，在单用户情景中的一个可能目标函数是在所显示的和原始视频序列之间的MSE。针对多用户情况，MSE可以有不同扩展。例如，目标函数可以是所有用户的MSE的总和。即，
Γ ( x ~ ) = Σ k = 1 K MSE k ( x ~ ) , 其中
Figure S038B0683620060518D0002214
是跨层参数元组 x ~ ∈ X ~ 的用户k的MSE。这个目标函数将优化所有用户的平均性能。目标函数的其它公共定义包含优化最坏执行用户的性能的定义，及 Γ ( x ~ ) = max MSE k ( x ~ ) k = 1 , . . . , K , 其相当于最大化所有用户的峰值信噪比的总和。
一旦获得跨层优化器的输出(或判决) x ~ opt = ( r ~ opt , a ~ opt ) , 判决
Figure S038B0683620060518D0002219
和
Figure S038B0683620060518D0002220
必须分别回送到无线电链路层及应用层。在此期间，参数抽象的处理必须反向，并且所抽象的参数
Figure S038B0683620060518D0002221
和
Figure S038B0683620060518D0002222
被转换回到特定于层的参数ropt∈R和aopt∈A。这个反向转换由
r opt ∈ { r | ( r , r ~ opt ) ∈ G } 和
a opt ∈ { a | ( a , a ~ opt ) ∈ H }
指定。
在集合 { r | ( r , r ~ opt ) ∈ G } 或集合 { a | ( a , a ~ opt ) ∈ H } 具有不止一个元素的情况下，可以分别在相应层进行具体元素的选择。
在下文中，我们提供样本模拟结果以评估本发明的联合优化的性能。在这个部分中，我们假定3个用户(用户1，2和3)，其中每个用户请求不同视频。用户1，2和3分别请求汽车电话(Carphone)(CP)，领班(Foreman)(FM)和母女(Mother-daughter)(MD)视频。我们选择峰值信噪比(PSNR)作为我们的性能测量。PSNR被定义成PSNR＝10log10(2552/MSE)。PSNR越大，则MSE越小，其在原始视频序列和客户端或用户处重构的序列之间计算。因此，PSNR越大，则性能越优。作为一个例子，我们使用上述指定的、最大化最坏情况用户的性能的目标函数。
因此，跨层优化器选择使用户的MSE的最大值最小(或等价地，使PSNR的最小值最大)的参数元组。在模拟中，假定无线电链路层的数据分组长度等于54字节，其与IEEE802.11a或HiperLAN2标准的指定分组长度相同。假定所有三个用户的信道相干时间为50毫秒，这近似地对应于步行速度(5GHz载波频率)。由于传输数据速率受调制方案，信道编码及多用户调度的影响，所以假定两个不同调制(BPSK和QPSK)，并且还假定存在图6a中所示的、基于时分多路复用的多用户调度中的时间排列的7种情况。当使用BPSK时，假定用户的传输数据速率等于100kbps，并且把总传输时间的2/9分配给它。因此，如果使用QPSK并且指定总传输时间的4/9，则用户可以具有高达400kbps的传输数据速率。传输差错率另一方面取决于传输数据速率，平均SNR和信道编码的纠错性能。通常，根据指定接收SNR的残留差错率(在信道解码之后)评估信道编码的性能。在我们的模拟中，我们假定编码速率为1/2的卷积码，并且数据分组长度为54字节。残留分组差错率作为SNR的函数在图10中示出。然而，在无线链路中，接收SNR不恒定，而是围绕均值(长期SNR)波动，这起因于由用户移动导致的快速衰落。通过这种方式，接收SNR可以被模拟为具有某个概率分布的随机变量，其由物理信道的传播特性(例如，Rayleigh分布，Rice分布)确定。衰落无线链路中的残留分组差错率通过用衰落统计求这个分组差错比(例如，从图10)的平均值来计算。假定Rayleigh衰落，结果平均分组差错率在图11中指定为平均信噪比(SNR)的函数。这个结果平均分组差错率被用作我们的模拟中的参数e。通过随机和独立地为均匀地在1到100的范围内的每个用户选择长期平均信噪比(0dB到20dB)，考虑用户位置相关路径丢失和通常在无线链路中观察到的渐变(shadowing)。在应用层上，假定使用正涌现的每GOP有15帧(每0.5秒)的H.264视频压缩标准来编码视频。考虑两个不同源速率值(100kbps和200kbps)。这意味着视频已经以两个不同目标速率被预先编码，并且两种版本被存储在流服务器中。我们可以在GOP开始时从一个源流切换到另一个。在每个GOP中，第一帧是I帧，并且后面的14帧是P帧。我们针对3个请求的视频使用特定丢失帧的测量畸变分布和编码畸变。图9根据源速率100kbps的GOP的MSE示出畸变分布的例子。在所显示的和原始视频序列之间测量MSE，并且在GOP上求平均值。在图9中，指标指示特定帧的丢失。假定GOP的所有后续帧变成不可解码，并且显示最近正确解码的帧而不是未解码帧。注意，指标16给出正确接收所有帧时的MSE，其是编码畸变。同样，注意，由于P帧的成功解码取决于相同GOP的所有前面的帧的无差错接收，所以丢失GOP的第一帧导致最大畸变，而丢失GOP的最后帧导致较小畸变。此外，假定以最大长度54字节把每个视频帧(或图片)分组化，并且每个分组只包含来自一个帧的数据。即，每个帧被分组化成整数个分组。在编码步骤期间确定每个帧的长度。这些数值和位流和畸变分布一起被存储。图6b指定源速率100kbps的三个测量视频中的GOP的长度(根据分组)，其中I和Pn(n＝1，2...14)分别表示I帧和第n个P帧。我们可以发现，I帧的长度比P帧的长度大很多，并且P帧的长度从帧到帧变化。这与视频的内容有关。调查没有ARQ的操作模式(被称作前向模式)和具有ARQ的操作模式(被称作ARQ模式)。我们把每个GOP考虑为单元，并且假定每个GOP必须在时长0.5秒内被发送。在前向模式中，我们假定没有有效的来自客户端的确认，并且当传输数据速率大于源数据速率时，特定客户端的每个GOP的视频帧被重复发送。例如，在传输数据速率是源数据速率的两倍的情况下，每个GOP被发送两次。如果传输数据速率是源数据速率的1.5倍，则在发送一次GOP后，重发I帧，第一P帧，第二P帧等等，直到GOP的0.5秒的时长结束。