KR20090039809A - 통신 채널을 통한 정보의 전달 - Google Patents

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Abstract

복수의 일정한 비트 레이트 통신 채널을 통해 정보 유닛을 송신하는 방법 및 장치가 개시된다. 기술은 그 정보 유닛을 인코딩하는 단계를 포함하며, 그에 의해, 복수의 데이터 패킷을 생성한다. 인코딩은 데이터 패킷 사이즈가 통신 채널의 물리 레이어 패킷 사이즈에 매칭하도록 제약된다. 정보 유닛은 가변 비트 레이트 데이터 스트림, 멀티미디어 데이터, 비디오 데이터, 및 오디오 데이터를 포함한다. 통신 채널은, CDMA 채널, WCDMA, GSM 채널, GPRS 채널, 및 EDGE 채널을 포함한다.
애플리케이션 레이어 데이터 패킷, 물리 레이어 데이터 패킷, EBR

Description

통신 채널을 통한 정보의 전달{DELIVERY OF INFORMATION OVER A COMMUNICATION CHANNEL}
35 U.S.C §119 에 따른 우선권 주장
본 특허 출원은, 발명의 명칭이 "CDMA 물리 레이어 산물에 의해 운송되는 멀티미디어 패킷 (Multimedia Packets Carried by CDMA Physical Layer Products)" 으로 2004년 5월 13일자로 출원되어 본 발명의 양수인에게 양도되어 있으며, 여기서 참조로서 명백하게 포함되는 미국 가출원 제 60/571,673 호를 우선권 주장한다.
공동-계류중인 특허 출원에 대한 참조
본 특허 출원은 다음의 공동-계류중인 미국 특허 출원에 관한 것으로,
본 특허 출원과 동시에 출원되어 대리인 참조 번호 제 030166U2를 갖는 "통신 시스템의 채널로의 정보의 할당을 위한 방법 및 장치 (Method And Apparatus For Allocation Of Information To Channels Of A Communication System)" 로 본 발명의 양수인에게 양도되어 있으며, 여기서 참조로서 명백하게 포함하고,
본 특허 출원과 동시에 출원되어 대리인 참조 번호 제 030166U3을 갖는 "무선 통신 시스템을 통해 송신되는 멀티미디어 데이터의 헤더 압축 (Header Compression Of Multimedia Data Transmitted Over A Wireless Communication System)" 으로 본 발명의 양수인에게 양도되어 있으며, 여기서 참조로서 명백하게 포함하며,
본 특허 출원과 동시에 출원되어 대리인 참조 번호 제 030166U4를 갖는 "무선 통신 시스템에서의 오디오 및 비디오 데이터의 동기화 (Synchronization Of Audio And Video Data In A Wireless Communication System)" 로 본 발명의 양수인에게 양도되어 있으며, 여기서 참조로서 명백하게 포함한다.
본 발명은 일반적으로 통신 시스템을 통한 정보의 전달에 관한 것으로, 더 상세하게는, 일정한 비트 레이트 통신 링크의 물리 레이어 패킷에 매칭하기 위해 정보 유닛의 파티셔닝 (partitioning) 에 관한 것이다.
다양한 통신 네트워크를 통한 멀티미디어의 전달에 대한 요구는 증가되고 있다. 예를 들어, 소비자는, 인터넷, 유선 및 무선 네트워크와 같은 다양한 통신 채널을 통해 비디오의 전달을 원한다. 멀티미디어 데이터는 상이한 포맷 및 상이한 데이터 레이트일 수 있고, 다양한 통신 네트워크는 그들 각각의 통신 채널을 통하여 실시간 데이터의 송신을 위해 상이한 메커니즘을 사용한다.
일반화되어 가는 통신 네트워크의 일 타입은 무선 통신용 이동 무선 네트워크이다. 무선 통신 시스템은, 예를 들어, 셀룰러 전화기, 페이징, 무선 로컬 루프, 개인 휴대 정보 단말기 (PDA), 인터넷 전화기 및 위성 통신 시스템을 포함하는 많은 애플리케이션을 갖는다. 특히 중요한 애플리케이션은 이동 가입자를 위한 셀룰러 전화 시스템이다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "셀룰러" 시스템 이라는 용어는 셀룰러 및 개인 통신 서비스 (PCS) 주파수 양자를 포함한다. 다양한 공중-경유 인터페이스는, 주파수 분할 다중 액세스 (FDMA), 시간 분할 다중 액세스 (TDMA), 및 코드 분할 다중 액세스 (CDMA) 를 포함하는 그러한 셀룰러 전화 시스템에 대해 개발되어 왔다.
상이한 국내 및 국제 표준은, 예를 들어, AMPS (Advanced Mobile Phone Service), GSM (Global System for Mobile), GPRS (General Packet Radio Service), EDGE (Enhanced Data GSM Environment), (종종, 여기에서 IS-95로서 총괄적으로 지칭되는) IS-95 (Interim Standard 95) 및 그의 파생물, 즉, IS-95A, IS-95B, ANSI J-STD-008, 및 cdma2000, UMTS (Universal Mobile Telecommunications Service) 및 광대역 CDMA (WCDMA) 와 같은 새로운 (emerging) 고-데이터-레이트 시스템을 포함하는 다양한 공중 인터페이스를 지원하기 위해 달성되어 왔다. 이들 표준들은 TIA (Telecommunication Industry Association), 3GPP (3rd Generation Partnership project), ETSI (European Telecommunication Standards Institute), 및 다른 주지된 표준체에 의해 공포되었다.
셀룰러 전화 네트워크와 같은 이동 무선 네트워크의 사용자 또는 소비자는, 무선 통신 링크를 통해 비디오, 멀티미디어, 및 인터넷 프로토콜 (IP) 과 같은 스트리밍 미디어를 수신하길 원한다. 예를 들어, 소비자는 그들의 셀 폰 또는 다른 휴대용 무선 통신 디바이스상에서 전화 원격 회의 (teleconference) 또는 텔레비전 브로드캐스트와 같은 비디오를 수신할 수 있기를 원한다. 소비자가 그들의 무선 통신 디바이스로 수신하기를 원하는 데이터의 타입의 다른 예는 멀티미디 어 멀티캐스트/브로드캐스트 및 인터넷 액세스를 포함한다.
상이한 타입의 멀티미디어 데이터 소스 및 스트리밍 데이터를 송신하기를 원하는 상이한 타입의 통신 채널이 존재한다. 예를 들어, 멀티미디어 데이터 소스는 일정한 비트 레이트 (CBR) 또는 가변 비트 레이트 (VBR) 로 데이터를 생성할 수 있다. 또한, 통신 채널은 CBR 또는 VBR로 데이터를 송신할 수 있다. 아래에서, 표 1은 데이터 소스 및 통신 채널의 다양한 조합을 리스팅 (list) 한다.
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통상적으로, 통신 채널은 물리 레이어 패킷 또는 물리 레이어 프레임으로서 지칭되는 청크 (chunk) 로 데이터를 송신한다. 멀티미디어 소스에 의해 생성된 데이터는, mu-law 또는 A-law를 사용하여 인코딩된 보이스 신호와 같이, 바이트 (byte) 의 연속적인 스트림일 수도 있다. 좀 더 빈번하게, 멀티미디어 소스에 의해 생성된 데이터는 데이터 패킷으로 지칭되는 바이트의 그룹으로 이루어진다. 예를 들어, MPEG-4 비디오 인코더는, 여기에서 비디오 프레임으로서 지칭되는 정보 유닛의 시퀀스로서 비주얼 정보를 압축한다. 통상적으로, 비주얼 정보는, 인코더에 의해 통상적으로 25 또는 30㎐의 일정한 비디오 프레임 레이트로 인코딩되며, 디코더에 의해 동일한 레이트로 렌더링 (render) 되야 한다. 비디오 프레임 주기는 2개의 비디오 프레임들 사이의 시간이고, 비디오 프레임 레이트의 역으로서 계산될 수 있다, 예를 들어, 40㎳의 비디오 프레임 주기는 25㎐의 비디오 프레임 레이트에 대응한다. 각각의 비디오 프레임은 변화가능한 수의 데이터 패킷으로 인코딩되고, 모든 데이터 패킷은 디코더로 송신된다. 데이터 패킷의 일부가 손실되면, 그 패킷은 디코더에 의해 이용가능하지 않게 된다. 한편, 디코더는, 일부의 데이터 패킷이 손실될지라도 결과적인 비디오 시퀀스의 일부 품질 열화의 희생으로 비디오 프레임을 재구성할 수도 있다. 따라서, 각각의 데이터 패킷은 비디오 프레임의 설명의 일부를 포함하므로, 패킷 수는 하나의 비디오 프레임으로부터 또 다른 수의 비디오 프레임으로 변화가능하다.
소스가 일정한 비트 레이트로 데이터를 생성하고 통신 채널이 일정한 레이트로 데이터를 송신하는 경우, 그 통신 채널 데이터 레이트가 적어도 소스 데이터 레이트만큼 고속이거나, 그렇지 않으면 2개의 데이터 레이트가 매칭된다고 가정하면, 통신 시스템 리소스는 효율적으로 이용된다 한다. 즉, 소스의 일정한 데이터 레이트가 채널의 일정한 데이터 레이트와 동일하면, 채널의 리소스는 완전히 이용될 수 있고 소스 데이터는 딜레이없이 송신될 수 있다. 유사하게, 소스가 가변 레이트로 데이터를 생성하고 채널이 가변 레이트로 송신한다면, 채널 데이터 레이트가 소스 데이터 레이트를 지원할 수 있는 한, 2개의 데이터 레이트는 매칭될 수 있고, 또한, 채널의 리소스는 완전히 이용되며 모든 소스 데이터는 딜레이없이 송신될 수 있다.
소스가 일정한 데이터 레이트로 데이터를 생성하고 채널이 가변 데이터 레이트 채널이면, 채널 리소스는 가능한 효과적으로 이용되지 않을 수도 있다. 예를 들어, 이러한 미스매칭된 케이스에서, 통계적인 멀티플렉싱 이득 (SMG) 은 매칭된 CBR 채널상의 CBR 소스와 비교된 SMG보다 더 작다. 통계적인 멀티플렉싱 이득은, 동일한 통신 채널이 다수의 사용자들 사이에서 사용될 수 있거나 멀티플렉싱될 수 있는 경우 발생한다. 예를 들어, 통신 채널이 보이스를 송신하기 위해 사용되는 경우, 일반적으로 스피커는 연속적으로 토킹 (talk) 하지 않는다. 즉, 스피커로부터의 "토크" 스퍼트 (spurt) 에 부속하여 무음 (silence; 청취 (listening)) 이 존재할 것이다. "토크" 스퍼트 대 무음에 대한 시간의 비율이, 예를 들어, 1:1 이었다면, 평균적으로 일정한 통신 채널이 멀티플렉싱될 수 있으며 2명의 사용자를 지원할 수 있다. 그러나, 데이터 소스가 동일한 데이터 데이트를 갖고 가변 레이트 채널을 통해 전달되는 경우, 통신 채널이 또 다른 사용자에 의해 사용될 수 있는 시간이 존재하지 않기 때문에 SMG가 존재하지 않는다. 즉, CBR 소스에 대한 "무음" 동안 중단이 없다.
상기 표 1에서 나타낸 마지막 경우는, 멀티미디어 데이터의 소스가 비디오와 같은 멀티미디어 데이터 스트림과 같이 가변 비트 레이트 스트림인 때의 상황이고, 그 멀티미디어 데이터의 소스는 일정한 비트 레이트 할당을 갖는 무선 라디오 (radio) 채널과 같이 일정한 비트 레이트를 갖는 통신 채널을 통해 송신된다. 이러한 경우, 통상적으로 딜레이는 소스와 통신 채널 사이에 도입되며, 통신 채널이 효과적으로 이용될 수 있도록 데이터의 "스퍼트" 를 생성한다. 즉, 가변 레이트 데이터 스트림은 버퍼에 저장되고, 그 버퍼의 출력이 데이터 레이트가 고정된 채널에 매칭하기 위해 일정한 데이터 레이트로 비울 수 있도록 충분히 길게 딜레이된다. 버퍼는 버퍼를 비우지 않고 일정한 출력을 유지할 수 있도록 데이터를 충분히 저장하거나 딜레이할 필요가 있으므로, CBR 통신 채널은 완전히 이용되고 통신 채널의 리소스가 낭비되지 않는다.
인코더는 비디오 프레임 주기에 따라 비디오 프레임을 주기적으로 생성한다. 비디오 프레임은 데이터 패킷으로 이루어지고, 비디오 프레임에서 데이터의 총량은 가변적이다. 비디오 디코더는, 뷰어 (viewer) 에 대해 수용가능한 결과를 보장하기 위해 인코더에 의해 사용되는 동일한 비디오 프레임 레이트로 그 비디오 프레임을 렌더링해야 한다. 변화가능한 양의 데이터를 갖고, 일정한 비디오 프레임 레이트로 일정한 레이트 통신 채널을 통한 비디오 프레임의 송신은, 비효율성을 야기할 수 있다. 예를 들어, 비디오 프레임에서 데이터의 총량이 너무 커서 비디오 프레임 주기내에서 채널의 비트 레이트로 송신되지 않으면, 디코더는 비디오 프레임 레이트에 따라 그 비디오 프레임의 총량을 렌더링할 시간내에서 모든 프레임을 수신하지 못할 수도 있다. 실제로, 트래픽 세이핑 (shaping) 버퍼는 일정한 레이트 채널을 통한 전달에 대하여 그러한 큰 변화를 평활화하기 위해 사용된다. 이것은, 일정한 비디오 프레임 레이트가 디코더에 의해 유지될 것이라면, 비디오를 렌더링할 시에 딜레이를 도입한다.
또 다른 문제는, 다중의 비디오 프레임으로부터의 데이터가 단일 물리 레이어 패킷에 포함되면, 단일 물리 레이어 패킷의 손실이 다중의 비디오 프레임의 열화를 야기한다는 것이다. 데이터 패킷이 물리 레이어 패킷 사이즈에 근접하는 때의 상황에 대해서도, 하나의 물리 레이어 패킷의 손실은 다중의 비디오 프레임의 열화를 야기할 수 있다.
따라서, 일정한 데이터 레이트 채널을 통한 가변 데이터 레이트 멀티미디어 데이터의 송신을 개선할 수 있는 기술 및 장치에 대한 필요가 당업계에 존재한다.
여기에서 개시된 실시형태는, 일정한 비트 레이트 통신 채널을 통해 정보 유닛을 송신하는 방법 및 장치를 제공함으로써 상술된 필요를 어드레싱한다. 기술은 정보 유닛을 데이터 패킷으로 파티셔닝하는 단계를 포함하며, 여기서, 데이터 패킷의 사이즈는 통신 채널의 물리 레이어 데이터 패킷 사이즈에 매칭하도록 선택된다. 예를 들어, 각각의 정보 유닛에 포함된 바이트의 수는 시간에 걸쳐 변할 수도 있고, 통신 채널의 각각의 물리 레이어 데이터가 운송할 수 있는 바이트의 수는 독립적으로 변할 수도 있다. 기술은 정보 유닛의 파티션을 설명하며, 그에 의해, 복수의 데이터 패킷을 생성한다. 예를 들어, 인코더는 통신 채널의 물리 레이어 패킷 사이즈를 초과하지 않거나 "매칭" 하는 데이터 패킷의 사이즈로 정보 유닛을 인코딩하도록 제약될 수도 있다. 그 후, 데이터 패킷은 통신 채널의 물리 레이어 데이터 패킷에 할당된다.
여기에서, 비디오에 대한 "멀티미디어 프레임" 이라는 어구는 디코딩이후, 디스플레이 디바이스상에서 디스플레이/렌더링될 수 있는 비디오 프레임을 의미하는 것으로 사용된다. 또한, 비디오 프레임은 독립적으로 디코딩가능한 유닛으로 분할될 수 있다. 비디오 용어로, 그들은 "슬라이스 (slice)" 로 지칭된다. 오디오 및 스피치의 경우, "멀티미디어 프레임" 이라는 용어는, 스피치 또는 오디오가 수신기에서 전송 및 디코딩을 위해 압축되는 시간 윈도우의 정보를 의미하는 것으로 여기에서 사용된다. 여기에서, "정보 유닛 간격" 이라는 어구는 상 술된 멀티미디어 프레임의 시간 지속 기간을 표현하는 것으로 사용된다. 예를 들어, 비디오의 경우, 정보 유닛 간격은 매 초당 10 프레임 비디오의 경우에서 100 밀리초이다. 또한, 일 예로서, 스피치의 경우, 정보 유닛 간격은 cdma2000, GSM 및 WCDMA 에서 통상적으로 20밀리초이다. 이러한 설명으로부터, 통상적으로 오디오/스피치 프레임은 독립적으로 디코딩가능한 유닛으로 추가적으로 분할되지 않으며, 통상적으로 비디오 프레임은 독립적으로 디코딩가능한 슬라이스로 추가적으로 분할된다는 것이 명백하다. "멀티미디어 프레임", "정보 유닛 간격" 등의 어구가 비디오, 오디오 및 스피치의 멀티미디어 데이터를 지칭하는 콘텍스트로부터 명백하다.
