JP5027222B2 - リバース・リンク状態に対するビデオ・レート適応化 - Google Patents
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図3は、(a)レームが生成された時間による各フレームのビデオ遅延(ミリセカンドでありかつ100で割られた)と(b)下層情報、例えば、RLP層からのビデオ・フローRLPキュー・サイズ(バイトでありかつ100で割られた)及びMAC層からの電力ヘッドルーム限界(power headroom limitation)との間の相関関係を示す。電力ヘッドルーム限界は、デシベル(dBs)で測定され、かつ、MAC層パケットの最大可能ペイロード・サイズ(maximum possible payload size)を限定する。電力ヘッドルーム限界値が低くければ低いほど、最大可能ペイロード・サイズは小さくなり、従って、スループットが低くなる。ヘッドルーム限界は、現在の送信電力に基づいて、送信で使用されるのを許容される最大レートを示してもよい。PA限界は、送信電力ヘッドルームを表し、かつチャンネル状態が劣化した時を示す。
ビデオ遅延を減少させるための2つの異なるビデオ・レート適応化技法が説明される。両方の方法とも、MAC及びRLPのような下層からの情報を用いる。どちらの技法も、下層からどのような情報が得られるかに応じて、異なる遅延性能をもって適用されうる。
レート適応化には2つの異なる制約がありうる。第1の可能な制約は、ビット・レート制約でありうるが、これは、チャンネル16がより高いレートを与えることができる場合でさえ、48Kbpsビデオ・データ・レートを保証することができる。あるシステム又はネットワークは、このビット・レート制約を有していないことがありうる。第2の制約は、チャンネル制約であり、これは、現在のチャンネル状態に基づいてビデオ・レートを制限するであろう。
チャンネル制約フレーム・サイズ推定ユニット408は、ビデオ・フローRLPキュー・サイズVを検索するために周期的にRLP層に問合せるであろう。
Vx = Vn; tx = tn;
else
i=1;
loop
{
if ((tm-i > tn-1) and (Vm-i > 0)) or (tm-i <= tn-1)
{
Vx = Vm-i+1; tx = tm-i+1;
ループを完了して停止する;
}
else i=i+1;
}
(Vx、tx)は、下記のように、ビデオ・スループットを計算するために用いられるであろう。図5Aは、オーデイオ・タイマーに基づいた3つの問合せだけを示す。これは、15fpsのフレーム・レートに基づく。7.5fps又は5fpsのようなより低いフレーム・レートが用いられる場合には、より多くの問合せがあることになり、かつ、上記のプロセスは、より包括的(generic)になるように修正されるべきである。上記の方法は、Vnがゼロである場合にRLPビデオ・キュー410がゼロとなる時点をサーチするためである。Vnがゼロでない場合には、チャンネル制約フレーム・サイズ推定ユニット408は、tnを時間txとして使用し、かつ、チャンネルが時間tn−1で生成されたデータをフラッシュアウト(flush out)することができないから、ビデオ・スループット(上記の)を推定することになる。
1つのフレームが、エンコーデイング前の時間tnにおける現在のフレームに時間tn−1において送られた最後の時間以来のビデオ・スループットは、チャンネル制約フレーム・サイズ推定ユニット408によって、数1のようにして推定されうる。
ビデオ・スループットVTPが推定された後で、チャンネルが変化しないと仮定して、チャンネル制約フレーム・サイズ推定ユニット408は、RLが提供できる最大スレーム・サイズを、数2のようにして判定する。
図6は、構造及びデータ・フローの複数の例で第2のレート適応化技法を示す。第2のレート適応化技法では、チャンネル制約ビデオ・スループット推定ユニット608は、ビデオ・スループットを推定するために、MAC層612からの付加的な情報(例えば、パワー・アンプリファイア(PA)ヘッドルーム限界)(power amplifier (PA) headroom limitation)を用いる。この第2の技法は、ビデオ・フローRLPキュー・サイズの第1次統計(first-order statistics)によるのではなくて、電力ヘッドルーム限界に基づいてビデオ・スループットを積極的に推定(予測)する。MAC層612は、MACパケットのペイロード・サイズ(payload size)を判定するための限界係数として電力ヘッドルーム限界を用いる。電力ヘッドルーム限界は2つの連続したビデオ・フレームの間では大きくは変化しないので、チャンネル制約ビデオ・スループット推定ユニット608も、ビデオ・スループットを推定するために電力ヘッドルーム限界を用いることができる。
チャンネル制約ビデオ・スループット推定ユニット608は、ビデオ・フロー・キュー・サイズを取得するためにRLP層に問合せる、また、電力ヘッドルーム限界を取得するためにMAC層612に問合せる。問合せ頻度は、毎66msでありうる。この第2のレート適応化技法では、オーデイオ・タイマーを用いる必要はない。ユニット608は、電力ヘッドルーム限界及びビデオ・フローRLPキュー・サイズを記憶しうる。
MAC層612は、テーブル・ルックアップによってMACペイロード・サイズを判定しうる。MAC層612は、電力ヘッドルーム限界を最大ペイロード・サイズに変換するために、図7A及び図7Bに示されているようなテーブルを維持しうる。この変換は、次のステップにおいて最大ビデオ・スループットを判定するためにも用いることができる。この変換は、MAC層612自体でも行われることができる、すなわち、MAC層612は、電力ヘッドルーム限定ペイロード・サイズをアプリケーション層に送ることができる。図7Aは、電力ヘッドルーム限界(最左欄)及びMACペイロード・サイズに対する変換テーブルを示す。実効データ・レートも、異なるターミネーション・ターゲット(termination targets)に対して示されている。
