JP2011035889A - モバイルｉｐｔｖサービスを提供する方法及びこれのためのシステム - Google Patents

モバイルｉｐｔｖサービスを提供する方法及びこれのためのシステム Download PDF

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Abstract

【課題】 モバイルＩＰＴＶシステムを提供すること。
【解決手段】 ＩＰＴＶストリームのためのデータをベースレイヤとエンハンスメントレイヤとにエンコーディングして出力するＩＰＴＶヘッドエンドと、前記ＩＰＴＶヘッドエンドからＩＰＴＶストリームを受信し、予め決定された変調技法と符号化率との組合せによってＩＰＴＶストリームのエンハンスメントレイヤを部分的に切削して伝送ＩＰＴＶストリームを出力する基地局と、前記基地局から前記伝送ＩＰＴＶストリームを受信する移動端末と、を含む。このような本発明によって網内の使用者分布の特性を考えてＩＰＴＶサービスの提供時、もっとも効率的に使用者のＱｏＳを満足させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モバイルＩＰＴＶサービスに関わり、より詳細にはモバイルＩＰＴＶサービスを提供する方法及びこれのためのシステムに関する。
デジタルＴＶからＴａｋｅ−Ｏｕｔ ＴＶであるモバイルＴＶ（ＤＭＢ、ＤＶＢ、ＭｅｄｉａＦＬＯなど）にＴＶは進化しつつある。また、２００６年からは国際標準化団体であるＩＴＵ−Ｔで新しくＩＰＴＶ Ｆｏｃｕｓ Ｇｒｏｕｐ（以下、ＦＧ ＩＰＴＶ）が設立され、ＴＶはまたＩＰＴＶという新しい形態に速く移動しつつある。
このようなＩＰＴＶサービスを提供する技術についての先行技術文献としては下記の特許文献１などがある。
既存のＩＰＴＶは、ＩＰに基づく多様なコンテンツをＩＰ網を通じて使用者に伝送する方式であるため、これをモバイルＩＰＴＶに拡張するためには使用者が用いる環境が無線でなければならない。無線技術は、特定技術に局限されないが、最近は広帯域無線接続技術であるＷｉＭＡＸ（韓国ではＷｉＢｒｏ）を用いてＩＰＴＶサービスを提供する初期形態のモバイルＩＰＴＶ技術が開発されつつある。また、ＩＰＴＶサービスのようなマルチメディアコンテンツを該当の無線技術上でより効率的に伝達するために無線技術を拡張しつつある。
最近、画像コーディング技法の発展及び広帯域網の普及によって使用者はインターネットによる多様なマルチメディアサービスに非常な関心と需要を示している。特にＩＰＴＶサービスは、ＩＴ市場で主要応用として位置づけられていて、無線機器及び無線ネットワークの成長とともに近いうちにモバイルＩＰＴＶサービスに拡張されると見込まれている。モバイルＩＰＴＶサービスを提供しうる代表的な無線網としては、高いデータ伝送率、サービス別に差等化したＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）支援、及びＭＢＳ（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ ａｎｄ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を提供しうるＷｉＭＡＸ網が脚光を浴びている。
ＷｉＭＡＸ網内のモバイルＩＰＴＶサービスの普及において、効率的な無線資源の活用及び使用者に円滑なＱｏＥ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ）を提供することは重要な問題であり、現在多くの研究が進行されつつある。
国際出願第ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０５８６１１号
そこで、本発明の目的とするところは、ＷｉＭＡＸ網でＨ．２６４ ＭＧＳ技法を通じてエンコーディングされた画像を効率的に伝送するための方法とこれのためのモバイルＩＰＴＶシステムを提供することにある。
本発明の一実施例によってモバイルＩＰＴＶシステムは、ＩＰＴＶストリームのためのデータをベースレイヤとエンハンスメントレイヤとにエンコーディングして出力するＩＰＴＶヘッドエンドと、前記ＩＰＴＶヘッドエンドからＩＰＴＶストリームを受信し、予め決定された変調技法と符号化率との組合せによってＩＰＴＶストリームのエンハンスメントレイヤを部分的に切削して伝送ＩＰＴＶストリームを出力する基地局と、前記基地局から前記伝送ＩＰＴＶストリームを受信する移動端末と、を含む。
本発明の一実施例によって、ＩＰＴＶヘッドエンドと、アクセス網の基地局を含むモバイルＩＰＴＶシステムにおいて、移動端末にモバイルＩＰＴＶサービスを提供する方法は、前記ＩＰＴＶヘッドエンドでＩＰＴＶストリームのためのデータをベースレイヤとエンハンスメントレイヤとにエンコーディングして出力するステップと、前記基地局で前記ＩＰＴＶヘッドエンドからＩＰＴＶストリームを受信して予め決定された変調技法と符号化率の組合せによってＩＰＴＶストリームのエンハンスメントレイヤを部分的に切削して伝送ＩＰＴＶストリームを移動端末に伝送するステップと、を含む。