기술은 GSM (Global System for Mobile Communication), GPRS (General Packet Radio Service), EDGE (Enhanced Data GSM Environment), 또는 TIA/EIA-95-B (IS-95), TIA/EIA-98-C (IS-98), IS-2000, HRPD, 광대역 CDMA (WCDMA) 와 같은 CDMA에 기초한 표준 등과 같은 다양한 공중-경유 인터페이스로 사용될 수 있다.
양태는, 하나 이상의 이용가능한 일정한 비트 레이트 통신 채널의 가능한 물리 레이어 패킷 사이즈를 결정하는 단계를 포함한다. 정보 유닛은 파티셔닝되고, 그에 의해 개별 데이터 패킷의 사이즈가 하나 이상의 일정한 비트 레이트 통신 채널의 물리 레이어 패킷들중 하나를 초과하지 않거나 그 하나에 매칭되도록 복수의 데이터 패킷을 생성한다. 그 후, 데이터 패킷은 인코딩되어 매칭된 일정한 비트 레이트 통신 채널의 물리 레이어 패킷에 할당된다. 인코딩 정보는 가변 사이즈의 파티션을 생성할 수 있는 레이트 제어 모듈로 장비된 소스 인코더를 포함 할 수 있다.
설명된 기술을 사용하면, 정보 유닛은 하나 이상의 일정한 비트 레이트 채널을 통해 송신되는 데이터 패킷의 스트림으로 인코딩된다. 정보 유닛이 사이즈에서 변함에 따라, 그 정보 유닛은 상이한 사이즈의 데이터 패킷으로 인코딩될 수도 있고, 이용가능한 서로 다른 물리 레이어 패킷 사이즈를 갖는 일정한 비트 레이트 채널의 상이한 조합은 그 데이터 패킷을 송신하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 정보 유닛은 상이한 사이즈의 비디오 프레임에 포함된 비디오 데이터를 포함할 수도 있으므로, 고정된 비트 레이트 통신 채널 물리 레이어 패킷의 상이한 조합은 상이한 사이즈의 비디오 프레임의 송신물을 수용하기 위해 선택될 수도 있다.
다른 양태는, 물리 레이어 패킷 사이즈 및 복수의 일정한 비트 레이트 통신 채널의 이용가능한 데이터 레이트를 결정하는 단계를 포함한다. 그 후, 정보 유닛은 데이터 패킷에 할당되며, 여기서, 개별 데이터 패킷 사이즈는 개별의 일정한 비트 레이트 통신 채널들 중 하나의 물리 레이어 패킷에 적합한 사이즈이도록 선택된다. 개별의 일정한 비트 레이트 채널들의 조합은, 물리 레이어 패킷 사이즈가 가변 비트 레이트 데이터 스트림 패킷 사이즈에 매칭하도록 선택될 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 일정한 비트 레이트 채널의 상이한 조합들은 가변 비트 레이트 데이터 스트림에 의존하여 선택될 수도 있다.
또 다른 양태는 정보 유닛을 수용하도록 구성되는 인코더이다. 그 후, 정보 유닛은 데이터 패킷으로 파티셔닝되며, 여기서, 개별 데이터 패킷의 사이즈는 이용가능한 일정한 비트 레이트 통신 채널 중 하나의 물리 레이어 패킷 사이즈를 초과하지 않거나 그 사이즈에 매칭된다.
또 다른 양태는 복수의 일정한 비트 레이트 통신 채널로부터 데이터 스트림을 수용하도록 구성되는 디코더이다. 데이터 스트림은 디코딩되고, 그 디코딩된 데이터 스트림은 가변 비트 레이트 데이터 스트림으로 누적된다.
일정한 비트 레이트 통신 채널의 예는, GSM, GPRS, EDGE, 또는 TIA/EIA-95-B (IS-95), TIA/EIA-98-C (IS-98), IS-2000, HRPD, 및 광대역 CDMA (WCDMA) 와 같은 CDMA에 기초한 표준을 포함한다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 예시적인 실시형태의 다음의 설명으로부터 명백하며, 그 예시적인 실시형태는 예로서 본 발명의 양태를 설명한다.
여기에서 "예시적인" 이라는 용어는 "예, 예시, 또는 예증으로서 제공되는"의 의미로 사용된다. "예시적인" 것으로서 여기에서 설명되는 임의의 실시형태는 다른 실시형태에 비하여 반드시 바람직하거나 유리한 것으로서 해석할 필요는 없다.
여기에서, "스트리밍" 이라는 용어는, 대화형 (conversational) 의 유니캐스트 및 브로드캐스트 애플리케이션에서 전용 및 공유 채널을 통해 오디오, 스피치 또는 비디오 정보와 같이 사실상 연속적인 멀티미디어 데이터의 실시간 전달을 의미하는 것으로 사용된다. 여기에서, 비디오에 대해 "멀티미디어 프레임" 이라는 어구는 디코딩 이후 디스플레이 디바이스상에서 디스플레이/렌더링될 수 있는 비디오 프레임을 의미하는 것으로 사용된다. 또한, 비디오 프레임은 독립적으로 디코딩가능한 유닛으로 분할될 수 있다. 비디오 용어로, 그들은 "슬라이스" 로 지칭된다. 오디오 및 스피치의 경우, "멀티미디어 프레임" 이라는 용어는, 스피치 또는 오디오가 수신기에서 전송 및 디코딩을 위해 압축되는 시간 윈도우의 정보를 의미하는 것으로 여기에서 사용된다. 여기에서, "정보 유닛 간격" 이라는 어구는 상술된 멀티미디어 프레임의 시간 지속기간을 표현하기 위해 사용된다. 예를 들어, 비디오의 경우, 정보 유닛 간격은 매 초당 10 프레임의 비디오의 경우에서 100 밀리초이다. 또한, 일 예로서, 스피치의 경우, 정보 유닛 간격은 통상적으로 cdma2000, GSM 및 WCDMA에서 20 밀리초이다. 이러한 설명으로부터, 통상적으로 오디오/스피치 프레임은 독립적으로 디코딩가능한 유닛으로 추가적으로 분할되지 않고, 통상적으로 비디오 프레임은 독립적으로 디코딩가능한 슬라이스로 추가적으로 분할된다는 것이 명백하다. "멀티미디어 프레임", "정보 유닛 간격" 등의 어구가 비디오, 오디오 및 스피치의 멀티미디어 데이터를 지칭하는 때의 콘텍스트로부터 명백하다.
복수의 일정한 비트 레이트 통신 채널을 통해 정보 유닛을 송신하는 기술이 설명된다. 기술은 정보 유닛을 데이터 패킷으로 파티셔닝하는 단계를 포함하며, 여기서, 그 데이터 패킷의 사이즈는 통신 채널의 물리 레이어 데이터 패킷 사이즈에 매칭하도록 선택된다. 예를 들어, 정보 유닛은 일정한 레이트에서 발생할 수도 있고, 통신 채널은 상이한 레이트로 물리 레이어 데이터 패킷을 송신할 수도 있다. 기술은 정보 유닛을 파티셔닝하는 단계를 설명하고, 그에 의해, 복수 의 데이터 패킷을 생성한다. 예를 들어, 인코더는, 통신 채널의 물리 레이어 패킷 사이즈에 매칭하는 사이즈로 정보 유닛을 인코딩하도록 제약될 수도 있다. 그 후, 인코딩된 데이터 패킷은 통신 채널의 물리 레이어 데이터 패킷에 할당된다. 정보 유닛은 가변 비트 레이트 데이터 스트림, 멀티미디어 데이터, 비디오 데이터 및 오디오 데이터를 포함할 수도 있다. 통신 채널은, GSM, GPRS, EDGE, 또는 TIA/EIA-95-B (IS-95), TIA/EIA-98-C (IS-98), IS2000, HRPD, cdma2000, 광대역 CDMA (WCDMA) 등과 같은 CDMA에 기초한 표준을 포함한다.
양태는, 하나 이상의 이용가능한 일정한 비트 레이트 통신 채널의 가능한 물리 레이어 패킷 사이즈를 결정하는 단계를 포함한다. 정보 유닛은 파티셔닝되며, 그에 의해, 개별 데이터 패킷의 사이즈가 하나 이상의 일정한 비트 레이트 통신 채널의 물리 레이어 패킷들 중 하나에 매칭되도록 복수의 데이터 패킷을 생성한다. 그 후, 데이터 패킷은 인코딩되고, 매칭된 일정한 비트 레이트 통신 채널의 물리 레이어 패킷에 할당된다. 이러한 방식에서, 정보 유닛은 하나 이상의 일정한 비트 레이트 채널을 통해 송신되는 데이터 패킷의 스트림으로 인코딩된다. 정보 유닛이 변함에 따라, 그 정보 유닛은 상이한 사이즈의 데이터 패킷으로 인코딩될 수도 있고, 상이한 이용가능한 물리 레이어 패킷 사이즈를 갖는 일정한 비트 레이트의 상이한 조합은 데이터 패킷을 송신하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 정보 유닛은 상이한 사이즈의 프레임에 포함된 비디오 데이터를 포함할 수도 있으므로, 고정된 비트 레이트 통신 채널 물리 레이어 패킷의 상이한 조합은 상이한 사이즈의 비디오 프레임의 송신물을 수용하도록 선택될 수도 있다.
다른 양태는 복수의 일정한 비트 레이트 통신 채널의 이용가능한 데이터 레이트 및 물리 레이어 패킷 사이즈를 결정하는 단계를 포함한다. 그 후, 정보 유닛은 데이터 패킷에 할당되며, 여기서, 개별 데이터 패킷 사이즈는 개별의 일정한 비트 레이트 통신 채널 중 하나의 물리 레이어 패킷에 적합한 사이즈이도록 선택된다. 개별의 일정한 비트 레이트 채널의 조합은, 물리 레이어 패킷 사이즈가 가변 비트 레이트 데이터 스트림 패킷 사이즈에 매칭하도록 선택될 수도 있다. 예를 들어, 일정한 비트 레이트 채널의 하나 이상의 상이한 조합들은, 가변 비트 레이트 데이터 스트림에 의존하여 선택될 수도 있다.
*또 다른 양태는 정보 유닛을 수용하도록 구성된 인코더이다. 그 후, 정보 유닛은 데이터 패킷으로 파티셔닝되며, 여기서, 개별 데이터 패킷의 사이즈는 이용가능한 일정한 비트 레이트 통신 채널 중 하나의 물리 레이어 패킷 사이즈에 매칭된다.
또 다른 양태는 복수의 일정한 비트 레이트 통신 채널로부터 데이터 스트림을 수용하도록 구성된 디코더이다. 데이터 스트림은 디코딩되고 디코딩된 데이터 스트림은 가변 비트 레이트 데이터 스트림으로 누적된다.
정보 유닛의 예들은, 가변 비트 레이트 데이터 스트림, 멀티미디어 데이터, 비디오 데이터, 및 오디오 데이터를 포함한다. 정보 유닛은 일정한 반복 레이트에서 발생할 수도 있다. 예를 들어, 정보 유닛은 비디오 데이터의 프레임들일 수도 있다. 일정한 비트 레이트 통신 채널의 예들은, CDMA 채널, GSM 채널, GPRS 채널, 및 EDGE 채널을 포함한다.
또한, 유선 네트워크를 통해 콘텐츠 서버 또는 소스로부터 모바일까지, 가변 비트 레이트 데이터, 멀티미디어 데이터, 비디오 데이터, 스피치 데이터, 또는 오디오 데이터와 같은 정보 유닛을 송신하기 위한 프로토콜 및 포맷의 예가 제공된다. 설명된 기술은, 유니캐스트 스트리밍, 대화형 및 브로드캐스트 스트리밍 애플리케이션과 같은 임의의 타입의 멀티미디어 애플리케이션에 적용가능하다. 예를 들어, (무선 모바일로의 유선 스트리밍에 대한 콘텐츠 서버와 같이) 기술은 비디오 데이터와 같은 멀티미디어 데이터뿐만 아니라, 브로드캐스트/멀티캐스트 서비스, 또는 2개의 모바일 사이의 비디오 전화기와 같은 오디오 및 대화형 서비스와 같은 다른 멀티미디어 애플리케이션을 송신하기 위해 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 구성된 통신 시스템 (100) 을 도시한다. 통신 시스템 (100) 은, 인프라구조 (101), 다중의 무선 통신 디바이스 (WCD; 104 및 105), 및 지상선 (landline) 통신 디바이스 (122 및 124) 를 포함한다. 또한, WCD는 이동국 (MS) 또는 모바일로서 지칭될 것이다. 일반적으로, WCD는 이동 또는 고정일 수도 있다. 지상선 통신 디바이스 (122 및 124) 는, 예를 들어, 스트리밍 데이터와 같은 다양한 타입의 멀티미디어 데이터를 제공하는, 서빙 노드 또는 콘텐츠 서버를 포함할 수 있다. 또한, MS는 멀티미디어 데이터와 같은 스트리밍 데이터를 송신할 수 있다.
또한, 인프라구조 (101) 는 기지국 (102), 기지국 제어기 (106), 이동 스위칭 센터 (108), 스위칭 네트워크 (120) 등과 같은 다른 컴포넌트를 포함할 수도 있 다. 일 실시형태에서, 기지국 (102) 은 기지국 제어기 (106) 와 통합되고, 다른 실시형태에서는 기지국 (102) 과 기지국 제어기 (106) 는 별도의 컴포넌트이다. 상이한 타입의 스위칭 네트워크 (120) 가 통신 시스템 (100) 에서 신호를 라우팅하기 위해 사용될 수도 있으며, 예를 들어, 그 스위칭 네트워크 (120) 는, IP 네트워크 또는 공중 스위칭 전화 네트워크 (PSTN) 일 수도 있다.
"순방향 링크" 또는 "다운링크" 라는 용어는 인프라구조 (101) 로부터 MS까지의 신호 경로를 지칭하고, "역방향 링크" 또는 "업링크" 라는 용어는 MS로부터 인프라구조까지의 신호 경로를 지칭한다. 도 1에서 도시된 바와 같이, MS (104 및 105) 는 순방향 링크를 통해 신호 (132 및 136) 를 수신하고, 역방향 링크를 통해 신호 (134 및 138) 를 송신한다. 일반적으로, MS (104 및 105) 로부터 송신된 신호는, 또 다른 원격 유닛과 같은 또 다른 통신 디바이스 또는 지상선 통신 디바이스 (122 및 124) 에서의 수신을 위해 의도되며, IP 네트워크 또는 스위칭 네트워크를 통해 라우팅된다. 예를 들어, 개시한 WCD (104) 로부터 송신된 신호 (134) 가 목적지 MS (105) 에 의해 수신되도록 의도되면, 그 신호는 인프라구조 (101) 를 통해 라우팅되고, 신호 (136) 는 순방향 링크를 통해 목적지 MS (105) 로 송신된다. 유사하게, 인프라구조 (101) 에서 개시된 신호는 MS (105) 로 브로드캐스팅될 수도 있다. 예를 들어, 콘텐츠 제공자는, 스트리밍 멀티미디어 데이터와 같은 멀티미디어 데이터를 MS (105) 에 전송할 수도 있다. 통상적으로, MS 또는 지상선 통신 디바이스와 같은 통신 디바이스는 신호의 개시자 및 신호에 대한 목적지 양자일 수도 있다.
MS (104) 의 예는 셀룰러 전화기, 무선 통신 인에이블된 개인용 컴퓨터, 및 개인 휴대 정보 단말기 (PDA), 및 다른 무선 디바이스를 포함한다. 통신 시스템 (100) 은 하나 이상의 무선 표준을 지원하도록 설계될 수도 있다. 예를 들어, 표준은, GSM (Global System for Mobile Communication), GPRS (General Packet Radio Service), EDGE (Enhanced Data GSM Enviroment), TIA/EIA-95-B (IS-95), TIA/EIA-98-C (IS-98), IS2000, HRPD, cdma2000, 광대역 CDMA (WCDMA) 등으로서 지칭되는 표준들을 포함할 수도 있다.
도 2는 예시적인 패킷 데이터 네트워크, 및 무선 네트워크를 통해 패킷 데이터를 전달하는 다양한 공중 인터페이스 옵션을 도시한 블록도이다. 설명된 기술은 도 2에서 도시된 패킷 스위칭 데이터 네트워크 (200) 와 같은 패킷 스위칭 데이터 네트워크 (200) 로 구현될 수도 있다. 도 2의 예에서 나타낸 바와 같이, 패킷 스위칭 데이터 네트워크 시스템은, 무선 채널 (202), 복수의 수신 노드 또는 MS (204), 전송 노드 또는 콘텐츠 서버 (206), 서빙 노드 (208), 및 제어기 (210) 를 포함할 수도 있다. 전송 노드 (206) 는 인터넷과 같은 네트워크 (212) 를 통해 서빙 노드 (208) 에 커플링될 수도 있다.