另一方面，在ARQ模式中，我们假定可从客户端得到对发送的分组的瞬时确认，并且特定客户端的每个GOP的数据分组以按时间顺序成功接收GOP中的数据分组的方式重发。即，在发送新分组之前，保证其在GOP中的前一分组被正确接收。图12到图14提供三个情景的模拟结果(情景1，2和3)。在情景1中，我们限制在无线电链路层只使用BPSK调制，并且在应用层只有100kbps的源速率可用。因此，在这种情况下应用层只提供一个固定的抽象参数元组(对于所有3个用户具有100kbps)，而无线电链路层提供7个抽象的参数元组，这些元组源于图6a示出的时间排列的7种情况。跨层优化器从输入参数元组的7个组合中选择出一个，使得我们的目标函数被优化。MSE是由上述两个因素，即快速衰落和用户位置相关路径丢失和渐变控制的随机变量。通常，快速衰落以比路径丢失和渐变小得多的时间比例发生。在这篇文章中，我们通过针对用户的特定位置或等价地针对特定长期SNR得到关于快速衰落的MSE的期望值，来评估针对快速衰落求平均值而得的MSE。基于这个值，跨层优化器进行其判决。我们还查看用户位置的集合体的统计特性。因此，选择这个平均MSE的累积密度概率函数(CDF)以示出两种模式(前向模式和ARQ模式)的性能。具有本发明联合优化的系统(w/JO)中最坏执行用户的性能与没有联合优化的系统(w/o JO)中的性能相比较。假定没有联合优化的系统为所有用户分配相同量的发送时间(即，图6a中的情形1)，并且使用BPSK调制，而源数据速率固定为100kbps。由图12可见，最坏执行用户的PSNR在系统w/JO中显著提高。例如，存在大约1-40％＝60％的机会，使得最坏执行用户的PSNR在前向模式的系统w/JO中大于30dB，这与系统w/o JO相比提高了2dB。在图13和图14的情景2和3中可以观察到类似的提高趋势。在情景2中，假定在应用层中与情景1中相同的抽象参数元组，而无线电链路层提供14个抽象参数元组，这些元组源于具有BPSK的时间排列的7种情况，以及具有QPSK的时间排列的其它7种情况。为了比较，还提供了如图12中描述的没有联合优化的相同系统(w/o JO)。在情景3中，假定由应用层提供3个用户的每个的两个不同源速率100kbps及200kbps(产生23＝8个参数元组)。无线电链路层提供与情景2相同的抽象参数元组。由于可以获得更多自由度，所以性能在提供更多抽象参数元组时提高。这在图9中更明显，其中示出了所调查的3个情景的性能提高。在这里，PSNR被定义成系统w/JO中最坏执行用户的PSNR和系统w/o JO中的最坏执行用户的PSNR之间的差。在图9中左端的图中密切观察揭示了情景2的性能提高量远大于前向模式中情景1的量，而情景3的性能提高的量只略微大于情景2的量。这指示在这个应用模式中更适合选择由无线电链路层提供的更高传输数据速率(通过使用QPSK)，并且优化器经常选择它。相反，选择由应用层提供的更高源速率(200kbps)则不适合这个模式，并且优化器很少选择它。另一方面，这个更高源速率的选择更适合ARQ模式，其可以参见右手端的曲线图，其中情景3的性能提高的量明显地大于情景2。因此，选择抽象参数元组的适当集合很重要，以便获得最大性能提高并且使优化具有低复杂度。同样，试验表明重要的是识别各个层上可得到的所有自由度并且考虑跨层设计中的重要点。
本发明提供具有视频流服务的无线系统中的应用层和无线电链路层的联合优化的体系结构。这个体系结构基于三个基本构思，即参数抽象，跨层优化和判决分发。我们预先研究揭示了本发明的体系结构可以提供一种可能方式以提高性能，并且因此帮助应对无线多媒体通信中的未来挑战。即使在考虑应用层和无线电链路层的较小量的自由度时，我们通过联合优化获得我们的流视频应用的用户感知质量的显著提高。
根据发明的方法的某些实现需求，本发明的方法可以通过硬件或软件实现。实现可以使用数字存储器介质，尤其是具有在其上存储电子可读控制信号的盘或CD来执行，其可以与可编程计算机系统配合工作以使得本发明的方法被执行。通常，本发明因此是具有存储在机器可读载体上的程序代码的计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，程序代码执行本发明的方法。换言之，因此，当计算机程序在计算机上运行时，本发明的方法是具有执行本发明方法的程序代码的计算机程序。

Claims (24)

1.一种控制分层通信系统中多个通信层的操作的设备，该分层通信系统通过通信信道传输信息，其中该多个通信层的第一通信层的操作由第一参数集合确定，并且其中该多个通信层的第二通信层的操作模式由第二参数集合确定，该设备包括：
用于提供该通信信道的特性的装置(135)；
提取器(105)，用于提取第一通信层的第一参数集合和第二通信层的第二参数集合以确定第一和第二通信层的当前级段，其中第一参数集合是确定第一通信层的操作模式的参数子集，第二参数集合是确定第二通信层的操作模式的参数子集；
用于提供第一抽象模型和第二抽象模型的装置(137)，其中第一抽象模型模拟取决于第一参数集合的第一通信层的特性，并且其中第二抽象模型模拟取决于第二参数集合的第二通信层的特性；
用于基于第一抽象模型，第二抽象模型，信道特性和优化目标来联合确定要由第一通信层使用的优化第一参数集合和要由第二通信层使用的优化第二参数集合的装置(115)；
用于向第一通信层提供优化第一参数集合及向第二通信层提供优化第二参数集合的装置(129)。
2.如权利要求1所述的设备，其中该分层通信系统的该多个通信层是协议层，其中该第二通信层用于管理通过该通信信道对信息的传输，以及提取该通信信道的特性，其中用于提供该通信信道的特性的该装置被连接到第二通信层以接收该通信信道的特性。
3.如权利要求2所述的设备，其中该第二通信层包括物理层，其中用于提供该通信信道的特性的该装置(135)包括与物理层接口的协议接口。
4.如权利要求1到3中任何一个所述的设备，其中用于提供该通信信道的特性的该装置(135)用于提供位差错概率，或/和与位差错概率相关的信道数据速率，或/和传输延迟，或/和与位差错概率相关的发送功率，或/和信道相干时间，或/和信道相干带宽，以作为通信信道的特性。
5.如权利要求1到3中任何一个所述的设备，其中第一抽象模型包括具有一状态和另一个状态及所述状态之间的转变的第一状态图，其中第二抽象模型包括具有一状态和另一个状态及所述状态之间的转变的第二状态图，其中第一状态图模拟第一通信层的参数相关行为，并且其中第二状态图模拟第二通信层的参数相关行为，其中用于确定的该装置用于把第一参数集合插入到第一抽象模型中，把第二参数集合插入到第二抽象模型中，并且通过根据信道特性联合仿真第一抽象模型和第二抽象模型，来确定第一优化参数集合和第二优化参数集合以实现优化目标。
