JP2005505163A - 再構築可能なマルチメディアシステムのための方法および装置 - Google Patents

Abstract

再構築可能なマルチメディアのシステム、方法および装置は、ソフトウェア限定無線（ＳＤＲ）の変調および符号化を動的に再構築するために通信スタックの複数の通信レイヤのモニタリングおよび再構築を提供する。このシステムは、再構築可能な対象仕様、デザインおよび性能パラメータを有するソフトウェア対象無線（ＳＷＲ）ライブラリであって前記ＳＷＲは無線通信により少なくとも１つの送信且つ受信マルチメディアコンテンツのために適合されるソフトウェア対象無線（ＳＷＲ）ライブラリ、前記ＳＷＲライブラリと通信状態にある制御器、前記制御器と通信状態にある電力管理装置モジュール、変調のための動的符号化情報を生成するために前記制御器と通信状態にある再構築可能な符号化器／復号化器、前記再構築可能な符号化器／復号化器および前記制御器と通信状態にあるＴＣＰ／ＩＰインタフェース、並びに、前記制御器および互いに通信状態にあるリンクレイヤと再構築可能な物理レイヤを有するアプリケーションレイヤであって前記物理レイヤはチャンネルとの通信のために適合され前記アプリケーションレイヤはマルチメディア配信のために少なくとも１つのドライバを有するアプリケーションレイヤ、を有するシステムである。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソフトウェア無線技術に関する。特に、本発明は上位レイヤアプリケーション、トラフィック、チャンネル状態および／または受信器特性に基づいてソフトウェア無線技術を再構築することに関する。
【背景技術】
【０００２】
ソフトウェア無線機（ＳＤＲ：Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｄｅｆｉｎｅｄ Ｒａｄｉｏ）技術は、インタフェース再構築性を達成するためのアート（ａｒｔ）期間の状態にある。ＳＤＲは、物理的レイヤのパラメータ化された制御により限定されたプログラマビリティを達成し、サイズ、重さ、電力およびコストが非常に重要でない基本的状態の実行に限定されている。用語としてのソフトウェア限定無線は、種々の、変調技術、広帯域または狭帯域操作、通信セキュリティ機能（ホッピングのような）および広い周波数領域に亘って現時点で発展している規格についての波形要求のソフトウェア制御を提供する無線を説明するために用いられている。
【０００３】
将来の無線ネットワークは着実に発展すると予想されるが、より新しいマルチメディアサービスが無許可のスペクトルバンドにおいてますます与えられているため、これらの変化は、複数のエアエアインタフェース規格に対するサポートを必要とする。複数のエアインタフェース規格のためのサポートは、時間が経てば、新しい規格が現れるにつれて、そして移動式ターミナルが異なるアクセスネットワークをもつ領域に移動するローミングにおけるように空間において、消費者のターミナルの物理的レイヤの再構築が必要となる。
【０００４】
さらに、再構築は、提供されるマルチメディアコンテンツのタイプおよびそのようなコンテンツと交換する装置の能力とタイプに基づいて必要とされる。特に、デジタル信号プロセッサとマイクロプロセッサの将来を見据えたプログラム可能アーキテクチャの必要性が求められる。しかしながら、現在まで、マルチメディアトラフィックを担持する無線ネットワークに適用された既知のソフトウェア無線アーキテクチャは存在しない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の特徴に従って、同じモデム装置が、所望のエアインタフェースを実行するために再構築される。装置のプログラマビリティはパラメータのダウンロードに制限されない。その代わりに、ハードウェア機能の全部の仕様をダウンロードすることができ、それ故、その全部の仕様を十分にプログラム可能な解決方法にすることができる。インテリジェント制御器は、送信器／受信器装置電力制限およびモデム装置を再構築するチャンネル状態を送信されるトラフィック（データ）の性質についての情報を加える。従って、装置のプログラマビリティは、装置により送信されるトラフィックにとってａｇｎｏｓｔｉｃ（不可知論者）ではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１に、本発明の特徴に従ったマルチメディアシステムに基づくソフトウェア限定無線のためのシステムアーキテクチャを示している。