チャンネル制約ビデオ・スループット推定ユニット608は、下記のようにビデオ・スループットを予測することができる。
TX_Opportunitiesは、毎66msに、どのくらいの送信機会が与えられるかの推定である。TX_Opportunitiesは、現在のMACデザイン、3−インターレース構造(3-interlace structure)のようなRL特性、及びオーデイオ・データを考慮して判定される。例えば、TX_Opportunitiesは、3であってもよいが、他の値が用いられてもよい。
Claims (33)
- アクセス端末においてビデオ・フロー無線リンク・プロトコル(RLP)キューのサイズに基づいて送信チャンネルのビデオ・スループットを推定すること、ここにおいて、前記送信チャンネルを通じてのデータの送信レートは変化する、
前記推定されたビデオ・スループットを用いてビデオ・データをコード化すること、
を備える方法。 - 前記ビデオ・スループットを推定することは、
第1の時間tnにおける無線リンク・プロトコル(RLP)層内のビデオ・キューの第1のサイズVnをビデオ・フレーム・レートに基づいて判定すること、
第2の時間tmにおける前記ビデオ・キューの第2のサイズVmをオーデイオ・フレーム・レートに基づいて判定すること、
前記第1のサイズVn又は前記第2のサイズVmがゼロより大きい場合には、前記送信チャンネルの前記推定されたビデオ・スループットVTPを判定するために、前記第1のサイズVn、先行のビデオ・フレームに関連づけられる前記ビデオ・キューの先行のサイズVn−1、先行のビデオ・フレーム・サイズBn−1、前記第1の時間tn、及び前記ビデオ・キューの前記先行のサイズに関連づけられる時間tn−1を用いること、
前記第1のサイズVn及び前記第2のサイズVmがゼロに等しい場合には、前記ビデオ・キュー・サイズがゼロより大きかった時の前記オーデイオ・フレーム・レートに基づいて、より早い時間tm−1をサーチすること、
前記ビデオ・キュー・サイズがゼロより大きかった時の前記オーデイオ・フレーム・レートに基づいて前記より早い時間を見出した後で、前記送信チャンネルの前記推定されたビデオ・スループットVTPを判定するために、前記オーデイオ・フレーム・レートに基づいた前記より早い時間tm−1におけるキュー・サイズVm−1、前記先行のビデオ・フレームに関連づけられる前記ビデオ・キューの前記先行のサイズVn−1、前記先行のビデオ・フレーム・サイズBn−1、前記より早い時間tm−1、及び前記ビデオ・キューの前記先行のサイズに関連づけられる時間tn−1を用いること、
を備え、
前記推定されたビデオ・スループットを用いてビデオ・データをコード化することは、
チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズを判定するために前記推定されたビデオ・スループットを用いること、及び
ビデオ・エンコーデイング・レートを制御するために前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズを用いること、
を備える、請求項1の方法。 - 前記第1のサイズ及び前記第2のサイズがゼロに等しく、かつ先行のオーデイオ・フレームに関連づけられる前記ビデオ・キューの第3のサイズがゼロより大きい場合には、前記推定されたビデオ・スループット(VTP)を判定するために、前記第3のサイズ、先行のビデオ・フレームに関連づけられる前記ビデオ・キューの前記先行のサイズ、前記先行のビデオ・フレーム・サイズ、前記第3のサイズに関連づけられる時間、及び前記ビデオ・キューの前記先行のサイズに関連づけられる前記時間を用いることを更に備える、請求項2の方法。
- 前記ビデオ・キューは、ビデオ・パケットを記憶するためだけに割当てられる、請求項2の方法。
- チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズを判定するために前記推定されたビデオ・スループットを用いることは、前記ビデオ・フレーム・レート、前記第1のサイズ、及び前記ビデオ・エンコーデイング・レートがチャンネル状態に対してどのくらい反応するかを制御する調整係数を更に用いる、ここにおいて、ビデオ・フレーム・サイズは、前記ビデオ・フレーム・レートに基づいて判定され、そして、前記推定されたビデオ・スループットは、前記調整係数によって増加される、請求項2の方法。
- 前記調整係数は、ビデオ会議のための第1の値及びビデオ・シェアリングのための第2の値を有する、請求項7の方法。
- ビデオをコード化するためにビデオ・エンコーデイング・レートを用いること、
コード分割多重アクセス・エボリューション・データ最適化リビジョンA(CDMA EV−DO Rev A)を用いて、前記コード化されたビデオを無線チャンネルで送信すること、
を更に備える、請求項2の方法。 - 前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズが最小フレーム・サイズ閾値より大きいか否かを判定すること、
前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズが前記最小フレーム・サイズ閾値より大きい場合には、前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズが、仮想バッファによって制約されるフレーム・サイズより小さいか否かを判定すること、