6.如权利要求5所述的设备，其中用于确定的该装置(115)包括分析器，该分析器根据用于信令的信道特性，分析使用第一参数集合的第一抽象模型和使用第二参数集合的第二抽象模型，从而在优化目标不能使用第一参数集合和第二参数集合实现时，将确定优化第一参数集合或/和优化第二参数集合。
7.如权利要求1到3中任何一个所述的设备，其中优化目标包括传输质量的优化，其中用于确定的装置(115)用于通过仿真使用第一抽象模型的第一通信层的行为和使用第二抽象模型的第二通信层的行为，联合确定优化第一参数集合和优化第二参数集合，其中第一参数集合和第二参数集合是初始参数。
8.如权利要求7所述的设备，其中第一通信层用于编码信息以提供具有与畸变相关的信息速率的信息信号，并且其中第一通信层用于编码信息信号以获得用于发送的发送信号，该发送信号具有与位差错概率相关的数据速率，其中用于确定的装置(115)用于联合确定要用于编码信息以获得具有与该畸变相关的信息速率的信息信号的优化第一参数集合，及用于编码信息信号以获得具有支持该信息速率的数据速率的发送信号的优化第二参数集合。
9.如权利要求1到3中任何一个所述的设备，其中信息包括多用户情景中与第一用户相关的第一信息以及与第二用户相关的第二信息，其中该优化目标是该第一信息和该第二信息的优化传输质量，其中该第一通信层用于编码该第一信息以获得第一信息信号和第二信息信号，其中该第二通信层用于编码该第一信息信号和该第二信息信号以获得要通过通信信道发送的复合信号，其中用于确定的装置(115)用于联合确定将由该第一通信层用以编码该第一信息和该第二信息的该优化第一参数集合，以及将由该第二通信层用以编码该第一信息和该第二信息以优化该第一信息和该第二信息的传输质量的该优化第二参数集合。
10.如权利要求9所述的设备，其中该第二通信层用于调度该第一信息信号及该第二信息信号，使得该第一信息信号在第一时间帧内发送，并且该第二信息信号在第二时间帧内发送，其中用于确定的装置(115)用于确定该优化第一参数集合以获得具有与第一畸变相关的第一信息速率的该第一信息信号，以及获得具有与第二畸变相关的第二信息速率的该第二信息信号，并且用于确定第二参数集合以获得具有支持该第一信息速率和该第二信息速率的数据速率的复合信号。
11.如权利要求9所述的设备，其中与该第一用户相关的该第一信息包括第一子信息和第二子信息，其中用于确定的装置(115)还用于确定该优化第一参数集合，该优化第一参数集合将被该第一通信层用于有选择地编码该第一子信息和该第二子信息以获得包括第一和第二子信息的该第一信息信号。
12.如权利要求11所述的设备，其中用于确定的装置(115)用于确定用来在第一信息信号内调度第一子信息和第二子信息的优化第一参数集合，使得第一子信息和第二子信息位于第一信息信号中的不同位置。
13.如权利要求1到3中任何一个所述的设备，其中用于确定的装置(115)用于监视由第一系数集合确定的第一通信层的当前状态，及由第二系数集合确定的第二通信层的当前状态，以提供状态信息。
14.如权利要求13所述的设备，其中用于确定的装置(115)用于根据状态信息判定将确定哪个优化参数集合以实现优化目标。
15.如权利要求1到3中任何一个所述的设备，其中该优化目标包括多用户情景中传输质量的优化，其中信息包括与第一用户相关的第一信息以及与该第一用户相关的第二信息，与第二用户相关的第三信息以及与该第二用户相关的第四信息，其中该第一通信层用于调度该第一信息和该第二信息以获得与该第一用户相关的第一信息信号，并且其中该第一通信层用于调度该第三信息和该第四信息以获得与该第二用户相关的第二信息信号，其中该第二通信层用于调度该第一信息信号和该第二信息信号以获得调度的多用户流，
其中用于确定的装置(115)用于联合确定将由该第一通信层用以提供该第一信息信号和该第二信息信号的该优化第一参数集合，以及将由该第二通信层用以提供该调度的多用户流的该优化第二参数集合。
16.如权利要求1到3中任何一个所述的设备，其中用于提供第一抽象模型和第二抽象模型的装置(137)用于提供多个通信层的多个抽象模型。
17.如权利要求1到3中任何一个所述的设备，其中用于提供优化第一参数集合和优化第二参数集合的装置(129)包括用于与第一通信层和与第二通信层接口的协议接口。
18.如权利要求1到3中任何一个所述的设备，其中该第二通信层包括用于调制的物理层，其中该第二参数集合包括确定调制方案的调制参数子集，其中用于确定的装置(115)还用于确定调制参数的另一个子集以实现优化目标。
19.如权利要求1到3中任何一个所述的设备，其中该第二通信层包括用于使用确定前向差错编码方案的编码参数子集进行前向差错编码的数据链路层，其中用于确定的装置(115)还用于确定该编码参数子集以实现优化目标。
20.一种根据发送协议处理要发送的信息的通信设备，该发送协议包括多个协议层，该通信设备包括：
用于提供信息的信息源；
如权利要求1到19中任何一个所述的用于控制分层通信系统中多个通信层的操作的设备；
处理器，用于根据该多个协议层处理该信息。
21.一种根据接收协议处理所接收信号的通信设备，该接收信号是通过通信信道发送的发送信号的接收版本，该发送信号包括根据发送协议处理的信息，其中该发送协议包括第一发送协议层和第二发送协议层，其中该第一发送协议层的操作模式由第一发送参数集合确定，第一发送参数集合是确定第一发送协议层的操作模式的参数子集，其中该第二发送协议层的操作模式由第二发送参数集合确定，第二发送参数集合是确定第二发送协议层的操作模式的参数子集，其中根据模拟第一通信层和第二通信层的行为的抽象模型成对确定第一发送参数集合和第二发送参数集合，其中该接收协议包括第一接收协议层和第二接收协议层，其中该第一接收协议层的操作模式由第一接收参数集合确定，并且其中该第二接收协议层的操作模式由第二接收参数集合确定，该设备包括：
用于接收指示第一发送参数集合和第二发送参数集合的参数信息的装置；
用于确定对应于第一发送参数集合的第一接收参数集合，和对应于第二发送参数集合的第二接收参数集合的装置；
用于向第一通信层提供第一接收参数集合及向第二通信层提供第二接收参数集合的装置。