【０００７】
以下に、再構築可能な符号化器／復号化器の例について、図１に関連付けて説明するが、説明する特徴は例示目的で提供するものであって制限的なものではないこと、並びに、本発明の主旨および同時提出の請求の範囲を逸脱することなく多くの他のタイプのシステムが存在することは、当業者に理解される必要がある。例えば、ＭＰＥＧのような標準的映像技術およびウェーブレットベースの符号化技術を使用することが可能である。そのようなアルゴリズムの重要な特徴は、アルゴリズムが（複雑性および拡張性を可能にする）特徴かまたはパケット損失に対するアルゴリズムのローバスト性のどちらかにおいて再構築可能であることである。それ故、符号化効率、複雑性および弾力性の間のトレードオフを施すことができ、再構築可能な符号化器／復号化器に導かれることとなる。
【０００８】
本発明の市場性をエンハンスするために、コスト−弾力性のトレードオフが顧客のターミナルとして用いられるＳＤＲのために最適化されることが好ましい。
【０００９】
図１における実線は、通信スタックにおける種々のレイヤを横断するデータフローを示している。図１に示すように、再構築可能な物理的レイヤ１００はチャンネル１１０およびインテリジェント制御器１１５と通信する。リンクレイヤ１２０および物理レイヤ１００はアプリケーションレイヤ２５を形成する。アプリケーションレイヤはアプリケーションドライバを有する。そのようなドライバの２つの例は、（１）ローバストマルチメディア配信と（２）ビットレートおよび複雑性拡張可能マルチメディア配信である。スタックは、装置電力管理モジュール１３５、再構築復号化器／符号化器１４０およびＴＣＰ／ＩＰインタフェースを有することが可能である。
【００１０】
ローバストマルチメディア配信に関して、無線ネットワークに亘ってＱｏＳに影響を与える種々の因子を考慮することが必要である。これらの因子は、図１に示すプロトコルスタックの異なるレイヤの橋渡しをし、マルチパスフェーディングとユーザ移動性とによりもたらされるチャンネル特性における変化を伴う簿つりレイヤ１００において開始し、トランスポートされるデータストリームの特性における変化をもつリンクレイヤ１２０を有する。本発明の特徴に従って、クロスレイヤ最適化方法を実施することが必要である。変調は動的に再構築され、符号化技術はチャンネル特性と装置の電力制限に基づいて物理レイヤにおいて再構築される。このプロセスは、ソフトウェア無線（ＳＷＲ）の概念に基づいて発展する技術により達成される。
【００１１】
ビットレートおよび複雑性拡張可能マルチメディア配信に関して、映像コンテンツの普遍的な符号化が存在する必要があり、それ故、その配信は、例えば、ＭＰＥＧ−４または３−Ｄウェーブレットのような技術を使用することによる特性および制限の変化を伴うネットワークに亘って伝送されることができる。４Ｇ無線アクセスの見通しからの重要なパラダイムは、普遍的なマルチメディアアクセス（ＵＭＡ）がいつでもどこからでも所望の映像ストリームは何でも見るために数多くのユーザ／クライアントによりマルチメディアのデータがどのようにアクセスされることができるかについて調べる方法とすることができる。ＵＭＡフレームワークにおいて、マルチメディア情報は次の３つのパラメータ、すなわち、ユーザの好み、チャンネル特性および装置の能力に依存してネットワークからアクセスされる。それ故、再構築可能である拡張可能な復号化技術を使用することができる。これらの拡張可能な符号化技術は、様々なクライアント（装置）と経験されたネットワーク条件に従ってストリーミングを可能にする受信器駆動による拡張可能映像技術を可能にする。
【００１２】