前記のような本発明によって基地局は、セル内にエンハンスメントレイヤの提供を受ける使用者の数とそれらの画像画質との相関関係を考えて、使用者のリンク状態に基づいてエンハンスメントレイヤに対する物理階層上の変調技法及び符号化率を決定し、エンハンスメントレイヤの一部のストリームのみを伝送する。これによって国内でサービスされているＷｉＢｒｏと３ＧＰＰ基盤のＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）網のＭＢＳ（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を通じて使用者に多様な形態のビデオコンテンツサービスを提供することができる。特に、網内の使用者の分布特性を考えてもっとも効率的に使用者のＱｏＳを満足させることができる。
本発明の一実施例による画像処理装置のブロック構成図である。 本発明によってＨ．２６４／ＡＶＣ ＳＶＣ方式によってコーディングされたＩＰＴＶストリームの構造を示した図である。 ＩＰＴＶチャンネルストリームの伝送過程を示す図である。 本発明の一実施例による基地局のブロック構成図である。 本発明において基地局によって移動端末にＩＰＴＶサービスを提供する方法を示すフローチャートである。 多様な移動端末の配置を示す図である。 本発明の数式４において、αが変化することによるエンハンスメントレイヤを受信する使用者の数と画像ＰＳＮＲ値の変化を示す図である。 本発明のモバイルＩＰＴＶシステム上で使用者の性能を示す図である。
本発明は多様に変更することができ、多様な形態を有することができる。特定の実施形態を図面に例示して本文に詳細に説明する。しかし、これは、本発明を特定の開示形態に限定するのではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物、乃至代替物を含むことを理解すべきである。各図面を説明しながら類似の参照符号を類似の構成要素に対して付与した。そして、図面において、同一な構成要素に対しては、たとえ他の図面に示したとしてもできるだけ同一の参照番号及び符号で示していることに留意すべきである。また、本発明を説明することにおいて、連関する公知機能または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不必要にぼかすと判断される場合、その詳細な説明を省略する。
第１、第２、Ａ、Ｂ等の用語は、多様な構成要素を説明するために使用することができるが、構成要素は用語によって限定されない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的としてのみ使用される。例えば、本発明の権利範囲から逸脱することなしに、第１構成要素は第２構成要素と称されてもよく、同様に第２構成要素も第１構成要素に称されてもよい。「及び／または」という用語は、複数関連記載の項目の組合せまたは複数関連記載の項目のうち、いずれかを含む。
いかなる構成要素が他の構成要素に「連結」されているか或いは「接続」されていると言及する時には、他の構成要素に直接的に連結されているか或いは接続されていることもあるが、それらの中間に更に他の構成要素が存在することもある。反面、いかなる構成要素が他の構成要素に「直接連結」されているか或いは「直接接続」されていると言及するときには、中間に更に他の構成要素が存在しないことと理解すべきである。
本出願において用いた用語は、ただ特定の実施例を説明するためのものであって、本発明を限定するのではない。単数の表現は、文脈上、明白に相違が示されない限り、複数の表現を含む。
本出願において、「含む」または「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものが存在することを意図するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたもの等の存在または付加の可能性を予め排除しないことを理解しなければならない。
なお、異なるものとして定義しない限り、技術的であるか科学的な用語を含めてここで用いられる全ての用語は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有している。一般的に用いられる辞典に定義されているもののような用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有することと解釈すべきであり、本出願で明白に定義されない限り、異常的であるか過度に形式的な意味に解釈されない。
以下に添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例による画像処理装置のブロック構成図である。
本発明は、できるだけ多くの使用者に高画質の画像サービスを提供するために、ＢＳは使用者のリンク状態に基づいて受信されたＩＰＴＶストリームのうち、一部を切削（ドロップ）し、これを使用者にＭＢＳゾーンを通じて伝送する。
図１は、本発明によるモバイルＩＰＴＶシステムを示す図面である。図１を参照すると、モバイルＩＰＴＶシステムは、ＩＰＴＶヘッドエンド１００、ＩＰ網１２、アクセス網としてＷｉＭＡＸ網２００、及び移動端末３００を含む。
ＩＰＴＶヘッドエンド１００は、放送チャンネルをケーブル、衛星、地上波放送のような既存の放送システムから受信し、これを伝送に適合した形態にエンコーディングし、網の効率性を高くするためにＩＰマルチキャスト技術を用いて受信された放送チャンネルをＷｉＭＡＸ網２００に伝送する。
ここで、ＩＰＴＶヘッドエンド１００は、スケーラブルビデオコーディング（ＳＶＣ：Ｓｃａｌａｂｌｅ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ）方式によって放送チャンネルをコーディングする。
