JP2009513072A - 逆方向リンク情報に基づいたビデオ誤り制御 - Google Patents

逆方向リンク情報に基づいたビデオ誤り制御 Download PDF

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Abstract

本開示は、逆方向リンク下位レイヤによって支援されたビデオ誤り制御に関する。方法は、ビデオ・データをエンコードし、エンコードされたビデオ・データを備えたパケットを生成し、このパケットを、無線チャネルを介してアクセス・ネットワークへ送信することができる。メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤは、アクセス・ネットワークから否定的なアクノレッジメント（ＮＡＫ）を受信することができる。この方法は、受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられているかを判定することができる。受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられている場合、この方法は、誤り制御を実行することができる。

Description

本開示は、ビデオ・エンコードに関し、更に詳しくは、逆方向リンク・レイヤによって支援されたビデオ誤り制御に関する。
セルラ電話は、オーディオ・パケット（またはフレーム）を生成するために、例えばマイクロホンや音声合成装置、およびオーディオ・エンコーダのようなオーディオ・キャプチャ・デバイスを含んでいる。セルラ電話は、ラジオ・リンク・プロトコル（ＲＬＰ）モジュール、メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤ、物理（ＰＨＹ）レイヤのようなプロトコル・レイヤおよびモジュールを使用することができる。この電話は、ＲＬＰキューにオーディオ・パケットを配置することができる。ＭＡＣレイヤ・モジュールは、ＲＬＰキューのコンテンツから、ＭＡＣレイヤ・パケットを生成することができる。ＭＡＣレイヤ・パケットは、通信チャネルを介して別の通信デバイスへ送信するためにＰＨＹレイヤ・パケットに変換されうる。
本願は、"METHODS AND SYSTEMS FOR ADAPTIVE ENCODING OF REAL-TIME INFORMATION IN PACKET-SWITCHED WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS"（代理人整理番号０５１１２６）と題され、２００５年１２月２１日に出願され、譲渡された米国特許出願１１／３１５，３９９号の優先権を主張する一部継続出願である。米国特許出願１１／３１５，３９９号は、２００５年１０月２１日に出願された米国仮出願６０／７２９，０１７号の優先権を主張しており、これら出願は本明細書において参照によりその全体が組み込まれている。
発明の概要
１つの局面は、ビデオ・データをエンコードすることと、エンコードされたビデオ・データを備えたインターネット・プロトコル（ＩＰ）パケットを生成することと、このパケットを、無線チャネルを介してアクセス・ネットワークへ送信することと、メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤにおいて、アクセス・ネットワークから否定的なアクノレッジメント（ＮＡＫ）を受信することと、受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられているかを判定することと、どのＩＰパケットが、送信中に失われたデータを含むのかを判定することと、受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられている場合、誤り制御を実行することとを備える方法に関する。
別の局面は、ビデオ・データの第１のフレームをエンコードすることと、ビデオ・データのエンコードされた第１のフレームを備えたパケットを生成することと、このパケットを、無線チャネルを介してアクセス・ネットワークへ送信することと、ビデオ・データの第２のフレームをエンコードする前に、アクセス・ネットワークから否定的なアクノレッジメント（ＮＡＫ）をメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤが受信したかを判定することと、受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられているかを判定することと、受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられているのであれば、誤り制御を実行することとを備える方法に関する。
別の局面は、ビデオ・データをエンコードし、エンコードされたビデオ・データを備えたインターネット・プロトコル（ＩＰ）パケットを生成し、このパケットを、無線チャネルを介してアクセス・ネットワークへ送信し、メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤにおいて、アクセス・ネットワークから否定的なアクノレッジメント（ＮＡＫ）を受信し、受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられているかを判定し、どのＩＰパケットが、送信中に失われたデータを含むのかを判定し、受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられているのであれば、誤り制御を実行するように構成された命令群のセットを格納する機械読取可能メモリを備える装置に関する。
別の局面は、ビデオ・データの第１のフレームをエンコードし、ビデオ・データのエンコードされた第１のフレームを備えたパケットを生成し、このパケットを、無線チャネルを介してアクセス・ネットワークへ送信し、ビデオ・データの第２のフレームをエンコードする前に、アクセス・ネットワークから否定的なアクノレッジメント（ＮＡＫ）をメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤが受信したかを判定し、受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられているかを判定し、受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられているのであれば、誤り制御を実行するように構成された命令群のセットを格納する機械読取可能メモリを備える装置に関する。