22.一种控制分层通信系统中多个通信层的操作的方法，该分层通信系统通过通信信道传输信息，其中该多个通信层的第一通信层的操作由第一参数集合确定，并且其中该多个通信层的第二通信层的操作由第二参数集合确定，该方法包括下列步骤：
提供该通信信道的特性；
提取第一通信层的第一参数集合和第二通信层的第二参数集合以确定第一和第二通信层的当前状态，其中第一参数集合是确定第一通信层的操作模式的参数子集，第二参数集合是确定第二通信层的操作模式的参数子集；
提供第一抽象模型和第二抽象模型，其中第一抽象模型模拟取决于第一参数集合的第一通信层的特征，并且其中第二抽象模型模拟取决于第二参数集合的第二通信层的特征；
基于第一抽象模型，第二抽象模型，信道特性和优化目标，联合确定由第一通信层使用的优化第一参数集合和第二通信层使用的优化第二参数集合；
向该第一通信层提供该优化第一参数集合，以及向该第二通信层提供该优化第二参数集合。
23.一种根据发送协议处理要发送的信息的方法，该发送协议包括多个协议层，该方法包括下列步骤：
提供该信息；
根据权利要求22所述的方法控制该多个协议层；
根据该多个协议层处理该信息。
24.一种根据接收协议处理所接收信号的方法，该接收信号是通过通信信道发送的发送信号的接收版本，该发送信号包括根据发送协议的信息处理，其中该发送协议包括第一发送协议层和第二发送协议层，其中该第一发送协议层的操作模式由第一参数集合确定，第一发送参数集合是确定第一发送协议层的操作模式的参数子集，其中该第二发送协议层的操作模式由第二发送参数集合确定，第二发送参数集合是确定第二发送协议层的操作模式的参数子集，其中根据模拟第一通信层和第二通信层的行为的抽象模型成对确定第一发送参数集合和第二发送参数集合，其中该接收协议包括第一接收协议层和第二接收协议层，其中该第一接收协议层的操作模式由第一接收参数集合确定，并且其中该第二接收协议层的操作模式由第二接收参数集合确定，该方法包括下列步骤：
接收指示第一发送参数集合和第二发送参数集合的参数信息；
确定对应于第一发送参数集合的第一接收参数集合，和对应于第二发送参数集合的第二接收参数集合；
向第一通信层提供第一接收参数集合及向第二通信层提供第二接收参数集合。
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Families Citing this family (61)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1678920B1 (en) * 2003-10-15 2007-04-18 NTT DoCoMo, Inc. Apparatus and method for controlling an operation of a plurality of communication layers in a layered communication scenario
US7583645B2 (en) * 2004-09-01 2009-09-01 Intel Corporation Adaptive MAC architecture for wireless networks
EP1920608B1 (en) 2005-08-30 2018-11-14 Thomson Licensing Cross-layer optimization for scalable video multicast over ieee 802.11 wireless local area networks
US8339948B2 (en) * 2005-09-16 2012-12-25 Ntt Docomo, Inc. Method for improving capacity in multi-hop wireless mesh networks
US8670309B2 (en) * 2005-09-30 2014-03-11 Alcatel Lucent Method and apparatus for preventing activation of a congestion control process
KR100728037B1 (ko) * 2006-03-03 2007-06-14 삼성전자주식회사 무선 데이터 스트리밍 시스템의 파라미터 제어 방법 및장치
US8102863B1 (en) 2006-06-27 2012-01-24 Qurio Holdings, Inc. High-speed WAN to wireless LAN gateway
US8072950B2 (en) * 2006-07-05 2011-12-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Collaborative mobile ad hoc network infrastructure
US8601155B2 (en) * 2006-08-16 2013-12-03 Oracle America, Inc. Telemetry stream performance analysis and optimization
EP1901524B1 (en) * 2006-09-15 2009-03-11 NTT DoCoMo Inc. Apparatus for supporting data communication between a configuration means and a data processing means for cross-layer optimization
US8744470B2 (en) * 2006-12-22 2014-06-03 Disney Enterprises, Inc. Optimization of data delivery in mobile networks
US7971132B2 (en) * 2007-01-05 2011-06-28 Dialogic Corporation Universal multimedia engine and method for producing the same
GB0708440D0 (en) * 2007-05-02 2007-06-06 Film Night Ltd Data transmission