具体的に、ＩＰＴＶヘッドエンド１００は、既存のビデオコーディングの標準であるＨ．２６４／ＡＶＣの拡張であるＨ．２６４／ＡＶＣ ＳＶＣ方式を用いる。Ｈ．２６４／ＡＶＣ ＳＶＣは、階層構造を通じて画像を利用可能な帯域幅の変動に動的に適応可能にする。 Ｈ．２６４／ＡＶＣ ＳＶＣは、一つのストリームで空間拡張性（Ｓｐａｔｉａｌ ｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙ）、時間拡張性（Ｔｅｍｐｏｒａｌ ｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙ）、画質拡張性（Ｑｕａｌｉｔｙ ｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙ）を示しうる方法を提案する。時間拡張性は、階層的Ｂ構造（Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ Ｂ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を用いて符号化した一つのストリームから多様なフレーム率を抽出しうるように具現される。空間拡張性と画質拡張性は、一つのベースレイヤ（Ｂａｓｅ Ｌａｙｅｒ）と複数のエンハンスメントレイヤ（Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｌａｙｅｒ）とで構成される。ベースレイヤのフレームは、最小の解像度または最小の画質を含み、 Ｈ．２６４／ＡＶＣのような方法で具現され、 Ｈ．２６４／ＡＶＣと互換を維持する。エンハンスメントレイヤは、増加された解像度と画質を提供し、上位エンハンスメントレイヤであるほど下位エンハンスメントレイヤに比べて更によい解像度と画質を有する。
一実施例によって、ＩＰＴＶヘッドエンド１００は、ＩＰＴＶストリームのためのデータをＨ．２６４／ＡＶＣ ＳＶＣコーディング技法によってベースレイヤとエンハンスメントレイヤにエンコーディングする。ベースレイヤは、最小限の画質の再生に必要な情報のみを含む。エンハンスメントレイヤは、若干の画質改善パケットの損失を許容し、ベースレイヤの画像の画質を高くするために用いられる。
図２は、本発明によって Ｈ．２６４／ＡＶＣ ＳＶＣ方式によってコーディングされたＩＰＴＶストリームの構造を示す図である。
図２に示したように、Ｈ．２６４／ＡＶＣ ＳＶＣコーディングは、ＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ Ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅｓ）単位で行われる。ベースレイヤは固定ビット率でエンコーディングされ、Ｓｐａｒｓｅ変調技法と低い符号化率を適用する。
ＷｉＭＡＸ網２００は、インターネットバックボーン網、即ち、ＩＰネットワーク１２に接続され、ＩＰＴＶヘッドエンド１００からＩＰＴＶストリームを受信して移動端末３００に伝達する。これのためにＷｉＭＡＸ網２００は、アクセスルータ（ＡＲ）２１０及び基地局（Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ：ＢＳ）２２０を含む。アクセスルータ２１０は、ＩＰネットワーク１２からのＩＰパケットを基地局２２０にルーティングする。基地局２２０は、無線インタフェースを通じて移動端末との通信を行う。
本発明によって基地局２２０は、前述したように、Ｈ．２６４／ＡＶＣ ＳＶＣコーディング技法によってベースレイヤ及びエンハンスメントレイヤにコーディングされたＩＰＴＶストリームを受信し、ベースレイヤを移動端末３００に伝送し、エンハンスメントレイヤを予め決定された変調技法と符号化率によって部分的に移動端末３００に伝送する。
即ち、基地局２２０は、ベースレイヤを通じてセル内にできるだけ多くの使用者に基本的な画像サービスを提供することができる。また、基地局２２０は、エンハンスメントレイヤを用いて可変的な符号化率に適応的にＩＰＴＶストリームを移動端末３００に伝送することができる。移動端末２３０は、ＷｉＭＡＸを支援し、ＷｉＭＡＸ網２００に連結され、ＷｉＭＡＸ網２００から伝送されるＩＰＴＶチャンネルストリームを受信する。
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、ＩＰＴＶチャンネルストリームの伝送過程を示す図である。
図３（ａ）は、ＩＰＴＶヘッドエンド１００から出るＩＰＴＶチャンネルストリームを示し、図３（ｂ）は、ＷｉＭＡＸ網２００の基地局２２０から出るＩＰＴＶチャンネルストリームを示し、図３（ｃ）は、移動端末に入るＩＰＴＶチャンネルストリームを示す。
図３（ａ）に示したＩＰチャンネルストリームは、ベースレイヤとエンハンスメントレイヤにコーディングされている。ＩＰＴＶヘッドエンド１００から出るＩＰＴＶチャンネルストリームがＷｉＭＡＸ網２００の基地局２２０によって受信されると、基地局２２０は、予め決定された変調技法と符号化率によってＩＰＴＶチャンネルストリームのエンハンスメントレイヤを部分的に、例えば、図３（ｂ）で、白枠部分を切削（ドロップ）する。それによって、移動端末３００によって受信されるＩＰＴＶチャンネルストリームは、図３（ｃ）に示したようになる。