서빙 노드 (208) 는, 예를 들어, 패킷 데이터 서빙 노드 (PDSN) 또는 서빙 GPRS 지원 노드 (SGSN) 및 게이트웨이 GPRS 지원 노드 (GGSN) 를 포함할 수도 있다. 서빙 노드 (208) 는 전송 노드 (206) 로부터 패킷 데이터를 수신할 수도 있고 정보의 패킷을 제어기 (210) 로 서빙할 수도 있다. 제어기 (210) 는, 예를 들어, 기지국 제어기/패킷 제어 기능 (BSC/PCF) 또는 무선 네트워크 제어기 (RNC) 를 포함할 수도 있다. 일 실시형태에서, 제어기 (210) 는 무선 액세스 네트워크 (RAN) 를 통해 서빙 노드 (208) 와 통신한다. 제어기 (210) 는 서빙 노드 (208) 와 통신하고 무선 채널 (202) 을 통해 정보의 패킷을 MS와 같은 하나 이상의 수신 노드 (204) 에 송신한다.
일 실시형태에서, 서빙 노드 (208) 또는 전송 노드 (206), 또는 양자는 데이터 스트림을 인코딩하는 인코더, 또는 데이터 스트림을 디코딩하는 디코더, 또는 양자를 또한 포함할 수도 있다. 예를 들어, 인코더는 비디오 스트림을 인코딩할 수 있고, 그에 의해, 데이터의 가변-사이즈 프레임을 생성하며, 디코더는 데이터의 가변 사이즈 프레임을 수신하여 그들을 디코딩할 수 있다. 프레임이 다양한 사이즈이지만 비디오 프레임 레이트는 일정하기 때문에, 데이터의 가변 비트 레이트 스트림이 생성된다. 유사하게, MS는 데이터 스트림을 인코딩하는 인코더, 또는 수신된 데이터 스트림을 디코딩하는 디코더, 또는 양자를 포함할 수도 있다. "코덱" 이라는 용어는 인코더 및 디코더의 조합을 설명하기 위해 사용된다.
도 2에서 도시된 일 예에서, 네트워크 또는 인터넷 (212) 에 접속된 전송 노드 (206) 로부터의, 멀티미디어 데이터와 같은 데이터는 전송 노드 또는 패킷 데이터 서빙 노드 (PDSN; 208), 및 제어기, 또는 기지국 제어기/패킷 제어 기능 (BSC/PCF: 210) 을 통해 수신 노드 또는 MS (204) 에 전송될 수 있다. MS (204) 와 BSC/PCF (210) 사이를 인터페이싱하는 무선 채널 (202) 은 공중 인터페이스이고, 통상적으로 시그널링 및 전달자 (bearer), 또는 페이로드, 데이터를 위해 많은 채널을 사용할 수 있다.
공중 인터페이스
공중 인터페이스 (202) 는 다수의 무선 표준들 중 임의의 무선 표준에 따라 동작할 수도 있다. 예를 들어, 표준은, GSM (Global System for Mobile Communication), GPRS (General Packet Radio Service), EDGE (Enhanced Data GSM Enviroment) 와 같이 TDMA에 기초한 표준, 또는 TIA/EIA-95-B (IS-95), TIA/EIA-98-C (IS-98), IS-2000, HRPD, cdma2000, 광대역 CDMA (WCDMA) 와 같이 CDMA에 기초한 표준 등을 포함할 수도 있다.
cdma2000에 기초한 시스템에서, 데이터는, 예를 들어, 일반적으로 보이스를 송신하기 위해 사용되는 기본 채널 (FCH), 전용 제어 채널 (DCCH), 보조 채널 (SCH), 및 패킷 데이터 채널 (PDCH) 뿐만 아니라 다른 채널과 같은 다중의 채널을 통해 송신될 수 있다.
FCH는, 예를 들어, 풀 레이트, 하프 (half) 레이트, 1/4 레이트 및 1/8 레이트와 같이 다중의 고정된 레이트로 스피치의 송신을 위한 통신 채널을 제공한다. FCH는 이들 레이트들을 제공하고, 사용자의 스피치 활성도가 타겟 보이스 품질을 달성하기 위해 풀 레이트 미만을 요구하는 경우, 시스템은 더 작은 데이터 레이트들 중 하나를 사용함으로써 시스템의 다른 사용자에 대한 간섭을 감소시킨다. 시스템 용량을 증가시키기 위해 소스 레이트를 줄이는 이득은 CDMA 네트워크에서 널리 공지되어 있다.
DCCH는 FCH와 유사하지만, 2개의 고정된 레이트, 즉, 무선 구성 3 (RC3) 의 9.6kbps 및 무선 구성 5 (RC5) 의 14.4kbps 중 하나에서만 풀 레이트를 제공한다. 이것은 1x 트래픽 레이트로 지칭된다. SCH는 cdma2000에서 1x, 2x, 4x, 8x 및 16x로 트래픽 레이트를 제공하도록 구성될 수 있다. 송신될 데이터가 존재하지 않는 경우, DCCH 및 SCH 양자는, 시스템의 다른 사용자에 대해 감소된 간섭을 보장하기 위해 또는 기지국 송신기의 송신 전력 버짓 (budget) 내에서 유지하기 위해, 또한 dtx로서 지칭되는 어떠한 데이터도 송신하지 않는 송신을 중지할 수 있다. PDCH는 n*45 바이트인 데이터 패킷을 송신하도록 구성될 수 있으며, 여기서 n={1, 2, 4, 8} 이다.
FCH 및 DCCH 채널은, 예를 들어, 대화형 서비스를 인에이블하기 위해 데이터의 통신에 대해 일정한 딜레이 및 낮은 데이터 패킷 손실을 제공한다. SCH 및 PDCH 채널은 FCH 및 DCCH보다 더 높은 대역폭, 예를 들어, 300kbps 내지 3Mbps를 제공하는 다중의 고정된 비트 레이트 채널을 제공한다. 또한, SCH 및 PDCH는, 이들 채널들이 많은 사용자들 사이에서 공유되기 때문에 가변 딜레이를 갖는다. SCH의 경우, 다중의 사용자는 제시간에 멀티플렉싱되며, 그 SCH는 시스템 로드에 의존하여 상이한 양의 딜레이를 도입한다. PDCH의 경우, 대역폭 및 딜레이는, 예를 들어, 무선 조건, 즉, 협의된 서비스의 품질 (QoS) 및 다른 스케줄링 고려사항에 의존한다. 유사한 채널은, TIA/EIA-95-B (IS-95), TIA/EIA-98-C (IS-98), IS2000, HRPD, UMTS, 및 광대역 CDMA (WCDMA) 에 기초하여 시스템에서 이용가능하다.
FCH가 보이스 사용자에 의해 요구되는 전력을 보전하기 위해 다중의 고정된 비트 데이터 레이트 (풀, 하프, 1/4 및 1/8) 를 제공한다. 통상적으로, 송신될 신호의 시간-주파수 구조가 품질을 과도하게 떨어뜨리지 않고 더 높은 압축을 용인하는 경우, 보이스 인코더 또는 보코더는 더 낮은 데이터 레이트를 사용할 것이다. 통상적으로 이러한 기술은 소스 제어된 가변 비트 레이트 보코더로서 지칭된다. 따라서, TIA/EIA-95-B (IS-95), TIA/EIA-98-C (IS-98), IS2000, HRPD, UMTS, 또는 cdma2000에 기초한 시스템에서, 데이터를 송신하기에 이용가능한 다중의 고정된 비트 레이트 채널이 존재한다.
cdma2000과 같은 CDMA에 기초한 시스템에서, 통신 채널은 "슬롯" 의 연속적인 스트림으로 분할된다. 예를 들어, 통신 채널은 20ms 세그먼트 또는 시간 슬롯으로 분할될 수도 있다. 또한, 이것은 "송신 시간 간격 (TTI)" 로 지칭된다. 이들 시간 슬롯동안 송신된 데이터는 패킷으로 어셈블링 (assemble) 되며, 여기서, 데이터의 사이즈는 채널의 이용가능한 데이터 레이트 또는 채널의 대역폭에 의존한다. 따라서, 임의의 개별 시간 슬롯동안, 그들 각각의 통신 채널을 통해 송신되는 개별 데이터 패킷이 존재하는 것이 가능하다. 예를 들어, 단일 시간 슬롯 동안, 데이터 패킷은 DCCH 채널을 통해 송신될 수도 있고, 상이한 데이터 패킷은 SCH 채널을 통해 동시에 송신될 수도 있다.
유사하게, GSM, 또는 GPRS, 또는 EDGE에 기초한 시스템에서, 데이터는 프레임내의 다중의 시간 슬롯을 사용하여 BSC (210) 와 MS (204) 사이에서 송신될 수 있다. 도 3은 GSM 공중 인터페이스에서 2개의 무선 프레임 (302 및 304) 을 도시한 블록도이다. 도 3에서 도시된 바와 같이, GSM 공중 인터페이스 무선 프레임 (302 및 304) 은, 각각, 8개의 시간슬롯으로 분할된다. 개별 시간슬롯은 시 스템의 특정 사용자에게 할당된다. 또한, GSM 송신 및 수신은 2개의 상이한 주파수를 사용하며, 순방향 링크 및 역방향 링크는 3개의 시간슬롯에 의해 오프셋된다. 예를 들어, 도 3에서, 다운링크 무선 프레임 (302) 은 시간 t0에서 시작하여 하나의 주파수에서 송신될 것이고, 업링크 무선 프레임 (304) 은 상이한 주파수에서 송신될 것이다. 다운링크 무선 프레임 (302) 은 3개의 시간 슬롯, 즉, TS0 내지 TS2에 의해 업링크 무선 프레임으로부터 오프셋된다. 다운링크와 업링크 무선 프레임들 사이에서 오프셋을 갖는 것은, 무선 통신 디바이스 또는 단말기로 하여금 동일한 시간에서 송신 및 수신할 수 있어야 하지 않고 동작할 수 있도록 한다.
GSM 무선 통신 디바이스 또는 단말기에서의 진보는, 동일한 무선 프레임 동안 다중의 시간슬롯을 수신할 수 있는 GSM 단말기들을 발생한다. 이들은 "멀티슬롯 클래스" 로 지칭되며, 여기에서 전체로서 포함된 3GPP TS 45.002의 Annex B에서 발견될 수 있다. 따라서, GSM 또는 GPRS 또는 EDGE에 기초한 시스템에서, 데이터를 송신하기에 이용가능한 다중의 고정된 시간 슬롯이 존재한다.
VBR 멀티미디어 특징
일반적으로, 비디오와 같은 가변 비트 레이트 (VBR) 멀티미디어 데이터는 공통적인 특징을 포함한다. 예를 들어, 비디오 데이터는, 카메라와 같은 센서에 의해 일정한 프레임 레이트로 일반적으로 포착된다. 일반적으로, 멀티미디어 송신기는 비디오 스트림을 인코딩하기 위해 상한을 갖는 유한한 프로세싱 시간을 요구한다. 일반적으로, 멀티미디어 수신기는 비디오 스트림을 디코딩하기 위해 상한을 갖는 유한한 프로세싱 시간을 요구한다.
일반적으로, 멀티미디어 프레임들이 생성되었던 동일한 프레임 레이트로 그 멀티미디어 프레임들을 재구성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 비디오의 경우, 비디오가 센서 또는 카메라에서 포착되었던 동일한 레이트로 재구성된 비디오 프레임을 디스플레이하는 것이 바람직하다. 재구성 및 포착 레이트를 동일하게 하는 것은, 다른 멀티미디어 엘리먼트와 동기화하는 것을 용이하게 한다, 예를 들어, 첨부한 오디오 스트림 또는 스피치 스트림과 비디오 스트림을 동기화하는 것이 간략화된다.
비디오의 경우, 인간의 인지의 관점에서, 일관된 레벨의 품질을 유지하는 것이 일반적으로 바람직하다. 일반적으로, 일관된 품질의 멀티미디어 스트림을 프로세싱하는 것보다 품질에서 변동을 갖는 연속적인 멀티미디어 스트림을 프로세싱하는 것이 더 성가시고 힘들다. 예를 들어, 프리즈 (freeze) 프레임 및 블로키니스 (blockiness) 와 같은 품질 인공물을 포함하는 비디오 스트림을 프로세싱하는 것은 일반적으로 성가시다.
딜레이 고려사항
예를 들어, 오디오/비디오와 같은 멀티미디어 콘텐츠를 전송하는 것은 통상적으로 딜레이를 초래한다. 이들 딜레이들 중 일부는 코덱 설정으로 인한 것이고, 일부는, 다른 것들 중, 공중 인터페이스를 통해 전송되는 패킷의 재-송신 및 재-순서화 (re-ordering) 를 허용하는 무선-링크 프로토콜 (RLP) 송신 등과 같은 네트워크 설정으로 인한 것이다. 멀티미디어 송신의 딜레이를 산정하는 객관적인 방법은 인코딩된 스트림을 관측하는 것이다. 예를 들어, 송신물은, 완전하고 독립적으로 디코딩가능한 패킷이 수신될 때까지 디코딩될 수 없다. 따라서, 딜레이는 패킷의 사이즈 및 송신물의 레이트에 의해 영향을 받을 수 있다.
예를 들어, 패킷이 사이즈에서 64k 바이트이고 초당 64k 바이트로 채널을 통해 송신되면, 그 패킷은 디코딩될 수 없고 전체 패킷이 수신될 때까지 1초 동안 딜레이되어야 한다. 수신된 모든 패킷은 가장 큰 패킷을 수용하기에 충분히 딜레이될 필요가 있으므로, 패킷은 일정한 레이트에서 디코딩될 수 있다. 예를 들어, 가변 사이즈의 비디오 패킷이 수신되면, 수신기는 가장 큰 패킷 사이즈를 수용하기 위해 필요한 딜레이와 동일한 양만큼 모든 수신 패킷을 딜레이 또는 버퍼링할 필요가 있다. 딜레이는 디코딩된 비디오가 일정한 레이트에서 렌더링 또는 디스플레이되도록 용인할 것이다. 시간보다 빨리 최대 패킷 사이즈가 공지되지 않으면, 최대 패킷 사이즈의 추정 및 관련 딜레이는 패킷의 인코딩동안 사용된 파라미터에 기초하여 수행될 수 있다.
바로 전에 설명된 기술은 임의의 비디오 코덱 (H.263, AVC/H.264, MPEG-4 등) 에 대한 딜레이를 산정할 시에 사용될 수 있다. 또한, 비디오 디코더만이 MPEG (Motion Picture Expert Group) 및 ITU (International Telecommunication Union) 에 의해 표준으로 특정된다면, 통상적인 무선 배치에서 모바일에 대한 상이한 인코더 구현에 의해 도입된 딜레이를 추정하기 위해 사용될 수 있는 객관적인 측정을 갖는 것이 바람직하다.
일반적으로, 비디오 스트림은 멀티미디어 서비스의 임의의 타입의 데이터보다 더 많은 딜레이, 예를 들어, 스피치, 오디오, 타이밍된 텍스트 등보다 더 많은 딜레이를 가질 것이다. 비디오 스트림에 의해 통상적으로 경험된 더 긴 딜레이 때문에, 일반적으로, 비디오 데이터와 동기화될 필요가 있는 다른 멀티미디어 데이터는, 비디오와의 동기화를 유지하기 위해 의도적으로 딜레이될 필요가 있을 것이다.
인코더/디코더 딜레이
일부 멀티미디어 인코딩 기술에서, 멀티미디어 데이터 프레임은 이전의 기준 멀티미디어 데이터 프레임으로부터의 정보를 사용하여 인코딩되거나 디코딩된다. 예를 들어, MPEG-4 표준을 구현하는 비디오 코덱은 상이한 타입의 비디오 프레임을 인코딩 및 디코딩할 것이다. MPEG-4에서, 비디오는 통상적으로 "I" 프레임 및 "P" 프레임으로 인코딩된다. I 프레임은 자급식, 즉, 비디오의 하나의 완전한 프레임을 렌더링 또는 디스플레이하기 위해 필요한 모든 정보를 포함한다. P 프레임은 자급식이 아니며, 통상적으로 모션 (motion) 벡터 및 차동 텍스처 (texture) 정보와 같은 이전의 프레임에 관하여 차동적인 정보를 포함할 것이다. 통상적으로, I 프레임은, 콘텐츠 및 인코더 설정에 의존하여, P 프레임보다 약 8 내지 10배 더 크다. 멀티미디어 데이터의 인코딩 및 디코딩은, 이용가능한 프로세싱 리소스에 의존할 수도 있는 딜레이를 도입한다. 이러한 타입의 방식의 통상적인 구현은, 프로세싱 리소스로 하여금, 동시에, 하나의 프레임을 포착 또는 디스플레이하고 또 다른 프레임을 프로세싱하게 하도록 핑-퐁 (ping-pong) 버퍼를 이용할 수도 있다.
사실상, 예측적인 코딩 및 또한 많은 파라미터의 가변 길이 코딩 (VLC) 의 사용때문에, H.263, AVC/H.264, MPEG-4, 등과 같은 비디오 인코더는 본질적으로 가변 레이트이다. 회로 스위칭 네트워크 및 패킷 스위칭 네트워크를 통한 가변 레이트 비트스트림의 실시간 전달은 일반적으로 전송기 및 수신기에서 버퍼에 의한 트래픽 세이핑에 의해 달성된다. 트래픽 세이핑 버퍼는 통상적으로 바람직하지 않은 부가적인 딜레이를 도입한다. 예를 들어, 한 사람이 스피치를 말할 때와 또 다른 사람이 그 스피치를 청취할 때 사이에 딜레이가 존재하는 경우, 부가적인 딜레이는 전화 원격 회의 동안 성가실 수 있다.
