KR20160146324A - 패킷드랍을 이용한 적응적 비디오 무선 전송 장치 및 방법 - Google Patents

패킷드랍을 이용한 적응적 비디오 무선 전송 장치 및 방법 Download PDF

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KR20160146324A
KR20160146324A KR1020150083432A KR20150083432A KR20160146324A KR 20160146324 A KR20160146324 A KR 20160146324A KR 1020150083432 A KR1020150083432 A KR 1020150083432A KR 20150083432 A KR20150083432 A KR 20150083432A KR 20160146324 A KR20160146324 A KR 20160146324A
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이종석
채찬병
김수진
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Abstract

본 발명은 에러발생 확률이 높은 패킷을 전송부에서부터 삭제하여 손실된 패킷을 복구하기 위한 부가 정보들의 추가를 줄여 무선환경의 채널용량의 제한으로 비디오 전송시의 문제점을 효과적으로 관리할 수 있는 패킷드랍을 이용한 적응적 비디오 무선 전송 장치 및 방법을 제공하기 위한 것으로서, 비디오 데이터의 입력 시퀀스를 압축된 비디오 데이터로 변환하기 위한 인코딩을 수행하는 비디오 인코더와, 상기 인코딩된 비디오를 매시브 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 기반으로 프레임 별로 에러가 발생될 확률을 산출하는 에러율 산출부와, 상기 산출된 비디오의 패킷 에러율을 기반으로 인코딩된 비디오에서 에러율이 높은 순으로 프레임을 삭제하는 패킷드랍 처리부와, 상기 에러율이 높은 프레임이 삭제된 비디오를 전송하는 비디오 전송부를 포함하여 구성되는데 있다.

Description

패킷드랍을 이용한 적응적 비디오 무선 전송 장치 및 방법{Apparatus and method for adaptive wireless video transmission using packet drop}
본 발명은 무선 환경에서의 비디오 전송 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 무선 환경에서 비디오를 전송 시에 비디오의 큰 용량과 채널 용량의 제한으로 비디오 전송 시의 문제점을 효과적으로 관리할 수 있는 패킷드랍을 이용한 적응적 비디오 무선 전송 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선 환경에서는 약한 신호세기로 인하여 많은 비트 에러가 발생하고, 이는 패킷 손실을 초래한다. 따라서 무선 단말에서 이러한 패킷 손실을 줄이기 위해서는 링크 품질 내지 채널 상태를 추정하는 것이 필요하다. 특히, 실시간 비디오 적응을 위해서는 실시간으로 무선 채널용량을 정확하게 추정하는 것이 필수적이다. 왜냐하면, 링크 품질(Link Quality)은 간섭(Interference), 페이딩(Fading), 다중 경로 효과(Multi-Path Effects) 및 이동성(Mobility) 등으로 인해 심하게 영향을 받는데, 이들의 변화는 결국 채널용량에 심한 변화를 주기 때문이다.
한편, 무선 단말에서의 패킷 손실을 줄이기 위하여, 교차 계층 디자인(Cross-Layer Design : CLD) 프로토콜에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 여기서, CLD 프로토콜은 비트에러가 존재하는 패킷을 상위 레이어(Layer)로 전달하고 그 상위 레이어에서 이 패킷을 활용하는 기술이다.
지금까지의 많은 연구들은 CLD를 통해 비디오 처리량(throughput)을 증가할 수 있다는 사실을 확인하였다. 게다가, 현재의 무선랜에서는 부가정보 활용이 가능한데, 이러한 부가정보(side information)가 채널상황을 추정할 수 있는 중요한 정보라는 점도 증명하였다. 여기서, 부가정보는 신호 세기(Signal to Silence Ration : SSR)(SSR은 패킷 레벨의 SNR 파라미터에 해당함)와 체크섬(Checksum)을 포함한다.
그리고 상기와 같은 부가 정보의 중요성 인식과 더불어, 부가정보를 활용하는 CLD 프로토콜, 즉 CLDS(Cross-Layer Design with Side Information) 프로토콜도 등장하였는데, 이러한 CLDS는 실시간 비디오 적응(Real-time Video Rate-Adaptation) 애플리케이션에 매우 유용하게 적용될 수 있다. 특히, CLDS를 기반으로 하여 링크 품질(Link Quality)을 추정한다면, 잔류 에러 과정의 엔트로피(the entropy of the residue error process)를 이용하여 더욱 정확하게 추정할 수 있을 것이다.