即ち、ベースレイヤは、固定ビット率でエンコーディングされ、Ｓｐａｒｓｅ変調技法と低い符号化率を適用してセル内にできるだけ多くの使用者に基本的な画像サービスを提供する。反面、エンハンスメントレイヤは、図３のように切削されたストリームが基地局２２０から選択された変調技法と符号化率で使用者に伝送される。
本実施例では、一つのエンハンスメントレイヤに対して切削が行われた場合、即ち、該当エンハンスメントレイヤにＭＧＳコーディングの適応された場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。
他の実施例で、ベースレイヤと複数のエンハンスメントレイヤに対して切削が行われることが可能である。この場合、基地局２２０は、エンハンスメントレイヤのうち、いくつのエンハンスメントレイヤが伝送されるか決定することができる。
基地局２２０は、ＩＰＴＶストリームの伝送のために可能な変調技法と符号化率に対するいくつかの組合せを用いる。変調技法と符号化率の組合せは、無線チャンネルエラーに強い順に１から
Figure 2011035889
までナンバリングされ、それらは、ｍｃとして命名される。このようなｍｃの例が下記の表１に示されている。
Figure 2011035889
Figure 2011035889
は、物理階層上のスロット当たり伝送しうるデータビットの数を示し、下記の数式１のように求められる。
Figure 2011035889
 前記の数式１において、
Figure 2011035889
と
Figure 2011035889
は、ｍｃに該当するシンボル当たりビット数及び符号化率をそれぞれ示す。例えば、変調技法は、ＱＰＳＫを用いて符号化率が３／４であるとき、スロット当たり伝送しうるデータビットの数、即ち、
Figure 2011035889
は７２となる。
Figure 2011035889
は、各使用者のリンク状態に該当する変調技法及び符号化率を示すベクトルであって、数式２のように示される。
Figure 2011035889
 前記数式２において、Ｎは、セル内の総使用者の数を示し、
Figure 2011035889
は、ｉ番目の使用者を円滑に支援しうるｍｃの中でもっとも小さい値を示す。基地局２２０は、エンハンスメントレイヤを特定ｍｃ
Figure 2011035889
に伝送するとき、各使用者がエンハンスメントレイヤを円滑に受信しうるか否かを示す
Figure 2011035889
は、下記の数式３のように示される。
Figure 2011035889
 前述したように、本発明による基地局２２０は、限定された資源内において、セル内にエンハンスメントレイヤの提供を受ける使用者の数とそれらの画像画質との相関関係を考えて、これを数式に示すと下記の数式４のようになる。本発明による基地局２２０は、下記の数式４を最大化する
Figure 2011035889
及び
Figure 2011035889
を求める。
Figure 2011035889
 前記の数式４の一番目の項は、全体使用者のうち、切削可否に関係なくエンハンスメントレイヤストリームを受信する使用者の数を示し、二番目の項は、エンハンスメントレイヤストリームの切削を行わない画像ＰＳＮＲ値とエンハンスメントレイヤストリームの切削を行う画像ＰＳＮＲ値との間の割合を示す。
αは、二つの項の間の加重値を示し、常数である（０≦α≦１）。
Figure 2011035889
は、ベースレイヤの伝送のための固定されたｍｃを示す。
Figure 2011035889
と
Figure 2011035889
は、それぞれＧＯＰ期間に上位階層から流入されたベースレイヤとエンハンスメントレイヤのビット量を示し、
Figure 2011035889
は、ＧＯＰ期間に上位階層から流入されたエンハンスメントレイヤのビット量
Figure 2011035889
のうち、基地局２２０から伝送予定の切削の行われたエンハンスメントレイヤのビット量を示す。
このように、本発明は、数式４を最大化する
Figure 2011035889
及び
Figure 2011035889
を求めるものの、この場合、下記の数式５の制約事項を有する。即ち、ＧＯＰ期間にＩＰＴＶストリームのために割り当てられたスロットの個数内でベースレイヤと切削されたエンハンスメントレイヤを伝送可能であるべきであるものの、これを数式で示すと下記の数式５のようになる。
Figure 2011035889
Figure 2011035889
は、
Figure 2011035889
より大きいもっとも小さい整数値を示し、
Figure 2011035889
は、上位階層から下がったＲビットを伝送するためにＭＡＣ階層で追加されたＭＡＣヘッダーとＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）関連ビットを示し、
Figure 2011035889
は、ＧＯＰ期間にＩＰＴＶストリームの伝送のために物理階層で割り当てられた最大スロットの数である。
Figure 2011035889
は、ＧＯＰ期間にビット率がＲである場合に該当する、予測されたＰＳＮＲ値であり、下記の数式６のように定義することができる。
Figure 2011035889
 前記の数式６において、
Figure 2011035889
と
Figure 2011035889
はモデルパラメータである。
要約すると、本発明による基地局２２０は、移動端末３００から伝送されるＣＱＩに基づいて変調技法と符号化率を決定し、決定された変調技法と符号化率によってＩＰＴＶチャンネルストリームのエンハンスメントレイヤを部分的に切削し、その結果のＩＰＴＶチャンネルストリームを移動端末３００に伝送する。