別の局面は、ビデオ・データをエンコードするように構成されたビデオ・エンコーダと、エンコードされたビデオ・データを備えたインターネット・プロトコル（ＩＰ）パケットを生成するように構成されたモジュールと、（ａ）このパケットを、無線チャネルを介してアクセス・ネットワークへ送信し、（ｂ）メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤにおいて、アクセス・ネットワークから否定的なアクノレッジメント（ＮＡＫ）を受信するトランシーバとを備える装置に関する。このモジュールは、受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられているかを判定し、どのＩＰパケットが、送信中に失われたデータを含むのかを判定し、受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられているのであれば、ビデオ・エンコーダは、誤り制御を実行するように構成されている。
装置は、ビデオ・データの第１のフレームをエンコードするように構成されたビデオ・エンコーダと、ビデオ・データのエンコードされた第１のフレームを備えたパケットを生成するように構成された第１のモジュールと、（ａ）このパケットを、無線チャネルを介してアクセス・ネットワークへ送信し、（ｂ）メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤにおいて、アクセス・ネットワークから否定的なアクノレッジメント（ＮＡＫ）を受信するように構成されたトランシーバと、ビデオ・データの第２のフレームをエンコードする前に、アクセス・ネットワークからＮＡＫをＭＡＣレイヤが受信したかを判定し、受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられているかを判定する第２のモジュールと、受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられているのであれば、誤り制御を実行する誤り制御モジュールとを備える。
１または複数の実施形態の詳細は、添付図面および下記詳細な説明で述べられる。
詳細な説明
（ビデオ・オーディオ・エンコードおよび送信）
図１は、送信チャネル１６（アクセス・ネットワーク要素１５を含む）を介してデコーダ・デバイス１４へデータを送るビデオおよびオーディオ・エンコーダ・デバイス１２を備える通信システム１０を例示する。エンコーダ・デバイス１２およびデコーダ・デバイス１４は、システム１０の全体にわたって分散することができる。エンコーダ・デバイス１２およびデコーダ・デバイス１４は、例えば、無線電話、セルラ電話、ラップトップ・コンピュータ、無線マルチメディア・デバイス、無線通信パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）カード、携帯情報端末（ＰＤＡ）、外部または内蔵モデム、あるいは無線チャネルを介して通信する様々なタイプのデバイスを表わすことができる。
エンコーダ・デバイス１２およびデコーダ・デバイス１４はそれぞれ、例えば、アクセス端末（ＡＴ）、アクセス・ユニット、加入者ユニット、移動局、モバイル・デバイス、モバイル・ユニット、モバイル電話、モバイル、遠隔局、遠隔端末、遠隔ユニット、ユーザ・デバイス、ユーザ機器、ハンドヘルド・デバイス等のような様々な名称を持つことができる。
デバイス１２，１４はそれぞれ、順方向リンク（ＦＬ）および／または逆方向リンク（ＲＬ）でアクセス・ネットワーク（ＡＮ）要素１５と通信することができる。ＦＬ（又はダウンリンク）は、ＡＮ１５からデバイス１２，１４への送信を指す。逆方向リンク（又はアップリンク）は、デバイス１２，１４からＡＮ１５への送信を指す。ＡＮ１５は、通信システムのネットワーク部分を指すかもしれないし、（限定される訳ではないが）、基地局（ＢＳ）、基地局トランシーバ・システム（ＢＴＳ）、アクセス・ポイント（ＡＰ）、モデム・プール・トランシーバ（ＭＰＴ）、ノードＢ（例えば、ＷＣＤＭＡタイプ・システムにおいて）の機能を含んでいることも、実装することも可能である。
エンコーダ・デバイス１２は、第１のビデオ通信デバイスに存在することができ、オーディオ・ソース１７、ビデオ・ソース１８、ビデオ・エンコーダ２０、オーディオ・エンコーダ２２、リアル・タイム・トランスポート・プロトコル（ＲＴＰ）／ユーザ・データグラム・プロトコル（ＵＤＰ）／インターネット・プロトコル（ＩＰ）２６、無線リンクプロトコル（ＲＬＰ）キュー２８、ＭＡＣレイヤ・モジュール３０、および物理（ＰＨＹ）レイヤ・モジュール３２を含むことができる。エンコーダ・デバイス１２の他の実施形態は、図１に示される要素の代わりに、あるいはその要素に加えて他の要素を含むことができる。エンコーダ・デバイス１２のその他の実施形態は、図１で示されるものよりも少数の要素を含むことができる。
デコーダ・デバイス１４は、別のビデオ通信デバイス内に存在することができ、ＰＨＹレイヤ・モジュール３４、ＭＡＣレイヤ・モジュール３６、ＲＬＰキュー３８、ＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰ変換モジュール４０、ビデオ・デコーダ４２、オーディオ・デコーダ４４、オーディオ出力ユニット４６、およびビデオ出力ユニット４８を含むことができる。デコーダ・デバイス１４の他の実施形態は、図１に示される要素の代わりに、あるいはその要素に加えて他の要素を含むことができる。デコーダ・デバイス１４の他の実施形態は、図１に示されるものより少数の要素を含むことができる。
システム１０は、チャネル１６を経由して、例えばビデオ・テレフォニ（ＶＴ）のような双方向ビデオ・オーディオ送信を提供することができる。相反するエンコード・モジュール、デコード・モジュール、および変換モジュールが、チャネル１６の反対端上に提供されうる。幾つかの実施形態では、エンコーダ・デバイス１２およびデコーダ・デバイス１４は、例えば、ビデオ・ストリーミング、ＶＴ、あるいはそれら両方のために装備された無線モバイル端末のようなビデオ通信デバイス内に組み込むことができる。モバイル端末は、例えばＲＴＰ、ＵＤＰ、あるいはＩＰのようなパケット交換規格に従ってＶＴをサポートすることができる。