前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズが、前記仮想バッファによって制約される前記フレーム・サイズより小さい場合には、前記ビデオ・エンコーデイング・レートを制御するために前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズを用いること、及び、
前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズが、前記仮想バッファによって制約される前記フレーム・サイズより大きい場合には、前記ビデオ・エンコーデイング・レートを制御するために、前記仮想バッファによって制約された前記フレーム・サイズを用いること、
を更に備える、請求項2の方法。 - 無線リンク・プロトコル(RLP)層内のビデオ・キューのサイズを判定すること、
媒体アクセス制御(MAC)層から送信電力ヘッドルーム限界を判定すること、
MACペイロード・サイズを判定するために、前記判定された送信電力ヘッドルーム限界を用いること、
推定されたビデオ・スループットを判定するために、前記判定されたMACペイロード・サイズ及び1つの期間において前記ビデオにどのくらいの送信機会が与えられるかについての推定を用いること、
を備え、
前記推定されたビデオ・スループットを用いてビデオ・データをコード化することは、
チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズを判定するために、前記推定されたビデオ・スループット及び前記RLP層におけるビデオ・キューの前記判定されたサイズを用いること、
ビデオ・エンコーデイング・レートを制御するために前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズを用いること、
を備える方法。 - チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズを判定するために前記推定されたビデオ・スループット及び前記RLP層内の前記ビデオ・キューの前記判定されたサイズを用いることは、前記ビデオ・エンコーデイング・レートがチャンネル状態に対してどのくらい反応するかを制御する調整係数を更に用いる、ここにおいて、ビデオ・フレーム・サイズは、前記ビデオ・フレーム・レートに基づいて判定され、そして、前記推定されたビデオ・スループットは、前記調整係数によって増加される、請求項11の方法。
- 前記調整係数は、ビデオ会議のための第1の値及びビデオ・シェアリングのための第2の値を有する、請求項12の方法。
- 前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズが最小フレーム・サイズ閾値より大きいか否かを判定すること、
前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズが前記最小フレーム・サイズ閾値より大きい場合には、前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズが、仮想バッファによって制約されるフレーム・サイズより小さいか否かを判定すること、
前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズが、前記仮想バッファによって制約されるフレーム・サイズより小さい場合には、前記ビデオ・エンコーデイング・レートを制御するために、前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズを用いること、
前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズが、前記仮想バッファによって制約されるフレーム・サイズより大きい場合には、前記ビデオ・エンコーデイング・レートを制御するために、前記仮想バッファによって制約されるフレーム・サイズを用いること、
を更に備える、請求項11の方法。 - ビデオをコード化するために前記ビデオ・エンコーデイング・レートを用いること、
コード分割多重アクセス・エボリューション・データ最適化リビジョンA(CDMA EV−DO Rev A)を用いて、前記コード化されたビデオを無線チャンネルで送信すること、
を更に備える、請求項11の方法。 - 前記ビデオ・キューは、ビデオ・パケットを記憶するためだけに割当てられる、請求項11の方法。
- 第1の時間tnにおける無線リンク・プロトコル(RLP)層内のビデオ・キューの第1のサイズVnをビデオ・フレーム・レートに基づいて判定する、
第2の時間tmにおける前記ビデオ・キューの第2のサイズVmをオーデイオ・フレーム・レートに基づいて判定する、
前記第1のサイズVn又は前記第2のサイズVmがゼロより大きい場合には、送信チャンネルの推定されたビデオ・スループットVTPを判定するために、前記第1のサイズVn、先行のビデオ・フレームに関連づけられる前記ビデオ・キューの先行のサイズVn−1、先行のビデオ・フレーム・サイズBn−1、前記第1の時間tn、及び前記ビデオ・キューの前記先行のサイズに関連づけられる時間tn−1を用いる、
前記第1のサイズVn及び前記第2のサイズVmがゼロに等しい場合には、前記ビデオ・キュー・サイズがゼロより大きかった時の前記オーデイオ・フレーム・レートに基づいて、より早い時間tm−1をサーチする、
