(57)【要約】【課題】無線ネットワーク・ノードの改善された協調方法を提供する。【解決手段】第１のフレーム中に第２のデータ・パケットを遠隔送受信機から受信する受信機モジュール１１０を備える送受信機装置１００。送受信機装置１００は、更に、優先順位づけモジュール１２０を備える。優先順位づけモジュール１２０は、送受信機装置１００によって送信される第１のパケットの優先順位を第２のデータ・パケットの優先順位と比較し、優先順位の比較結果に基づいて、高い優先順位の情報が低い優先順位の情報よりも選好されるようにして第２のフレームのデータ内容を決定し、該データ内容の少なくとも一部分が第２のデータ・パケットに基づくようにする。送受信機装置１００は、更に、第２のフレーム中にデータ内容を送信する送信機モジュール１３０を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
協調的無線ネットワークにおいて第１のデータ・パケットを送信する送受信機装置（１００）であって、
第１のフレーム中に第２のデータ・パケットを遠隔送受信機から受信する受信機モジュール（１１０）と、
第１のデータ・パケットの優先順位を第２のデータ・パケットの優先順位と比較し、優先順位の比較結果に基づいて、高い優先順位の情報が低い優先順位の情報よりも選好されるようにして第２のフレームのデータ内容を決定し、該データ内容の少なくとも一部分が第２のデータ・パケットに基づくようにする優先順位づけモジュール（１２０）と、
第２のフレーム中に該データ内容を送信する送信機モジュール（１３０）と
を備える送受信機装置。
【請求項２】
第２のデータ・パケットの優先順位が第１のデータ・パケットの優先順位よりも高い場合、データ内容が第２のデータ・パケットのみに基づくように優先順位づけモジュール（１２０）がされている、請求項１に記載の送受信機装置（１００）。
【請求項３】
優先順位づけモジュール（１２０）が、第２のデータ・パケットを変換するようになっており、当該変換を優先順位に基づいてビット数に適応させるようにもされている、請求項１又は２に記載の送受信機装置（１００）。
【請求項４】
第１の数のデータ内容ビットが第１のデータ・パケットに基づくよう、第２の数のデータ内容ビットが第２のデータ・パケットに基づくように決定し、該第１の数及び該第２の数が第１及び第２のデータ・パケットの優先順位に基づくように、優先順位づけモジュール（１２０）がなっている、請求項１から３のいずれかに記載の送受信機装置（１００）。
【請求項５】
第１の数の冗長度ビット及び第２の数の冗長度ビットをデータ内容へ含めるように、優先順位づけモジュール（１２０）がなされている、請求項１から４のいずれかに記載の送受信機装置（１００）。
【請求項６】
第１のデータ・パケットをデータ内容の前に送信するように送信機モジュール（１３０）がされている、請求項１から５のいずれかに記載の送受信機装置（１００）。
【請求項７】
第２のデータ・パケットに関連した第２の肯定応答パケットを受信するように受信機モジュール（１１０）がなっている、請求項１から６のいずれかに記載の送受信機装置（１００）。
【請求項８】
第２のデータ・パケットについて巡回リンク冗長検査を実行し、第２のデータ・パケットが成功裏に受信されたかどうかを決定するように受信機モジュール（１１０）がなっている、請求項１から７のいずれかに記載の送受信機装置（１００）。
【請求項９】
８０２．１１仕様に従ってデータ・パケットを受信するように受信機モジュール（１１０）がなっており、８０２．１１仕様に従ってデータ・パケットを送信するように送信機モジュール（１３０）がなっている、請求項１から８のいずれかに記載の送受信機装置（１００）。
【請求項１０】
ＴＤＭＡ又はＣＤＭＡシステムに従ってデータ・パケットを受信するように受信機モジュール（１１０）がなっている、請求項１から９のいずれかに記載の送受信機装置（１００）。
【請求項１１】
ＴＤＭＡ又はＣＤＭＡシステムに従ってデータ・パケットを送信するように送信機モジュール（１３０）がなっている、請求項１から１０のいずれかに記載の送受信機装置（１００）。
【請求項１２】
第１のデータ・パケットが、ＭＰＥＧ符号化ビデオ・データのＩ、Ｐ、又はＢデータを備える、請求項１から１１のいずれかに記載の送受信機装置（１００）。
【請求項１３】
第２のデータ・パケットが、ＭＰＥＧ符号化ビデオ・データのＩ、Ｐ、又はＢデータを備える、請求項１から１２のいずれかに記載の送受信機装置（１００）。
【請求項１４】
第１又は第２のデータ・パケットが音声データを備える、請求項１から１３のいずれかに記載の送受信機装置（１００）。
【請求項１５】
協調的無線ネットワークにおいて第１のデータ・パケットを送信する方法であって、
第１のフレーム中に第２のデータ・パケットを遠隔送受信機から受信するステップと、
送信される第１のデータ・パケットの優先順位を第２のデータ・パケットの優先順位と比較するステップと、
優先順位の比較結果に基づいて、高い優先順位の情報が低い優先順位の情報よりも選好されるようにして第２のフレームのデータ内容を決定し、該データ内容の少なくとも一部分が第２のデータ・パケットに基づくようにするステップと、
第２のフレーム中にデータ内容を送信するするステップと
を含む方法。
【請求項１６】
あるプログラム・コードを有するコンピュータ・プログラムであって、該プログラム・コードがコンピュータ上において実行されると、該プログラム・コードが請求項１５に記載の方法を行うコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線ピアツーピア、アドホック、マルチホップのネットワーク、及び無線アクセス・ネットワーク、例えば、データ・フレームを送信する他の局を移動局が助けるセルラ・ネットワークの分野に関し、特に協調的符号化手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アドホック及びマルチホップのネットワークは、今日の無線アクセス・ネットワークにおいて益々重要になっている。特に、将来の無線ネットワークにおいて、これらの技術は重要な役割を果たす。なぜなら、これらの技術によって、今日のネットワークの主なコスト要因の１つである固定インフラストラクチャを迂回できるからである。更に、マルチメディア・サービスは益々人気を獲得しており、モバイル・ネットワーク運用業者の成長収益源ともなっている。