이처럼, 기존의 방법들은 송신 중에 발생되는 비트 에러로 인해 초래되는 패킷 손실을 줄이기 위한 기술 내용임에 따라, 에러 확률을 줄이기 위해 전송 전에 송신측에서 에러발생에 따른 복구를 위한 패킷을 생성하고, 이를 수신측에 전송하여 손실된 패킷을 복구할 수 있도록 구성하고 있다.
이에 따라, 전송 전에 패킷에 복구를 위한 부가 정보들을 추가하여야 하기 때문에, 더 큰 채널 용량을 필요하게 된다. 특히 용량이 큰 비디오 데이터를 전송하고자 하는 경우에는 비디오의 큰 용량과 채널 용량의 제한으로 인해 패킷 복구를 위한 부가 정보의 추가는 비디오 전송 시의 문제가 발생될 수 있다.
따라서 큰 용량의 비디오 데이터 전송 시에 에러발생으로 인한 손실된 패킷의 복구는 물론, 채널 용량의 제한으로 인한 비디오 데이터의 전송에도 문제가 없는 보다 효율적인 비디오 데이터 전송 방법이 요구되고 있다.
등록특허공보 제10-0926826호 (등록일자 2009.11.06) 등록특허공보 제10-1286917호 (등록일자 2013.07.10)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 에러발생 확률이 높은 패킷을 전송부에서부터 삭제하여 손실된 패킷을 복구하기 위한 부가 정보들의 추가를 줄여 무선환경의 채널용량의 제한으로 비디오 전송 시의 문제점을 효과적으로 관리할 수 있는 패킷드랍을 이용한 적응적 비디오 무선 전송 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 무선 통신에서 공간영역을 활용하여 채널 용량을 늘릴 수 있는 기술인 매시브 마이모 특성을 분석하여 비디오의 품질에 직접적으로 영향을 주는 에러율을 전송전에 예측하여 적응적 패킷드랍을 적용한 비디오 무선 전송 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 비디오 소스 코딩방법으로 비디오의 유연성을 가질 수 있는 SVC 기법을 활용하여 일부의 비디오 데이터를 보내지 않음에도 사용자가 느끼는 인지품질을 그대로 유지할 수 있는 적응적 패킷드랍을 적용한 비디오 무선 전송 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 패킷드랍을 이용한 적응적 비디오 무선 전송 장치의 특징은 비디오 데이터의 입력 시퀀스를 압축된 비디오 데이터로 변환하기 위한 인코딩을 수행하는 비디오 인코더와, 상기 인코딩된 비디오를 매시브 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 기반으로 프레임 별로 에러가 발생될 확률을 산출하는 에러율 산출부와, 상기 산출된 비디오의 패킷 에러율을 기반으로 인코딩된 비디오에서 에러율이 높은 순으로 프레임을 삭제하는 패킷드랍 처리부와, 상기 에러율이 높은 프레임이 삭제된 비디오를 전송하는 비디오 전송부를 포함하여 구성되는데 있다.
바람직하게 상기 에러율 산출부는 매시브 MIMO를 기반으로 송신전력 및 송수신 안테나 개수를 이용하여 비트 에러율(
Figure pat00001
)을 산출하는 비트 에러율 산출부와, 상기 산출된 비트 에러율(
Figure pat00002
)을 미리 정의된 패킷 길이를 이용하여 패킷 단위로 프레임의 패킷 에러율(
Figure pat00003
)을 산출하는 패킷 에러율 산출부와, 상기 산출된 프레임의 패킷 에러율(
Figure pat00004
)을 기반으로 하나의 비디오가 가지는 프레임 수를 이용하여 하나의 비디오를 전송하는 동안의 패킷 에러율을 산출하여 평균 패킷 에러율(
Figure pat00005
)을 산출하는 평균 에러율 산출부와, 상기 산출된 평균 패킷 에러율(
Figure pat00006
)에 사람에 따른 인지적 특성을 갖는 인지품질에 따른 가중치를 적용하여 인지품질을 적용한 인지평균 에러율(
Figure pat00007
)을 산출하는 인지품질 산출부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 패킷드랍을 이용한 적응적 비디오 무선 전송 방법의 특징은 (A) 비디오 데이터가 입력되면, 비디오 인코더를 통해 압축된 비디오 데이터로 변환하기 위한 인코딩을 수행하는 단계와, (B) 상기 인코딩된 비디오를 에러율 산출부를 통해 매시브 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 기반으로 프레임 별로 에러가 발생될 확률을 산출하는 단계와, (C) 패킷드랍 처리부를 통해 상기 산출된 비디오의 패킷 에러율을 기반으로 인코딩된 비디오에서 에러율이 높은 순으로 프레임을 삭제하는 단계와, (D) 에러율이 높은 프레임이 삭제된 비디오를 비디오 전송부를 통해 수신측에 전송하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.