인코더 및 디코더 딜레이는 인코더 및 디코더가 멀티미디어 데이터를 프로세싱해야 하는 시간의 양에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 데이터를 프로세싱하고 원하는 프레임 레이트를 유지하기 위해 인코더 및 디코더에 대해 허용된 시간의 상한은,
Δe = Δd = 1/f
로 주어지고, 여기서, Δe 및 Δd는, 각각, 인코더 및 디코더 딜레이를 나타내고, f는 소정의 서비스에 대해 매 초당 프레임 (fps) 에서 원하는 프레임 레이트이다.
예를 들어, 통상적으로, 비디오 데이터는, 15fps, 10fps, 또는 7.5fps인 원하는 프레임 레이트를 갖는다. 데이터를 프로세싱하고 원하는 프레임 레이트를 유지하기 위해 인코더 및 디코더에 대해 허용된 시간의 상한은, 각각의 프레임 레이트 15fps, 10fps, 또는 7.5fps에 대해, 각각, 66.6 ms, 100ms 및 133ms의 상한을 생성한다.
레이트 제어 버퍼 딜레이
일반적으로, 멀티미디어 서비스의 일관된 인지의 품질을 유지하기 위해, 상이한 수의 비트가 상이한 프레임에 대해 요구될 수도 있다. 예를 들어, 비디오 코덱은 일관된 품질을 유지하기 위해 P 프레임과는 달리 I 프레임을 인코딩하도록 상이한 수의 바이트를 사용할 필요가 있을 수도 있다. 따라서, 일관된 품질 및 일정한 프레임 레이트를 유지하는 것은, 가변 비트 레이트 스트림인 비디오 스트림을 생성한다. 인코더에서 일관된 품질은 인코더 "양자화 파라미터 (Qp)" 를 상수 또는 타겟 Qp 주변의 더 작은 변수로 설정함으로써 달성될 수 있다.
도 4는 "카폰 (carphone)" 이라 명칭된 통상적인 비디오 시퀀스에 대해 프레임 사이즈의 변화의 일 예를 도시한 차트이다. 카폰 시퀀스는 당업자에게 널리 공지되어 있는 표준 비디오 시퀀스이며, 비디오 압축, 에러 정정 및 송신과 같은 다양한 기술들을 평가할 시에 사용을 위해 "공통적인" 비디오 시퀀스를 제공하기 위해 사용된다. 도 4는, 각각, 참조 부호 (402 및 404) 에 의해 표시된 MPEG-4 및 AVC/H.264를 사용하여 인코딩된 카폰 데이터의 프레임의 샘플 수에 대해 프레임 사이즈, 즉, 바이트의 변화의 일 예를 도시한다. 인코딩의 원하는 품질은 인코더 파라미터 "Qp"를 원하는 값으로 설정함으로써 달성될 수 있다. 도 4에서, 카폰 데이터는, Qp=33 을 갖는 MPEG 인코더를 사용하여, 그리고 Qp=33을 갖는 AVC/H.264를 사용하여 인코딩된다. 도 4에서 도시된 인코딩된 데이터 스트림이 통상적인 무선 라디오 채널과 같은 일정한 비트 레이트 (CBR) 채널을 통해 송신될 경우, 프레임 사이즈의 변화는 일정한, 또는 협의된 QoS 비트레이트를 유지하기 위해 "평활화" 될 필요가 있다. 통상적으로, 프레임 사이즈의 변화의 이러한 "평활화" 는 통상 버퍼링 딜레이 Δb 로 지칭되는 부가적인 딜레이의 도입을 야기한다.
도 5는, 버퍼링 딜레이가 CBR 채널을 통해 송신될 다양한 사이즈의 프레임의 송신을 지원하기 위해 사용될 수 있는 방법을 도시한 블록도이다. 도 5에서 도시된 바와 같이, 가변 사이즈의 데이터 프레임 (502) 은 버퍼 (504) 에 진입한다. 버퍼 (504) 는, 일정한 사이즈인 데이터 프레임이 CBR 채널 (508) 을 통한 송신을 위해 버퍼 (506) 로부터 출력될 수 있도록, 데이터의 프레임의 충분한 수를 저장할 것이다. 이러한 타입의 버퍼는 통상 "리키 버킷 (leaky bucket)" 버퍼로서 지칭된다. 리키 버킷 버퍼는, 바닥에 구멍이 있는 버킷과 같이, 일정한 레이트로 데이터를 출력한다. 물이 버킷에 진입하는 레이트가 변하면, 버킷에 진입하는 물의 레이트가 누설의 레이트 미만으로 떨어지는 경우, 버킷은 버킷이 마르는 것을 방지하기 위해 버킷의 충분한 양의 물을 유지할 필요가 있다. 유사하게, 버킷에 진입하는 물의 레이트가 누설의 레이트를 초과하는 경우, 버킷은 버킷이 오버플로우하지 않도록 충분히 클 필요가 있다. 유사한 방식으로 버퍼 (504) 는 버킷에 작동하며, 버퍼가 언더플로우하는 것을 방지하기 위해 버퍼가 저장할 필요가 있는 데이터의 양은, 데이터가 버퍼에서 머무르는 시간의 길이에 대응 하는 딜레이를 야기한다.
도 6은, 도 1의 시스템에서 CBR 채널을 통해 가변 비트 레이트 (VBR) 멀티미디어 스트림을 스트리밍함으로써 도입되는 버퍼링 딜레이를 도시한 그래프이다. 도 6에서 도시된 바와 같이, 비디오 신호는 VBR 코딩 방식, 즉, MPEG-4를 사용하여 인코딩되며, VBR 스트림을 생성한다. VBR 스트림의 바이트의 수는, 비디오 프레임의 소정의 수를 송신하기 위해 요구되는 바이트의 누적적이거나 총 수를 나타내는 라인 (line; 602) 에 의해 도 6에서 도시된다. 이러한 예에서, MPEG-4 스트림은 64kbps의 평균 비트 레이트로 인코딩되고, 64kbps CBR 채널을 통해 송신된다. CBR 채널에 의해 송신되는 바이트의 수는 64kbps의 일정한 송신 레이트에 대응하는 일정한 슬로프 라인 (604) 에 의해 나타낸다.
*풀 비디오 프레임이 디코딩되도록 하기 위해 디코더에서 수신된 불충분한 데이터로 인한, 디코더에서의 버퍼 언더플로우를 회피하기 위해, 디코더의 디스플레이 (606) 또는 플레이아웃 (playout) 은 디스플레이될 필요가 있다. 이러한 예에서, 딜레이는 원하는 디스플레이 레이트 10fps에 대해 10프레임 또는 1초이다. 이러한 예에서, 64kbps의 일정한 레이트가 채널에 대해 사용되었지만, 평균 데이터 레이트 64kbps를 갖는 MPEG-4 스트림이 32kbps CBR 채널을 통해 송신되면, 버퍼링 딜레이는 시퀀스의 길이로 증가할 것이다. 예를 들어, 도 6에서 도시된 50-프레임 시퀀스에 있어서, 버퍼링 딜레이는 2초로 증가할 것이다.
일반적으로, 버퍼 언더플로우 제약으로 인한 버퍼링 딜레이 Δb는,
Figure 112009012096865-PAT00002
Figure 112009012096865-PAT00003
로서 계산될 수 있고, 여기서, B(i) = 시간 i에서 인코더의 바이트 단위의 버퍼 점유 (비디오 프레임 #i), R(i) = 시간 i에서 바이트의 인코더 출력 (비디오 프레임 #i), C(i) = 하나의 프레임 틱 (tick) i에서 송신될 수 있는 바이트의 수, f = 초당 프레임의 원하는 수, BW(i) = 시간 i에서 이용가능한 대역폭이다. CBR 송신의 특수한 경우에 대해,
Figure 112009012096865-PAT00004
로 나타낸다.
전체의 프리젠테이션 (presentation) 동안, 디코더 버퍼 언더플로우, 또는 버퍼 결핍을 회피하기 위해, 플레이 아웃은 인코더에서 최대 버퍼 점유를 송신하기 위해 요구되는 시간만큼 딜레이되어야 한다. 따라서, 버퍼링 딜레이는,
Figure 112009012096865-PAT00005
로서 나타낼 수 있다.
수학식 5의 분모는 전체의 세션 지속 기간 I에 대한 평균 데이터 레이트를 나타낸다. CBR 채널 할당에 있어서, 분모는 C이다. 또한, 상기 분석은, 예시적인 시퀀스의 세트에서 모든 i에 대해 max{Be(i)} 를 계산함으로써 인코더에서 오버플로우를 회피하기 위해 요구되는 공칭 인코더 버퍼 사이즈를 추정하기 위해 사용될 수 있다.
MPEG -4 및 AVC /H.264 버퍼 딜레이 예
도 7은, AVC/H.264 및 MPEG-4에 대해 64kbps의 공칭 레이트 및 일정한 Qp로 인코딩된 다양한 50개의 프레임 시퀀스 비디오 클립에 대하여, 밀리초 단위의 버퍼 딜레이 Δb를 도시한 바 그래프이다. 도 7에서 도시된 바와 같이, 도 6의 MPEG-4 프레임 시퀀스는 1000ms의 버퍼 딜레이를 나타내는 바 (702) 에 의해 나타낸다. AVC/H.264를 사용하여 인코딩된 동일한 비디오 시퀀스는, 400ms의 버퍼 딜레이를 나타내는 바 (704) 에 의해 나타낸다. 비디오 클립의 50개의 프레임 시퀀스의 부가적인 예들이 도 7에 도시되며, 도 7에서, 각각의 시퀀스와 관련되고, MPEG-4 및 AVC/H.264 양자로 인코딩된 버퍼 딜레이를 나타낸다.
도 8은, 도 7에서 도시된 시퀀스의 피크 신호 대 잡음 비 (PSNR) 에 의해 나타낸 바와 같이, 비디오 품질을 도시한 바 그래프이다. 도 8에서 도시된 바와 같이, Qp=15를 갖는 MPEG-4를 사용하여 인코딩된 카폰 시퀀스는 약 28dB의 PSNR을 나타내는 바 (802) 에 의해 나타낸다. Qp=33을 갖는 AVC/H.264를 사용하여 인코딩된 동일한 시퀀스는, 약 35dB의 PSNR을 나타내는 바 (804) 에 의해 나타낸다.
송신 채널 딜레이
송신 딜레이 Δt는 사용된 재송신의 횟수 및 소정의 네트워크에 대한 어떤 일정한 시간에 의존한다. 재송신이 사용되지 않는 경우 Δt는 공칭값을 갖는다고 가정될 수 있다. 예를 들어, 재송신이 사용되지 않는 경우 Δt는 40ms의 공칭값을 갖는다고 가정될 수도 있다. 재송신이 사용되면, 프레임 삭제 레이트 (FER) 는 떨어지지만 딜레이는 증가할 것이다. 딜레이는 재송신의 횟수 및 관련 오버헤드 딜레이에 적어도 부분적으로 의존할 것이다.
에러 복원도 고려사항
무선 링크 또는 채널을 통해 RTP 스트림을 송신하는 경우, RTP 스트림이 딜레이에 민감하고 RLP 또는 RLC와 같은 재-송신 프로토콜에 의해 100% 신뢰가능한 송신을 보장하는 것이 실용적이지 않기 때문에, 일반적으로 일부 잔여 패킷 손실이 존재할 것이다. 채널 에러의 효과를 이해하는 것을 돕기 위해, RTP/UDP/IP 프로토콜과 같은 다양한 프로토콜의 설명이 아래에서 제공된다. 도 9는, RTP/UDT/IP 프로토콜을 사용하여 무선 링크를 통해 비디오 데이터와 같은 멀티미디 어 데이터를 송신하는 경우 존재하는 다양한 레벨의 캡슐화를 도시한 다이어그램이다.
도 9에서 도시된 바와 같이, 비디오 코덱은 비디오 프레임을 설명하는 정보를 포함하는 페이로드 (902) 를 생성한다. 페이로드 (902) 는 수 개의 비디오 패킷 (나타내지 않음) 으로 구성될 수도 있다. 페이로드 (902) 는 슬라이스_헤더 (SH; 904) 를 포함한다. 따라서, 애플리케이션 레이어 데이터 패킷 (905) 은 비디오 데이터 (902) 및 관련 슬라이스_헤더 (904) 로 이루어진다. 페이로드가 인터넷과 같은 네트워크를 통해 통과하는 경우, 부가적인 헤더 정보가 부가될 수도 있다. 예를 들어, 실-시간 프로토콜 (RTP) 헤더 (906), 사용자 데이터그램 프로토콜 (UDP) 헤더 (908), 및 인터넷 프로토콜 (IP) 헤더 (910) 가 부가될 수도 있다. 이들 헤더들은 그의 소스로부터 그의 목적지까지 페이로드를 라우팅하기 위해 사용되는 정보를 제공한다.
무선 네트워크에 진입할 시에, 포인트 투 포인트 프로토콜 (PPP) 헤더 (912) 가, 비트의 연속적인 스트림으로 패킷을 시리얼라이징 (serialize) 하기 위해 프레이밍 (framing) 정보를 제공하도록 부가된다. 그 후, 예를 들어, cdma2000의 RLP 또는 WCDMA의 RLC와 같은 무선 링크 프로토콜은 RLP 패킷 (914) 으로 비트의 스트림을 패킹 (pack) 한다. 다른 것들 중에서, 무선-링크 프로토콜은 공중 인터페이스를 통해 전송되는 패킷의 재-송신 및 재-순서화를 허용한다. 마지막으로, 공중 인터페이스 MAC-레이어는 하나 이상의 RLP 패킷 (914) 을 취하고, 그들을 MUX 레이어 패킷 (916) 으로 패킹하며, 멀티플렉싱 헤더 (MUX; 918) 를 부가한다. 그 후, 물리 레이어 채널 코더는 디코딩 에러를 검출하기 위한 체크섬 (checksum; CRC; 920) 및 물리 레이어 패킷 (925) 을 형성하는 테일 (tail) 부분 (922) 을 부가한다.
도 9에서 도시된 연속하는 조정되지 않은 캡슐화는 멀티미디어 데이터의 송신에 관해 수 개의 결과를 갖는다. 그러한 일 결과는, 애플리케이션 레이어 데이터 패킷 (905) 과 물리 레이어 패킷 (925) 사이에 미스매치가 존재할 수도 있다는 것이다. 이러한 미스매치의 결과로서, 하나 이상의 애플리케이션 레이어 패킷 (905) 의 일부를 포함하는 물리 레이어 패킷 (925) 이 손실될 때마다, 대응하는 전체의 애플리케이션 레이어 (905) 가 손실된다. 단일 애플리케이션 레이어 데이터 패킷 (905) 의 일부가 2 이상의 물리 레이어 데이터 패킷 (925) 에 포함될 수도 있기 때문에, 하나의 물리 레이어 패킷 (925) 을 손실하는 것은, 전체의 애플리케이션 레이어 데이터 패킷 (905) 이 적절하게 디코딩될 필요가 있기 때문에 전체의 애플리케이션 레이어 패킷 (905) 의 손실을 야기할 수 있다. 또 다른 결과는, 2 이상의 애플리케이션 레이어 데이터 패킷 (905) 의 일부가 물리 레이어 데이터 패킷 (925) 에 포함되면, 단일 물리 레이어 데이터 패킷 (925) 의 손실은 2 이상의 애플리케이션 레이어 데이터 패킷 (905) 의 손실을 야기할 수 있다는 것이다.
도 10은, 멀티미디어 데이터 패킷과 같은 애플리케이션 데이터 패킷 (905) 의 물리 레이어 데이터 패킷 (925) 으로의 종래의 할당의 일 예를 도시한 다이어그램이다. 도 10에 도시된 것은 2개의 애플리케이션 데이터 패킷 (1002 및 1004) 이다. 애플리케이션 데이터 패킷은, 예를 들어, 각각의 데이터 패킷 (1002 및 1004) 이 비디오 프레임을 나타낼 수 있는 멀티미디어 데이터 패킷일 수 있다. 도 10에 도시된 조정되지 않은 캡슐화는, 단일 애플리케이션 데이터 패킷 또는 2 이상의 애플리케이션 데이터 패킷으로부터의 데이터를 갖는 물리 레이어 패킷을 생성할 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 제 1 물리 레이어 데이터 패킷 (1006) 은 단일 애플리케이션 레이어 패킷 (1002) 로부터의 데이터를 포함할 수 있지만, 제 2 물리 레이어 데이터 패킷 (1008) 은 2 이상의 애플리케이션 데이터 패킷 (1002 및 1004) 으로부터의 데이터를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 제 1 물리 레이어 데이터 패킷 (1006) 이 송신 동안 "손실" 되거나 오류발생 (corrupt) 되면, 단일 애플리케이션 레이어 데이터 패킷 (1002) 은 손실된다. 한편, 제 2 물리 레이어 패킷 (1008) 이 손실되면, 2개의 애플리케이션 데이터 패킷 (1002 및 1004) 이 또한 손실된다.