ビデオ・ソース１８は、例えばビデオ・カメラのようなビデオ・キャプチャ・デバイス、１または複数のビデオ・アーカイブ、あるいは、ビデオ・カメラとビデオ・アーカイブとの組合せでありうる。ビデオ・エンコーダ２０は、例えばＭＰＥＧ−４のようなビデオ圧縮方法にしたがってエンコードされたビデオ・データ・パケットを生成する。例えば、国際電気通信連合（ＩＴＵ）Ｈ．２６３、ＩＴＵ Ｈ．２６４、あるいはＭＰＥＧ−２方式のような他のビデオ圧縮方法を使用しても良い。ビデオ・エンコーダ２０は、一般にコーデックに依存するビデオ・ソース・レート制御スキームを提供することができる。例えば、ビデオ・エンコーダ２０は、ＭＰＥＧ−４、ＩＴＵ Ｈ．２６３、あるいはＩＴＵ Ｈ．２６４に従うビデオ・エンコードに適応されうる。ビデオ・エンコーダ２０は、ＤＳＰあるいは組込式ロジック・コアによって実現されうる。
オーディオ・ソース１７は、例えばマイクロホンのようなオーディオ・キャプチャ・デバイスあるいは音声合成装置デバイスでありうる。オーディオ・エンコーダ２２は、オーディオ・データをエンコードし、ビデオ・データを伴うオーディオ・パケットを生成することができる。このオーディオ・データは、例えば適応性マルチレート狭帯域（ＡＭＲ−ＮＢ）のようなオーディオ圧縮方法、あるいはその他の技術に従ってエンコードされうる。ＶＴアプリケーションについては、ビデオによって、参加者は、ＶＴ会議を見ることが可能になるだろう。また、オーディオによって、参加者の話す声が、聞かれるようになるだろう。
ＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰ変換モジュール２６は、ビデオ・エンコーダ２０およびオーディオ・エンコーダ２２からビデオ・オーディオ・データ・パケットを得る。ＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰ変換モジュール２６は、オーディオ・エンコーダ２２およびビデオ・エンコーダ２０から受信したオーディオおよびビデオ・データ・パケットに、適切なＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰヘッダ情報を加え、ＲＬＰキュー２８にデータ・パケットを配置することができる。ＲＴＰは、ＵＤＰのトップで実行可能である。ＵＤＰは、ＩＰのトップで実行可能である。ＩＰは、１つの構成において、ポイント・トゥ・ポイント・プロトコル（ＰＰＰ）レイヤのトップで実行可能である。
ＭＡＣレイヤ・モジュール３０は、ＲＬＰキュー２８からＲＬＰパケットを検索し、ＭＡＣレイヤ・パケットを生成することができる。ＭＡＣレイヤ・パケットはそれぞれ、ＲＬＰキュー２８内に含まれているＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰヘッダ情報およびオーディオまたはビデオ・パケット・データを運ぶことができる。
オーディオ・パケットは、ビデオ・パケットとは無関係にＲＬＰキュー２８へ挿入されうる。ある場合には、ＲＬＰキュー２８のコンテンツから生成されたＭＡＣレイヤ・パケットが、ヘッダ情報およびビデオ・パケット・データのみを運ぶだろう。他の場合には、ＭＡＣレイヤ・パケットは、ヘッダ情報およびオーディオ・パケット・データのみを運ぶだろう。他の場合では、ＭＡＣレイヤ・パケットは、ＲＬＰキュー２８のコンテンツに依存して、ヘッダ情報、オーディオ・パケット・データおよびビデオ・パケット・データを運ぶだろう。ＭＡＣレイヤ・パケットは、無線リンク・プロトコル（ＲＬＰ）に従って構成され、ＭＡＣ ＲＬＰパケットと称することもできる。
ＰＨＹレイヤ・モジュール３２は、チャネル１６を介して送信するために、ＭＡＣ ＰＬＰパケットを、ＰＨＹレイヤ・パケットに変換することができる。チャネル１６は、ＰＨＹレイヤ・パケットをデコーダ・デバイス１４へ運ぶ。
デコーダ・デバイス１４では、ＰＨＹレイヤ・モジュール３４およびＭＡＣレイヤ・モジュール３６が、相反する方式で動作しうる。ＰＨＹレイヤ・モジュール３４は、ＰＨＹレイヤ・パケットからＭＡＣレイヤ・パケットを識別し、チャネル１６から受信したＰＨＹレイヤ・パケットを、ＭＡＣ ＲＬＰパケットへ変換し、再アセンブルすることができる。
ＭＡＣレイヤ・モジュール３６は、ＲＬＰキュー３８の中へＭＡＣ ＲＬＰパケットを挿入するためのビデオおよびオーディオ・パケットを提供するために、ＭＡＣ ＲＬＰパケットのコンテンツを再アセンブルすることができる。ＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰ変換モジュール４０は、同伴するヘッダ情報を、ＲＬＰキュー３８内のデータから削除／除去し、ビデオ・デコーダ４２およびオーディオ・デコーダ４４それぞれに配信するため、ビデオおよびオーディオ・データを再アセンブルすることができる。
ビデオ・デコーダ４２は、ディスプレイ・デバイス（ビデオ出力）４８の駆動に使用されるビデオ・データのストリームを生成するためにビデオ・データ・フレームをデコードする。オーディオ・デコーダ４４は、例えばオーディオ・スピーカ（オーディオ出力）４６を経由してユーザへ提示するオーディオ情報を生成するために、オーディオ・データをデコードする。
ビデオ・テレフォニ（ＶＴ）は、例えばシステム１２，１４のような少なくとも２つのデバイス間でのオーディオおよびビデオ・パケットのリアルタイム通信を指す。モバイルＶＴアプリケーションでは、ＶＴデバイス（無線端末）は、無線順方向リンク（ＦＬ）（すなわち「ダウンリンク」）を経由して、基地局からＰＨＹレイヤ・パケットを受信する。ＶＴデバイスは、無線逆方向リンク（ＲＬ）（すなわち「アップリンク」）を経由して、基地局へＰＨＹレイヤ・パケットを送信する。