바람직하게 상기 (B) 단계는 비트 에러율 산출부를 통해 매시브 MIMO를 기반으로 송신전력 및 송수신 안테나 개수를 이용하여 비트 에러율을 산출하는 단계와, 패킷 에러율 산출부를 통해 상기 산출된 비트 에러율을 미리 정의된 패킷 길이를 이용하여 패킷 단위로 프레임의 패킷 에러율을 산출하는 단계와, 평균 에러율 산출부를 통해 상기 산출된 패킷 에러율을 기반으로 하나의 비디오가 가지는 프레임 수를 이용하여 하나의 비디오를 전송하는 동안의 패킷 에러율을 산출하여 평균 패킷 에러율을 산출하는 단계와, 인지품질 산출부를 통해 상기 산출된 평균 패킷 에러율에 사람에 따른 인지적 특성을 갖는 인지품질에 따른 가중치를 적용하여 인지품질을 적용한 인지평균 에러율을 산출하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 패킷드랍을 이용한 적응적 비디오 무선 전송 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 예측된 임계치 이상의 확률을 가지는 패킷의 용량만큼 비디오의 용량이 줄어들어 네트워크의 대역폭을 절약할 수 있어, 전송시 발생되는 파워를 줄일 수 있는 효과가 있다.
둘째, 절약되는 해당 패킷의 용량만큼을 다른 용도로 사용할 수 있어 무선 통신에서의 활용되는 채널용량을 보다 효과적으로 관리할 수 있는 효과가 있다.
셋째, SVC 기법과 인지적인 품질의 측면에서 평가를 함으로써 품질의 변화가 거의 없는 범위를 유지할 수 있는 방법을 포함하고 있어, 네트워크 자원을 절약하면서 동시에 사용자 경험을 유지시켜줄 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패킷드랍을 이용한 적응적 비디오 무선 전송 장치의 구성을 나타낸 블록도
도 2 는 도 1에서 에러율 산출부의 구성을 상세히 나타낸 블록도
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패킷드랍을 이용한 적응적 비디오 무선 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 4 는 도 3에서 프레임별 에러율을 산출하는 방법을 상세히 설명하기 위한 흐름도
도 5a 및 도 5b는 도 4에서 인지품질의 가중치 값
Figure pat00008
을 결정하기 위한 SVC 레이어 구조에 의한 품질을 보상하는 방법을 설명하기 위한 도면
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 패킷드랍을 이용한 적응적 비디오 무선 전송 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패킷드랍을 이용한 적응적 비디오 무선 전송 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1에서 도시하고 있는 것과 같이, 비디오 데이터의 입력 시퀀스를 압축된 비디오 데이터로 변환하기 위한 인코딩을 수행하는 비디오 인코더(100)와, 상기 비디오 인코더(100)에서 인코딩된 비디오를 매시브 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 기반으로 프레임(패킷) 별로 에러가 발생될 확률을 산출하는 에러율 산출부(200)와, 상기 에러율 산출부(200)에서 산출된 비디오의 패킷 에러율을 기반으로 인코딩된 비디오에서 에러율이 높은 순으로 프레임을 삭제하는 패킷드랍 처리부(300)와, 상기 패킷드랍 처리부(300)에서 에러율이 높은 프레임이 삭제된 비디오를 전송하는 비디오 전송부(400)로 구성된다.
참고로 상기 매시브 마이모는 안테나 개수가 8개 이상 마이모(64개~128개)를 말하는데, 학계 및 표준에서는 하드웨어적으로 구현한 것은 여태까지 32개가 최대로 알려지고 있다. 이처럼 안테나 개수가 많을수록 변속용량이 늘어나거나, 에러율을 굉장히 낮출 수 있으므로, 매시브 마이모의 특성을 가져오면 특히 비디오에서 효율적일 수 있다.