【０００３】
所与の時間及び品質の制約内にあって、即ち、サービス品質要件ＱＯＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）を満足させながら、ビデオ又は音声メディア・ストリームを送信することは、依然として無線通信の問題であり、おそらく将来の移動通信の更なる挑戦課題となる。なぜなら、移動通信のデータ転送速度は増大を続けているからである。特に、高いデータ転送速度を有する移動シナリオ、例えば、セルラ、メッシュ、又はワイヤレス大都市圏ネットワークＷＭＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）において、無線通信路の時間変動によって、移動無線通信路の遅速フェージングとしても知られる伝送誤りが生じる。これらの誤りが受信機によって訂正されなければ、これらの誤りは受信メディア・ストリームに許容され得ない劣化をもたらす。
【０００４】
無線多重路伝搬環境においては、移動があるため、時間が経過するにつれて通信路状態が変動してゆく。この効果は、時間選択フェージング、即ち、遅速フェージング（slow and fast fading）とも呼ばれ、各通信路がサポートする最大ビットレートに確率変動を生じる。この最大ビットレートは、通信路のシャノン容量、又は簡単に通信路容量と呼ばれる。これに関しては、非特許文献１を参照されたい。時間的に変動しても、通信路容量は、いわゆるコヒーレンス周期では一定であると想定される。
【０００５】
その結果生じる離散的時間区間は、フェージング・ブロックと呼ばれる。移動通信シナリオにおいて、フェージングは典型的な誤り事象である。フェージングに起因して変動する瞬間通信路容量が実際の伝送速度よりも低ければ、伝送誤りが起こる。これらの誤りは、伝送されたメディア情報の全ての部分に均等に影響を及ぼすわけではない。というのは、メディア・ストリーミング・データは、重要度が異なるような部分から構成されているからである。メディア部分の重要度は、その影響がメディア・ストリームの品質に反映され、情報源の符号化プロセスの間に決定される。重要度の高い部分における誤りは、典型的には、ストリームの他の部分における誤りよりも、ユーザによって受信された品質を大きく低下させる。これに関しては、非特許文献２及び非特許文献３を参照されたい。そのような重要部分の例は、ＭＰＥＧ−４（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅｓ  Ｅｘｐｅｒｔ  Ｇｒｏｕｐ  Ｌａｙｅｒ  ４）符号化ビデオ・ストリームにおけるＩフレーム、又は固定ビットレートＣＢＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｂｉｔ  Ｒａｔｅ）符号化音声ストリームにおける音声標本の最有意ビットＭＳＢ（Ｍｏｓｔ  Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ  Ｂｉｔ）である。
【０００６】
ディジタル通信システムにおいて、誤りは誤り制御機能によって取り扱われる。大部分の無線システムで使用される１つの方法は、フォワード誤り訂正ＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）符号化である。送信機において、ＦＥＣ符号器は情報源符号化データに冗長度を付加する。冗長度があるため受信機においては誤り訂正が行える。符号化ビット・ストリームにおけるデータの比率は、コードレートＲ＝ｋ／ｎによって与えられる。ここで、ｋは入力データ・ビットの数であり、ｎは符号器の出力ビットである。ＦＥＣ符号化は、誤り確率を線形に減少させる。所与のＦＥＣスキームの場合、このいわゆる符号化利得は、Ｒが小さくなると増大する（これに関しては、非特許文献４を参照されたい）。即ち、利得はビット当たりの冗長度と共に増大する。
【０００７】
誤り確率を減少させる更なるアプローチはダイバーシティである。ダイバーシティは、幾つかのダイバーシティ分岐の上で１つのトラフィック・ストリームについて冗長度を送信することによって働く。ダイバーシティ分岐は、時間又は周波数における通信路の独立フェージング部分であるか、独立空間伝搬路である。例えば、２つの独立フェージング・ブロックは、時間における２つのダイバーシティ分岐として見ることができる。ダイバーシティを利用する通信路割り当てスキームの場合、誤り確率は、使用されるダイバーシティ分岐の数と共に指数的に減少する。誤り確率のこの減少は、ダイバーシティ利得と呼ばれる。
【０００８】
無線メディア・ストリーム送信機は、誤り制御符号化を提供する。即ち、それは情報源符号化ビット・ストリームへ冗長度を割り当てて符号化利得を提供し、通信路リソースを割り当ててダイバーシティ利得を提供する。ディジタル移動通信における送信機は前述した機能を利用するが、通信路状態が劣化し、提案された冗長度及びダイバーシティが、受信機でビット・ストリームを正しく復号するのに十分でなければ、依然として誤りが起こる。これは、特に、アドホック又はマルチホップ接続を利用する無線アクセス・ネットワークでの問題である。なぜなら、複数のネットワーク・ノードは移動可能であり、したがって移動無線通信路は、少なくとも２つの移動ノードによって影響を受けるからである。
【０００９】
非特許文献５において、ノードの自己の伝送及びノードの相手からの伝送へ異なる冗長度を割り当てる協調方法（cooperation methods）が提案される。しかし、これらの方法はマルチメディア・トラフィック及び対応するパケット優先順位を含まず、したがってマルチメディア伝送に関して最適とは言えない。
【００１０】
従来技術の方法は、更に、協働ノード(collaboration node)がノードの相手へリソースを割り当てて動作するが、例えば、高い優先順位のパケットが、低い優先順位のパケットと同じように取り扱われると、全パケットに関してシステム性能の利得を協調から得ることはできない。
【００１１】
非特許文献６では、マルチメディア通信について層化協調方法(layered cooperation methods)が提案される。その場合、各々の局は、異なる優先順位の異なる自己及び相手のフローに所定の協調レベルを割り当てる。しかし、この方法は、静的でフローごとの割り当てを達成し、したがってマルチメディア・ストリーム・データの変動する重要度に適応することができない。
