KR20120106520A - 신호세기정보를 이용한 채널 레이트 예측 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의하면, 무선 단말의 MAC layer에서 제공되는 Side-information (신호세기정보)는 LDPC와 같은 application FEC (에러정정코드)의 계산량을 감소시키기 위한 입력으로 사용될 수 있으며, 서버로 전달되어 최적의 채널 예측, 즉 소스채널코드 레이트를 예측하는데 중요한 정보로 활용될 수 있다.

Description

신호세기정보를 이용한 채널 레이트 예측 방법{Method of estimating channel rate using signal strength information}
본 특허에서는 비디오화질 왜곡 추정함수를 이용하여 무선망에서 최적의 비디오/채널 레이트를 예측하는 방법 과 LDPC (Low Density Parity Check) 코드를 이용하여 비디오 화질손실을 줄이기 위한 비디오프레임의 차등 레이트 적용 방법을 제시한다.
비디오 화질 왜곡을 추정하는 방법 및 화질 손실을 줄이는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 비디오화질 왜곡 추정함수를 이용하여 무선망에서 최적의 비디오/채널 레이트를 예측하는 방법을 제공한다.
본 발명은 LDPC (Low Density Parity Check) 코드를 이용하여 비디오 화질 손실을 줄이기 위한 비디오프레임의 차등 레이트 적용 방법을 제공한다.
향상된 ＭＭＴ ＣｆＰ 리스폰스 방법을 제공한다.
무선망에서 최적의 비디오/채널 레이트를 예측하고, 비디오 화질손실을 줄이는 효과를 가진다.
도 1(그림 1)은 Rate Adaptation 블록도이다.
도 2(그림 2)는 비디오 Rate Distortion(RD) 함수를 나타낸 것이다.
도 3은 SNR과 Good Packet율의 관계를 나타낸 것이다.
본 특허에서는 비디오화질 왜곡 추정함수를 이용하여 무선망에서 최적의 비디오/채널 레이트를 예측하는 방법(1) 과 LDPC (Low Density Parity Check) 코드를 이용하여 비디오 화질손실을 줄이기 위한 비디오프레임의 차등 레이트 적용 방법(2)을 제시한다.
단말 (Client)은 수식 (1)을 이용하여 현재 채널용량을 추정(estimation)하여 서버로 전송한다. 서버는 이 값을 이용하여 비디오/채널 레이트를 예측(수식 2)한다.
예측한 레이트를 이용하여 스케일러블 비디오를 추출하고, 채널코딩을 하여 단말로 전송한다. 채널코딩 시, LDPC 코드를 이용하여 비디오프레임의 특성에 따라 차등 레이트 적용함으로써 전송오류 시 발생하는 비디오 화질 왜곡을 최소화한다.
수식 1
Figure pat00001
실시예 1
최적의 비디오/채널 코딩 레이트(optimal source and channel coding rate)는 아래의 함수(수식 2)를 이용하여 예측한다.
즉, Q'(.) 함수(empirical Rate Distortion (RD) for above-capacity video)를 활용함으로써 보다 정확하게 레이트를 예측한다.
수식 2
Figure pat00002
Figure pat00003
실시예 2
패킷의 길이 및 α의 값(아래 설명 참조)에 따라 LDPC 코드의 성능은 변함 (그림 4)
또한, 부호화된 비디오 프레임은 종류에 따라 중요도가 서로 다름. 즉, Iframe이 없으면 P또는 B frame은 복호화할 수 없음.
따라서, I-frame을 포함한 패킷(각 패킷의 길이는 다름)은 단말에서 복호화가 확실한 α값을 적용하여 채널코딩을 함(더 많은 redundant bit을 줌으로써 에러에 보다 강하게 함). 예로, 길이가 800 bit인 I-frame 패킷인 경우, α값을 2.7을 적용하여 채널코딩한다.
I-frame 패킷의 채널코딩 후, P-frame 패킷은 아래의 수식으로 α값을 적용하여 채널코딩한다(수식 5 참조).
수식 3
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006
상술한 내용들에서는 무선망에서 신호 세기정보(signal strength information)와 무선상의 패킷 수(the number of background traffic)를 활용하여 채널 상태 추정 및 예측 방법론을 제시하였음[표 1]. 상기 신호 세기 정보와 무선상의 패킷 수를 side-information이라 칭함.
표 1 <Rate adaptation performance comparison in terms of video quality in dB>
Figure pat00007
IEEE 802.11b (WLAN), IEEE 802.11a 등 서로 다른 채널에서 신호 세기 최고/최저점이 서로 다름. 따라서, 표준화된 신호세기 정보가 필요로 함. 따라서, 본 발명에서는 side-information의 활용의 장점을 기반으로 표준화된 side-information의 포맷을 아래와 정의하고자 함.
표 2 및 도 3 참조
표 2
Figure pat00008
또한, 무선상의 패킷 수(the number of background traffic)도 채널 예측에 도움이 된다는 것이 연구를 통해 밝혀짐. 상기 정보는 아래 표 3과 같이 포맷화하여 사용하고자 함.
표 3
Figure pat00009
무선 단말의 MAC layer에서 제공되는 Side-information (신호세기정보와 무선상의 패킷수)는 LDPC와 같은 application FEC (에러정정코드)의 계산량을 감소시키기 위한 입력으로 사용될 수 있으며, 서버로 전달되어 최적의 채널 예측, 즉 소스채널코드 레이트를 예측하는데 중요한 정보로 활용될 수 있음.
실시예 3
도 4는 단지 패킷 손실(packet loss)만이 사용되는 경우에, case 1 및 case 2의 실제 채널은 서로 다르더라도 case 1 및 case 2는 채널 용량 관점에서는 동일함을 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, 패킷 손실의 개수 정보(number of packet loss information)는 상기 채널 특성을 포착(capture)하지 않음을 알 수 있다.
도 5는 단지 패킷 손실의 개수 정보와 비교해 볼때 신호 세기정보(signal strength information)를 활용함으로써 쓰루풋(throughput) 향상이 얻어질 수 있음을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 무선망에서 신호 세기정보(signal strength information)를 활용하여 채널 상태 추정 및 예측을 수행할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 신호 세기 정보를 side-information이라 칭할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 무선 단말의 MAC layer에서 제공되는 Side-information (신호세기정보)는 LDPC와 같은 application FEC (에러정정코드)의 계산량을 감소시키기 위한 입력으로 사용될 수 있으며, Side-information (신호세기정보)는 서버로 전달되어 최적의 채널 예측, 즉 소스채널코드 레이트를 예측하는데 중요한 정보로 활용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 표준화된 side-information-신호 세기정보(signal strength information)-의 포맷을 아래와 정의할 수 있다.
표 4
Figure pat00010
신호세기정보는 패킷 손실, 지터 및 패킷 지연의 개수와 함께 서버로 피드백(예를 들어, RTCP를 사용하여)되는데 사용되어 레이트 어댑테이션 애플리케이션(rate adaptation application)에 있어서 가장 적합한 소스채널코드 레이트 및 채널 코딩 레이트를 예측하는데 활용되어, 무선 환경에서 비디오 화질(PSNR) 관점에서 성능 향상을 가져올 수 있다.

Claims (1)

  1. 신호세기정보를 이용한 채널 레이트 예측 방법.
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