그러나 이러한 기존의 매시브 마이모의 경우는 또 다른 에러 특성을 분석할 필요가 있는데, 그 이유는 매시브 마이모의 경우 마이모와 기반을 같아도 안테나 개수가 단순히 늘어나면 선형적인 변화가 아니라 비선형적인 변화가 있기 때문에 에러특성의 분석이 다시 필요하게 된다. 따라서 본 발명에서는 이 부분을 분석하기 위해 도 2에서와 같이 구성하고 있다.
즉, 상기 에러율 산출부(200)는 도 2에서 도시하고 있는 것과 같이, 매시브 MIMO를 기반으로 송신전력 및 송수신 안테나 개수를 이용하여 비트 에러율(
Figure pat00009
)을 산출하는 비트 에러율 산출부(210)와, 상기 비트 에러율 산출부(210)에서 산출된 비트 에러율(
Figure pat00010
)을 미리 정의된 패킷 길이를 이용하여 패킷 단위로 프레임의 패킷 에러율(
Figure pat00011
)을 산출하는 패킷 에러율 산출부(220)와, 상기 패킷 에러율 산출부(220)에서 산출된 패킷 에러율(
Figure pat00012
)을 기반으로 하나의 비디오가 가지는 프레임 수를 이용하여 하나의 비디오를 전송하는 동안의 패킷 에러율을 산출하여 평균 패킷 에러율(
Figure pat00013
)을 산출하는 평균 에러율 산출부(230)와, 상기 평균 에러율 산출부(230)에서 산출된 평균 패킷 에러율(
Figure pat00014
)에 사람에 따른 인지적 특성을 갖는 인지품질에 따른 가중치를 적용하여 인지품질을 적용한 인지평균 에러율(
Figure pat00015
)을 산출하는 인지품질 산출부(240)로 구성된다.
이때, 상기 비트 에러율(
Figure pat00016
)은 다음 수학식 1을 통해 산출된다.
Figure pat00017
이때, 상기 t는 모듈레이션의 변수를 나타내고, 상기
Figure pat00018
는 안테나의 개수(i)에 따른 송신전력을 나타내고, 상기
Figure pat00019
는 베이스스테이션(트랜스미션)의 안테나 수를 나타내고, 상기
Figure pat00020
는 서비스하는 사용자 수를 나타내고, 상기
Figure pat00021
는 모바일의 안테나 수를 나타낸다.
그리고 상기 패킷 에러율(
Figure pat00022
)은 다음 수학식 2를 통해 산출된다.
Figure pat00023
이때, 상기
Figure pat00024
는 f번째 프레임을 나타내고, 상기
Figure pat00025
는 패킷의 길이를 나타낸다.
또한, 상기 평균 에러율(
Figure pat00026
)은 다음 수학식 3을 통해 산출된다.
Figure pat00027
이때, 상기 F는 하나의 비디오가 가지는 프레임 수를 나타내고, 상기
Figure pat00028
는 k 번째 사용자의 f 번째 프레임의 패킷 에러율을 나타낸다.
또한, 상기 인지품질을 적용한 인지평균 에러율(
Figure pat00029
)은 다음 수학식 4를 통해 산출된다.
Figure pat00030
이때, 상기
Figure pat00031
는 인지품질의 가중치 값으로, 인지품질은 사람에 따라 비디오의 경우 인지적인 특성이 다름으로 해서 인지품질에 민감여부에 따라 또는 컨텐츠 별로 미리 정의되어 있는 값으로 서로 다른 가중치를 나타낸다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 패킷드랍을 이용한 적응적 비디오 무선 전송 장치의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1 또는 도 2와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 수행하는 동일한 부재를 지칭한다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패킷드랍을 이용한 적응적 비디오 무선 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 비디오 데이터가 입력되면, 비디오 인코더(100)를 통해 압축된 비디오 데이터로 변환하기 위한 인코딩을 수행한다(S100).
이어, 인코딩된 비디오를 에러율 산출부(200)를 통해 매시브 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 기반으로 프레임 별로 에러가 발생될 확률을 산출한다(S200). 프레임 별로 에러율을 산출하는 방법은 도 4를 참조하여 아래에서 상세히 설명하도록 한다.
다음으로 패킷드랍 처리부(300)를 통해 상기 산출된 비디오의 패킷 에러율을 기반으로 인코딩된 비디오에서 에러율이 높은 순으로 프레임을 삭제한다(S300).