예를 들어, 애플리케이션 레이어 데이터 패킷이 2개의 연속하는 비디오 프레임이면, 제 1 물리 레이어 데이터 패킷 (1006) 의 손실은 단일 비디오 프레임의 손실을 야기한다. 그러나, 제 2 물리 레이어 데이터 패킷의 손실은, 양자의 비디오 프레임의 일부가 손실되고 비디오 프레임의 양자가 디코더에 의해 적절하게 디코딩되거나 복원될 수 없기 때문에, 양자의 비디오 프레임의 손실을 야기한다.
명시적 비트 레이트 ( EBR ) 제어
CBR 또는 VBR보다는, 명시적 비트 레이트 제어 (EBR) 로 지칭되는 기술의 사용은 CBR 채널을 통한 VBR 소스의 송신을 개선시킬 수 있다. EBR에서, 정보 유닛은 데이터 패킷의 사이즈가 이용가능한 물리 레이어 패킷의 사이즈에 매칭하도록 그 데이터 패킷으로 파티셔닝된다. 예를 들어, 비디오 데이터와 같은 데이터의 VBR 스트림은, 애플리케이션 레이어 데이터 패킷이 데이터가 전송될 통신 채널의 물리 레이어 데이터 패킷에 매칭하도록 데이터 패킷으로 파티셔닝될 수도 있다. 예를 들어, EBR에서, 인코더는, GSM, GPRS, EDGE, TIA/EIA-95-B (IS-95), TIA/EIA-98-C (IS-98), cdma2000, 광대역 CDMA (WCDMA) 등과 같은 임의의 공중-경유 표준에서 데이터 스트림을 전송하기 위해 사용되는 물리 채널의 "용량" 에 매칭하는 (이전에 R(i) 로 나타낸) 시간 i 에서 바이트를 출력하도록 제약되거나 구성될 수도 있다. 또한, 인코딩된 패킷은 그것이, 즉, 동일한 수의 바이트 또는 통신 채널의 물리 레이어 데이터 패킷의 사이즈보다 더 작게 사이징된 데이터 패킷을 생성하도록 제약될 수도 있다. 또한, 인코더는, 그것이 출력하는 각각의 애플리케이션 레이어 데이터 패킷이 독립적으로 디코딩가능하도록 제약될 수 있다. AVC/H.264 참조 인코더에 대한 EBR 기술의 시뮬레이션은, 명시적 레이트의 적절한 수가 VBR 인코딩을 제약하기 위해 사용되면, 인코더가 EBR 기술에 따라 강제되는 경우, 품질에서 인지가능한 손실이 존재하지 않는다는 것을 나타낸다. 아래에서, 일부 채널에 대한 제약의 예는 예로서 설명된다.
멀티미디어 인코딩 및 디코딩
나타낸 바와 같이, 예를 들어, 비디오 인코더와 같은 멀티미디어 인코더는 가변 사이즈의 멀티미디어 프레임을 생성할 수도 있다. 예를 들어, 일부 압축 기술에서, 각각의 신규한 멀티미디어 프레임은 프레임 콘텐츠를 완전히 렌더링하기에 필요한 모든 정보를 포함할 수도 있지만, 다른 프레임은 이전에 완전히 렌더링 된 콘텐츠로부터 콘텐츠까지의 변화에 대한 정보를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 상술된 바와 같이, MPEG-4 압축 기술에 기초한 시스템에서, 비디오 프레임은 통상적으로 2개의 타입, 즉, I 프레임 또는 P 프레임일 수도 있다. I 프레임은, 각각의 I 프레임이 하나의 완전한 프레임을 렌더링하거나 디스플레이하기에 필요한 모든 정보를 포함한다는 점에서 JPEG 파일과 유사하게 자급식이다. 대조적으로, P 프레임은 통상적으로 이전의 프레임 및 모션 벡터에 관한 차동 정보와 같은 이전 프레임에 관한 정보를 포함한다. 따라서, P 프레임이 이전의 프레임에 의존하기 때문에, P 프레임은 자급식이 아니며, 이전의 프레임에 의존하기 않고 완전한 프레임을 렌더링하거나 디스플레이할 수 없다, 즉, P 프레임은 자체-디코딩될 수 없다. 여기에서, "디코딩된" 이라는 용어는 프레임을 디스플레이하기 위해 완전한 재구성을 의미하는 것으로 사용된다. 통상적으로, I 프레임은 P 프레임보다 더 크다, 예를 들어, 콘텐츠 및 인코더 설정에 의존하여 약 8 내지 10 배 더 크다.
일반적으로, 각각의 프레임의 데이터는, 이하에 덧붙여 설명될 바와 같이, 각각의 슬라이스가 독립적으로 디코딩될 수 있도록 부분 또는 "슬라이스" 로 파티셔닝될 수 있다. 일 경우, 데이터의 프레임은 단일 슬라이스로 제약될 수도 있고, 다른 경우, 데이터의 프레임은 다수의 슬라이스로 분할된다. 예를 들어, 데이터의 프레임이 비디오 정보이면, 비디오 프레임은 독립적으로 디코딩가능한 슬라이스내에 포함될 수도 있거나, 프레임은 2개 이상의 독립적으로 디코딩가능한 슬라이스로 분할될 수도 있다. 일 실시형태에서, 각각의 인코딩된 슬라이스는, 그 슬라이스의 사이즈가 통신 채널 물리 레이어 데이터 패킷의 이용가능한 사이즈에 매칭하도록 구성된다. 인코더가 비디오 정보를 인코딩하고 있다면, 각각의 슬라이스는, 각각의 비디오 슬라이스의 사이즈가 물리 레이어 패킷의 이용가능한 사이즈에 매칭하도록 구성된다. 즉, 프레임 슬라이스 사이즈는 물리 레이어 패킷 사이즈에 매칭된다.
이용가능한 통신 채널 물리 레이어 데이터 사이즈에 매칭하는 슬라이스를 생성하는 이점은, 애플리케이션 패킷과 물리 레이어 데이터 패킷 사이의 일 대 일 대응이 존재한다는 것이다. 이것은 도 10에서 도시된 바와 같은 조정되지 않은 캡슐화와 관련된 문제의 일부를 완화시키게 한다. 따라서, 물리 레이어 데이터 패킷이 오류발생 또는 손실된다면, 송신 동안, 단지 대응하는 슬라이스만이 손실된다. 또한, 프레임의 각각의 슬라이스가 독립적으로 디코딩가능하다면, 프레임의 슬라이스의 손실은 프레임의 다른 슬라이스의 디코딩을 방지하지 않을 것이다. 예를 들어, 비디오 프레임이, 각각의 슬라이스가 독립적으로 디코딩가능하고 물리 레이어 데이터 패킷에 매칭되도록 5개의 슬라이스로 분할되면, 그 물리 레이어 데이터 패킷들 중 하나의 오류발생 또는 손실은 단지 대응하는 슬라이스의 손실만을 야기할 것이고, 성공적으로 송신되는 물리 레이어 패킷은 성공적으로 디코딩될 수 있다. 따라서, 전체의 비디오 프레임이 디코딩되지 않을 수도 있지만, 비디오 프레임의 일부는 디코딩될 수도 있다. 이러한 예에서, 5개의 비디오 슬라이스들 중 4개는 성공적으로 디코딩될 것이고, 그에 따라, 비디오 프레임이 감소된 성능이기는 하지만 렌더링 또는 디스플레이되도록 한다.
예를 들어, cdma2000에 기초한 시스템에서, 비디오 슬라이스가 DCCH 및 SCH 채널을 사용하여 전송 노드로부터 MS까지 전달되면, 비디오 슬라이스는 이들 이용가능한 채널에 매칭하도록 사이징될 것이다. 상술된 바와 같이, DCCH 채널은 다중의, 고정된, 데이터 레이트를 지원하도록 구성될 수 있다. cdma2000에 기초한 시스템에서, 예를 들어, DCCH는, 각각, 선택된 레이트 세트 (RS), RS1 및 RS2에 의존하여 9.60kbps 또는 14.4kbps 중 하나의 데이터 송신 레이트를 지원할 수 있다. 또한, SCH 채널은 SCH 무선 구성 (RC) 에 의존하여 다중의, 고정된 데이터 레이트를 지원하도록 구성될 수 있다. SCH는, RC3로 구성된 경우 9.6kbps의 배수 및 RC5로 구성된 경우 14.4kbps의 배수를 지원한다. SCH 데이터 레이트는,
SCH데이터_ 레이트 = (n*RC 데이터 레이트)
이며, 여기서, 채널 구성에 의존하여 n = 1, 2, 4, 8 또는 16이다.
아래에서, 표 2는 cdma2000에 기초한 통신 시스템에서 DCCH 및 SCH 채널에 대해 가능한 물리 레이어 데이터 패킷 사이즈를 도시한다. 제 1 열 (column) 은, 케이스 또는 가능한 구성을 나타낸다. 제 2 및 제 3 열은, 각각, DCCH 레이트 세트 및 SCH 무선 구성이다. 제 4 열은 4개의 엔트리를 갖는다. 제 1 엔트리는 어떠한 데이터도 DCCH 또는 SCH 중 하나를 통해 전송되지 않는 dtx 경우이다. 제 2 엔트리는 DCCH 채널에 대한 20ms 시간 슬롯의 물리 레이어 데이터 패킷 사이즈이다. 제 3 엔트리는 SCH 채널에 대한 20ms 시간 슬롯의 물리 레이어 데이터 패킷 사이즈이다. 제 4 엔트리는 DCCH 및 SCH 채널의 조합에 대한 20ms 시간 슬롯의 물리 레이어 데이터 패킷 사이즈이다.
Figure 112009012096865-PAT00006
애플리케이션 레이어 데이터 패킷이 너무 커서 DCCH 또는 SCH 물리 레이어 데이터 패킷에 적합하지 않는 경우 고려될 트레이드오프 (tradeoff) 가 존재하고 그 대신 결합된 DCCH 플러스 SCH가 사용될 것이라는 것을 알 수 있다. 2개의 패킷을 생성하는 것에 대하여, 결합된 DCCH 플러스 SCH 데이터 패킷 사이즈에 적합하기 위해 사이징되도록 애플리케이션 레이어 데이터 패킷을 인코딩하는 것을 결정할 시에 트래이드오프는, 더 큰 애플리케이션 레이어 패킷 또는 슬라이스가 일반적으로 더 양호한 압축 효율을 생성하지만, 더 작은 슬라이스가 일반적으로 더 양호한 에러 복원도를 생성하는 것이다. 예를 들어, 더 큰 슬라이스는 일반적으로 더 작은 오버헤드를 요구한다. 도 9를 참조하면, 각각의 슬라이스 (902) 는 자신의 슬라이스 헤더 (904) 를 갖는다. 따라서, 2개의 슬라이스가 하나 대신 사용되면, 페이로드에 부가된 2개의 슬라이스 헤더가 존재하며, 패킷을 인코딩하기에 필요한 더 많은 데이터를 야기하므로, 그에 의해 압축 효율을 감소시킨다. 한편, 하나는 DCCH를 통해 송신되고 또 다른 하나는 SCH를 통해 송신되는 2개의 슬라이스가 사용되면, DCCH 데이터 패킷 또는 SCH 데이터 패킷 중 하나에서 만의 오류발생 또는 손실은 여전히 다른 데이터 패킷의 복원을 허용할 것으므로, 그에 의해, 에러 복원도가 개선된다.
표 2를 이해를 돕기 위해, 케이스 (case) 1 및 9의 유도가 상세히 설명될 것이다. 케이스 1에서, DCCH는 9.6kbps의 데이터 레이트에 대응하는 RS1으로 구성된다. 채널이 20ms 시간 슬롯으로 분할되기 때문에, 개별 시간 슬롯내에서 RS1으로 구성된 DCCH를 통해 송신될 수 있는 데이터의 양 또는 물리 레이어 패킷 사이즈는,
9600비트/sec * 20msec = 192비트 = 24바이트
이다. 물리 레이어 패킷, 예를 들어, 에러 정정용 RLP에 부가된 부가적인 오버 헤드때문에, 20바이트만이 슬라이스 및 슬라이스 헤더를 포함하는 애플리케이션 레이어 데이터 패킷을 위해 이용가능하다. 따라서, 케이스 1에 있어서, 표 2의 제 4 열의 제 1 엔트리는 20이다.
케이스 1에 대한 SCH는 2x in RC3로 구성된다. RC3은 9.6Kbps의 베이스 (base) 데이터 레이트에 대응하고, 2x는 채널 데이터 레이트가 그 베이스 데이터 레이트에 2배인 것을 의미한다. 따라서, 개별 시간 슬롯내에서, 2x RC3로 구성된 SCH를 통해 송신될 수 있는 데이터의 양 또는 물리 레이어 패킷 사이즈는,
2 * 9600비트/sec * 20msec = 384비트 = 48바이트
이다. 여기서, 물리 레이어 패킷에 부가된 부가적인 오버헤드때문에, 40바이트만이 슬라이스 및 슬라이스 헤더를 포함하는 애플리케이션 레이어 데이터 패킷에 대해 이용가능하다. 따라서, 케이스 1에 있어서, 표 2의 제 4 열의 제 2 엔트리는 40이다. 케이스 1에 있어서, 표 2의 제 4 열의 제 3 엔트리는 제 1 및 제 2 엔트리의 합, 즉, 60이다.
케이스 9는 케이스 1과 유사하다. 양자의 경우, DCCH는 RS1으로 구성되며, 20바이트의 물리 레이어 패킷 사이즈에 대응한다. 케이스 9의 SCH 채널은 2x RC5로 구성된다. RC5는 14.4Kbps의 베이스 데이터 레이트에 대응하고, 2x는 채널 데이터 레이트가 그 베이스 데이터 레이트에 2배인것을 의미한다. 따라서, 개별 시간 슬롯내에서, 2x RC5로 구성된 SCH를 통해 송신될 수 있는 데이터의 양 또는 물리 레이어 패킷 사이즈는,
2 * 14400비트/sec * 20 msec = 576비트 = 72바이트
이다. 여기에서, 물리 레이어 패킷에 부가된 부가적인 오버헤드때문에, 64바이트만이 슬라이스 및 슬라이스 헤더를 포함하는 애플리케이션 레이어 데이터 패킷에 대해 이용가능하다. 따라서, 케이스 9에 있어서, 표 2의 제 4 열의 제 2 엔트리는 64이다. 케이스 9에 있어서, 표 2의 제 4 열의 제 3 엔트리는 제 1 및 제 2 엔트리의 합, 즉, 84이다.
표 2의 다른 엔트리들은, RS2가 14.4Kbps의 데이터 레이트를 갖는 DCCH에 대응하고, 20msec 시간 슬롯내에 36바이트에 대응하는 방식으로 결정되며, 그 36바이트 중 31바이트가 애플리케이션 레이어에 이용가능하다. 모든 경우에 대해 이용가능한 dtx 동작이 존재하고 그것은 0 페이로드 사이즈이며, 여기서 데이터는 어느 채널을 통해서도 송신되지 않는다는 것을 알 수 있다. 사용자 데이터가 (각각 20msec의) 이용가능한 물리 레이어 슬롯보다 더 적게 송신될 수 있는 경우, dtx는 후속 슬롯에서 사용되며, 시스템에서 다른 사용자에 대한 간섭을 감소시킨다.
상기 표 2에서 나타낸 바와 같이, 예를 들어, DCCH 및 SCH와 같은 이용가능한 다중의 고정된 데이터 레이트 채널을 구성함으로써, CBR 채널의 세트는 VBR 채널과 유사하게 작동할 수 있다. 즉, 다중의 고정된 레이트 채널을 구성하는 것은, CBR 채널이 의사-VBR 채널로서 작동하게 한다. 의사-VBR 채널을 이용하는 기술은, 복수의 이용가능한 일정한 비트 레이트 통신 채널로부터의 CBR 채널의 비트 레이트에 대응하는 가능한 물리 레이어 데이터 패킷 사이즈를 결정하는 단계, 및 데이터의 가변 비트 레이트 스트림을 인코딩하여, 그에 의해, 각각의 데이터 패킷의 사이즈가 물리 레이어 데이터 패킷 사이즈들 중 하나의 사이즈에 매칭되도록 복수의 데이터 패킷을 생성하는 단계를 포함한다.
일 실시형태에서, 통신 채널의 구성은 세션의 시작부에서 확립되고, 그 후, 세션 전반에 걸쳐 변경되지 않거나 단지 빈번하지 않게 변경된다. 예를 들어, 상기 예에서 설명된 SCH는 일반적으로 구성에 설정되고, 전체 세션 전반에 걸쳐 그러한 구성에서 유지한다. 즉, 설명된 SCH는 고정된 레이트 SCH이다. 또 다른 실시형태에서, 채널 구성은 세션동안 동적으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 가변 레이트 SCH (V-SCH) 는 각각의 시간 슬롯에 대해 그의 구성을 변경할 수 있다. 즉, 하나의 시간 슬롯동안, V-SCH는 2x RC3와 같은 일 구성으로 구성될 수 있고, 다음의 시간 슬롯에서, V-SCH는 16x RC3와 같은 상이한 구성 또는 V-SCH의 임의의 다른 가능한 구성으로 구성될 수 있다. V-SCH는 부가적인 플렉서빌러티 (flexibility) 를 제공하고, EBR 기술에서 시스템 성능을 개선할 수 있다.