システム１０およびチャネル１６は、例えば、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、あるいは直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）のような１または複数の無線通信技術、あるいは別の適切な無線技術をサポートするように設計されうる。上記の無線通信技術は、様々なラジオ・アクセス技術のうちの何れかによって提供されうる。例えば、ＣＤＭＡは、ｃｄｍａ２０００あるいは広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）規格によって提供されうる。ＴＤＭＡは、グローバル移動体通信システム（ＧＳＭ）規格によって提供されうる。ユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーション・システム（ＵＭＴＳ）規格は、ＧＳＭあるいはＷＣＤＭＡ動作を可能にする。ＶＴアプリケーションについては、システム１０は、例えば、ｃｄｍａ２０００ １ｘ ＥＶ−ＤＯ、リリース０、改訂Ａ、あるいはその後のＥＶ−ＤＯリリースのような高データ・レート（ＨＤＲ）技術をサポートするように設計されうる。
チャネル条件は、無線チャネルに関する関心事であるが、チャネル条件がフェージングまたはネットワーク混雑により悪化するモバイルＶＴアプリケーションについて特に問題となる。
（ビデオ誤り制御）
下位レイヤによって支援されたビデオ誤り制御方法は、逆方向リンクでの送信中にビデオ・データに生じる誤りに対処することができる。この方法によって、ビデオ・エンコーダ２０は、ＭＡＣレイヤ３０からのチャネル誤り情報を使用することができ、受信しているデバイス１４からのフィードバックを待つことなく、直ちに誤り制御を適用することができる。この方法は、ビデオ・エンコーダ２０によって理解される誤り情報を検索／受信するメカニズムを使用することができる。所要の実施複雑さによって、ＭＡＣレイヤ３０からの誤り情報は、２つの異なるフォーマットに変換することができる。
下位レイヤから誤りメッセージを受信した後、ビデオ・エンコーダ２０は、（ａ）新たなフレームのために異なる基準フレームを使用し、（ｂ）マクロブロック（ＭＢ）イントラ・リフレッシュ・レートを増加し、（ｃ）受信機における誤り伝搬を止めるためにイントラフレーム（Ｉフレーム）を挿入することができる。Ｉフレームを挿入することは、基本的に、イントラ・リフレッシュを強要するのと同じことである。Ｉフレームでは、すべてのＭＢがイントラ・コード化される。つまり、それは前のフレームに依存せず、誤り伝搬を止めることができる。ＭＢイントラ・リフレッシュの場合、幾つかのＭＢだけがイントラ・コード化される。オプション（ｃ）は、誤りが生じる場合、より良いビデオ品質を提供すると同様に、コーディング効率およびビデオ遅延を改善するために、定期的なＩフレームの使用をやめる（または、イントラ・フレーム・リフレッシュ・レートを下げる）ことができる。ビデオ・エンコーダ２０は、次のフレームにおいてそれぞれのＭＢを徐々にリフレッシュするのではなく、誤りを直ちに取り除くことができるので、ビデオ品質が改善される。
図５は、失われたパケットを検出し、失われたパケットによって引き起こされる誤り伝播を最小にするイントラ・リフレッシュを起こさせる例を示す。
ＣＤＭＡ２０００ １ｘ ＥＶ−ＤＯ改訂Ａの逆方向リンクは、ＭＡＣレイヤ３０から誤り情報を受信／検索する１つの例として以下の通り使用される。この方法はまた、例えば、ＷＣＤＭＡ高速アップリンク・パケット・アクセス（ＨＳＵＰＡ）システムのように、送信誤りおよび／または失われた情報を検出するためにＨ−ＡＲＱ、ＮＡＫ、またはその他類似のアプローチを用いるその他の通信システムに適用することができる。
以下に述べる方法は、送信誤りが避けられないビデオ・テレフォニやビデオ・シェアリングを含む無線ネットワークを介したマルチメディアにおける誤り性能に対し、クロス・レイヤ最適化を提供することができる。
順方向リンク（ダウンリンク）送信誤りの場合、幾つかの方法は、誤り情報を提供するためにエンド・トゥ・エンド・フィードバックを使用することができる。しかしながら、これらの方法がエンド・トゥ・エンド・フィードバックのみに依存するのであれば、失われたパケットによって引き起こされるアーティファクトを低減するために十分速くＲＬ送信誤りに対して応答することはできない。本明細書で記述されたＲＬ方法は、エンド・トゥ・エンド・フィードバック・アプローチを賞賛することができる。
（ＮＡＫ情報を用いたＭＡＣ支援されたビデオ誤り制御）
このセクションは、アクセス・ネットワーク１５からの否定的なアクノレッジメント（ＮＡＫ）情報を使用する２つのＭＡＣ支援されたビデオ誤り制御方法について記述する。
両方法において、ビデオ・エンコーダ２０あるいは誤り制御モジュール２０６は、新たなフレームをエンコードする前に、フレーム毎ベースでＭＡＣレイヤ３０に問い合わせすることができるので、ビデオ・エンコーダ２０は、１または複数の下位レイヤから誤り情報を取得し、もし必要ならば誤り制御を行なうことができる。誤り情報メッセージ・タイプに基づいて、ビデオ・エンコーダ２０は、誤り伝播を緩和する異なる誤り制御スキームを実行することができる。
（第１のアプローチ：ビデオ・フローＩＰパケットＮＡＫを用いた誤り制御）
図２は、ビデオ・エンコーダ２０または誤り制御モジュール２０６に、ビデオ・フレームにおけるどのマクロブロック（ＭＢ）が送信中に失われたのかを通知する第１のアプローチの方法および構成を例示する。ビデオ・フレームはそれぞれ、多くのマクロブロックを含むことができる。
送信誤りが生じた場合、アクセス・ネットワーク１５は、逆方向トラフィック・チャネルＭＡＣ（ＲＴＣＭＡＣ）レイヤ３０にＮＡＫを送る。ＭＡＣレイヤ３０は、ＮＡＫに関連付けられたＭＡＣパケットを、パケット・コンソリデーション・プロトコル（ＰＣＰ）モジュール２１０へ通知する。
ＰＣＰモジュール２１０は、失われたＭＡＣパケットがビデオ・フロー・データを含んでいるかを判定する。たとえサービス品質（ＱｏＳ）がＥＶ−ＤＯ 改訂Ａ 逆方向リンクでサポートされていても、オーディオおよびビデオ・データは、同じＭＡＣパケットに配置されうる。失われたＭＡＣパケットにビデオ・データが存在すれば、ＰＣＰモジュール２１０は、ＲＬＰモジュール２０８に対して、ＲＬＰパケットＮＡＫを用いて、どのＲＬＰキュー（幾つかのＲＬＰキューが存在しうる）が、送信時における誤りを経験したパケットを含んでいるかを通知するだろう。
ＲＬＰモジュール２０８は、どのＩＰパケットが、失われたデータを含んでいるかを判定する。ＲＬＰモジュール２０８は、ＩＰパケットを知っている。ＥＶ−ＤＯ 改訂Ａでは、リンク・フロー・データ・ユニットがＩＰパケットになるようにビデオ・フローが構成される。そして、ＲＬＰモジュール２０８は、ビデオ・フロー・ＩＰパケットＮＡＫを用いて、アプリケーション・レイヤ内のＲＴＰレイヤ２０２に対して、どのＩＰパケットが失われたのかを通知する。