【非特許文献１】T.M.Cover and J.A.Thomas,Elements of Information Theory,Wiley series in telecommunications.John Wiley & Sons,Inc.,1991.
【非特許文献２】P.Noll,「Digital audio coding for visual communications,」 in Proc.of the IEEE,June 1995,vol.83,pp.925-943.
【非特許文献３】Chen Nee Chuah and R.H.Katz,「Characterizing packet audio streams from Internet multimedia applications,」 in Proc.of IEEE International Conference on Communications (ICC),2002,vol.2,pp.1199-1203.
【非特許文献４】J.G.Proakis,Digital Communications,McGrawHill,4 edition,2000.
【非特許文献５】M.Janani,A.Hedayat,T.E.Hunter,and A.Nosratinia,「Coded cooperation in wireless communications: space-time transmission and iterative decoding,」 IEEE Transactions on Signal Processing,vol.52,no.2,pp.362-371,Feb.2004.
【非特許文献６】X.Xu,Y.Wang,and E.Erkip,「Layered cooperation for wireless multimedia communications,」 in Proc.of Picture Coding Symposium,Dec.2004.
【非特許文献７】T.E.Hunter and A.Nosratinia,「Cooperation diversity through coding,」 in Proc.of IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT),July 2002,p.220.
【非特許文献８】A.Sendonaris,E.Erkip,and B.Aazhang,「Increasing uplink capacity via user cooperation diversity,」 in Proc.of IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT),Aug.1998,p.156.
【非特許文献９】J.N.Laneman,G.W.Wornell,and D.N.C.Tse,「An efficient protocol for realizing cooperative diversity in wireless networks,」 in Proc.of IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT),June 2001,p.294.
【非特許文献１０】T.E.Hunter,S.Sanayei,and A.Nosratinia,「Outage analysis of coded cooperation」 IEEE Transactions on Information Theory,vol.52,no.2,pp.375-391.
【非特許文献１１】A.Nosratinia,T.E: Hunter,and A.Hedayat,「Cooperative communication in wireless networks,」 IEEE Communications Magazine,vol.42,no.10,pp.74-80,Oct.2004.
【非特許文献１２】A.Sendonaris,E.Erkip,and B.Aazhand,「User cooperation diversity.Part 1.System description,」 IEEE Transactions on Communications,vol.51,no.11,pp.1927-1938,Nov.2003.
【非特許文献１３】A.Sendonaris,E.Erkip,and B.Aazhand,「User cooperation diversity.Part II.Implementation aspects and performance analysis,」 IEEE Transactions on Communications,vol.51,no.11,pp.1939-1948,Nov.2003.
【非特許文献１４】J.N.Laneman,G.W.Wornell,and D.N.C.Tse,「Cooperative diversity in wireless networks: Efficient protocols and outage behavior,」 IEEE Transactions on Information Theory,vol.50,no 12,pp.3062-3080,Dec.2004.
【非特許文献１５】J.C.De Martin,「Source-driven packet marking for speech transmission over differentiated services networks,」 in Proc.of the IEEE International Conference on Audio,Speech and Signal Processing,Mar.2001,pp.753-756.
【非特許文献１６】D.Quaglia and J.C.De Martin,「Adaptive packet classification for constant perceptual quality of service delivery of video streams over time-varying networks,」 in proc.of 2003 International Conference on Multimedia and Expo (ICME),July 2003,vol.3,pp.369-72.