前記ビデオ・キュー・サイズがゼロより大きかった時の前記オーデイオ・フレーム・レートに基づいて前記より早い時間tm−1を見出した後で、前記送信チャンネルの前記推定されたビデオ・スループットVTPを判定するために、前記オーデイオ・フレーム・レートに基づいた、前記より早い時間tm−1におけるキュー・サイズVm−1、前記先行のビデオ・フレームに関連づけられる前記ビデオ・キューの前記先行のサイズVn−1、前記先行のビデオ・フレーム・サイズBn−1、前記より早い時間tm−1、及び前記ビデオ・キューの前記先行のサイズに関連づけられる時間tn−1を用いる、
チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズを判定するために前記推定されたビデオ・スループットVTPを用いる、
ビデオ・エンコーデイング・レートを制御するために前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズを用いる、
ように構成された1つの組の命令を備えるコンピュータ・プログラム。 - 前記命令は、前記RLP層より上のアプリケーション層で動作する、請求項17のコンピュータ・プログラム。
- 前記装置のビデオ・フローに対する媒体アクセス制御(MAC)層は、セクタ・ローデイングに反応しない、請求項17のコンピュータ・プログラム。
- 前記命令は、前記第1のサイズ及び前記第2のサイズがゼロに等しく、かつ先行のオーデイオ・フレームに関連づけられる前記ビデオ・キューの第3のサイズがゼロより大きい場合には、前記推定されたビデオ・スループットを判定するために、前記第3のサイズ、先行のビデオ・フレームに関連づけられる前記ビデオ・キューの前記先行のサイズ、前記先行のビデオ・フレーム・サイズ、前記第3のサイズに関連づけられる時間、及び前記ビデオ・キューの前記先行のサイズに関連づけられる前記時間を用いることを更に備える、請求項17のコンピュータ・プログラム。
- 前記ビデオ・キューは、ビデオ・パケットを記憶するためだけに割当てられる、請求項17のコンピュータ・プログラム。
- チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズを判定するために前記推定されたビデオ・スループットを用いることは、前記ビデオ・フレーム・レート、前記第1のサイズ、及び前記ビデオ・エンコーデイング・レートがチャンネル状態に対してどのくらい反応するかを制御する調整係数を更に用いる、ここにおいて、ビデオ・フレーム・サイズは、前記ビデオ・フレーム・レートに基づいて判定され、そして、前記推定されたビデオ・スループットは、前記調整係数によって増加される、請求項17のコンピュータ・プログラム。
- 前記調整係数は、ビデオ会議のための第1の値及びビデオ・シェアリングのための第2の値を有する、請求項24のコンピュータ・プログラム。
- ビデオをコード化するために前記ビデオ・エンコーデイング・レートを用いるように構成されたビデオ・エンコーダーと、
コード分割多重アクセス・エボリューション・データ最適化リビジョンA(CDMA EV−DO Rev A)を用いて、前記コード化されたビデオを無線チャンネルで送信するように構成された送信機と、
を更に備える請求項17のコンピュータ・プログラム。 - 前記命令は、
前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズが最小フレーム・サイズ閾値より大きいか否かを判定すること、
前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズが前記最小フレーム・サイズ閾値より大きい場合には、前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズが、仮想バッファによって制約されるフレーム・サイズより小さいか否かを判定すること、
前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズが、前記仮想バッファによって制約される前記フレーム・サイズより小さい場合には、前記ビデオ・エンコーデイング・レートを制御するために前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズを用いること、
前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズが、前記仮想バッファによって制約される前記フレーム・サイズより大きい場合には、前記ビデオ・エンコーデイング・レートを制御するために、前記仮想バッファによって制約されるフレーム・サイズを用いること、
を更に備える、請求項17のコンピュータ・プログラム。 - ビデオ・データをコード化する装置であって、
プロセッサと、
前記プロセッサによって実行された場合に、前記装置に、
無線リンク・プロトコル(RLP)層内のビデオ・キューのサイズを判定すること、
媒体アクセス制御(MAC)層から送信電力ヘッドルーム限界を判定すること、
MACペイロード・サイズを判定するために、前記判定された送信電力ヘッドルーム限界を用いること、
推定されたビデオ・スループットを判定するために、前記判定されたMACペイロード・サイズ及び1つの期間において前記ビデオにどのくらいの送信機会が与えられるかについての推定を用いること、
チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズを判定するために、前記推定されたビデオ・スループット及び前記RLP層におけるビデオ・キューの前記判定されたサイズを用いること、
ビデオ・エンコーデイング・レートを制御するために前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズを用いること、
を行わせる1つの組の命令を記憶する機械読取り可能メモリと、
