基于体验质量的多媒体业务资源分配方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于体验质量的多媒体业务资源分配方法，属于通信【技术领域】。在视频用户与速率突发用户（BE用户）同时存在的场景下，通过传输速率缩放降低BE用户的传输速率以降低BE用户的突发请求频率，从而保证视频用户信道的稳定性，提高视频用户体验的方法。并且在降低BE用户的传输速率时候考虑到BE用户之间体验的差别，采用等效速率缩放（Equivalent?Rate?Scaling,ERS），使在不降低视频用户性能增益的条件下，提升BE用户的公平性。
【专利说明】基于体验质量的多媒体业务资源分配方法
【技术领域】:
[0001]本发明涉及一种无线通信中基于体验质量(Quality of Service, QoE)的多媒体业务资源分配方法，具体涉及一种在视频用户与速率突发(Best Effort, BE )用户同时存在的场景下保证视频用户体验，并提高BE服务公平性的资源分配方法，属于通信【技术领域】。
【背景技术】:
[0002]数字视频正日益成为最普遍的技术之一，不论是在娱乐行业还是作为企业级的应用。目前视频流量占用移动带宽的比例逐年快速增加，手机视频也将成为移动端的主要业务。
[0003]移动网络内视频业务流量在所有数据流量中所占的比例在近年已经超过了 50%，视频业务流量将成为移动网络数据流量的主要增长点。到2015年，移动网络内每月6.3艾字节的数据流量中将有4.2艾字节由视频业务流量构成。与固网不同的是，随着宽带到家，用户的连接速度和带宽获得了稳定增长，因此视频质量可以大幅提高。但是无线网络却没有因为不断提高地带宽而解决射频带宽资源有限的问题。特别是在网络浏览，文件下载等BE用户存在的情况下，对信道变化敏感的视频用户的用户体验将受到严重影响。因此在无线视频服务要求日渐增多的情况下迫切需要一种资源分配算法来专门保证视频用户的QoE0此外，本方案在提出降低BE用户突发性的前提下保证了 BE 了用户的公平性，使视频与突发服务的用户体验均得到了保障。
[0004]用户体验质量QoE是用户对某项业务的真实感知程度。用户在使用所提供的业务时，对不同的业务其具体的方式和感受会有所不同，即用户对不同的业务服务的满意标准不同。QoE是用户对业 务的主观体验，是从用户角度感受到的系统整体性能，可从业务的可用性，随地可接入性，随时可接入性和完整性的等多方面进行考量，以一种量化的方式来反映最终用户对业务性能的满意程度。评价QoE最常用的量就是平均主观分数(Mean OpinionScore，M0S)，使用户根据主观体验进行打分。评分标准分为极好(5分)，好(4分)，一般(3分)，较差(2分)和很差(I分)。MOS作为一种精确的服务质量反映很好的解决了不同业务评价标准不一样的问题。
【发明内容】
:
[0005]本发明提出了一种在视频用户与速率突发(Best Effort，BE)用户同时存在的场景下，通过速率缩放(Rate Scaling, RS)降低BE用户的传输速率以降低BE用户的突发请求频率，从而保证视频用户信道的稳定性，提高视频用户体验的方法。并且在降低BE用户的传输速率时候考虑到BE用户之间体验的差别，采用等效速率缩放(Equivalent RateScaling, ERS)，使在不降低视频用户性能增益的条件下，提升BE用户的公平性。
[0006]为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤。
[0007]步骤I，设定基站的速率缩放值 RSF (Rate Scaling Factor, RSF)，0〈RSF ^ I, RSF值越小则视频用户性能提升越大，设定初始RSF值时不同基站RSF值可以不同，但一个基站内所有速率突发(Best Effort, BE)用户即BE用户采用的RSF值设定为相同，可根据各自视频用户的要求灵活设定。在之后步骤5中一个基站内的BE用户的RSF值可以不同。为保证系统的稳定性，RSF值应大于等于流量密度P，即处于正常情况未实施速率缩放情况下BE用户处于激活状态的概率，0〈 P〈I ;然后根据公式A= P/RSF，求得该基站BE用户的激活概率A，最后用该基站总BE用户数乘以激活概率A求得处于激活状态的BE用户数。
[0008]步骤2，基站对视频用户与处于激活状态的BE用户在每个子载波上的信道状况进行估计，即计算视频用户与处于激活状态的BE用户在本基站每个子载波上的信干噪比SINR值(Signal to Interference plus Noise Ratio, SINR),然后基站根据视频用户与处于激活状态的BE用户这两类用户的最低速率要求，依次为用户分配子载波，即优先分配子载波给不满足最低速率要求的用户，即没有达到最低速率要求的用户在未占用子载波中寻找最大SINR值的子载波，将子载波分配给此用户，更新这个用户的传输速率；直到所有视频用户与处于激活状态的BE用户都达到各自的最低速率要求。不同业务用户要求的最低速率不同，所有已分配的子载波此时为被占用状态。
[0009]步骤3，将剩余的子载波分配给所有视频用户与处于激活状态的BE用户，具体方法为每个视频用户以及每个处于激活状态的BE用户依任意指定次序从剩余的子载波中选择一个未被占用且信干噪比SINR值最高的子载波，即将这个子载波分配给该用户，分配后这个子载波变为被占用状态；所有用户都得到一次选择机会之后，若仍有子载波剩余，则这些用户继续根据本步骤中的指定次序再次选择子载波，直到所有剩余子载波分配完毕；