【非特許文献１７】F.Zhai,C.E..Luna,Y.Eisenberg,T.N.Pappas,R.Berry and A.K.Katsaggelos,「Joint service coding and  packet classification for real-time video transmission over differentiated services networks,」 IEEE Transactions on Multimedia,vol.7,no.4,pp.716-726,Aug.2005.
【非特許文献１８】J.Shin,J.W.Kim,and C.-C.J.Kuo,「Quality-of-service mapping mechanism for packet video in differentiated services network,」 IEEE Transactions on Multimedia,vol.3,no.2,pp.219-231,June 2001.
【非特許文献１９】D.Petr,J.DaSilva,and V.Frost,「Priority discarding of speech in integrated packet networks,」 IEEE Journal on Selected Areas in Communications,vol.7,no.5,pp.644-656,1989.
【非特許文献２０】M Petracca,A Servetti,and J.C.De Martin,「Voice transmission over 802.11 wireless networks using analysis-by-synthesis packet classification,」 in proc.of First International Symposium on Control,Communications and Signal processing,Mar.2004,pp.587-590.
【非特許文献２１】H.Sanneck,W.Mohr,L.Le,C.Hoene,and A.Wolisz,「Quality of service support for voice over IP over wireless,」 in Wireless IP and Building the Mobile Internet,S.Dixit and R.Prasad,Eds.,Universal personal communications,chapter 10,Artech House,Dec.2002.
【非特許文献２２】X.Xu,D.Gunduz,Erkip and Y.Wang,「Layered cooperative source and channel coding,」 in Proc.of IEEE Conference on Communications,May 2005,vol.2,pp.1200-1204.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、マルチメディア・データ・ストリームのために性能が改良された、無線ネットワーク・ノードの改善された協調方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的は、請求項１の送受信機装置、及び請求項１５の送受信方法によって達成される。
【００１４】
上記目的は、第１のフレームの間に第２のデータ・パケットを遠隔送受信機から受信する受信機モジュールを備える送受信機装置によって達成される。送受信機装置は、更に、優先順位づけモジュールを備える。優先順位づけモジュールは、送受信機装置によって送信される第１のデータ・パケットの優先順位を第２のデータ・パケットの優先順位と比較し、優先順位の比較結果に基づいて、高い優先順位の情報が低い優先順位の情報よりも選好されるようにして第２のフレームのデータ内容を決定し、該データ内容の少なくとも一部分が第２のデータ・パケットに基づくようにされる。送受信機装置は、更に、第２のフレームの間にデータ内容を送信する送信機モジュールを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、各々のノードで送信されるパケットの相対的「重要度」に基づいて、協調ノード間に協調持ち分を割り当てることによって、マルチメディア・ストリーミング・サービスの向上した性能を達成することができるという知見に基づく。これは、典型的には、異なる優先順位を異なるパケットが有するマルチメディア・システムに適用される。例えば、１つの実施形態では、Ｉ、Ｐ、及びＢのビデオ・フレームについて、協調及びその割り当てレベルが一層信頼できるものになる。したがって、本発明の実施形態は、無線アクセス・ネットワークにおける高品質無線通信を提供する。
【００１６】
したがって、本発明の実施形態は、自己のネットワーク情報源及び相手ネットワーク情報源からのパケット間の相対的重要度への協調レベルの採用、即ち、ダイバーシティ及び冗長度をもたらす。したがって、協調を望むネットワーク・ノードは、最初に、相手の送信を正しく聞き取れたかどうかをチェックし、次に相手データ・パケットの優先順位を、送信にスケジュールされた自己データ・パケットの優先順位と比較する。それから、協調を望むネットワーク・ノードは、双方のパケットの冗長度の量を２つのパケット間の相対的優先順位へ適応させることができる。その結果として、本発明の実施形態は、重要度の高いパケットへ多くの協調を割り当て、マルチメディア伝送の信頼度及び品質を高める。