を備える装置。 - チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズを判定するために前記推定されたビデオ・スループット及び前記RLP層内の前記ビデオ・キューの前記判定されたサイズを用いることは、前記ビデオ・エンコーデイング・レートがチャンネル状態に対してどのくらい反応するかを制御する調整係数を更に用いる、ここにおいて、ビデオ・フレーム・サイズは、前記ビデオ・フレーム・レートに基づいて判定され、そして、前記推定されたビデオ・スループットは、前記調整係数によって増加される、請求項28の装置。
- 前記プロセッサによって実行された場合に、
前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズが最小フレーム・サイズ閾値より大きいか否かを判定すること、
前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズが前記最小フレーム・サイズ閾値より大きい場合には、前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズが、仮想バッファによって制約されるフレーム・サイズより小さいか否かを判定すること、
前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズが、前記仮想バッファによって制約される前記フレーム・サイズより小さい場合には、前記ビデオ・エンコーデイング・レートを制御するために前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズを用いること、
前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズが、前記仮想バッファによって制約される前記フレーム・サイズより大きい場合には、前記ビデオ・エンコーデイング・レートを制御するために、前記仮想バッファによって制約される前記フレーム・サイズを用いること、
を前記装置に行わせる命令を更に備える、請求項28の装置。 - ビデオ・デーアをコード化する装置であって、
ビデオ・データを記憶するように構成された無線リンク・プロトコル(RLP)層キューと、
RLPビデオ・キューのサイズ及び媒体アクセス制御(MAC)層からの送信電力ヘッドルーム限界を受信する、MACペイロード・サイズを判定するために前記送信電力ヘッドルーム限界を用いる、推定されたビデオ・スループットを判定するために、前記判定されたMACペイロード・サイズ及び1つの期間において前記ビデオにどのくらいの送信機会が与えられるかについての推定を用いる、及びチャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズを判定するために、前記推定されたビデオ・スループット及び前記RLP層におけるビデオ・キューの前記サイズを用いるように構成された第1のユニットと、
ビデオ・エンコーデイング・レートを制御するために前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズを用いるための第2のユニットと、
ビデオをコード化するために前記ビデオ・エンコーデイング・レートを用いるためのビデオ・エンコーダーと、
を備える装置。 - 仮想バッファと、
第3のユニットと、
を更に具備し、
該第3のユニットは、
前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズが最小フレーム・サイズ閾値より大きいか否かを判定する、
前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズが前記最小フレーム・サイズ閾値より大きい場合には、前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズが、仮想バッファによって制約されるフレーム・サイズより小さいか否かを判定する、
前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズが、前記仮想バッファによって制約される前記フレーム・サイズより小さい場合には、前記ビデオ・エンコーデイング・レートを制御するために、前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズを用いる、
前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズが、前記仮想バッファによって制約される前記フレーム・サイズより大きい場合には、前記ビデオ・エンコーデイング・レートを制御するために、前記仮想バッファによって制約される前記フレーム・サイズを用いるように構成される、
請求項31の装置。 - 無線リンク・プロトコル(RLP)層内のビデオ・キューのサイズを判定するための手段と、
媒体アクセス制御(MAC)層から送信電力ヘッドルーム限界を判定するための手段と、
MACペイロード・サイズを判定するために、前記判定された送信電力ヘッドルーム限界を用いるための手段と、
推定されたビデオ・スループットを判定するために、前記判定されたMACペイロード・サイズ及び1つの期間において前記ビデオにどのくらいの送信機会が与えられるかについての推定を用いるための手段と、
チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズを判定するために、前記推定されたビデオ・スループット及び前記RLP層内のビデオ・キューの前記判定されたサイズを用いるための手段と、
ビデオ・エンコーデイング・レートを制御するために前記チャンネル制約ビデオ・フレーム・サイズを用いるための手段と、
を備える装置。
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