통신 채널의 구성이 전체 세션에 대해 고정되면, 애플리케이션 레이어 패킷 또는 슬라이스는 그들이 이용가능한 물리 레이어 데이터 패킷들 중 가용한 하나에 적합하도록 선택된다. 예를 들어, 표 2의 케이스 1에 나타낸 바와 같이, DCCH 및 SCH가 RS1 및 2x RC3로서 구성되면, 애플리케이션 레이어 슬라이스는, 0바이트, 20바이트, 40바이트, 또는 60바이트 패킷들 중 어느 하나에 적합하도록 선택될 것이다. 유사하게, 표 2의 케이스 4에 나타낸 바와 같이, 채널들이 RS1 및 16x RC3로 구성되었다면, 애플리케이션 레이어 슬라이스는 0바이트, 20바이트, 320바이 트, 또는 340바이트 패킷들 중 어느 하나에 적합하도록 선택될 것이다. V-SCH 채널이 사용되었다면, 각각의 슬라이스에 대해 2개의 상이한 구성들 사이에서 변하는 것이 가능하다. 예를 들어, DCCH가 RS1으로 구성되고 V-SCH가 RC3로서 구성되면, 표 2의 케이스 1 내지 4에 대응하여, 임의의 V-SCH 구성들, 즉, 2x RC3, 4x RC3, 8x RC3 또는 16x RC3 사이에서 변하는 것이 가능하다. 이들 다양한 구성들 사이에서의 선택은, 표 2의 케이스 1 내지 4에 나타낸 바와 같이 0바이트, 20바이트, 40바이트, 60바이트, 80바이트, 100바이트, 160바이트, 180바이트, 320바이트, 또는 340바이트의 물리 레이어 데이터 패킷을 제공한다. 따라서, 이러한 예에서, V-SCH 채널을 사용하는 것은, 애플리케이션 레이어 슬라이스가 표 2의 케이스 1 내지 4에 리스팅된 10개의 상이한 물리 레이어 데이터 패킷 사이즈들 중 임의의 것에 적합하도록 선택되게 한다. cdma2000의 경우, 전달된 데이터의 사이즈는 MS에 의해 추정되며, 이러한 프로세스는 "블라인드 검출 (Blind Detection)" 로 지칭된다.
유사한 기술이 데이터 채널 (DCH) 을 사용하여 광대역 CDMA (WCDMA) 에서 사용될 수 있다. V-SCH와 유사한 DCH는 상이한 물리 레이어 패킷 사이즈를 지원한다. 예를 들어, DCH는 40옥텟 (octet) 의 배수로 0 내지 nx의 레이트를 지원할 수 있고, 여기서, 'nx' 는 DCH 채널의 최대 할당 레이트에 대응한다. nx의 통상적인 값은 64kbps, 128kbps 및 256kbps를 포함한다. "명시적 표시 (Explicit Indication)" 로서 지칭되는 기술에서, 전달된 데이터의 사이즈는 부가적인 시그널링을 사용하여 표시될 수 있으므로, 그에 의해, 블라인드 검출을 행할 필요를 제거한다. 예를 들어, WCDMA의 경우, 전달된 데이터 패킷의 사이즈는, 가변 사이즈의 패킷이 EBR에서와 같이 사용되는 경우, "전송 포맷 결합 표시기 (Transport Format Combination Indicator; TFCI)" 를 사용하여 표시될 수도 있으므로, MS는 블라인드 검출을 행해야할 필요가 없으며, 그에 의해, MS에 대한 계산적인 부담을 감소시킨다. 설명된 EBR 개념은 패킷 사이즈의 블라인드 검출 및 명시적 표시 양자에 적용가능하다.
애플리케이션 레이어 데이터 패킷이 물리 레이어 데이터 패킷에 적합하도록 애플리케이션 레이어 데이터 패킷을 선택함으로써, 총 데이터 레이트를 갖는 일정한 비트 레이트 통신 채널의 조합은 VBR 통신 채널과 유사한 성능, 및 일부 경우에는, VBR 통신 채널보다 우수한 성능을 갖는 VBR 데이터 스트림을 송신할 수 있다. 일 실시형태에서, 가변 비트 레이트 데이터 스트림은 이용가능한 통신 채널의 물리 레이어 데이터 패킷 사이즈에 매칭하는 사이즈인 데이터 패킷의 스트림으로 인코딩되어, 그 후, 일정한 비트 레이트 채널의 조합을 통해 송신된다. 또 다른 실시형태에서, 가변 비트 레이트 데이터 스트림의 비트 레이트가 변함에 따라, 그 가변 비트 레이트 데이터 스트림은 상이한 사이즈 데이터 패킷으로 인코딩될 수도 있고, 일정한 비트 레이트 채널의 상이한 조합은 그 데이터 패킷을 송신하기 위해 사용될 수도 있다.
예를 들어, 비디오 데이터의 상이한 프레임은 상이한 사이즈일 수도 있으므로, 따라서, 고정된 비트 레이트 통신 채널의 상이한 조합은 그 상이한 사이즈 비디오 프레임의 송신을 수용하기 위해 선택될 수도 있다. 즉, 가변 비트 레이트 데이터는, 일정한 비트 레이트 통신 채널의 총 비트 레이트를 가변 비트 레이트 스트림의 비트 레이트에 매칭하도록, 하나 이상의 일정한 비트 레이트 통신 채널에 데이터 패킷을 할당함으로써, 일정한 비트 레이트 채널을 통해 효율적으로 송신될 수 있다.
또 다른 양태는, 가변 비트 레이트 데이터 스트림을 나타내기 위해 사용된 비트의 총 수를 미리-선택된 최대 비트 수에 제한하도록 인코더가 제약될 수 있다는 것이다. 즉, 가변 비트 레이트 데이터 스트림이 비디오와 같은 멀티미디어 데이터의 프레임이면, 그 프레임은, 각각의 슬라이스가 독립적으로 디코딩될 수 있도록 슬라이스를 선택하고 슬라이스의 비트의 수는 미리-선택된 수의 비트에 제한되는 슬라이스로 분할될 수도 있다. 예를 들어, DCCH 및 SCH 채널이, 각각, RS1 및 2x RC3로 구성되면 (표 2의 케이스 1), 인코더는, 슬라이스가 20바이트, 40바이트, 또는 60바이트 중 어느 하나보다 크지 않도록 제약될 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 멀티미디어 데이터를 송신하기 위해 EBR을 사용하는 것은 cdma2000 패킷 데이터 채널 (PDCH) 을 사용할 수 있다. PDCH는 n*45 바이트인 데이터 패킷을 송신하도록 구성될 수 있으며, 여기서, n = {1, 2, 4, 8} 이다. 또한, 예를 들어, 비디오 데이터와 같은 멀티미디어 데이터에 대해 PDCH를 사용하는 것은, 이용가능한 물리 레이어 패킷 사이즈에 매칭하는 "슬라이스" 로 파티셔닝될 수 있다. cdma2000에서, PDCH는 순방향 PDCH (F-PDCH) 및 역방향 PDCH (R-PDCH) 의 이용가능한 서로 다른 데이터 레이트를 갖는다. cdma2000에서, F-PDCH는 R-PDCH보다 조금 더 작은 이용가능한 대역폭을 갖는다. 대역폭에 서의 이러한 차이가 이용될 수 있지만, 일부 경우에서는, R-PDCH를 F-PDCH와 동일한 대역폭으로 제한하는 것이 유리하다. 예를 들어, 제 1 MS가 비디오 스트림을 제 2 MS로 송신하면, 그 비디오 스트림은 R-PDCH를 통하여 제 1 MS에 의해 송신되고 F-PDCH를 통하여 제 2 MS에 의해 수신될 것이다. 제 1 MS가 R-PDCH의 전체 대역폭을 사용하면, 데이터 스트림의 일부는 제 2 MS로의 F-PDCH 송신의 대역폭이 일치하도록 제거되야 한다. 더 작은 대역폭을 갖는 채널을 통해 제 2 MS에 송신될 수 있도록 제 1 MS로부터의 송신물을 재포맷하는 것과 관련된 어려움을 완화시키기 위해, R-PDCH의 대역폭은, 그 대역폭이 F-PDCH의 대역폭과 동일하도록 제한될 수 있다. F-PDCH 대역폭을 제한하는 일 방식은, R-PDCH를 통해 전송된 애플리케이션 데이터 패킷 사이즈를 F-PDCH에 의해 지원되는 애플리케이션 데이터 패킷 사이즈로 제한하고, 그 후, R-PDCH 물리 레이어 패킷의 나머지 비트에 대해 "스터핑 비트 (stuffing bit)" 를 부가하는 것이다. 즉, 스터핑 비트가 F-PDCH 데이터 패킷에 매칭하도록 R-PDCH 데이터 패킷에 부가되면, R-PDCH 데이터 패킷은, 예를 들어, 단지 스터핑 비트의 드롭에 의해 공칭 변화를 갖는 F-PDCH 순방향 링크상에서 사용될 수 있다.
바로 전에 설명된 기술을 사용하면, 표 3은, n의 각각의 값에 대해 하나씩, 4개의 가능한 데이터 레이트 케이스에 대하여 F-PDCH 및 R-PDCH에 대한 가능한 물리 레이어 데이터 패킷 사이즈, 및 R-PDCH에 부가될 "스터핑 비트" 의 개수를 리스팅한다.
Figure 112009012096865-PAT00007
DCCH 플러스 SCH를 사용하는 EBR에 의하면, 비디오 스트림과 같은 멀티미디어 스트림이 슬라이스로 분할되면, 일반적으로 더 작은 슬라이스 사이즈는 에러 복원도를 개선하지만, 압축 효율은 떨어질 수도 있다. 유사하게, 더 큰 슬라이스가 사용되면, 일반적으로 압축 효율에서는 증가가 있지만, 개별 패킷의 손실이 더 많은 데이터의 손실을 야기하기 때문에, 시스템 성능은 손실된 패킷으로 인해 열화할 수도 있다.
유사하게, 비디오 슬라이스와 같은 멀티미디어 데이터를 물리 레이어 패킷의 이용가능한 사이즈에 매칭하는 기술은, 다른 공중 경유 표준에 기초한 시스템에서 수행될 수 있다. 예를 들어, GSM, 또는 GPRS, 또는 EDGE에 기초한 시스템에서, 비디오 슬라이스와 같은 멀티미디어 프레임은 이용가능한 시간슬롯에 매칭하도록 사이징될 수 있다. 상술된 바와 같이, 많은 GSM, GPRS 및 EDGE 디바이스는 다중의 시간슬롯을 수신할 수 있다. 따라서, 이용가능한 시간슬롯의 수에 의존하여, 프레임의 인코딩된 스트림은 비디오 슬라이스가 물리 패킷에 매칭되도록 제약될 수 있다. 즉, 멀티미디어 데이터는 패킷 사이즈가 GSM 시간슬롯과 같은 물리 레이어 패킷의 이용가능한 사이즈에 매칭하도록 인코딩될 수 있고, 사용된 물리 레이어 패킷의 총 데이터 레이트는 멀티미디어 데이터의 데이터 레이트를 지원한다.
EBR 성능 고려사항
나타낸 바와 같이, 멀티미디어 데이터 스트림의 인코더가 EBR 모드에서 동작하는 경우, 그 인코더는 물리 레이어에 매칭되도록 멀티미디어 슬라이스를 생성하며, 따라서, 실제의 VBR 모드와 비교하여 압축 효율에서 손실이 없다. 예를 들어, EBR 기술에 따라 동작하는 비디오 코덱은, 비디오가 송신되는 특정 물리 레이어에 매칭되는 비디오 슬라이스를 생성한다. 또한, 에러 복원도, 더 낮은 레이턴시 (latency), 및 더 낮은 송신물 오버헤드에 관하여 이점이 존재한다. 이들 이점의 세부사항은 아래에서 더 설명된다.
채널 에러에서의 성능
도 10을 참조하여 설명된 바와 같이, 종래의 캡슐화에서 물리 레이어 패킷이 손실되는 경우, 2개 이상의 애플리케이션 레이어는 손실될 수도 있다는 것을 나타낼 수 있다. EBR 기술에서, 무선 링크의 각각의 물리 패킷 손실은 정확히 하나의 애플리케이션 레이어 패킷의 손실을 야기한다.
도 11은 EBR 기술에 따라 애플리케이션 레이어 패킷을 인코딩하는 일 예를 도시한다. 상술된 바와 같이, 애플리케이션 레이어 패킷은 다양한 사이즈일 수도 있다. 표 2 및 3에서 설명된 바와 같이, 물리 레이어 패킷은 또한 다양한 사이즈일 수도 있다, 예를 들어, 물리 레이어는 물리 레이어 데이터 패킷의 상이한 사이즈를 이용하는 채널들로 이루어질 수도 있다. 도 11의 예에서, 도시된 4개의 애플리케이션 패킷 (1102, 1104, 1106 및 1108) 및 4개의 물리 레이어 패킷 (1110, 1112, 1114 및 1116) 이 존재한다. 애플리케이션 레이어 패킷을 물리 레이어 패킷에 매칭하는 3개의 상이한 예가 도시된다. 먼저, 단일 애플리케이션 레이어 패킷은 그것이 다중의 물리 레이어 패킷내에서 송신되도록 인코딩될 수 있다. 도 11에 도시된 예에서, 단일 애플리케이션 레이어 패킷 (1102) 은 2개의 물리 레이어 패킷 (1110 및 1112) 으로 인코딩된다. 예를 들어, DCCH 및 SCH가, 각각, RS1 및 2x RC3로 구성되고 (표 2의 케이스 1), 애플리케이션 데이터 패킷이 60바이트이면, 그 애플리케이션 데이터 패킷은 DCCH 및 SCH 패킷 조합에 대응하는 2개의 물리 레이어 패킷을 통해 송신될 수 있다. 단일 애플리케이션 레이어 패킷이 이용가능한 통신 채널에 대응하는 임의의 수의 물리 레이어 패킷으로 인코딩될 수 있다는 것이 고려된다. 도 11에 도시된 제 2 예는, 단일 애플리케이션 레이어 패킷 (1104) 이 단일 물리 레이어 패킷 (1114) 로 인코딩되는 것이다. 예를 들어, 애플리케이션 레이어 데이터 패킷이 40바이트이면, 그 애플리케이션 레이어 데이터 패킷은 바로 표 2의 케이스 1의 SCH 물리 레이어 데이터 패킷을 사용하여 송신될 수 있다. 양자의 이들 예들에서, 단일 물리 레이어 패킷의 손실은 단일 애플리케이션 레이어 패킷만의 손실을 야기한다.
도 11에 도시된 제 3 예는, 다중의 애플리케이션 레이어 패킷이 단일 물리 레이어 패킷 (1116) 으로 인코딩될 수 있다는 것이다. 도 11에 도시된 예에서, 2개의 애플리케이션 레이어 (1106 및 1108) 는 단일 물리 레이어 패킷으로 인코딩되어 송신된다. 2개 이상의 애플리케이션 레이어 패킷이 단일 물리 레이어 패킷내에서 적합하도록 인코딩될 수도 있다는 것이 고려된다. 이러한 예의 결점은, 단일 물리 레이어 패킷 (1116) 의 손실이 다중의 애플리케이션 레이어 패킷 (1106 및 1108) 의 손실을 야기할 것이라는 것이다. 그러나, 단일 물리 레이어 패킷내에서 송신될 다중의 애플리케이션 레이어 패킷을 인코딩하는 것을 보증하는, 물리 레이어의 완전한 이용과 같은 트레이드 오프가 존재한다.
도 12는 인터넷과 같은 IP/UDP/RTP 네트워크를 통해 VBR 데이터 스트림을 송신하는 코덱의 일 예를 도시한 블록도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 코덱은 페이로드 (1204), 또는 슬라이스 및 슬라이스 헤더 (1206) 를 포함하는 애플리케이션 레이어 데이터 패킷 (1202) 을 생성한다. 애플리케이션 레이어 (1202) 는, IP/UDP/RTP 헤더 정보 (1208) 가 애플리케이션 레이어 데이터 패킷 (1202) 에 첨부되는 네트워크를 통과한다. 그 후, 그 패킷은, RLP 헤더 (1210) 및 MUX 헤더 (1214) 가 그 패킷에 첨부되는 무선 네트워크를 통과한다. IP/UDP/RTP 헤더 (1208), RLP 헤더 (1210), 및 MUX 헤더 (1214) 의 사이즈가 공지되어 있기 때문에, 코덱은 슬라이스 및 모든 관련 헤더가 물리 레이어 데이터 패킷, 또는 페이로드 (1216) 에 적합하도록 슬라이스 (1204) 에 대한 사이즈를 선택한다.