以下、基地局２２０の構成及び動作を図４を参照して詳細に説明する。
図４は、本発明の一実施例による基地局２２０のブロック構成図である。
図４を参照すると、基地局２２０は、分類器２２１、ベースレイヤバッファ２２２、エンハンスメントレイヤバッファ２２３、資源管理者２２４、スケジューラー２２５、及びＰＨＹモジュール２２６を含む。
分類器２２１は、ＩＰＴＶヘッドエンド１００からＩＰ網１２を通じて提供を受けたＩＰＴＶチャンネルストリームを受信する。ここで、ＩＰＴＶチャンネルストリームは、Ｈ．２６４／ＡＶＣ ＳＶＣコーディング方式によってベースレイヤとエンハンスメントレイヤとにコーディングされている。分類器２２１は、受信したＩＰＴＶチャンネルストリームのパケットをベースレイヤのためのパケットとエンハンスメントレイヤのためのパケットとに分類してベースレイヤのためのパケットはベースレイヤバッファ２２２に出力し、エンハンスメントレイヤのためのパケットはエンハンスメントレイヤバッファ２２３に出力する。この際、分類器２２１は、ベースレイヤのためのパケットとエンハンスメントレイヤのためのパケットにＭＣＩＤ（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｃｏｎｎｅｎｃｔｉｏｎ ＩＤ）を割り当てる。基地局２２０がベースレイヤ及び切削の行われたエンハンスメントレイヤを伝送するとき、ブロードキャスト方式でエンハンスメントレイヤを伝送するため、移動端末３００がこのようなエンハンスメントレイヤを識別するためにエンハンスメントレイヤのためのパケットにＭＣＩＤが割り当てられなければならない。
資源管理者２２４は、移動端末３００から伝送される上向サブフレーム内のＣＱＩの提供を受ける。資源管理者２２４は、ＣＱＩに基づいてセル内において使用者のリンク状態を知ることができ、それによって
Figure 2011035889
を更新する。
資源管理者２２４は、
Figure 2011035889
に基づいてスロット関連の制約事項を満足しかつ数式４を最大化する
Figure 2011035889
組合せを決定し、
Figure 2011035889
組合せに基づいてエンハンスメントレイヤに対してストリーム切削を行う。
Figure 2011035889
はエンハンスメントレイヤのストリームに対してストリーム切削が行われた結果のエンハンスメントレイヤの伝送ビット量（ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｂｉｔｓ）である。資源管理者２２４は、ストリーム切削の行われたＩＰＴＶストリームをスケジューラー２２５に出力する。即ち、エンハンスメントレイヤ（ＥＬ）ストリームの残り
Figure 2011035889
は該当バッファ、即ち、第２バッファ２２３から除去される。
スケジューラ２２５は、資源管理者２２４からストリーム切削の行われたＩＰＴＶストリームの提供を受けると、
Figure 2011035889
に該当する変調技法及び符号化率によってＩＰＴＶストリーム
Figure 2011035889
をＭＢＳゾーンを通じて使用者に伝送する。
その後、図５を参照して、本発明によって基地局２２０によって移動端末３００にＩＰＴＶサービスを提供する方法を説明する。
図５を参照すると、まず、基地局２２０はステップ４１０においてＩＰＴＶヘッドエンド１００からＩＰＴＶストリームを受信するかを判断する。基地局２２０はＩＰＴＶヘッドエンド１００から受信されたＩＰＴＶストリームを移動端末３００に伝送する。この際、ＩＰＴＶストリームは、本発明によってベースレイヤとエンハンスメントレイヤとにエンコーディングされている。前述したように、ベースレイヤのフレームは、最小の解像度または最小の画質を含んでＨ．２６４／ＡＶＣのような方法で具現され、Ｈ．２６４／ＡＶＣとの互換を維持する。エンハンスメントレイヤは、増加した解像度と画質を提供し、上位エンハンスメントレイヤであるほど、下位エンハンスメントレイヤに比べて更によい解像度と画質を有する。
基地局２２０はＩＰＴＶヘッドエンド１００からＩＰＴＶストリームをマルチキャストに受信する。それから基地局２２０は、ステップ４２０においてＩＰＴＶヘッドエンド１００から受信したＩＰＴＶストリームのベースレイヤとエンハンスメントレイヤとにそれぞれ第１バッファ及び第２バッファを割り当てる。
この場合、基地局２２０はベースレイヤ及びエンハンスメントレイヤのための各第１バッファ及び第２バッファにＭＣＩＤ（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ＩＤ）を割り当てることができる。その後、基地局２２０は、受信されたＩＰＴＶストリームの第１階層を第１バッファに保存し、受信されたＩＰＴＶの第２階層を第２バッファに保存する。
他の実施例で、このバッファは、ベースレイヤのためのストリームとエンハンスメントレイヤのためのストリームに予め割り当てることもできる。
その後、基地局２２０はステップ４３０において、ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）に基づいてエンハンスメントレイヤに適合した変調技法及び符号化率
Figure 2011035889
を決定する。前述したように、基地局２２０は、上向サブフレーム内のＣＱＩを通じてセル内の使用者のリンク状態を周期的に報告を受ける。また、基地局２２０は、使用者のリンク状態に該当する変調技法及び符号化率を示すベクトル