ＲＴＰレイヤ２０２は、失われたＩＰパケットを、フレーム内の失われたＭＢに変換するマップまたはテーブルを保持する。そして、失われたＭＢの情報は、更なる誤り制御のために、誤り制御モジュール２０６および／またはビデオ・エンコーダ２０へ渡されるだろう。
第１のアプローチは、３つの異なるレイヤにおける変形例を含みうる。
・ビデオ・エンコーダ２０が、各パケット内のＭＢの情報を、ＲＴＰレイヤ２０２へ渡す。
・ＲＴＰレイヤ２０２は、（シーケンス番号によってインデクスされた）ＩＰパケット群とマクロブロック群との間の変換マップまたはテーブルを保持する。ＩＰパケットが失われた場合、ＲＴＰレイヤ２０２は、ＩＰパケットをマクロブロックに変換し、失われたＭＢをビデオ・エンコーダ２０に通知することができる。各ＩＰパケットに関連付けられたシーケンス番号が、ＲＬＰモジュール２０８にも渡されうる。
・ＲＬＰモジュール２０８は、ＩＰパケットがどのようにしてＲＬＰパケットへ断片化されたのかを追跡する。そして、シーケンス番号をチェックすることにより、どのＩＰパケットが失われたのかを判定する。
誤り制御の場合、ビデオ・エンコーダ２０は、どのＭＢが失われたのかを知っているので、ビデオ・エンコーダ２０あるいは誤り制御モジュール２０６は、次の誤り制御方法のうちの１または複数を実行することができる。
・損なわれた（失われた）部分が予測に使用されないように、動作予測探索範囲を制限する。
・共に位置する（co-located）ＭＢおよびその近隣ＭＢをイントラ・コード化する。
・共に位置する（co-located）ＭＢについて、異なる基準フレームを使用する。
（第２のアプローチ：ビデオ・フローＮＡＫを用いた誤り制御）
上述した第１のアプローチは、良好な誤り制御機能および性能を提供することができるが、実現複雑さは比較的高くなりうる。第１のアプローチは、ＲＴＰレイヤ２０２およびＲＬＰレイヤ２０８を修正する必要がある。第２のアプローチは、誤り制御のための、単純化されているが未だに有効なアプローチを提供することができる。
図３は、第２のアプローチの方法および構成を図示する。図２と比較して、図３は、ＲＴＰレイヤ２０２の変形を必要としない。実際、第２のアプローチは、如何なる動作の実行のためにもＲＴＰレイヤ２０２を必要としない。その代わり、ビデオ・エンコーダ２０または誤り制御モジュール２０６は、ビデオ・データの新たなフレームのそれぞれをエンコードする前に、ＲＬＰモジュール２０８に問い合わせをする。そして、誤り制御のために、誤り情報が、ビデオ・エンコーダ２０または誤り制御モジュール２０６へと直接渡される。この誤りメッセージは、単に、ＲＬＰモジュール２０８内に設定されたフラグ（例えば、バイナリ・ビット）であり、ＭＡＣレイヤ３０が最後に問い合わせを受けてからビデオ・フロー上で失われたデータがあるのかをビデオ・エンコーダ２０へ通知する。１つの実施形態では、ＭＡＣレイヤ３０は、ＮＡＫをＰＣＰモジュール２１０へ自動的に送る。ＰＣＰモジュールは、ＮＡＫをＲＬＰモジュール２０８へ送る。ＰＬＲモジュール２０８は、ＰＣＰレイヤ２１０またはＭＡＣレイヤ３０へ問い合わせることなくフラグを設定する。
２つのビデオ・フレーム間のエンコードの間、ビデオ・エンコーダ２０は、いずれかのデータが前のフレームにおいて失われたのかを知る必要があるので、ビデオ・エンコーダ２０あるいは誤り制御モジュール２０６は、現在のフレームについて誤り制御を行なうことができる。エンコーダ２０あるいは誤り制御モジュール２０６は、新たなフレームをエンコードする前に、フレーム毎ベースでＲＬＰモジュール２０８に問い合わせをするので、送信誤りがあるかを知ることは、どのＩＰパケットが失われたのかを知るほど良いことである。
ＭＡＣレイヤ自動再送要求（ＭＡＲＱ）がビデオ・フローに使用されるのであれば、このフラグは、ビデオ・データを含んでいるＭＡＲＱパケットが、物理レイヤにおいて肯定的にアクノレッジ（ＡＣＫ）されない場合に限り設定されるべきである。
この第２のアプローチは、実現複雑さを非常に単純化し、適切な誤り制御を行なうためにビデオ・エンコーダ２０に有用な情報を提供することができる。しかしながら、このフラグは、誤りがあるか無いかを示すのみであるので、ビデオ・エンコーダ２０は、フレームのどの部分が失われたのかを知ることができない場合がある。従って、この誤り制御は、最後の問い合わせから、誤りは、フレームのどの部分においても起こりうるものと仮定すべきである。
一旦このフラグが設定されれば、ビデオ・エンコーダ２０は、第１のアプローチとは異なる以下の誤り制御方法のうちの１または複数を実行することができる。
・現在のフレームをＩフレームとしてエンコードする。
・イントラ・コード化されるＭＢの割合を高める。
・前のフレームの前のフレームを、動作推定のための基準として用いる。
図４は、第１および第２のアプローチを更に図示する。ＥＶ−ＤＯ 改訂Ａ 逆方向リンク・チャネルが例として使用されるが、その他のタイプのチャネル、規格、および通信プロトコルも使用することが可能である。図４の最下部付近で、ＭＡＣレイヤ３０が、オーディオおよびビデオ・データを含むＭＡＣパケットを、時間スロットｎ内の第１のパケットとして物理レイヤ３２へ送る。例えば、１２スロット・ターミネーションとこれら全てのＭＡＣパケットがビデオ・データを運ぶと仮定すると、ＭＡＣレイヤ３０では、毎秒５０のパケット送信がある。ＥＶ−ＤＯ物理レイヤによって、アクセス端末は、逆方向リンク上の失われたパケットをほとんど瞬間的に検出できるようになる。
ＭＡＣレイヤ３０は、ハイブリッドＡＲＱ（Ｈ−ＡＲＱ）チャネルを通じて基地局からＮＡＫを受信する。ＭＡＣレイヤ３０は、時間スロットｎ＋３中に第２のサブパケットを送ることを試みる。ＭＡＣレイヤ３０は、Ｈ−ＡＲＱチャネルを通じて基地局から第２のＮＡＫを再び受信する。ＭＡＣレイヤ３０は、時間スロットｎ＋６中に第３のサブパケットを送ることを試みる。ＭＡＣレイヤ３０は、Ｈ−ＡＲＱチャネルを通じて基地局から第３のＮＡＫを再び受信する。ＭＡＣレイヤ３０は、時間スロットｎ＋９中に第４のサブパケットを送ることを試みる。ＭＡＣレイヤ３０は、最後のＡＲＱ（Ｌ−ＡＲＱ）チャネルを通じて基地局からＮＡＫを受信し、更に、パケットＡＲＱ（Ｐ−ＡＲＱ）チャネルを通じて基地局からＮＡＫを受信する。これは、ＭＡＣレイヤ３０に、ＰＣＰモジュール２１０に通知させる。