도 13은, 채널 패킷 손실이 1%인 경우, 실제 VBR 송신 채널, DCCH 플러스 SCH를 이용하는 EBR 송신, 및 PDCH를 사용하는, 인코딩된 비디오 시퀀스의 다양한 예에 대해 피크 신호 대 노이즈 비 (PSNR) 에서의 상대적인 드롭을 도시한 바 그래프이다. 도 13에 도시된 비디오 시퀀스는, 당업계에 널리 공지되어 있고, 비디오 압축, 에러 정정 및 송신과 같은 다양한 기술을 평가할 시에 사용을 위해 "공통적인" 비디오 시퀀스를 제공하기 위해 사용되는 표준 비디오 시퀀스이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 실제 VBR (1302) 시퀀스는, PDCH (1306) 을 사용하는 EBR 및, 그 후, DCCH 플러스 SCH (1304) 를 사용하는 EBR에 선행되는 가장 큰 PSNR 드롭을 갖는다. 예를 들어, 카폰 시퀀스에서, 실제 VBR (1302) 시퀀스는 PSNR에서 약 1.5dB 드롭을 경험하지만, PDCH (1306) 를 사용하는 EBR, 및 DCCH 플러스 SCH (1304) 를 사용하는 EBR은, 각각, PSNR에서 약 0.8 및 0.4dB의 드롭을 경험한다. 도 13은, 송신 채널이 1% 패킷 손실을 경험하는 경우 PSNR에 의해 측정된 바와 같이 VBR 시퀀스에 대한 왜곡은 EBR 시퀀스에 대한 왜곡보다 더 심하다는 것을 도시한다.
도 13과 유사한 도 14는, 채널 손실이 5%인 경우, 실제 VBR (1402), DCCH 플러스 SCH (1404) 를 사용하는 EBR, 및 PDCH (1406) 를 사용하는 EBR을 사용하는, 표준 인코딩 비디오 시퀀스의 다양한 예들에 대해 피크 신호 대 잡음 비 (PSNR) 에서의 상대적인 드롭을 도시한 바 그래프이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 실제 VBR (1402) 시퀀스는, PDCH (1406) 를 사용하는 EBR 및, 그 후, DCCH 플러스 SCH (1404) 를 사용하는 EBR에 선행되는 가장 큰 PSNR 드롭을 갖는다. 예를 들어, 카폰 시퀀스에서, 실제 VBR (1402) 시퀀스는 PSNR에서 약 2.5dB 드롭을 경험하지만, PDCH (1406) 를 사용하는 EBR 및 DCCH 플러스 SCH (1404) 를 사용하는 EBR은, 각각, PSNR에서 약 1.4 및 0.8dB의 드롭을 경험한다. 도 14와 도 13을 비교하는 것은, 통신 채널 패킷 손실이 증가하는 경우 PSNR에 의해 측정된 바와 같이 VBR 시퀀스에 대한 왜곡은 EBR 시퀀스에 대한 왜곡보다 심하다는 것을 도시한다.
도 15는, 채널 패킷 손실이 1%인 경우, 실제 VBR (1502), DCCH 플러스 SCH (1504) 를 사용하는 EBR, 및 PDCH (1506) 를 사용하는 EBR을 사용하여 도 13의 인코딩된 비디오 시퀀스에 대해 수신된 결함있는 매크로블록의 퍼센트를 도시한 바 그래프이다. 도 16은 채널 패킷 손실이 5%인 경우, 실제 VBR (1602), DCCH 플러스 SCH (1604) 를 사용하는 EBR, 및 PDCH (1606) 를 사용하는 EBR을 사용하여 도 14의 인코딩된 비디오 시퀀스에 대해 수신된 결함있는 매크로블록의 퍼센트를 도시한 바 그래프이다. 이들 그래프들의 비교는, 양자의 경우에서, 결함있는 매크로블록의 퍼센트가 EBR 시퀀스에서 보다 VBR 시퀀스에서 더 크다는 것을 나타낸다. EBR에서, 슬라이스가 물리 레이어 패킷 사이즈에 매칭되기 때문에, 슬라이스의 결함있는 퍼센트는 패킷 손실 레이트와 동일해야 한다는 것을 나타낸다. 그러나, 슬라이스가 상이한 수의 매크로블록을 포함할 수 있기 때문에, 하나의 슬라이스에 대응하는 하나의 데이터 패킷의 손실은, 상이한 수의 매크로블록을 포함하는 상이한 슬라이스에 대응하는 상이한 데이터 패킷의 손실보다 상이한 수의 결함있는 매크로블록을 야기할 수 있다.
도 17은, 제목이 "현장 감독 (Foreman)" 인 표준 인코딩된 비디오 시퀀스들 중 하나의 레이트 왜곡을 도시한 그래프이다. 도 17에 도시된 바와 같이, PSNR 대 비트 레이트를 나타내는 4개의 상이한 경우가 도시된다. 먼저의 2개의 경우는 VBR (1702 및 1704) 을 사용하여 인코딩된 비디오 시퀀스를 나타낸다. 다음의 2개의 경우는, 상기 표 2의 케이스 15에 리스팅된 바와 같이, 각각, RS2 및 8x in RC5로서 구성된 DCCH 플러스 SCH를 사용하는 EBR인 EBR15를 사용하여 인코딩된 비디오 시퀀스를 나타낸다. VBR 및 EBR 데이터 스트림은 "잡음없는 (clean)" 채널 (1702 및 1706) 및 "잡음있는" 채널 (1704 및 1708) 을 통해 송신된다. 상술된 바와 같이, 잡음없는 채널에서는 송신동안 패킷 손실이 없으며, 잡음있는 채널은 1%의 데이터 패킷을 손실한다. 도 17에 도시된 바와 같이, 잡음없는 채널 (1702) 을 통해 송신되는 VBR 인코딩된 시퀀스는 모든 비트 레이트에 대해 최고의 PSNR을 갖는다. 그러나, 잡음없는 채널 (1706) 을 통해 송신되는 EBR15 인코딩된 시퀀스는 모든 비트 레이트에 대해 거의 동일한 PSNR 성능 또는 레이트 왜곡을 갖는다. 따라서, 송신 채널이 잡음이 없는 경우, VBR 인코딩과 EBR15 인코딩 사이의 성능에서 매우 작은 드롭이 존재한다. 이러한 예는, 송신동안 패킷 손실이 존재하지 않는 경우, 실제 VBR 인코딩 구성과 거의 동일한 성능을 갖는 EBR 인코딩 구성에서 충분한 입도 (granularity) 가 존재할 수 있다는 것을 도시한다.
VBR 인코딩된 시퀀스가 잡음있는 채널 (1704) 을 통해 송신되는 경우, PSNR은 모든 비트 레이트에 걸쳐 3dB 이상 현저하게 드롭한다. 그러나, EBR15 인코딩된 시퀀스가 동일한 잡음있는 채널 (1708) 을 통해 송신되는 경우, 그의 PSNR 성능이 모든 비트 레이트에 걸쳐 열화하지만, 그의 성능은 단지 약 1dB 드롭한다. 따라서, 잡음있는 채널을 통해 송신하는 경우, EBR15 인코딩된 시퀀스의 PSNR 성능은, 동일한 잡음있는 채널을 통해 송신되는 VBR 인코딩된 시퀀스보다 약 2dB 더 높다. 도 17이 도시하는 바와 같이, 잡음없는 채널에서 EBR15 인코딩의 레이트 왜곡 성능은 VBR 인코딩과 비교가능하며, 채널이 잡음있는 레이트 왜곡으로 되는 경우, EBR15 인코딩의 성능은 VBR 인코딩보다 우수하다.
*도 17과 유사한 도 18은, "카폰" 이라 명칭된 또 다른 인코딩된 비디오 시퀀스의 레이트 왜곡 커브 (curve) 를 도시한 그래프이다. 또한, PSNR 대 비트 레이트를 나타내는 4개의 상이한 경우가 도시된다. 먼저의 2개의 경우는 VBR (1802 및 1804) 을 사용하여 인코딩된 비디오 시퀀스를 나타낸다. 다음의 2개의 경우는, 상기 표 2의 케이스 15에 리스팅된 바와 같이, 각각, RS2 및 RC5의 8x로서 구성된 DCCH 플러스 VSCH를 사용하는 EBR인 EBR15를 사용하여 인코딩된 비디오 시퀀스를 나타낸다. VBR 및 EBR 데이터 스트림은 "잡음없는" 채널 (1802 및 1806) 및 "잡음있는" 채널 (1804 및 1808) 을 통해 송신된다. 이러한 예에서, 잡음없는 채널 (1806) 을 통해 송신되는 EBR15 인코딩된 시퀀스의 PSNR 성능은, 잡음없는 채널 (1802) 을 통한 VBR 시퀀스의 성능을 초과한다. 잡음있는 채널 (1808) 을 통한 EBR15 시퀀스의 PSNR 성능은 잡음있는 채널 (1804) 을 통해 송신되는 VBR 시퀀스를 약 1.5dB만큼 초과한다. 이러한 예에서, 잡음없는 채널 및 잡음있는 채널 양자에서 카폰 시퀀스를 사용하는 것은, PSNR에 의해 측정된 바와 같이, VBR 인코딩보다 우수한 성능을 갖는 EBR15 인코딩의 레이트 왜곡 성능을 발생하였다.
레이턴시 고려사항
EBR 인코딩의 사용은 레이턴시 성능을 개선한다. 예를 들어, EBR 비디오 슬라이스를 사용하는 것은 인코더 및 디코더에서 트래픽 세이핑 (shaping) 버퍼없이도 무선 채널을 통해 송신될 수 있다. 실시간 서비스에 있어서, 이것은 전체 사용자 경험이 향상될 수 있는 것과 같이 현저한 이점이다.
비디오 인코딩의 가변 비트레이트 (VBR) 특성으로 인한 버퍼링 딜레이를 도시하기 위해, 도 6에 도시된, 64kbps의 평균 비트 레이트로 인코딩되고 64kbps CBR 채널을 통해 송신되는 통상적인 시퀀스에 대한 송신 계획을 고려하자. 디코더에서 버퍼 언더플로우를 회피하기 위해, 커브 (608) 에 의해 나타낸 디스플레이가 딜레이될 필요가 있다. 이러한 예에서, 딜레이는 10fps의 원하는 디스플레이 레이트에 대해 10프레임 또는 1초이다.
버퍼 언더플로우 제약으로 인한 딜레이 Δb는,
Figure 112009012096865-PAT00008
로서 계산될 수 있으며, 여기서, B(i) = 프레임 i에서 바이트 단위의 인코더에서의 버퍼 점유, R(i) = 프레임 i에 대한 바이트 단위의 인코더 출력, C(i) = 프레임 간격 i에서 송신될 수 있는 바이트의 수, f = 초당 프레임의 원하는 수, BW(i) = 프 레임 간격 i에서 비트의 이용가능한 대역폭이고, CBR 송신의 특수한 경우에 대해 C(i) = C ∀i 를 나타낸다.
전체의 프레젠테이션 동안 디코더 버퍼 결핍을 회피하기 위해, 플레이아웃은 인코더에서 최대 버퍼 점유를 송신하기 위해 요구되는 시간만큼 딜레이되어야 한다.
Figure 112009012096865-PAT00009
상기에서 분자는 전체 세션 지속 기간 I에 대한 평균 데이터 레이트를 나타낸다. CBR 채널 할당에 있어서, 분모는 C이다. EBR 경우에 대해, 소정의 100 ms 지속 기간에 대한 총 채널 대역폭이 프레임 사이즈보다 더 크면, 즉, C(i) ≥ R(i) ∀i∈I 보다 더 크다면, 버퍼링 딜레이는 존재하지 않는다. 그 후, 인코더의 버퍼 점유는, 데이터가 도달하자마자 송신될 수 있기 때문에, 0이다. 즉,
B(i) = R(i) - C(i) = 0
이다.
비디오 프레임은 통상적으로 다중의 MAC 레이어 프레임 K (슬롯) 에 걸쳐있 다는 것을 나타낸다. 모든 R(i)가 송신될 수 있도록 K 슬롯에 걸쳐 C(i) 를 변경하는 것이 가능하다면, 버퍼링으로 인한 딜레이 Δb 는 B(i)와 같이 0이다.
Figure 112009012096865-PAT00010
도 19는 64kbps의 평균 레이트로 인코딩된 통상적인 EBR 스트림에 대한 송신 예를 도시한다. 도 19에서, 누적 바이트 대 프레임 수는, 멀티미디어 스트림의 소스 (1902), 송신 (1904) 및 디스플레이 (1906) 에 대해 도시된다. 도 19의 예에서, 버퍼링 딜레이는 0이지만, 인코딩, 디코딩 및 송신으로 인한 딜레이는 여전히 존재한다. 그러나, 통상적으로 이들 딜레이들은 VBR 버퍼링 딜레이와 비교되는 경우 훨씬 더 작다.
도 20은 데이터를 송신하는 방법의 일 실시형태를 도시한 흐름도이다. 흐름은 블록 2002에서 시작한다. 그 후, 흐름은 블록 2004로 진행한다. 블록 2004에서, 이용가능한 통신 채널의 가능한 물리 레이어 패킷 사이즈가 결정된다. 예를 들어, 상기 표 2에 도시된 바와 같이, DCCH 및 SCH 채널이 사용되면, 이들 무선 채널들의 구성은 이용가능한 물리 레이어 패킷 사이즈를 확립할 것이다. 그 후, 흐름은, 예를 들어, 가변 비트 데이터 스트림의 프레임과 같은 정보 유닛이 수신되는 블록 2006으로 진행한다. 가변 비트 레이트 데이터 스트림의 예는 비디오 스트림과 같은 멀티미디어 스트림을 포함한다. 그 후, 흐름은 블록 2008으로 진행한다.
블록 2008에서, 정보 유닛은 슬라이스로 파티셔닝된다. 파티션 또는 슬라이스는, 그들의 사이즈가 가능한 물리 레이어 패킷 사이즈들 중 하나의 사이즈를 초과하지 않도록 선택된다. 예를 들어, 파티션은, 그 파티션의 각각의 사이즈가 하나 이상의 이용가능한 물리 레이어 패킷의 사이즈보다 더 크지 않도록 사이징될 수 있다. 그 후, 흐름은 파티션이 인코딩되어 물리 레이어 패킷에 할당되는 블록 2010으로 진행한다. 예를 들어, 인코딩 정보는 가변 사이즈의 파티션을 생성할 수 있는 레이트 제어 모듈을 장비한 소스 인코더를 포함한다. 그 후, 블록 2012에서, 프레임의 모든 파티션이 인코딩되어 물리 레이어 패킷에 할당되고 있는지의 여부를 판정한다. 그렇지 않다면, 블록 2012에서 네거티브 (negative) 결과를 따라, 흐름은 블록 2010으로 진행하고 다음의 파티션이 인코딩되어 물리 레이어 패킷에 할당된다. 블록 2012를 다시 참조하면, 프레임의 모든 파티션이 인코딩되어 물리 레이어 패킷에 할당되면, 블록 2012에서 긍정적인 결과를 따라, 흐름은 블록 2014로 진행한다.
블록 2014에서, 세션의 말단에서와 같이, 정보의 흐름이 종료되는지의 여부를 판정한다. 정보의 흐름이 종료되지 않았다면, 블록 2014에서 네거티브 결과를 따라, 흐름은 블록 2006으로 진행하고 다음의 정보 유닛이 수신된다. 블록 2014를 다시 참조하면, 정보의 흐름이 세션의 말단과 같이 종료되었다면, 블록 2014에서 긍정적인 결과를 따라, 흐름은 블록 2016으로 진행하고 프로세스는 정지한다.
도 21은 데이터를 송신하는 방법의 또 다른 실시형태를 도시한 흐름도이다. 흐름은 블록 2102에서 시작한다. 그 후, 흐름은 블록 2104로 진행한다. 블록 2104에서, 이용가능한 통신 채널의 가능한 물리 레이어 패킷 사이즈가 결정된다. 예를 들어, 상기 표 2에 나타낸 바와 같이, DCCH 및 SCH 채널이 사용되면, 이들 무선 채널들의 구성은 이용가능한 물리 레이어 패킷 사이즈를 확립할 것이다. 그 후, 흐름은 정보 유닛이 수신되는 블록 2106으로 진행한다. 예를 들어, 정보 유닛은 멀티미디어 스트림 또는 비디오 스트림와 같은 가변 비트 레이트 데이터일 수도 있다. 그 후, 흐름은 블록 2108으로 진행한다.