예를 들어, 프레임이 1,000개인데, 에러율이 3%가 발생된 경우 30개가 에러가 난 것으로 30개 프레임을 삭제하는 것이다. 이때, 삭제되는 프레임은 프레임별 에러율을 높은 순으로 1번부터 1,000번까지 순차적으로 정렬시킨 후, 에러율이 가장 높은 1번부터 30번까지의 프레임이 삭제되는 것이다.
이처럼 패킷드랍 처리부(300)는 패킷 에러율을 기반으로 에러가 날 확률이 제일 높은 순으로 프레임을 삭제하는 것이다.
그리고 에러율이 높은 프레임이 삭제된 비디오를 비디오 전송부(400)를 통해 수신측에 전송한다(S400). 즉, 위에서 설명된 내용을 참조하면, 1번부터 30번까지가 삭제된 31번부터 1,000번까지의 970개의 프레임이 전송되게 된다.
이에 따라, 송부해도 어차피 에러가 날 프레임을 삭제하여 송부함으로써, 삭제된 프레임의 영역을 다른 용도로 사용하거나, 또는 최소한 안 쓰더라도 파워를 줄일 수 있는 효과가 있다.
이처럼 송신측에서 에러를 예측을 해서 해당 프레임을 빼고 수신측으로 전송하면, 수신측에서는 삭제된 프레임을 보상해서 빠진 프레임을 채워 넣어야 하는데, 이는 비디오에서는 디코더가 프레임 카피를 통해 보상하게 된다. 이는 기존의 디코더에서 보상하는 공지된 기술내용임에 따라 이에 따른 상세한 설명은 생략한다.
한편, 본 발명의 방법은 매시브 마이모 브로드캐스트 시스템이 아니더라도 다른 시스템(멀티태스킹, 브로드캐스팅)에서도 적용이 가능하다. 즉, 수식에 사용되는 파라메타는 안테나 개수, 처음에 인가하는 전력이라서 모바일이던, W-랜이던, 구글 플레이 에디션(GPE)이든 매시브 마이모를 기반으로 하는 다양한 기술들에 대해서 적용이 가능하다.
한편, 상기 S200 단계에서 프레임별 에러율을 산출하는 방법을 도 4를 통해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4에서와 같이, 먼저 비트 에러율 산출부(210)를 통해 매시브 MIMO를 기반으로 송신전력 및 송수신 안테나 개수를 이용하여 비트 에러율(
Figure pat00032
)을 산출한다(S201). 이때, 비트 에러율의 산출은 위에서 기재하고 있는 수학식 1을 이용하여 산출된다.
이어 패킷 에러율 산출부(220)를 통해 상기 산출된 비트 에러율(
Figure pat00033
)을 미리 정의된 패킷 길이를 이용하여 패킷 단위로 프레임의 패킷 에러율(
Figure pat00034
)을 산출한다(S202). 이때, 프레임의 패킷 에러율은 위에서 기재하고 있는 수학식 2를 이용하여 산출된다.
다음으로, 평균 에러율 산출부(230)를 통해 상기 산출된 패킷 에러율(
Figure pat00035
)을 기반으로 하나의 비디오가 가지는 프레임 수를 이용하여 하나의 비디오를 전송하는 동안의 패킷 에러율을 산출하여 평균 패킷 에러율(
Figure pat00036
)을 산출한다(S203). 이때, 평균 패킷 에러율은 위에서 기재하고 있는 수학식 3을 이용하여 산출된다.
이어 인지품질 산출부(240)를 통해 상기 산출된 평균 패킷 에러율(
Figure pat00037
)에 사람에 따른 인지적 특성을 갖는 인지품질에 따른 가중치를 적용하여 인지품질을 적용한 인지평균 에러율(
Figure pat00038
)을 산출한다(S204). 이때, 인지평균 에러율은 위에서 기재하고 있는 수학식 4를 이용하여 산출된다.
이때, 상기 인지품질 기준의 임계치 선정을 위한 인지품질의 가중치 값
Figure pat00039
를 결정하는 방법은 SVC 레이어 구조에 의한 품질 보상으로 결정된다.
즉, 상기 SVC는 멀티레이어를 지원하여 통신으로, 스트리밍에 최적화된 비디오 코덱으로서, 이를 통해 멀티레이어를 지원한다.