この第２のアプローチによって、ビデオ・エンコーダ２０は、誤り後迅速に復元できるようになるので、ユーザは、品質の落ちたビデオを見ることはない。この第２のアプローチは、直ちに誤り伝播を止めるために、誤りの直後にＩフレームを挿入することができる。誤りがない場合、第２のアプローチは、他の方法よりも、Ｉフレームによるフレーム・スキップが少なく、かつ良好な品質を提供することができる。
ビデオ・エンコーダ・デバイス１２は、専用ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、あるいはこれらの組合せのみならず、命令群およびデータを格納する専用メモリを有することができる。ソフトウェアで実現される場合、これら技術は、例えば、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダム・アクセス・メモリ（ＮＶＲＡＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、ＦＬＡＳＨメモリ等のようなコンピュータ読取可能媒体上の命令群として具体化されうる。これら命令群は、１または複数のプロセッサに対して、本開示で記述された機能のある局面を実行させる。
本開示で記述された技術は、汎用マイクロプロセッサ、デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラム可能ゲート・アレー（ＦＰＧＡ）、あるいは他の均等な論理デバイス内で実現することができる。例えば、ビデオ・エンコーダ・デバイス１２、ビデオ・デコーダ・デバイス１４、および関連する構成要素およびモジュールは、デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）またはその他の処理デバイス上で動作するエンコード処理またはコード化／デコード（ＣＯＤＥＣ）処理の一部として実現されうる。従って、モジュールとして記載された構成要素は、そのような処理または個別処理のプログラム可能な機能を形成することができる。
ビデオ・エンコーダ・デバイス１２は、専用ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、あるいはこれらの組合せのみならず、命令群およびデータを格納するための専用メモリを有することができる。もしソフトウェアで実施される場合、本技術は、１または複数のプロセッサによって実行可能な命令群として具体化されうる。これら命令群は、例えば、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダム・アクセス・メモリ（ＮＶＲＡＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、ＦＬＡＳＨメモリ、磁気または光学的なデータ記憶装置等のようなコンピュータ読取可能媒体上に格納することができる。これら命令群は、１または複数のプロセッサに対して、本開示において記述された機能のある局面を実行させる。
様々な実施形態が記述された。これら実施形態およびその他の実施形態は、特許請求の範囲のスコープ内である。
図１は、送信チャネルを介してデコーダ・デバイスへデータを送るビデオおよびオーディオ・エンコーダ・デバイスを備える通信システムを例示する。 図２は、図１のシステムで使用可能な誤り検出および制御のための第１のアプローチの方法および構成を例示する。 図３は、図１のシステムで使用可能な誤り検出および制御のための第２のアプローチの方法および構成を例示する。 図４は、図２および図３の第１および第２のアプローチを更に例示する。 図５は、失われたパケットを検出し、失われたパケットによって引き起こされる誤り伝播を最小にするイントラ・リフレッシュを起こさせる例を示す。

Claims (36)

  1. ビデオ・データをエンコードすることと、
    前記エンコードされたビデオ・データを備えたインターネット・プロトコル（ＩＰ）パケットを生成することと、
    このパケットを、無線チャネルを介してアクセス・ネットワークへ送信することと、
    メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤにおいて、前記アクセス・ネットワークから否定的なアクノレッジメント（ＮＡＫ）を受信することと、
    前記受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられているかを判定することと、
    どのＩＰパケットが、送信中に失われたデータを含むのかを判定することと、
    前記受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられている場合、誤り制御を実行することと
    を備える方法。
  2. このパケットは、ビデオ・データのマクロブロック（ＭＢ）を備え、
    前記方法は更に、ビデオ・エンコーダからリアルタイム伝送プロトコル（ＲＴＰ）レイヤへと前記マクロブロックの情報を渡すことを更に備える請求項１に記載の方法。
  3. ビデオ・データのフレームをエンコードした後であって、ビデオ・データの新たなフレームをエンコードする前に、前記ＭＡＣレイヤがＮＡＫを受信したかを判定するために前記ＭＡＣレイヤに問い合わせることと、
    前記ＭＡＣレイヤがＮＡＫを受信した場合、誤り制御を実行することと
    を更に備える請求項１に記載の方法。
  4. 前記受信したＮＡＫを、パケット・コンソリデーション・プロトコル（ＰＣＰ）モジュールへ通知することを更に備える請求項１に記載の方法。
  5. 前記受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられている場合、前記受信したＮＡＫを、ラジオ・リンク・プロトコル（ＲＬＰ）モジュールに通知することを更に備える請求項１に記載の方法。
  6. 送信中に誤りを経験したパケットを、どのＲＬＰキューが含んでいるのかを判定することを更に備える請求項５に記載の方法。
  7. 前記受信したＮＡＫに関連付けられたパケットを、アプリケーション・レイヤに通知することを更に備える請求項１に記載の方法。
  8. インターネット・プロトコル（ＩＰ）パケットと、ビデオ・データのマクロブロックとの間のマップを保持することと、