JP5339697B2 (ja) * 2007-08-14 2013-11-13 キヤノン株式会社 送信装置、送信方法、及びコンピュータプログラム
US20090161613A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-25 Mark Kent Method and system for constructing channel quality indicator tables for feedback in a communication system
US8793117B1 (en) * 2008-04-16 2014-07-29 Scalable Network Technologies, Inc. System and method for virtualization of networking system software via emulation
EP2139179A1 (en) * 2008-06-26 2009-12-30 THOMSON Licensing Method and apparatus for reporting state information
US9544924B2 (en) 2008-11-25 2017-01-10 Lantiq Beteiligungs-GmbH & Co. KG Ad hoc communication protocol method and apparatus
US8392607B2 (en) * 2009-01-26 2013-03-05 Panasonic Corporation Relay device, control method, and program
US7990897B2 (en) * 2009-03-11 2011-08-02 Sony Corporation Method and apparatus for a wireless home mesh network with network topology visualizer
US8838824B2 (en) * 2009-03-16 2014-09-16 Onmobile Global Limited Method and apparatus for delivery of adapted media
US8423653B2 (en) * 2009-03-31 2013-04-16 Verizon Patent And Licensing Inc. Inter-layer parameter liaison systems and methods
WO2010142902A1 (fr) * 2009-06-11 2010-12-16 France Telecom Optimisation d'une communication de données, notamment pour des applications de transmission en continu de données vidéo
US20110019693A1 (en) * 2009-07-23 2011-01-27 Sanyo North America Corporation Adaptive network system with online learning and autonomous cross-layer optimization for delay-sensitive applications
US8699967B2 (en) * 2009-08-31 2014-04-15 Qualcomm Incorporated Uplink transmit diversity enhancement
US20120250690A1 (en) * 2009-12-01 2012-10-04 Samsung Electronics Co. Ltd. Method and apparatus for transmitting a multimedia data packet using cross layer optimization
WO2011087905A1 (en) * 2010-01-12 2011-07-21 Quantenna Communications, Inc. Quality of service and rate selection
US8504334B2 (en) * 2010-07-16 2013-08-06 Micron Technology, Inc. Simulating the transmission and simultaneous switching output noise of signals in a computer system
US8634302B2 (en) 2010-07-30 2014-01-21 Alcatel Lucent Apparatus for multi-cell support in a network
US20120093047A1 (en) * 2010-10-14 2012-04-19 Alcatel-Lucent USA Inc. via the Electronic Patent Assignment System (EPAS) Core abstraction layer for telecommunication network applications
US8737417B2 (en) 2010-11-12 2014-05-27 Alcatel Lucent Lock-less and zero copy messaging scheme for telecommunication network applications
US8730790B2 (en) 2010-11-19 2014-05-20 Alcatel Lucent Method and system for cell recovery in telecommunication networks
US8861434B2 (en) 2010-11-29 2014-10-14 Alcatel Lucent Method and system for improved multi-cell support on a single modem board