【００１７】
本発明の実施形態は、マルチユーザ環境における協調的符号化とトラフィックへの認識とを組み合わせる。トラフィックの特徴に基づいて、即ち、データ優先順位の知識に基づいて、実施形態は、送信されるメディア・ストリームの品質を伝送誤りが低下させる確率を減少させる。
【００１８】
送信中に、メディア・ストリームのデータ・パケットの重要度は、パケット分類によって決定可能である。これによって、送信システム又は協調ネットワーク・ノードは、ストリームの部分のうちより重要な部分に優先順位をつけることができる。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態は、添付の図面の助けを借りて詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は送受信機装置１００を示す。送受信機装置は、第１のフレームの間に第２のデータ・パケットを遠隔送受信機から受信する受信機モジュール１１０を備える。送受信機装置１００は優先順位づけモジュール１２０を更に備える。この優先順位づけモジュール１２０は、送受信機装置１００によって送信される第１のデータ・パケットの優先順位を第２のデータ・パケットの優先順位と比較し、優先順位の比較結果に基づいて、高い優先順位の情報が低い優先順位の情報よりも選好されるようにして第２のフレームのデータ内容を決定し、このデータ内容の少なくとも一部分が第２のデータ・パケットに基づくようにする。送受信機装置１００は、更に、第２のフレームの間にデータ内容を送信する送信機モジュール１３０を備える。
【００２１】
本発明の１つの実施形態において、第２のデータ・パケットの優先順位が第１のデータ・パケットの優先順位よりも高ければ、優先順位づけモジュール１２０は、データ内容が第２のデータ・パケットのみに基づくようになっている。他の実施形態において、優先順位づけモジュール１２０は、第２のデータ・パケットを変換（transcode）するようになっており、当該変換を、第２のデータ・パケットの優先順位に基づいてビット数へ適応させるようにもなっている。更に、１つの実施形態において、優先順位づけモジュール１２０は、第１の数のデータ内容ビットを第１のデータ・パケットに基づいて決定し、第２の数のデータ内容ビットを第２のデータ・パケットに基づいて決定するようになっている。第１の数及び第２の数は、第１及び第２のデータ・パケットの優先順位に基づく。
【００２２】
本発明の優先順位づけモジュール１２０の実施形態は、第１の数の冗長度ビット及び第２の数の冗長度ビットをデータ内容の中へ含めるようになっている。送信機モジュール１３０は、本発明の１つの実施形態において、データ内容の前に第１のデータ・パケットを送信するようになっている。コンテンション・ベースのシステム、例えば、８０２．１１システムにおいて、各々の送信は２つのフェーズへ分割される。次いで送信機モジュール１３０は、第２のフェーズにおいて第１及び第２のデータ・パケットの冗長度を送信する前に、自己又は第１のデータ・パケットを最初に送信するようになっている。他の実施形態において、ユーザの第１データ・パケットの送信は第１のフレームの間に起こり得て、同時に第２のフレームでは、第１のデータ・パケット及び異なるユーザの早期に受信されたデータ・パケットの冗長度情報が送信される。これは、例えば、符号分割多元接続ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）で同時伝送の複数チャネル化符号を利用しているときに可能である。
【００２３】
更に他の実施形態において、受信機モジュール１１０は、第２のデータ・パケットに関連した第２の肯定応答パケットを受信するように適応され、送受信機装置１００は、肯定応答パケットが受信されない場合にのみ、遠隔送受信機と協調する。即ち、この実施形態において、意図された宛先によって第２のデータ・パケットが肯定応答されなかった場合にのみ、本発明の送受信機装置１００は遠隔送受信機と協調するか援助する。
【００２４】
他の実施形態において、受信機モジュール１１０は第２のデータ・パケットについて巡回冗長検査ＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｃｈｅｃｋ）を実行し、第２のデータ・パケットが成功裏に又は正しく受信されたどうかを決定するようにされている。
【００２５】
受信機モジュール１１０は８０２．１１仕様に従ってデータ・パケットを受信するように適応され、送信機モジュール１３０も８０２．１１仕様に従ってデータ・パケットを送信するようにされいる。本発明の他の実施形態において、受信機モジュール１１０は時分割多元接続ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）又はＣＤＭＡシステムに従ってデータ・パケットを受信するようになっている。これに対応して、送信機モジュール１３０はＴＤＭＡ又はＣＤＭＡシステムに従ってデータ・パケットを送信するようにされている。
【００２６】
他の実施形態において、第１又は第２のデータ・パケットは、ビデオ・データ、例えば、ＭＰＥＧ−４データ・パケット、したがってＭＰＥＧ符号化ビデオ・データのＩ、−Ｐ−、及び／又はＢフレームを備える。第１又は第２のデータ・パケットは、更に、音声データを備えることができる。
【００２７】