Figure 2011035889
を更新することができる。
基地局２２０はステップ４４０において、
Figure 2011035889
によってエンハンスメントレイヤの伝送ビット量
Figure 2011035889
を計算する。この伝送ビット量は、スロット制約事項を満足させかつ前記数式４を最大化するように決定される。
具体的に、エンハンスメントレイヤ伝送ビット量
Figure 2011035889
は、下記のステップによって計算される。
ステップ１：基地局２２０は、可能なすべての
Figure 2011035889
に対して
Figure 2011035889
、下記の数式７を通じて該当する
Figure 2011035889
を計算する。ここで、
Figure 2011035889
が増加することに応じて、該当する
Figure 2011035889
は減少する。

Figure 2011035889
であると、
Figure 2011035889
。
Figure 2011035889
 ここで、
Figure 2011035889
であり、
Figure 2011035889
。
ステップ２：基地局２２０は、下記の数式８のような評価関数に対して最大値を提供する
Figure 2011035889
組合せを選択する。
Figure 2011035889
 基地局２２０は、切削ビット量が決定されると、ステップ４５０で決定された切削ビット量によってエンハンスメントレイヤに対してストリーム切削を行う。その後、基地局２２０はステップ４６０で物理階層上に
Figure 2011035889
に該当する変調技法及び符号化率で
Figure 2011035889
だけ切削されたストリームを移動端末３００に伝送する。
前記説明した本発明によって基地局２２０はセル内にエンハンスメントレイヤの提供を受ける使用者の数とそれらの画像画質との相関関係を考えて、使用者のリンク状態に基づいてエンハンスメントレイヤに対する物理階層上の変調技法及び符号化率を決定し、エンハンスメントレイヤの一部のストリームのみを伝送する。
このような本発明によって、モバイルＩＰＴＶシステムの性能を評価した結果を以下に記述する。一番目の実験では、α変化による提案されたアルゴリズムの性能について技術し、二番目の実験ではモバイルＩＰＴＶシステム上で使用者の性能を比較及び分析する。
実験環境は、ＯＰＮＥＴを用いて具現し、
Figure 2011035889
と
Figure 2011035889
が提案するアルゴリズムの性能を示す尺度として用いられた。実験で、ヘッドエンドにおいてＢＳ間の有線リンク大域幅は１Ｇｂｐｓに設定し、ＩＰマルチキャスティングを支援する。セル内の使用者の数は２０名に設定し、図６のように３形態で配置した。
図６は、多様な移動端末の配置を示す図である。
図６（ａ）は、使用者の多くがＢＳから遠く離れた場合を示し、図６（ｂ）は、使用者の多くがＢＳの周りにいる場合を示し、図６（ｃ）は使用者がセル内に任意的に分布した場合を示す。
ＩＰＴＶストリームは、Ｈ．２６４ ＭＧＳコーディング技法を用いてベースレイヤとエンハンスメントレイヤにエンコーディングされ、ＧＯＰ間隔は０．５３３３秒に設定した。そして、ベースレイヤとエンハンスメントレイヤはそれぞれＧＯＰ間隔当たり１０個と２０個のＲＴＰパケットを周期的に発生させ、パケットサイズは１４７２ｂｙｔｅに固定した。
Figure 2011035889
は３７００であり、
Figure 2011035889
と
Figure 2011035889
は、それぞれ１２０ｋｂｉｔｓと２４０ｋｂｉｔｓに設定し、
Figure 2011035889
は、Ｒ／１５０である。実験期間に用いられた変調技法及び符号化率のパラメータの設定は、前述した表１のようであり、
Figure 2011035889
は (ＱＰＳＫ，１／２)に固定した。物理階層のパラメータの設定は以下の表２のようであり、 Ｅｒｃｅｇ−Ｇｒｅｅｎｓｔｅｉｎ経路損失のモデルが用いられた。
Figure 2011035889
 まず、表３は、αの変化による本発明の性能を記述した。αが小さくなることに応じてスロットの制約事項下で、数式４を計算することにおいて、二番目の項の重要度が増加するため、
Figure 2011035889
は減少するが
Figure 2011035889
は増加することがわかる。
Figure 2011035889
はエンハンスメントレイヤを受信する使用者の数を示し、
Figure 2011035889
はベースレイヤと切削の行われたエンハンスメントレイヤを受信する場合に該当する画像ＰＳＮＲ値を示す。
即ち、αが０に近くなるほど本発明はＤｅｎｓｅ変調技法と高い符号化率でエンハンスメントレイヤを伝送するため、リンク状態が比較的よい一部の使用者のみが高画質の画像を視聴することができる。
Figure 2011035889
 図７は、本発明の数式４においてαが変化することによるエンハンスメントレイヤを受信する使用者の数と画像ＰＳＮＲの変化を示した図である。図７（ａ）は、αが変化することによる画像ＰＳＮＲ値の変化を示す図である。図７（ｂ）は、αが変化することによるエンハンスメントレイヤを受信する使用者の数の変化を示す図である。
そして、
Figure 2011035889
が有しうる値の範囲が不連続的であるため、図７（ａ）及び図７（ｂ）のように、エンハンスメントレイヤを受信する使用者の数と画像ＰＳＮＲ値が階段関数の形態に示されている。