WO2012072144A1 (en) * 2010-12-03 2012-06-07 Nokia Siemens Networks Oy Facilitating device-to-device communication
US8675577B2 (en) * 2010-12-20 2014-03-18 Intel Corporation Signaling techniques for a multimedia-aware radio and network adaptation
EP3382992B1 (en) * 2011-04-01 2021-12-01 Intel Corporation Cross-layer optimized adaptive http streaming
CN102170700A (zh) * 2011-04-24 2011-08-31 广州大学 一种蜂窝ad hoc网络无线资源优化分配方法
KR101863965B1 (ko) * 2011-06-14 2018-06-08 삼성전자주식회사 적응적 멀티미디어 서비스를 제공하는 장치 및 방법
US9357482B2 (en) 2011-07-13 2016-05-31 Alcatel Lucent Method and system for dynamic power control for base stations
US10498359B2 (en) 2011-07-14 2019-12-03 Microsoft Technology Licensing, Llc Correction data
GB2492830B (en) * 2011-07-14 2018-06-27 Skype Correction data
CN103200572B (zh) * 2012-01-04 2018-06-19 中兴通讯股份有限公司 一种认知无线网络的跨层协作方法和系统
US9532080B2 (en) 2012-05-31 2016-12-27 Sonic Ip, Inc. Systems and methods for the reuse of encoding information in encoding alternative streams of video data
US9178790B2 (en) 2012-08-06 2015-11-03 Ixia Methods, systems, and computer readable media for controlling Tx and Rx throughput over TCP
KR101313019B1 (ko) * 2012-08-24 2013-10-01 주식회사 케이알파트너스 전자 기기 및 상기 전자 기기에서의 결제 방법
US9178823B2 (en) 2012-12-12 2015-11-03 Ixia Methods, systems, and computer readable media for generating simulated network traffic using different traffic flows and maintaining a configured distribution of traffic between the different traffic flows and a device under test
US9397901B2 (en) 2012-12-18 2016-07-19 Ixia Methods, systems, and computer readable media for classifying application traffic received at a network traffic emulation device that emulates multiple application servers
US9036497B2 (en) * 2013-01-07 2015-05-19 Snu R&Db Foundation Mobile video streaming enhancement in a network coding-capable wireless network
US9357210B2 (en) 2013-02-28 2016-05-31 Sonic Ip, Inc. Systems and methods of encoding multiple video streams for adaptive bitrate streaming
US9219569B2 (en) * 2013-03-09 2015-12-22 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for optimizing rate control based on packet aggregation considerations
US9116873B2 (en) * 2013-03-21 2015-08-25 Ixia Methods, systems, and computer readable media for adjusting load at a device under test
US9917753B2 (en) * 2015-06-12 2018-03-13 Level 3 Communications, Llc Network operational flaw detection using metrics
JP2017038261A (ja) 2015-08-11 2017-02-16 ソニー株式会社 情報処理装置、情報処理方法およびプログラム
CN109661851B (zh) * 2016-02-02 2022-12-02 恩智浦美国有限公司 用于自适应信道接入的方法和装置
DE102017204326A1 (de) * 2016-10-21 2018-04-26 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Überwachung der Qualität einer Datenverbindung sowie Teilnehmerstation und Netzverwaltungseinheit zur Verwendung bei dem Verfahren