本発明の実施形態は、メディア・ストリーミングのためにトラフィック認識非対称協調ダイバーシティＴＡＣＤ（Ｔｒａｆｆｉｃ−Ａｗａｒｅ  Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ  Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）を展開し、例えば、メディア・ストリーミング・データの重要な部分について誤り確率を減少させる。
【００２８】
この実施形態は、ユーザ協調ダイバーシティとトラフィック認識というアプローチを組み合わせる。トラフィック認識によって、送信中のトラフィック・パラメータを考慮することが可能になるが、ユーザは協調ダイバーシティにより協調して送信することによって、空間ダイバーシティを相互に提供する。この実施形態は協調ダイバーシティをメディア・ストリームの重要な部分へ割り当てる。この優先順位づけは、メディア・ストリームの誤り部分を再送信することなく、送信及び復号されたメディア・ストリームの全体的品質を向上させる。
【００２９】
ユーザ協調によって、ユーザは独立したデータ・ストリームの送信中にリソースを共有することができる。共有されたリソースが独立にフェージングを受けるなら、ユーザ協調によってユーザごとに追加のダイバーシティ分岐、すなわちダイバーシティ利得が与えられる。この実施形態は符号化協調(coded cooperation)に基づく。これに関しては、無線ネットワークにユーザ・ダイバーシティ・スキームを利用する非特許文献７を参照されたい。符号化協調は、空間・時間ダイバーシティ協調のアプローチに沿ったものである。この場合、ユーザは送信中に幾つかの時間フレームにおいてアンテナを共有し、時間及び空間でダイバーシティ分岐を提供する。これまでのユーザ協調スキーム、例えば、非特許文献８及び非特許文献９で説明されるスキームとは対照的に、この符号化協調は、分散ＦＥＣ符号化をすることだけで空間・時間ダイバーシティを組みあわせる。
【００３０】
単一の宛先へ送信している２つの中心となる動作ユーザを考えると、両方のユーザは単一のデータ・パケットの送信を、例えば２つのフェーズに分割する。第１のフェーズにおいて、これらのユーザは自己のデータ・パケットを送信する。第２のフェーズでは、データ・パケットが正しく受信されなかった場合、これらのユーザは、第１のフェーズで自己又は他のユーザによって送信されたデータ・パケットの冗長度を送信する。第１のフェーズの間にデータ・パケットが正しく受信されたか否かは、例えば、肯定応答パケットを聞き取ることによって決定される。しかし、これは本願の主題ではなく、従来技術から周知である。任意の従来技術の概念が確立されたと仮定して、図２は、送信フレームのために第２フェーズのデータ内容を準備する実施形態を示す。第１及び第２フェーズの時間系列に関して、２つのユーザの２つの第１フェーズは、例えば、ＣＤＭＡ又は直交周波数分割多元接続ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）システムでは同時であってよいことに注意すべきである。一般的に、各々のユーザは２つの送信フェーズを利用する。例えば、８０２．１１のようなコンテンション・ベースのシステムにおいて、２つのユーザの２つの第１フェーズは同時には実行されない。
【００３１】
図２で示されるように、各々のユーザは、ｋビットを備えるデータ・パケットを符号器ブロック２１０で符号化することによって送信の準備をする。結果として、ｎ＝ｎ１＋ｎ２個のデータ・ビットを備える符号化データ・パケットが得られる。次に、符号化データ・パケットはパンクチャラ２２０へ提供される。パンクチャラ２２０は符号化データ・パケットからｎ２個のビットを削除する。符号器２１０はＦＥＣ符号化によって全体コードレートＲ＝ｋ／ｎ、ｒ＜１を実行する。符号化データ・パケット又はデータ・ブロックから、定義されたフェーズの長さに従って、ｎ２個のビットがパンクチャラ２２０によって除去され、ユーザのデータ・パケット２３０に記憶される。これによって、ｋデータ・ビット及び冗長度から構成されるサイズｎ１＜ｎであるｎ１個のビットのデータ・パケットが残る。したがって、これはコードレート、即ち、Ｒ１＝ｋ／ｎ１、Ｒ＜ｒ１＜１として表現される。
【００３２】
図２で示されるように、第１のフェーズ「フェーズ１」の間に、各々のユーザは自己のｎ１個のビットを送信する。無線メディアのブロードキャスト性質に起因して、各々のユーザはアップリンク通信路を介して宛先２３５へｎ１個のビットを送信し、またユーザ間通信路を介して協調相手へ送信する。第１のフェーズ「フェーズ１」の間に受信されたビットから、各々のユーザは相手のｋデータ・ビットを復号する。これは第２のフェーズ「フェーズ２」の間に復号器２４０によって実行される。更に、例えば、肯定応答パケットが宛先２３５によってそれぞれ送信されたか否かを決定することによって、否定的肯定応答パケットが送信された場合、第１のフェーズ「フェーズ１」の間の相手の送信は成功しなかったと協調相手が決定すると仮定する。更に、ユーザは潜在的な相手からデータ・パケットを正しく受信したかどうかを検証する。これは、例えば、ＣＲＣチェックによって実行される。復号されたデータが正しければ、ユーザは相手のｎ２個の除去ビットを回復することによって協調する。
【００３３】