    どのＩＰパケットが、送信中に失われたデータを含んでいるのかを判定した後、どのマクロブロックが送信中に失われたのかを判定するために、前記マップを用いて、前記ＩＰパケットを、ビデオ・フレームのマクロブロックへ変換することと、
    前記送信中に失われたマクロブロックのための誤り制御を実行することと
    を更に備える請求項１に記載の方法。
  9. 誤り制御は、（ａ）損なわれた部分が予測として用いられないように、動作推定探索範囲を制限することと、（ｂ）共に位置するマクロブロックおよび近隣マクロブロックをイントラ・コード化することと、（ｃ）共に位置するマクロブロックのために異なる基準フレームを用いることと、のうちの少なくとも１つを備える請求項８に記載の方法。
  10. 前記無線チャネルは、符号分割多元接続２０００ １ｘ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ Ｄａｔａ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ Ｒｅｖｉｓｉｏｎ Ａ（ＣＤＭＡ２０００ １ｘ ＥＶ−ＤＯ Ｒｅｖ Ａ）チャネルを備える請求項１に記載の方法。
  11. 前記無線チャネルは、広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ：wideband code division multiple access）高速アップリンク・パケット・アクセス（ＨＳＵＰＡ：High Speed Uplink Packet Access）チャネルを備える請求項１に記載の方法。
  12. ビデオ・データの第１のフレームをエンコードすることと、
    前記ビデオ・データのエンコードされた第１のフレームを備えたパケットを生成することと、
    前記パケットを、無線チャネルを介してアクセス・ネットワークへ送信することと、
    ビデオ・データの第２のフレームをエンコードする前に、前記アクセス・ネットワークから否定的なアクノレッジメント（ＮＡＫ）をメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤが受信したかを判定することと、
    前記受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられているかを判定することと、
    前記受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられているのであれば、誤り制御を実行することと
    を備える方法。
  13. 前記アクセス・ネットワークから否定的なアクノレッジメント（ＮＡＫ）をメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤが受信したかを判定することは、ラジオ・リンク・プロトコル（ＲＬＰ）モジュールにおいてフラグが設定されているかをチェックすることを備える請求項１２に記載の方法。
  14. 前記受信したＮＡＫをアプリケーション・レイヤへ通知することを更に備える請求項１２に記載の方法。
  15. 前記受信したＮＡＫをビデオ・エンコーダへ通知することを更に備える請求項１２に記載の方法。
  16. 前記ＭＡＣレイヤがＮＡＫを受信したことを示すために、ラジオ・リンク・プロトコル（ＲＴＰ）モジュールに１ビット・フラグを設定することを更に備える請求項１２に記載の方法。
  17. 誤り制御は、（ａ）前記第２のフレームをＩフレームとしてエンコードすることと、（ｂ）イントラ・コード化されるマクロブロックの割合を増加させることと、（ｃ）前記第１のフレームの前のフレームを、動作推定のための基準として用いることと、のうちの少なくとも１つを備える請求項１２に記載の方法。
  18. ビデオ・データをエンコードし、
    前記エンコードされたビデオ・データを備えたインターネット・プロトコル（ＩＰ）パケットを生成し、
    このパケットを、無線チャネルを介してアクセス・ネットワークへ送信し、
    メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤにおいて、前記アクセス・ネットワークから否定的なアクノレッジメント（ＮＡＫ）を受信し、
    前記受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられているかを判定し、
    どのＩＰパケットが、送信中に失われたデータを含むのかを判定し、
    前記受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられているのであれば、誤り制御を実行する、
    ように構成された命令群からなるセットを格納する機械読取可能メモリを備える装置。
  19. このパケットは、ビデオ・データのマクロブロック（ＭＢ）を備え、
    前記命令群は更に、ビデオ・エンコーダからリアルタイム伝送プロトコル（ＲＴＰ）レイヤへと前記マクロブロックの情報を渡すことを更に備える請求項１８に記載の装置。
  20. 前記命令群は更に、ビデオ・データのフレームをエンコードした後であって、ビデオ・データの新たなフレームをエンコードする前に、前記ＭＡＣレイヤがＮＡＫを受信したかを判定するために前記ＭＡＣレイヤに問い合わせ、
    前記ＭＡＣレイヤがＮＡＫを受信した場合、誤り制御を実行する、
    ように構成された請求項１８に記載の装置。
  21. 前記命令群は更に、前記受信したＮＡＫを、パケット・コンソリデーション・プロトコル（ＰＣＰ）モジュールへ通知するように構成された請求項１８に記載の装置。
  22. 前記命令群は更に、前記受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられている場合、前記受信したＮＡＫを、ラジオ・リンク・プロトコル（ＲＬＰ）モジュールに通知するように構成された請求項１８に記載の装置。
  23. 前記命令群は更に、送信中に誤りを経験したパケットを、どのＲＬＰキューが含んでいるのかを判定するように構成された請求項２２に記載の装置。
  24. 前記命令群は更に、前記受信したＮＡＫに関連付けられたパケットを、アプリケーション・レイヤに通知するように構成された請求項１８に記載の装置。