CN108156614B (zh) * 2016-12-05 2021-03-09 上海诺基亚贝尔股份有限公司 用于进行发送功率和传输速率的联合优化的通信方法和设备
US10827358B2 (en) 2018-06-28 2020-11-03 At&T Intellectual Property I, L.P. Software-defined extended access network for internet-of-things for a 5G or other next generation network
US11336891B2 (en) * 2019-11-25 2022-05-17 Tencent America LLC Coding method and system with improved transform domain coefficient computation
US11381464B2 (en) 2019-11-28 2022-07-05 Keysight Technologies, Inc. Methods, systems, and computer readable media for implementing a generalized model for defining application state machines
US11342937B2 (en) * 2020-02-11 2022-05-24 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Adaptive cross-layer error control coding for heterogeneous application environments
CN111970722B (zh) * 2020-08-21 2024-03-19 宁夏隆基宁光仪表股份有限公司 一种基于nb通讯的智能仪表通讯方式优化方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1238891A (zh) * 1996-11-22 1999-12-15 西门子公司 在通信网络中动态通信管理的方法和路由选择系统

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0584027A2 (en) * 1992-08-19 1994-02-23 International Business Machines Corporation Seamless peer-to-peer communications in a layered communications architecture
CA2257319C (en) * 1998-12-30 2006-03-14 Northern Telecom Limited Dynamic radio link adaptation
US6718137B1 (en) * 1999-01-05 2004-04-06 Ciena Corporation Method and apparatus for configuration by a first network element based on operating parameters of a second network element
US6651117B1 (en) * 1999-11-03 2003-11-18 Adaptec, Inc. Network stack layer interface
US7366133B1 (en) * 1999-12-30 2008-04-29 Aperto Networks, Inc. Integrated, self-optimizing, multi-parameter/multi-variable point-to-multipoint communication system [II]
US6654384B1 (en) 1999-12-30 2003-11-25 Aperto Networks, Inc. Integrated self-optimizing multi-parameter and multi-variable point to multipoint communication system
US6785227B1 (en) * 2000-05-11 2004-08-31 Lucent Technologies Inc. Method and apparatus for multi-layer resource management in wireless communications systems
GB0011954D0 (en) * 2000-05-17 2000-07-05 Univ Surrey Protocol stacks
WO2001091416A2 (en) * 2000-05-19 2001-11-29 Enron Broadband Services, Inc. Globally accessible computer network-based broadband communication system with user-controllable quality of information delivery and flow priority
DE60215207T2 (de) * 2001-09-26 2007-08-30 Koninklijke Philips Electronics N.V. Verfahren und vorrichtung für ein rekonfigurierbares multimedia-system
US7889742B2 (en) * 2001-09-29 2011-02-15 Qualcomm, Incorporated Method and system for improving data throughput