図８は、本発明のモバイルＩＰＴＶシステム上で使用者の性能を示した図面である。
図８（ａ）は、時間による使用者のチャンネル状態を示す、図８（ｂ）は、時間による受信されたエンハンスメントレイヤのパケット数を示す。
図８を参照して本発明のモバイルＩＰＴＶシステム上における使用者の性能を記述する。本発明はＱＰＳＫの変調技法と１／２符号化率を通じてベースレイヤを伝送することによって、セル内のすべての使用者に最小限の画質を保障してくれる。しかし、エンハンスメントレイヤの場合、物理階層上の
Figure 2011035889
が決定され、これより小さい
Figure 2011035889
を維持する一部の使用者にのみ図８のようにエンハンスメントレイヤの一定ビットストリームが受信される。
実験結果において、本発明のモバイルＩＰＴＶシステムが効果的にモバイルＩＰＴＶサービスを提供できることが証明された。それによって、本発明は、韓国でサービスされているＷｉＢｒｏと３ＧＰＰに基づくＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）網のＭＢＳ（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を通じて使用者に多様な形態のビデオコンテンツのサービスを提供することができる。また、本発明は、特に網内の使用者分布の特性を考えてもっとも効率的に使用者のＱｏＳを満足させることができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１２ ＩＰ網
１００ ＩＰＴＶヘッドエンド
２００ ＷｉＭＡＸ網
２１０ アクセスルータ
２２０ 基地局
３００ 移動端末

Claims (14)

  1. モバイルＩＰＴＶシステムにおいて、
    ＩＰＴＶストリームのためのデータをベースレイヤとエンハンスメントレイヤとにエンコーディングして出力するＩＰＴＶヘッドエンドと、
    前記ＩＰＴＶヘッドエンドからＩＰＴＶストリームを受信し、予め決定された変調技法と符号化率との組合せによってＩＰＴＶストリームのエンハンスメントレイヤを部分的に切削して伝送ＩＰＴＶストリームを出力する基地局と、
    前記基地局から前記伝送ＩＰＴＶストリームを受信する移動端末と、を含むことを特徴とするモバイルＩＰＴＶシステム。
  2. 前記ＩＰＴＶヘッドエンドは、Ｈ．２６４／ＡＶＣ ＳＶＣコーティング技法によってＩＰＴＶストリームのためのデータをエンコーディングすることを特徴とする請求項１に記載のモバイルＩＰＴＶシステム。
  3. 前記基地局は、
    第１バッファ及び第２バッファと、
    受信したＩＰＴＶチャンネルストリームのパケットをベースレイヤのためのパケットとエンハンスメントレイヤのためのパケットとに分類してベースレイヤのためのパケットを第１バッファに出力し、エンハンスメントレイヤのためのパケットを第２バッファに出力する分類器と、
    前記移動端末から自身のリンク状態が提供され、前記移動端末のリンク状態に基づいて前記エンハンスメントレイヤに適用される変調技法及び符号化率の組合せを決定し、前記変調記法及び符号化率の組合せによってエンハンスメントレイヤの伝送ビット量を計算し、前記伝送ビット量にしたがって前記エンハンスメントレイヤのストリームに対してストリーム切削を行う資源管理者と、
    前記資源管理者から前記ストリームの切削の行われたＩＰＴＶストリームの提供を受けると、前記変調技法及び符号化率の組合せによって前記ストリームの切削の行われたＩＰＴＶストリームを前記移動端末に伝送するスケジューラーと、を含む請求項１に記載のモバイルＩＰＴＶシステム。
  4. 前記分類器は、ベースレイヤのためのパケットとエンハンスメントレイヤのためのパケットにＭＣＩＤ（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ＩＤ）を割り当てることを特徴とする請求項３に記載のモバイルＩＰＴＶシステム。
  5. 前記資源管理者は、下記の数式を最大化するように前記エンハンスメントレイヤに適用される変調技法及び符号化率の組合せ、及び前記エンハンスメントレイヤの伝送ビット量を計算することを特徴とする請求項３に記載のモバイルＩＰＴＶシステム。
    Figure 2011035889

    前記数式において、αは常数であり（０≦α≦１）、
    Figure 2011035889
    はベースレイヤの伝送のための固定された
    Figure 2011035889
    を示し、
    Figure 2011035889
    は、エンハンスメントレイヤの伝送のための固定された
    Figure 2011035889
    を示し、
    Figure 2011035889
    と
    Figure 2011035889
    はそれぞれＧＯＰ期間に上位階層から流入されたベースレイヤとエンハンスメントレイヤのビット量を示し、
    Figure 2011035889
    は、切削の行われたエンハンスメントレイヤの伝送するビット量を示し、
    Figure 2011035889
    は、ＧＯＰ期間にビット率がＲである場合に該当する、予測されたＰＳＮＲ値である。また、
    Figure 2011035889
    は、エンハンスメントレイヤを受信する使用者の数を示し、