  25. 前記命令群は更に、
    インターネット・プロトコル（ＩＰ）パケットと、ビデオ・データのマクロブロックとの間のマップを保持し、
    どのＩＰパケットが、送信中に失われたデータを含んでいるのかを判定した後、どのマクロブロックが送信中に失われたのかを判定するために、前記マップを用いて、前記ＩＰパケットを、ビデオ・フレームのマクロブロックへ変換し、
    前記送信中に失われたマクロブロックのための誤り制御を実行する、
    ように構成された請求項１８に記載の装置。
  26. 誤り制御は、（ａ）損なわれた部分が予測として用いられないように、動作推定探索範囲を制限することと、（ｂ）共に位置するマクロブロックおよび近隣マクロブロックをイントラ・コード化することと、（ｃ）共に位置するマクロブロックのために異なる基準フレームを用いることと、のうちの少なくとも１つを備える請求項２５に記載の装置。
  27. 前記無線チャネルは、符号分割多元接続２０００ １ｘ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ Ｄａｔａ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ Ｒｅｖｉｓｉｏｎ Ａ（ＣＤＭＡ２０００ １ｘ ＥＶ−ＤＯ Ｒｅｖ Ａ）チャネルを備える請求項１８に記載の装置。
  28. 前記無線チャネルは、広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ：wideband code division multiple access）高速アップリンク・パケット・アクセス（ＨＳＵＰＡ：High Speed Uplink Packet Access）チャネルを備える請求項１８に記載の装置。
  29. ビデオ・データの第１のフレームをエンコードし、
    ビデオ・データのエンコードされた第１のフレームを備えたパケットを生成し、
    このパケットを、無線チャネルを介してアクセス・ネットワークへ送信し、
    ビデオ・データの第２のフレームをエンコードする前に、前記アクセス・ネットワークから否定的なアクノレッジメント（ＮＡＫ）をメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤが受信したかを判定し、
    前記受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられているかを判定し、
    前記受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられているのであれば、誤り制御を実行する、
    ように構成された命令群からなるセットを格納する機械読取可能メモリを備える装置。
  30. 前記アクセス・ネットワークから否定的なアクノレッジメント（ＮＡＫ）をメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤが受信したかを判定することは、ラジオ・リンク・プロトコル（ＲＬＰ）モジュールにおいてフラグが設定されているかをチェックすることを備える請求項２９に記載の装置。
  31. 前記命令群は更に、前記受信したＮＡＫをアプリケーション・レイヤへ通知するように構成された請求項２９に記載の装置。
  32. 前記命令群は更に、前記受信したＮＡＫをビデオ・エンコーダへ通知するように構成された請求項２９に記載の装置。
  33. 前記命令群は更に、前記ＭＡＣレイヤがＮＡＫを受信したことを示すために、ラジオ・リンク・プロトコル（ＲＴＰ）モジュールに１ビット・フラグを設定するように構成された請求項２９に記載の装置。
  34. 誤り制御は、（ａ）前記第２のフレームをＩフレームとしてエンコードすることと、（ｂ）イントラ・コード化されるマクロブロックの割合を増加させることと、（ｃ）前記第１のフレームの前のフレームを、動作推定のための基準として用いることと、のうちの少なくとも１つを備える請求項２９に記載の装置。
  35. ビデオ・データをエンコードするように構成されたビデオ・エンコーダと、
    前記エンコードされたビデオ・データを備えたインターネット・プロトコル（ＩＰ）パケットを生成するように構成されたモジュールと、
    （ａ）このパケットを、無線チャネルを介してアクセス・ネットワークへ送信し、（ｂ）メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤにおいて、前記アクセス・ネットワークから否定的なアクノレッジメント（ＮＡＫ）を受信するトランシーバとを備え、
    前記モジュールは、前記受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられているかを判定し、どのＩＰパケットが、送信中に失われたデータを含むのかを判定し、
    前記受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられているのであれば、前記ビデオ・エンコーダは、誤り制御を実行するように構成された装置。
  36. ビデオ・データの第１のフレームをエンコードするように構成されたビデオ・エンコーダと、
    前記ビデオ・データのエンコードされた第１のフレームを備えたパケットを生成するように構成された第１のモジュールと、
    （ａ）前記パケットを、無線チャネルを介してアクセス・ネットワークへ送信し、（ｂ）メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤにおいて、前記アクセス・ネットワークから否定的なアクノレッジメント（ＮＡＫ）を受信するように構成されたトランシーバと、
    ビデオ・データの第２のフレームをエンコードする前に、前記アクセス・ネットワークからＮＡＫを前記ＭＡＣレイヤが受信したかを判定し、前記受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられているかを判定する第２のモジュールと、
    前記受信したＮＡＫが、ビデオ・データを含むパケットに関連付けられているのであれば、誤り制御を実行する誤り制御モジュールと
    を備える装置。
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