さらに、ネットワークレイヤが基礎的ＱｏＳにおける変化から無関係にするというより帯域幅適応をサポートするためのアプリケーションと協働することが必要であるため、対応する４Ｇ無線ネットワークに亘る拡張可能映像のための対応するクロスレイヤ保護方法を使用することができる。
【００１３】
本発明に従って、システムアーキテクチャは、無線レイヤがコンテンツを認識する方式で再構築されるようなものであり、このことは、再構築のタイミングとその仕様がスタックの種々のレイヤに亘って実行される必要があることを意味する。インテリジェント制御器１１５は種々のレイヤに亘っている。また、一部の信号はスタックと制御器との間において交換される必要があることが、図１における破線で示される矢印から理解される。さらに、アプリケーションレイヤと物理レイヤの両方からの情報の連携に基づいて、再構築がなされる。
【００１４】
ＳＷＲライブラリモジュール１３０は少なくとも１つの送信および受信能力（Ｔｘ／Ｒｘ）に適応される。ＳＷＲライブラリモジュールは、再構築可能な対象仕様、デザインおよび性能パラメータを有する。ＳＷＲは、無線ネットワークのサービスの品質（ＱｏＳ）に影響を与えるプロトコルスタックの一連の因子に従って再構築される。インテリジェント制御器１１５は、装置電力管理モジュール１３５との通信から、トラフィック（送信されるデータ）、送信器／受信器電力制限の特性に関する情報を加える。例えば、ローカル装置電力管理リクエストは装置パワー管理モジュール１３５から制御器１１５により受信される。
【００１５】
インテリジェント制御器は、スタックの種々のレイヤに収集されるデータに従って、ソフトウェア無線（ＳＷＲ）を適切に再構築する決定を行う。このプロセスはクロス最適化方法というが、従来は知られていない。種々のレイヤのモニタリングを考慮するアルゴリズムは、ＭＰＥＧ、ウェーブレットベースの符号化、ＭＰＥＧ−２等のような標準的映像技術を用いることができる。アルゴリズムについてリクエストされることは、（拡張性を可能にする）特徴かまたはパケット損失に対するローバスト性のどちらかにおける再構築である。
【００１６】
図２Ａおよび２Ｂは、本発明に従った方法の１つの特徴の概要を示している。
【００１７】
図２Ａの段階（ａ）において、再構築可能な対象仕様、デザインおよび性能パラメータを有するＳＷＲライブラリモジュールが提供される。
【００１８】
段階（ｂ）において、制御器がＳＷＲラーブラ利モジュールとの通信において提供される。
【００１９】
段階（ｃ）において、電力管理装置モジュールが制御器との通信において提供される。
【００２０】
段階（ｄ）において、再構築復号化器／符号化器が変調のために動的符号化情報をもつＳＷＲを提供される。
【００２１】
段階（ｅ）において、ＴＣＰ／ＩＰインタフェースが復号化器と制御器との通信において提供される。
【００２２】
段階（ｆ）において、リンクレイヤおよび再構築物理レイヤを有するアプリケーションレイヤが提供され、物理レイヤは通信のためにチャンネルを適合させ、アプリケーションレイヤはマルチメディア配信のために少なくとも１つのドライバを有する。
【００２３】
段階（ｇ）において、制御器は、物理レイヤ、アプリケーションレイヤおよび装置電力管理レイヤのようなレイヤのスタックのチャンネル状態、電力制限および所定のＱｏＳ基準をモニタする。
【００２４】
段階（ｈ）において、制御器によりモニタされるレイヤの状態の変化に従って、動的な変調の再構築および／または符号化／復号化が存在する。再構築は、既知の再構築アルゴリズムに従って、または装置のために具体的に書き込まれる。従って、マルチメディア配信をエンハンスするためにクロスレイヤ最適化方法を用いるマルチメディア配信のための動的システムが存在する。
【００２５】