US8089940B2 (en) * 2001-10-05 2012-01-03 Qualcomm Incorporated Method and system for efficient and reliable data packet transmission
US7218645B2 (en) * 2002-02-19 2007-05-15 Broadcom Corporation Method and apparatus optimizing a radio link
AU2003263782A1 (en) * 2002-07-12 2004-02-02 Sca Technica, Inc Self-booting software defined radio module
US7162722B1 (en) * 2002-11-27 2007-01-09 Massachusetts Mutual Life Insurance Company A Massmutual Financial Group Systems and methods for integrating a plurality of computer resources
US20040202197A1 (en) * 2003-04-08 2004-10-14 Docomo Communications Laboratories Usa, Inc. Mobile terminal and method of providing cross layer interaction in a mobile terminal
US20060114836A1 (en) * 2004-08-20 2006-06-01 Sofie Pollin Method for operating a combined multimedia -telecom system
US8228952B2 (en) * 2003-08-22 2012-07-24 Imec Method for operating a telecom system
WO2005041533A1 (en) * 2003-10-15 2005-05-06 Ntt Docomo, Inc. Apparatus and method for controlling an operation of a plurality of communication layers
EP1678920B1 (en) * 2003-10-15 2007-04-18 NTT DoCoMo, Inc. Apparatus and method for controlling an operation of a plurality of communication layers in a layered communication scenario
US7181667B2 (en) * 2005-01-04 2007-02-20 Motorola, Inc. Method and apparatus for modulating radio link control (RLC) ACK/NAK persistence to improve performance of data traffic
US7580385B2 (en) * 2005-01-31 2009-08-25 Alcatel-Lucent Usa Inc. Integrated base stations and a method of transmitting data units in a communications system for mobile devices

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1238891A (zh) * 1996-11-22 1999-12-15 西门子公司 在通信网络中动态通信管理的方法和路由选择系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Kyandoghere Kyamakya,Van Duc Nguyen.Cross-layer Optimization,Especially Combination of ChannelEstimation and Position Determination in Multihop WirelessNetworks(Cellular and Adhoc).Vehicular Technology Conference,2003,VTC 2003-Fall.2003 IEEE 58th3.2003,31537-1543. *
Yufeng Shan,Avideh Zakhor.Cross layer techniques for adaptive video streaming overwireless networks.Multimedia and Expo, 2002. ICME ＇02. Proceedings.,2002 IEEE International Conference1.2002,1227-280. *

Also Published As

Publication number Publication date
JP4287429B2 (ja) 2009-07-01
US20060268933A1 (en) 2006-11-30
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Hassan et al. TRG: Trading rate for good-put in wireless multimedia sensor networks
Seung Optimizing mobile multimedia content delivery
Wang et al. A cross-layer architecture with service adaptability for wireless multimedia networks
Khalil FEC Methods' Effects on Intelligent Video Streaming Over 2.4 GHz Wireless Channels: An Analysis

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