    Figure 2011035889
    は、ベースレイヤと切削の行われたエンハンスメントレイヤを受信する場合に該当する画像ＰＳＮＲ値を示す。
  6. 前記移動端末のリンク状態は、ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を通じて獲得されることを特徴とする請求項３に記載のモバイルＩＰＴＶシステム。
  7. 前記エンハンスメントレイヤの伝送ビット量は、前記ＩＰＴＶストリームのために割り当てられたスロットの数内でベースレイヤと切削されたエンハンスメントレイヤを伝送しなければならないというスロットの制約事項によって決定されることを特徴とする請求項３に記載のモバイルＩＰＴＶシステム。
  8. ＩＰＴＶヘッドエンドと、アクセス網の基地局を含むモバイルＩＰＴＶシステムにおいて、移動端末にモバイルＩＰＴＶサービスを提供する方法において、
    前記ＩＰＴＶヘッドエンドでＩＰＴＶストリームのためのデータをベースレイヤとエンハンスメントレイヤとにエンコーディングして出力するステップと、
    前記基地局で前記ＩＰＴＶヘッドエンドからＩＰＴＶストリームを受信して予め決定された変調技法と符号化率の組合せによってＩＰＴＶストリームのエンハンスメントレイヤを部分的に切削して伝送ＩＰＴＶストリームを移動端末に伝送するステップと、を含むことを特徴とするモバイルＩＰＴＶサービスの提供方法。
  9. 前記ＩＰＴＶストリームのためのデータは、Ｈ．２６４／ＡＶＣ ＳＶＣコーディング技法によってベースレイヤ及びエンハンスメントレイヤにエンコーディングされることを特徴とする請求項８に記載のモバイルＩＰＴＶサービスの提供方法。
  10. 前記基地局から伝送ＩＰＴＶストリームを移動端末に伝送するステップは、
    受信したＩＰＴＶチャンネルストリームのパケットをベースレイヤのためのパケットとエンハンスメントレイヤのためのパケットとに分類し、ベースレイヤのためのパケットを第１バッファに出力し、エンハンスメントレイヤのためのパケットを第２バッファに出力するステップと、
    前記移動端末から自身のリンク状態が提供されると、前記移動端末のリンク状態に基づいて前記エンハンスメントレイヤに適用される変調技法及び符号化率の組合せを決定するステップと、
    前記変調技法及び符号化率の組合せによってエンハンスメントレイヤの伝送ビット量を計算するステップと、
    前記伝送ビット量によって前記エンハンスメントレイヤのストリームに対してストリーム切削を行うステップと、
    前記変調技法及び符号化率の組合せによって前記ストリーム切削の行われたＩＰＴＶストリームを前記移動端末に伝送するステップと、を含むことを特徴とする請求項８に記載のモバイルＩＰＴＶサービスの提供方法。
  11. 前記ベースレイヤのためのパケットとエンハンスメントレイヤのためのパケットにＭＣＩＤ（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ＩＤ）を割り当てるステップを更に含むことを特徴とする請求項１０に記載のモバイルＩＰＴＶサービスの提供方法。
  12. 前記エンハンスメントレイヤの伝送ビット量、及び前記エンハンスメントレイヤに適用される変調技法及び符号化率の組合せは、下記の数式を最大化するように計算されることを特徴とする請求項１０に記載のモバイルＩＰＴＶサービスの提供方法。
    Figure 2011035889
    前記数式において、αは常数であり（０≦α≦１）、
    Figure 2011035889
    はベースレイヤの伝送のための固定された
    Figure 2011035889
    を示し、
    Figure 2011035889
    は、エンハンスメントレイヤの伝送のための固定された
    Figure 2011035889
    を示し、
    Figure 2011035889
    と
    Figure 2011035889
    はそれぞれＧＯＰ期間に上位階層から流入されたベースレイヤとエンハンスメントレイヤのビット量を示し、
    Figure 2011035889
    は、切削の行われたエンハンスメントレイヤの伝送するビット量を示し、
    Figure 2011035889
    は、ＧＯＰ期間にビット率がＲである場合に該当する、予測されたＰＳＮＲ値である。また、
    Figure 2011035889
    は、エンハンスメントレイヤを受信する使用者の数を示し、
    Figure 2011035889
    は、ベースレイヤと切削の行われたエンハンスメントレイヤを受信する場合に該当する画像ＰＳＮＲ値を示す。
  13. 前記移動端末のリンク状態は、ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を通じて獲得されることを特徴とする請求項１０に記載のモバイルＩＰＴＶサービスの提供方法。
  14. 前記エンハンスメントレイヤの伝送ビット量は、前記ＩＰＴＶストリームのために割り当てられたスロットの数内においてベースレイヤと切削されたエンハンスメントレイヤを伝送しなければならないというスロット制約事項によって決定されることを特徴とする請求項８に記載のモバイルＩＰＴＶサービスの提供方法。
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