図２で示されるように、協調は、相手のデータを再符号化（２５０）及びパンクチャ（２６０）することによって実行される。最後に、回復されたｎ２個の相手ビットは第２のフェーズ「フェーズ２」で宛先２３５へ送信される。これは宛先２３５で相手にダイバーシティを提供する。空間ダイバーシティは相手のアンテナを使用することから生じ、時間ダイバーシティは、双方のフェーズが独立フェージング・ブロックである場合、即ち、フェーズの時間的分離が移動無線通信路のコヒーレンス時間を超過する場合に提供される。この場合、４つのダイバーシティ分岐が起こり得る。図３は４つのダイバーシティ分岐の実施形態を示す。これは双方のユーザが完全に協調する場合に提供される。図３において、ユーザ１の送信は下部に示され、ユーザ２の送信は上部に示される。図３は横座標で時間を示し、利用されるユーザ・アンテナ、いわゆる空間ダイバーシティを縦座標で示す。第１のフェーズの間、ユーザ１はｎ１個のビットを送信する。これはブロック３１０で示される。ユーザ２はそれぞれ第１のフェーズの間にｎ１個のビットを送信する。これはブロック３２０で示される。双方のユーザが第１のフェーズから他者の送信又はデータ・パケットを受信したと仮定すると、それらのユーザは第２のフェーズ中で完全に協調することができる。図３のブロック３３０及び３４０によって示されるように、第２のフェーズの間に、ユーザ１はユーザ２のｎ２個のビットを送信し、ユーザ２はそれぞれユーザ１のｎ２個のビットを送信する。
【００３４】
しかし、完全な協調が常に可能であるわけではない。第１フェーズにおけるユーザ間通信路の伝送誤りのために、１つ又は双方のユーザは、相手のデータを復号できないかも知れない。この場合、１つ又は双方のユーザは、第１フェーズで前に除去及び記憶された自己のｎ２個のビットを送信する。これは空間ダイバーシティを提供しないが、各々のユーザのために時間ダイバーシティを提供する。
【００３５】
符号化協調は、第１のフェーズで送信されたビットの量をアドレスすることによって協調レベルを制御することを可能にする。符号化協調のこの協調レベルは、項ｎ１／ｎによって定義される。これに関しては、非特許文献１０を参照されたい。双方のユーザが一定の速度で送信するならば、２つのフェーズの持続時間を定義することができる。例えば、図３で示されるように、α＝１／２の場合、双方のフェーズは等しい持続時間になる。
【００３６】
空間・時間ユーザ協調のダイバーシティ・スキームの解説は、非特許文献１１で提供される。普通のアプローチの詳細な分析は非特許文献１０、非特許文献１２、非特許文献１３、及び非特許文献１４で呈示される。
【００３７】
冗長度及びダイバーシティに関し多くのリソースを割り当てることによって、メディア・ストリームの部分を優先順位づけする前に、これらの部分の正確な分類が必要である。メディア・ストリームの場合、分類方法は、情報源のタイプ、例えば、音声又はビデオの具体的なタイプ、及びパラメータ、例えば、所与の解像度又はデータ転送速度、及び情報源の情報を符号化及び復号する方法、即ち、コーデックに依存する。符号化プロセスの結果は、パケットを構成するＣＢＲ又は可変ビットレートＶＢＲ（ｖａｒｉａｂｌｅ  ｂｉｔ  ｒａｔｅ）トラフィック・ストリームである。これはパケット分類器によって分析可能である。多様な情報源トラフィック及びコーデックが、多数のパケット分類アプローチを導いてきた。幾つかの分類器は、符号器と交信するか、符号器の出力から符号化パラメータを抽出する。
【００３８】
これらのアプローチは、大部分の符号器がメディア・ストリームの部分を既に分類していることを利用する。例えば、ＭＰＥＧ−４ストリームはＩ、Ｐ、及びＢフレームから成り、最も重要なフレームはＩフレームであり、最も重要でないフレームはＢフレームである。したがって、パケット分類とは、基本的には、パケット又は渡された符号器パラメータからメディア・フレームのクラスを抽出することを意味する。音声及びビデオ・ストリームの幾つかのアプローチは、非特許文献１５、非特許文献１６、及び非特許文献１７で与えられる。
【００３９】
符号器交信又はパラメータ抽出に基づかない分類方法は、パケットのペイロードを分析しなければならないか、異なる情報、例えば、実際のパケット遅延に基づく。これに関しては、非特許文献１８を参照されたい。より一般的なアプローチであるために、これらのスキームは、非分類コーデックの場合でも、又はメディア・フレームのクラスが抽出できない場合でも、分類を可能にする。しかし、これは、例えば、適切な分類計量を選択して、厳格な時間制約の中でメディア・ストリームを分析するという問題を導く。非分類ＣＢＲコーデックが典型的である音声ストリーミングに対するアプローチは、例えば、非特許文献１９、非特許文献２０、及び非特許文献２１に見出される。
【００４０】
前述したように、符号化協調の場合、各々のパケットは２つのフェーズへ分離される。これはフェーズごとにＦＥＣ冗長度を別々に割り当てることを可能にする。パケット分類の場合、この割り当ては、本発明の実施形態に従って、より重要なパケットに優先順位づけすることができる。
【００４１】
非特許文献６及び非特許文献２２では、協調符号化スキームのトラフィック認識モードとして、層化協調が示唆される。層化協調の場合、送信機は情報源、通信路、及び協調符号化の間で合同して冗長度を割り当てる。層化協調は、２つの考慮されるトラフィッククラスの各々へフェーズごとに個々に冗長度を割り当てる。例えば、より多くの冗長度が重要なパケットへ割り当てられ、符号化利得を増大させる。冗長度の割り当てがユーザ協調スキームの中に組み込まれる本発明の実施形態とは対照的に、層化協調アプローチは、協調の頂部で冗長度の割り当てを実行する。層化協調は、ユーザ間で対称となるのに送信前に２つの協調フェーズへ冗長度を割り当てる。この割り当てはユーザ協調から独立している。なぜなら、送信前には、協調を実行できるか否かは知られないからである。例えば、ユーザが相手のビットを正しく受信しなければ、このユーザは協調することができず、相手のために協調ダイバーシティは達成されない。したがって、意図された優先順位づけは、冗長度の割り当て、即ち、符号化利得のみによって達成され、協調ダイバーシティの割り当てによっては達成されない。協調ダイバーシティのこのトラフィック認識割り当ては、本発明の実施形態によって達成される。