블록 2108에서, 통신 채널들의 구성을 재구성하는 것이 바람직하는지의 여부를 판정한다. V-SCH 채널과 같이 세션동안 재구성될 수 있는 통신 채널이 사용되고 있으면, 세션동안 채널 구성을 변경하는 것이 바람직할 수도 있다. 예를 들어, 데이터의 프레임이 통신 채널의 현재 구성을 통해 송신될 수 있는 것보다 더 많은 데이터를 가지면, 그 통신 채널이 더 많은 데이터를 지원할 수 있도록 더 높은 대역폭으로 구성을 변경하는 것이 바람직할 수도 있다. 블록 2108에서, 통신 채널을 재구성하는 것을 원하지 않는다고 결정되면, 블록 2108에서 네거티브 결과를 따라, 흐름은 블록 2110으로 진행한다. 블록 2110에서, 정보 유닛은 그들의 사이즈가 가능한 물리 레이어 패킷 사이즈들 중 하나의 사이즈를 초과하지 않도록 하는 사이즈들로 파티셔닝된다. 블록 2108을 다시 참조하면, 통신 채널을 재구성하는 것을 원한다고 판정되면, 블록 2108에서 긍정적인 결과를 따라, 흐름은 블록 2112로 진행한다. 블록 2112에서, 원하는 물리 레이어 패킷 사이즈가 결정된다. 예를 들어, 수신된 정보 유닛이 분석될 수도 있고, 전체 유닛을 송신 하기에 필요한 데이터 패킷의 사이즈가 결정될 수도 있다. 그 후, 흐름은 블록 2114로 진행한다. 블록 2114에서, 원하는 통신 채널 구성이 결정된다. 예를 들어, 이용가능한 통신 채널의 상이한 구성의 다양한 물리 레이어 패킷 사이즈가 결정될 수 있고, 정보 유닛을 수용하기에 충분하게 큰 물리 레이어 패킷을 갖는 구성이 선택될 수도 있다. 그 후, 통신 채널은 그에 따라 재구성된다. 그 후, 흐름은, 정보 유닛이 그들의 사이즈가 재구성된 통신 채널의 가능한 물리 레이어 패킷 사이즈들 중 하나의 사이즈에 매칭하기 위한 사이즈로 파티셔닝되는 블록 2110으로 진행한다. 그 후, 흐름은 블록 2116으로 진행한다. 블록 2116에서, 파티션은 인코딩되어 물리 레이어 데이터 패킷에 할당된다. 예를 들어, 인코딩 정보는 가변 사이즈의 파티션을 생성할 수 있는 레이트 제어 모듈을 장비한 소스 인코더를 포함할 수 있다. 그 후, 흐름은 블록 2118로 진행한다.
블록 2118에서, 정보 유닛의 모든 파티션이 인코딩되어 물리 레이어 패킷에 할당되었는지의 여부를 판정한다. 그렇지 않다면, 블록 2118에서 네거티브 결과를 따라, 흐름은 블록 2110으로 진행하고 다음의 파티션이 인코딩되어 물리 레이어 패킷에 할당된다. 블록 2118을 다시 참조하면, 정보 유닛의 모든 파티션이 인코딩되어 물리 레이어 패킷에 할당되었다면, 블록 2118에서 긍정적인 결과에 따라, 흐름은 블록 2120으로 진행한다.
블록 2120에서, 세션의 말단에서와 같이, 정보의 흐름이 종료되는지의 여부를 판정한다. 정보의 흐름이 종료되지 않았다면, 블록 2120에서 네거티브 결과를 따라, 흐름은 블록 2106으로 진행하고 다음의 정보 유닛이 수신된다. 블록 2120을 다시 참조하면, 정보의 흐름이 종료되었다면, 블록 2120에서 긍정적인 결과를 따라, 흐름은 블록 2122로 진행하고 프로세스는 정지한다.
도 22는, 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 구성된 무선 통신 디바이스 또는 이동국 (MS) 의 블록도이다. 통신 디바이스 (2202) 는, 네트워크 인터페이스 (2206), 코덱 (2208), 호스트 프로세서 (2210), 메모리 디바이스 (2212), 프로그램 제품 (2214), 및 사용자 인터페이스 (2216) 를 포함한다.
인프라구조로부터의 신호는 네트워크 인터페이스 (2206) 에 의해 수신되어 호스트 프로세서 (2210) 에 전송된다. 호스트 프로세서 (2210) 는 신호를 수신하고, 신호의 콘텐츠에 의존하여 적절한 액션 (action) 으로 응답한다. 예를 들어, 호스트 프로세서 (2210) 는 수신 신호 자체를 디코딩할 수도 있거나, 디코딩을 위해 코덱 (2208) 으로 그 수신 신호를 라우팅할 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 수신 신호는 네트워크 인터페이스 (2206) 로부터 코덱 (2208) 으로 직접 전송된다.
일 실시형태에서, 네트워크 인터페이스 (2206) 는, 무선 채널을 통해 인프라구조에 인터페이스하는 트랜시버 및 안테나일 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 네트워크 인터페이스 (2206) 는 지상선을 통해 인프라구조에 인터페이스하기 위해 사용되는 네트워크 인터페이스 카드일 수도 있다. 코덱 (2208) 은, 중앙 프로세싱 유닛 (CPU) 과 같은 디지털 신호 프로세서 (DSP), 또는 범용 프로세서로서 구현될 수도 있다.
호스트 프로세서 (2210) 및 코덱 (2208) 양자는 메모리 디바이스 (2212) 에 접속된다. 메모리 디바이스 (2212) 는, WCD의 동작 동안, 데이터를 저장할뿐만 아니라, 호스트 프로세서 (2210) 또는 코덱 (2208) 에 의해 실행될 프로그램 코드를 저장하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 호스트 프로세서, 코덱, 또는 양자는, 메모리 디바이스 (2212) 에 임시적으로 저장된 프로그래밍 명령의 제어하에서 동작할 수도 있다. 또한, 호스트 프로세서 (2210) 및 코덱 (2208) 은 그들 자신의 프로그램 저장 메모리를 포함할 수 있다. 프로그래밍 명령이 실행되는 경우, 호스트 프로세서 (2210) 또는 코덱 (2208), 또는 양자는, 예를 들어, 멀티미디어 스트림을 디코딩 또는 인코딩하는 것과 같은 그들의 기능을 수행한다. 따라서, 프로그래밍 단계는 각각의 호스트 프로세서 (2210) 및 코덱 (2208) 의 기능을 구현하므로, 호스트 프로세서 및 코덱은, 각각, 원하는 바대로 콘텐츠 스트림을 디코딩 또는 인코딩하는 기능을 수행하게 할 수 있다. 프로그래밍 단계는 프로그램 제품 (2214) 으로부터 수신될 수도 있다. 프로그램 제품 (2214) 은, 호스트 프로세서, 코덱, 또는 양자에 의한 실행을 위해, 프로그램 단계를 메모리 (2212) 에 저장 및 전송할 수도 있다.
프로그램 제품 (2214) 은, RAM 메모리, 플래쉬 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터뿐만 아니라, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 컴퓨터 판독가능 명령을 저장할 수도 있는 당업계에 알려진 임의의 다른 형태의 저장 매체와 같은 다른 저장매체와 같은 반도체 메모리 칩일 수도 있다. 또한, 프로그램 제품 (2214) 은, 네트워크로부터 수신되고 메모리내에 저장되며 그 후 실행되는 프로그램 단계를 포함하는 소스 파일일 수도 있다. 이러한 방 식에서, 본 발명에 따른 동작을 위해 필요한 프로세싱 단계는, 프로그램 제품 (2214) 상에 수록될 수도 있다. 도 22에서, 호스트 프로세서가 그 저장 매체로부터 정보를 판독할 수도 있고, 그 저장 매체로부터 정보를 기입할 수도 있도록 호스트 프로세서 (2210) 에 커플링되는 예시적인 저장 매체가 도시된다. 또 다른 방법으로, 저장 매체는 호스트 프로세서 (2210) 와 일체형일 수도 있다.
사용자 인터페이스 (2216) 는 호스트 프로세서 (2210) 및 코덱 (2208) 양자에 접속된다. 예를 들어, 사용자 인터페이스 (2216) 는 사용자에게 멀티미디어 데이터를 출력하기 위해 사용되는 디스플레이 및 스피커를 포함할 수도 있다.
당업자는 실시형태와 관련하여 설명된 방법의 단계가 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 상호교체될 수도 있다는 것을 알 수 있다.
또한, 당업자는 임의의 다양한 서로 다른 기술 및 기법을 이용하여 정보 및 신호를 표현할 수도 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 상기의 설명 전반에 걸쳐 참조될 수도 있는 데이터, 명령, 커맨드 (commands), 정보, 신호, 비트, 심볼, 및 칩은 전압, 전류, 전자기파, 자계 또는 자성 입자, 광계 또는 광자, 또는 이들의 임의의 결합으로 나타낼 수도 있다.
또한, 당업자는 여기에서 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 회로들, 및 알고리즘 단계들을 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이들의 결합으로 구현할 수도 있음을 알 수 있다. 하드웨어와 소프트웨어의 이러한 대체 가능성을 분명히 설명하기 위하여, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들을 주로 그들의 기능의 관점에서 상 술하였다. 그러한 기능이 하드웨어로 구현될지 소프트웨어로 구현될지는 전체 시스템에 부과된 특정한 애플리케이션 및 설계 제약조건들에 의존한다. 당업자는 설명된 기능을 각각의 특정한 애플리케이션에 대하여 다양한 방식으로 구현할 수도 있지만, 그러한 구현의 결정이 본 발명의 범주를 벗어나도록 하는 것으로 해석하지는 않아야 한다.
여기에서 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 회로들은 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 주문형 집적회로 (ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (FPGA), 또는 기타 프로그래머블 로직 디바이스, 별도의 게이트 또는 트랜지스터 로직, 별도의 하드웨어 컴포넌트들, 또는 여기서 설명된 기능을 수행하도록 설계되는 이들의 임의의 결합으로 구현 또는 수행될 수도 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있지만, 다른 방법으로, 그 프로세서는 임의의 종래 프로세서, 제어기, 마이크로 제어기, 또는 상태 기계일 수도 있다. 또한, 프로세서는 컴퓨팅 디바이스들의 결합, 예를 들어, DSP 와 마이크로프로세서의 결합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 결합된 하나 이상의 마이크로프로세서들 또는 임의의 기타 다른 구성물로 구현될 수도 있다.
여기에 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 형태의 저장 매체에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서에 커플링되며, 그 프로세서는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 ASIC 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
개시되어 있는 실시형태들에 대한 상기의 설명은 당업자로 하여금 본 발명을 제조 또는 이용할 수 있도록 제공된다. 당업자는 이들 실시형태에 대한 다양한 변형들을 명백히 알 수 있으며, 여기에서 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고도 다른 실시형태들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 여기에서 설명된 실시형태들에 제한되는 것이 아니라, 여기에서 개시된 원리 및 신규한 특징들과 부합하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 구성된 통신 시스템 (100) 의 일부의 도시이다.
도 2는, 도 1의 시스템의 무선 네트워크를 통해 패킷 데이터를 전달하는 다양한 공중 인터페이스 옵션 및 예시적인 패킷 데이터 네트워크를 도시한 블록도이다.
도 3은, GSM 공중 인터페이스를 이용하는 도 1의 시스템의 2개의 무선 프레임 (302 및 304) 을 도시한 블록도이다.
도 4는 도 1의 시스템에서 통상적인 비디오 시퀀스에 대해 프레임 사이즈에서의 변화의 일 예를 도시한 차트이다.
도 5는, 도 1의 시스템에서 CBR 채널을 통해 송신될 다양한 사이즈의 프레임의 송신물을 지원하기 위해 사용되는 버퍼링 딜레이를 도시한 블록도이다.
도 6은 도 1의 시스템에서 CBR 채널을 통해 가변 비트 레이트 (VBR) 멀티미디어 스트림을 스트리밍함으로써 도입되는 버퍼링 딜레이를 도시한 그래프이다.
도 7은, 시스템에서 64 kbps의 공칭 레이트 및 AVC/H.264 및 MPEG-4에 대한 일정한 Qp로 인코딩된 다양한 50개의 프레임 시퀀스 비디오 클립에 대해 밀리초 단위의 버퍼 딜레이 Δb를 도시한 바 (bar) 그래프이다.
도 8은, 도 7에 도시된 시퀀스의 잘 알려진 객관적인 메트릭 (objective metric) "피크 신호 대 잡음 비" (PSNR) 에 의해 표현된 바와 같이, 비주얼 품질을 도시한 바 그래프이다.
도 9는 시스템에서 RTP/UDP/IP 프로토콜을 사용하여 무선 링크를 통해 비디오 데이터와 같은 멀티미디어 데이터를 송신하는 경우 존재하는 캡슐화의 다양한 레벨을 도시한 다이어그램이다.
도 10은 시스템에서 멀티미디어 데이터 패킷과 같은 애플리케이션 데이터 패킷의 물리 레이어 데이터 패킷으로의 할당의 일 예를 도시한 다이어그램이다.
도 11은 시스템에서 EBR 기술에 따라 애플리케이션 레이어 패킷을 인코딩하는 일 예를 도시한다.
도 12는 인터넷과 같은 IP/UDP/RTP를 통해 VBR 데이터 스트림을 송신하는 코덱의 하나의 실시형태를 도시한 블록도이다.
도 13은, 채널 패킷 손실이 1%인 경우, 상이한 인코딩 기술을 사용하여, 인코딩된 비디오 시퀀스의 다양한 예들에 대한 피크 신호 대 잡음 비에서의 상대적인 드롭 (drop) 을 도시한 바 그래프이다.
도 14는 채널 손실이 인코딩된 비디오 시퀀스의 다양한 예들에 대해 5%인 경우 피드 신호 대 잡음 비 (PSNR) 에서의 상대적인 드롭을 도시한 바 그래프이다.
도 15는 도 13의 인코딩된 비디오 시퀀스에 대해 수신된 결함있는 데이터 패킷의 퍼센트를 도시한 바 그래프이다.
도 16은 도 14의 인코딩된 비디오 시퀀스에 대해 수신된 결함있는 데이터 패킷의 퍼센트를 도시한 바 그래프이다.
도 17은 4개의 상이한 경우에 대해 샘플 인코딩된 비디오 시퀀스의 PSNR 대 비트 레이트를 도시한 그래프이다.
도 18은 4개의 상이한 경우에 대해 또 다른 인코딩된 비디오 시퀀스의 PSNR 대 비트 레이트를 도시한 그래프이다.
도 19는 평균 레이트 64 kbps의 AVC/H.264 스트림에 대한 송신 계획을 도시한 그래프이다.
도 20은 데이터를 송신하는 방법의 일 실시형태를 도시한 흐름도이다.
도 21은 데이터를 송신하는 방법의 또 다른 실시형태를 도시한 흐름도이다.
도 22는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 구성된 무선 통신 디바이스 또는 이동국 (MS) 의 블록도이다.

Claims (21)

  1. 복수의 일정 비트 레이트 통신 채널을 수용하도록 구성되는 수신기; 및
    수신된 상기 복수의 일정 비트 레이트 통신 채널을 수용하고, 상기 일정 비트 레이트 통신 채널을 디코딩하도록 구성되는 디코더를 포함하며,
    상기 디코딩된 일정 비트 레이트 통신 채널은, 데이터의 가변 비트 레이트 스트림을 생성하기 위해 누적되는, 무선 통신 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디코더는 상기 통신 채널로부터 수신된 데이터 패킷의 사이즈를 추정하는, 무선 통신 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신 채널로부터 수신된 데이터 패킷의 사이즈는, 부가적인 시그널링으로 표시되는, 무선 통신 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변 비트 레이트 스트림은 멀티미디어 스트림인, 무선 통신 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변 비트 레이트 스트림은 비디오 데이터를 포함하는, 무선 통신 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변 비트 레이트 스트림은 오디오 데이터를 포함하는, 무선 통신 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 일정 비트 레이트 통신 채널은 CDMA 채널인, 무선 통신 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 일정 비트 레이트 통신 채널은 GSM 채널인, 무선 통신 디바이스.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 일정 비트 레이트 통신 채널은 GPRS 채널인, 무선 통신 디바이스.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 일정 비트 레이트 통신 채널은 EDGE 채널인, 무선 통신 디바이스.
  11. 무선 통신 시스템의 디코더로서,
    복수의 일정 비트 레이트 통신 채널로부터 데이터 스트림을 수용하고,
    상기 데이터 스트림을 디코딩하며,
    상기 디코딩된 복수의 데이터 스트림을 가변 비트 레이트 데이터 스트림으로 누적하도록 구성되는, 디코더.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 통신 채널로부터 수신된 데이터 패킷의 사이즈는 추정되는, 디코더.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 통신 채널로부터 수신된 데이터 패킷의 사이즈는 부가적인 시그널링으로 표시되는, 디코더.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 가변 비트 레이트 데이터 스트림은 멀티미디어 스트림인, 디코더.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 가변 비트 레이트 데이터 스트림은 비디오 스트림인, 디코더.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 가변 비트 레이트 데이터 스트림은 오디오 스트림인, 디코더.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 일정 비트 레이트 통신 채널은 CDMA 채널인, 디코더.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 일정 비트 레이트 통신 채널은 GSM 채널인, 디코더.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 일정 비트 레이트 통신 채널은 GPRS 채널인, 디코더.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 일정 비트 레이트 통신 채널은 EDGE 채널인, 디코더.
  21. 브로드캐스트 콘텐츠를 디코딩하는 방법을 수록한 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 방법은,
    복수의 일정 비트 레이트 통신 채널로부터 데이터 스트림을 수용하는 단계; 및
    상기 데이터 스트림을 디코딩하고 상기 디코딩된 복수의 데이터 스트림을 가변 비트 레이트 데이터 스트림으로 누적하는 단계를 포함하는, 컴퓨터 판독가능 매체.
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