[0010]根据最后分配结果分别计算此时每个视频用户和每个处于激活状态的BE用户的传输速率Rate和MOS分。
[0011]所述视频用户的MOS分计算方法如下:
【权利要求】
1.基于体验质量的多媒体业务资源分配方法，其特征在于，包含如下步骤: 步骤I，设定基站的速率缩放值RSF (Rate Scaling Factor, RSF)，0〈RSF < 1，设定初始RSF值时不同基站RSF值可以不同，但一个基站内所有速率突发(Best Effort)用户即BE用户采用的RSF值设定为相同；为保证系统的稳定性，RSF值应大于等于流量密度P即处于正常情况未实施速率缩放情况下BE用户处于激活状态的概率，0〈 P〈I ;然后根据公式A=P /RSF,求得该基站BE用户的激活概率A，最后用该基站总BE用户数乘以激活概率A求得处于激活状态的BE用户数； 步骤2，基站对视频用户与处于激活状态的BE用户在每个子载波上的信道状况进行估计，即计算视频用户与处于激活状态的BE用户在本基站每个子载波上的信干噪比SINR值，然后基站根据视频用户与处于激活状态的BE用户这两类用户的最低速率要求，依次为用户分配子载波，即优先分配子载波给不满足最低速率要求的用户，即没有达到最低速率要求的用户在未占用子载波中寻找最大SINR值的子载波，将子载波分配给此用户，更新这个用户的传输速率；直到所有视频用户与处于激活状态的BE用户都达到各自的最低速率要求；所有已分配的子载波此时为被占用状态； 步骤3，将剩余的子载波分配给所有视频用户与处于激活状态的BE用户，具体方法为每个视频用户以及每个处于激活状态的BE用户依任意指定次序从剩余的子载波中选择一个未被占用且信干噪比SINR值最高的子载波，即将这个子载波分配给该用户，分配后这个子载波变为被占用状态；所有用户都得到一次选择机会之后，若仍有子载波剩余，则这些用户继续根据本步骤中的指定次序再次选择子载波，直到所有剩余子载波分配完毕； 根据最后分配结果分别计算此时每个 视频用户和每个处于激活状态的BE用户的传输速率Rate和MOS分: 该用户传输速率Rate，由该用户在其分配的每个子载波上的SINR通过香农公式计算获得该子载波上的传输速率，再对这些子载波传输速率求和得到； 所述视频用户的MOS分计算方法如下: 二αλ + a，.FR + cl.In(Rate) MOSvideo = -11--/
l + a4?ER + a5(?ERY 其中系数ai，a2, a3, a4.a5取值与视频类型有关，根据已有的研究查表得到；FR为网络层与应用层参数帧速率；PER是误包率；其中FR与PER设定为固定值。 所述BE用户的MOS分计算方法如下:
MOSbe = b!.1g10 (b2.Rate) 其中系数匕，!^通过查表得到； 步骤4，根据步骤I设定的RSF值将处于激活状态的BE用户的传输速率Rate按照RSF值分别缩放RSF倍，即传输速率乘以RSF，重新根据缩放后的传输速率Rate计算每个子载波上所需要的功率值，然后计算每个子载波上所需功率值在传输速率缩放前减去缩放后的差值；并根据步骤3所得到的载波分配结果，计算所有处于激活状态的BE用户经过传输速率缩放之后差值功率的总和P1 ;最后将差值功率的总和P1平均分配在视频用户的子载波上，即设所有视频用户分得的总子载波数为N，则将差值总和分配给视频用户每个子载波上获得的功率增益为P1ZU计算此时每个视频用户的传输速率与MOS分，此时视频用户的传输速率和MOS分用于评估视频用户的多媒体业务体验； 步骤5， (1)对每个处于激活状态的BE用户，设定一个步进值，取步骤3最后求得的处于激活状态的BE用户的MOS分，将其中最高的MOS分减去步进值； (2)对这个MOS值所属的BE用户，计算其减去步进值后的MOS分所对应的传输速率和该BE用户的新的RSF值；传输速率可由步骤3给出的MOS分与传输速率的关系得到，而该BE用户的新RSF值即为此次减去步进值之后的MOS分对应的传输速率与此次减去步进值之前的MOS分对应的传输速率之比； (3)计算当前所有处于激活状态BE用户的经过新一轮速率缩放之后的功率差值P2,即:根据当前各BE用户的RSF值，将各处于激活状态的BE用户按照各自的RSF值分别乘以各自传输速率，获得缩放后的新的传输速率，根据缩放后新的传输速率计算每个子载波上所需要的功率值，然后计算每个子载波上所需功率值在本次传输速率缩放前减去缩放后的差值，并根据步骤3所得到的载波分配结果，计算所有处于激活状态的BE用户经过本轮传输速率缩放之后差值功率的总和P2 ; (4)如果P2J1，则再次将当前时刻处于激活状态的BE用户中最大的MOS分减去步进值，重复步骤5中的(2) - (4)，直到新的P2≥P1，记录此时处于激活状态的BE用户的传输速率Rate和MOS分。
2.根据权利要求1所述一种基于体验质量的多媒体业务资源分配方法，其特征在于，步骤5 (I)中，步进值取值小于0.1。
【文档编号】H04W72/04GK103702425SQ201310713351
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】费泽松, 高强, 邢成文, 李娜, 匡镜明 申请人:北京理工大学