도 5a 내지 도 5b에서 도시하고 있는 것과 같이, 상기 SVC는 코덱의 프레임을 2개로 나누어 하나는 기본적인 퀼리티를 제공함으로서 이 위에 하나의 레이어를 더 올릴 수 있음에 따라, 퀼리티를 2배로 하고자 하는 경우, 이 2개를 따로 디코더가 인식될 수 있다.
이때, 도 5a는 일부 패킷(L0)에 에러가 발생된 경우를 나타낸 것으로, 이전에 정상적으로 받은 패킷에서 빠진 정보를 복사함으로써 에러를 복구한다. 이는 에러가 발생된 일부 패킷(L0)을 제외하고 전체 패킷(L1)의 정보는 현재 프레임(f)에 대한 정보를 가지므로 기존의 AVC에 비해 높은 품질을 유지할 수 있다.
또한 도 5b는 전체 패킷(L1)에 에러가 발생된 경우를 나타낸 것으로, 이 경우는 에러가 발생해도 일부 패킷(L0)은 현재 프레임 정보를 가질 수 있으므로 손쉽게 에러를 복구할 수 있다.
한편, 인지품질의 가중치 값
Figure pat00040
에 따른 인지품질의 저하 변화량을 인지품질의 가중치 값
Figure pat00041
는 양수로 정의되며, 0 일 때는 기존의 방식을 의미하며, 1 일 때는 시스템의 예측된 패킷 에러율을 100% 적응적 패킷 삭제에 가중치로 반영하는 경우다. 즉, 시스템이 가지는 에러율만큼의 패킷의 용량을 전송될 데이터에서 삭제함으로써, 전송률 감소 이득을 볼 수 있다.
즉, 표 1에서 인지품질의 가중치 값
Figure pat00042
을 0.7과 1일 때의 비디오 전송률 감소 이득과 품질 저하 변화량을 각각 나타내고 있는 것과 같이, 100%를 기준으로 인지품질은 0.1 변화로는 사람이 변화를 구분할 수 없는 정도의 변화량만을 보이는데 반면에 6%정도의 전송률 감소이득을 나타내고 있다. 이처럼 품질변화에 민감한 서비스나 사용자에게는 인지품질의 가중치 값
Figure pat00043
의 값을 줄이므로 효율적으로 품질 저하 변화량을 조절할 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 비디오 데이터의 입력 시퀀스를 압축된 비디오 데이터로 변환하기 위한 인코딩을 수행하는 비디오 인코더와,
    상기 인코딩된 비디오를 매시브 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 기반으로 프레임 별로 에러가 발생될 확률을 산출하는 에러율 산출부와,
    상기 산출된 비디오의 패킷 에러율을 기반으로 인코딩된 비디오에서 에러율이 높은 순으로 프레임을 삭제하는 패킷드랍 처리부와,
    상기 에러율이 높은 프레임이 삭제된 비디오를 전송하는 비디오 전송부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 패킷드랍을 이용한 적응적 비디오 무선 전송 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 에러율 산출부는
    매시브 MIMO를 기반으로 송신전력 및 송수신 안테나 개수를 이용하여 비트 에러율(
    Figure pat00044
    )을 산출하는 비트 에러율 산출부와,
    상기 산출된 비트 에러율(
    Figure pat00045
    )을 미리 정의된 패킷 길이를 이용하여 패킷 단위로 프레임의 패킷 에러율(
    Figure pat00046
    )을 산출하는 패킷 에러율 산출부와,
    상기 산출된 프레임의 패킷 에러율(
    Figure pat00047
    )을 기반으로 하나의 비디오가 가지는 프레임 수를 이용하여 하나의 비디오를 전송하는 동안의 패킷 에러율을 산출하여 평균 패킷 에러율(
    Figure pat00048
    )을 산출하는 평균 에러율 산출부와,
    상기 산출된 평균 패킷 에러율(
    Figure pat00049
    )에 사람에 따른 인지적 특성을 갖는 인지품질에 따른 가중치를 적용하여 인지품질을 적용한 인지평균 에러율(
    Figure pat00050
    )을 산출하는 인지품질 산출부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 패킷드랍을 이용한 적응적 비디오 무선 전송 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 비트 에러율(
    Figure pat00051
    )은 수식
    Figure pat00052
    를 이용하여 산출되고,
    이때, 상기 t는 모듈레이션의 변수를 나타내고, 상기
    Figure pat00053
    는 안테나의 개수(i)에 따른 송신전력을 나타내고, 상기
    Figure pat00054
    는 베이스스테이션(트랜스미션)의 안테나 수를 나타내고, 상기
    Figure pat00055