インテリジェント制御器に関連して、符号化器／復号化器モジュール１４０は、物理レイヤからのチャンネル状態、装置電力制限およびトランスポートされるデータストリームの特性に関する情報に従って、変調および符号化を再構築する。最良のモードにおける本発明は上記の基準全てに従って再構築を実行する一方、再構築は、上記の基準の１つまたは一部、或いは追加の基準に従うことが可能である。本発明に従ったマルチメディアコンテンツを配送するためのシステムに加えて、ＳＷＲの通信スタックの種々のスタックレイヤのモニタリングに従った符号化器／復号化器の変調および／または符号化／復号化をモニタし且つ動的に再構築するために再構築可能な符号化器／復号化器を有するモデムはまた、請求の範囲に記載されている発明の一部である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のアーキテクチャの１つの構成の第１の特徴を示す図である。
【図２Ａ】本発明に従った方法の１つの特徴の概要についてのフロー図を示している。
【図２Ｂ】本発明に従った方法の１つの特徴の概要についてのフロー図を示している。

Claims (17)

1. 再構築可能な対象仕様、デザインおよび性能パラメータを有するソフトウェア対象無線（ＳＷＲ）ライブラリであって、前記ＳＷＲは無線通信により少なくとも１つの送信且つ受信マルチメディアコンテンツのために適合される、ソフトウェア対象無線（ＳＷＲ）ライブラリ；
   前記ＳＷＲライブラリと通信状態にある制御器；
   前記制御器と通信状態にある電力管理装置モジュール；
   変調のための動的符号化情報を用いて前記ＳＷＲを生成するために前記制御器と通信状態にある再構築可能な符号化器／復号化器；
   前記再構築可能な符号化器／復号化器および前記制御器と通信状態にあるＴＣＰ／ＩＰインタフェース；並びに
   前記制御器および互いに通信状態にあるリンクレイヤと再構築可能な物理レイヤとを有するアプリケーションレイヤであって、前記物理レイヤはチャンネルとの通信のために適合され、前記アプリケーションレイヤはマルチメディア配信のために少なくとも１つのドライバを有する、アプリケーションレイヤ；
   を有する再構築可能なマルチメディアシステムであって、
   前記制御器は物理レイヤおよびリンクレイヤの情報をモニタし、前記再構築可能な符号化器／復号化器は、
   （ａ）チャンネル状態と装置電力制限とに従う前記物理レイヤ；
   （ｂ）マルチユーザネットワークにおけるネットワークアクセス遅延の変化に従う前記リンクレイヤ；並びに
   （ｃ）トランスポートされるデータストリームの特性の変化に従うアプリケーションレイヤ；
   から、前記制御器に関連するクロスレイヤ最適化方法に従って、マルチメディアコンテンツの変調および符号化を動的に再構築する；
   ことを特徴とする再構築可能なマルチメディアシステム。
2. 請求項１に記載の再構築可能なマルチメディアシステムであって、前記再構築可能な符号化器／復号化器はクロスレイヤ最適化の間にウェーブレットベースの符号化を使用する、ことを特徴とする再構築可能なマルチメディアシステム。
3. 請求項１に記載の再構築可能なマルチメディアシステムであって、前記再構築可能な符号化器／復号化器はクロスレイヤ最適化の間にＭＰＥＧ符号化を使用する、ことを特徴とする再構築可能なマルチメディアシステム。
4. 請求項１に記載の再構築可能なマルチメディアシステムであって、前記再構築可能な符号化器／復号化器はウェーブレット符号化を使用する、ことを特徴とする再構築可能なマルチメディアシステム。
5. 請求項１に記載の再構築可能なマルチメディアシステムであって、前記電力管理装置モジュールは提供される所定のサービスの品質（ＱｏＳ）基準に従って機能する、ことを特徴とする再構築可能なマルチメディアシステム。
6. 請求項１に記載の再構築可能なマルチメディアシステムであって、前記制御器および前記再構築可能な符号化器／復号化器は、ソフトウェア限定無線機（ＳＤＲ）を用いて所望のエアインタフェースを実行するために適合される再構築可能なモデムをさらに有する、ことを特徴とする再構築可能なマルチメディアシステム。
7. 再構築可能なマルチメディアシステムを提供するための方法であって：
   （ａ）再構築可能な対象仕様、デザインおよび性能パラメータを有するソフトウェア対象無線（ＳＷＲ）ライブラリを提供する段階であって、前記ＳＷＲは無線通信により少なくとも１つの送信および受信マルチメディアコンテンツのために適合される、段階；
   （ｂ）前記ＳＷＲライブラリと通信状態にある制御器を提供する段階；