    는 서비스하는 사용자 수를 나타내고, 상기
    Figure pat00056
    는 모바일의 안테나 수를 나타내는 것을 특징으로 하는 패킷드랍을 이용한 적응적 비디오 무선 전송 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 패킷 에러율(
    Figure pat00057
    )은 수식
    Figure pat00058
    을 이용하여 산출되고,
    이때, 상기
    Figure pat00059
    는 f번째 프레임을 나타내고, 상기
    Figure pat00060
    는 패킷의 길이를 나타내는 것을 특징으로 하는 패킷드랍을 이용한 적응적 비디오 무선 전송 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 평균 에러율(
    Figure pat00061
    )은 수식
    Figure pat00062
    을 이용하여 산출되고,
    이때, 상기 F는 하나의 비디오가 가지는 프레임 수를 나타내고, 상기
    Figure pat00063
    는 k 번째 사용자의 f 번째 프레임의 패킷 에러율을 나타내는 것을 특징으로 하는 패킷드랍을 이용한 적응적 비디오 무선 전송 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 인지품질을 적용한 인지평균 에러율(
    Figure pat00064
    )은 수식
    Figure pat00065
    을 이용하여 산출되고,
    이때, 상기
    Figure pat00066
    는 인지품질의 가중치 값인 것을 특징으로 하는 패킷드랍을 이용한 적응적 비디오 무선 전송 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 인지품질의 가중치 값은 인지품질의 민감여부에 따라, 또는 컨텐츠 별로 미리 정의되어 있는 값으로 서로 다른 가중치를 나타내는 것을 특징으로 하는 패킷드랍을 이용한 적응적 비디오 무선 전송 장치.
  8. (A) 비디오 데이터가 입력되면, 비디오 인코더를 통해 압축된 비디오 데이터로 변환하기 위한 인코딩을 수행하는 단계와,
    (B) 상기 인코딩된 비디오를 에러율 산출부를 통해 매시브 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 기반으로 프레임 별로 에러가 발생될 확률을 산출하는 단계와,
    (C) 패킷드랍 처리부를 통해 상기 산출된 비디오의 패킷 에러율을 기반으로 인코딩된 비디오에서 에러율이 높은 순으로 프레임을 삭제하는 단계와,
    (D) 에러율이 높은 프레임이 삭제된 비디오를 비디오 전송부를 통해 수신측에 전송하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 패킷드랍을 이용한 적응적 비디오 무선 전송 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 (D) 단계를 통해 송신측에서 에러율이 높은 프레임이 삭제된 비디오가 전송되면, 수신측에서 디코더를 통해 프레임 카피를 이용하여 보상하는 것을 특징으로 하는 패킷드랍을 이용한 적응적 비디오 무선 전송 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 (B) 단계는
    비트 에러율 산출부를 통해 매시브 MIMO를 기반으로 송신전력 및 송수신 안테나 개수를 이용하여 비트 에러율을 산출하는 단계와,
    패킷 에러율 산출부를 통해 상기 산출된 비트 에러율을 미리 정의된 패킷 길이를 이용하여 패킷 단위로 프레임의 패킷 에러율을 산출하는 단계와,
    평균 에러율 산출부를 통해 상기 산출된 패킷 에러율을 기반으로 하나의 비디오가 가지는 프레임 수를 이용하여 하나의 비디오를 전송하는 동안의 패킷 에러율을 산출하여 평균 패킷 에러율을 산출하는 단계와,
    인지품질 산출부를 통해 상기 산출된 평균 패킷 에러율에 사람에 따른 인지적 특성을 갖는 인지품질에 따른 가중치를 적용하여 인지품질을 적용한 인지평균 에러율을 산출하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 패킷드랍을 이용한 적응적 비디오 무선 전송 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 인지품질 기준의 임계치 선정을 위한 인지품질의 가중치 값
    Figure pat00067
    은 SVC 레이어 구조에 의한 품질 보상으로 결정되는 것을 특징으로 하는 패킷드랍을 이용한 적응적 비디오 무선 전송 방법.
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