   （ｃ）前記制御器と通信状態にある電力管理装置モジュールを提供する段階；
   （ｄ）変調のための動的符号化情報を用いて前記ＳＷＲを生成するために前記制御器と通信状態にある再構築可能な符号化器／復号化器を提供する段階；
   （ｅ）前記再構築可能な符号化器／復号化器および前記制御器と通信状態にあるＴＣＰ／ＩＰインタフェースを提供する段階；並びに
   （ｆ）前記制御器および互いに通信状態にあるリンクレイヤと再構築可能な物理レイヤを有するアプリケーションレイヤを提供する段階であって、前記物理レイヤはチャンネルとの通信のために適合され、前記アプリケーションレイヤはマルチメディア配信のために少なくとも１つのドライバを有する、段階；
   （ｇ）チャンネル状態、装置電力制限および所定のサービスの品質（ＱｏＳ）の基準を前記制御器によりモニタリングする段階；並びに
   （ｈ）前記制御器に関連する前記再構築可能な符号化器／復号化器によりクロスレイヤ最適化方法に従って、マルチメディアコンテンツの変調および符号化を、（１）チャンネル状態と装置電力制限とに従う前記物理レイヤ、（２）マルチユーザネットワークにおけるネットワークアクセス遅延の変化に従う前記リンクレイヤ、および（３）トランスポートされるデータストリームの特性の変化に従うアプリケーションレイヤ、から再構築する段階；
   を有することを特徴とする方法。
8. 請求項７に記載の方法であって、前記再構築可能な符号化器／復号化器はクロスレイヤ最適化の間にウェーブレットベースの符号化を使用する、ことを特徴とする方法。
9. 請求項７に記載の方法であって、前記再構築可能な符号化器／復号化器はクロスレイヤ最適化の間にＭＰＥＧアルゴリズムを使用する、ことを特徴とする方法。
10. 請求項７に記載の方法であって、前記再構築可能な符号化器／復号化器は３−Ｄウェーブレットアルゴリズムを使用する、ことを特徴とする方法。
11. 請求項７に記載の方法であって、前記電力管理装置モジュールは提供される所定のサービスの品質（ＱｏＳ）の基準に従って機能する、ことを特徴とする方法。
12. ソフトウェア無線（ＳＷＲ）によるマルチメディアスケール配信のための再構築可能なモデムであって：
    ソフトウェア限定無線機（ＳＤＲ）を用いて所望のエアインタフェースを実行するために適合される再構築可能な符号化器／復号化器であって、前記ＳＤＲは複数のレイヤを有する通信スタックを有する、符号化器／復号化器；並びに
    複数の通信スタックのレイヤのクロスレイヤ最適化をモニタリングするためおよび通信スタックの状態を変化させるために所定の基準に従って符号化器／復号化器によりマルチメディアコンテンツの変調および符号化を動的に再構築するための制御器；
    を有することを特徴とする再構築可能なモデム。
13. 請求項１２に記載のモデムであって、前記再構築可能な符号化器／復号化器は前記通信スタックの最適化の間にウェーブレットベースの復号化を使用する、ことを特徴とする再構築可能なモデム。
14. 請求項１３に記載のモデムであって、前記ウェーブレットベースの復号化は３−Ｄウェーブレットを有する、ことを特徴とする方法。
15. 請求項１２に記載のモデムであって、前記再構築可能な符号化器／復号化器は前記通信スタックの最適化の間にＭＰＥＧを使用する、ことを特徴とする再構築可能なモデム。
16. 請求項１５に記載のモデムであって、前記通信スタックの前記クロスレイヤ最適化は、少なくとも１つの、（ａ）チャンネル状態と関連するチャンネルおよび装置の装置電力制限と、（ｂ）マルチユーザネットワークのネットワークアクセス遅延における変化、および（ｃ）トランスポートされるデータストリームの特性における変化、に関して、複数のレイヤの動的最適化を有する、ことを特徴とする再構築可能なモデム。
17. 請求項１５に記載のモデムであって、前記通信スタックの前記クロスレイヤ最適化は所定のサービスの品質（ＱｏＳ）に従って実行される、ことを特徴とする再構築可能なモデム。

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