【００４２】
本発明の実施形態は、トラフィック認識非対称協調ダイバーシティＴＡＣＤ（Ｔｒａｆｆｉｃ−Ａｗａｒｅ  Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ  Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）を利用する。対称冗長度割り当てスキーム、例えば、層化協調又は符号化協調とは対称的に（これらに関しては、非特許文献７を参照されたい）、ＴＡＣＤは、協調ダイバーシティと、本発明の実施形態によって実行されるパケット分類との非対称的組み合わせであってよい。更に、本発明の実施形態は、異なる制御スキームを使用する。この制御スキームは、冗長度の代わりにダイバーシティの割り当てによってトラフィックの優先順位づけを可能にする。ＴＡＣＤの場合、図４で示されるように、ユーザは常に符号化協調スキームの修正済みフェーズを使用して協調しようと試みている。図４は、第２のフェーズ「フェーズ２」の間の実施形態のフローチャートを示す。第１のフェーズ「フェーズ１」から、送受信機の実施形態は、ブロック４１０で、ｎ１個の相手ビットからのｋ情報ビットを受信及び復号した。次のステップ４２０において、送受信機は、データ・パケットが正しく受信されたか否かを検証する。これは、例えば、ＣＲＣチェックによって実現される。データ・パケットが正しく受信されなかったのであれば、図４のステップ４３０で示されるように、送受信機は第２のフェーズの間に自己の冗長度ビットを送信する。
【００４３】
データ・パケットが第１のフェーズの間に正しく受信されたのであれば、次いで送受信機は、ステップ４４０で、受信パケットのデータの優先順位を自己のデータの優先順位と比較する。協調は双方の場合、即ち、自己のデータの優先順位が他のデータの優先順位よりも高いか低い場合に実行される。これは２つのステップ４５０及び４６０によって示される。自己のデータと他のデータ間の優先順位関係に依存して、冗長度の量、第２フェーズの間に送信されるビットの実際の数がそれぞれ決定される。自己の優先順位が他のデータの優先順位よりも低ければ、第２フェーズで送信される相手ビットの数は、ステップ４７０に従って増加される。自己の優先順位が他のデータの優先順位よりも高ければ、第２フェーズの間に送信される自己のビットの数はステップ４８０に従って増加される。
【００４４】
図４で示されるように、ステップ４２０で決定されるように、協調が可能である場合にのみ、パケットの優先順位がステップ４４０で考慮される。この場合、ユーザはステップ４４０でトラフィック優先順位を比較し、どのユーザが相手にダイバーシティを提供するか、即ち、より低い自己の優先順位を有するかを決定し、どのユーザが自分自身のためにダイバーシティを提供するか、即ち、より高い自己の優先順位を有するかを決定する。
【００４５】
ステップ４４０における優先順位の比較結果に基づいて、本発明の実施形態は受信ダイバーシティの正確な調整を可能にする。１つの実施形態において、トラフィック認識ダイバーシティ割り当ては、ユーザのトラフィック優先順位に従って、フェーズ２の完全なダイバーシティ分岐をユーザに割り当てる。図５はこのシナリオの実施形態を示す。図５において、縦軸は、再び、利用されるユーザ・アンテナ又は空間ダイバーシティを示し、横軸は「フェーズ１」及び「フェーズ２」を示す時間を表わしている。これは図３に関する説明と同じである。更に、図５は下部に第１ユーザの送信を示し、上部に第２ユーザの送信を示す。
【００４６】
図５は、「フェーズ１」の間で、ユーザ１についてｎ１個のビットの送信を示し、ユーザ２についてｎ１個のビットの送信を示す。これは、図３で示されたシナリオと同じであり、ブロック５１０及び５２０で示される。図５で示されるシナリオにおいて、ユーザ１のデータの優先順位はユーザ２のデータの優先順位よりも高いと仮定され、したがってブロック５３０及び５４０で示されるように、第２のフェーズ「フェーズ２」の間に、双方のユーザはユーザ１のｎ２個のビットを送信する。図５で示されるように、ダイバーシティ分岐の割り当ては、協調ユーザ間で非対称であってよい。即ち、各々のユーザは、フレームごとに異なる数の分岐及び／又はビットを受信してよい。例えば図５の第２のフェーズ「フェーズ２」の間に、ユーザ１は高い優先順位を有して双方の分岐を受信し、一方ユーザ２は第２のフェーズの間に低い優先順位を有してダイバーシティ分岐を受信しない。その結果、高い優先順位を有するユーザ１はｎ１＋２ｎ２個のビットの３つのダイバーシティ分岐を受信し、低い優先順位を有するユーザ２は全フレームの中でｎ１個のビットの１つの分岐のみを受信する。これらの非対称割り当てとは別に、等しいトラフィック優先順位又は３つの異なるトラフィッククラスの場合、本発明の実施形態によって標準符号化協調が実現される。
【００４７】
本発明の実施形態の他の利点は、図６に示される。図６は、２つの送信フェーズ「フェーズ１」及び「フェーズ２」におけるユーザ１及びユーザ２の他の送信観察グラフである。第１のフェーズ「フェーズ１」では、図３及び図５の説明と同じく、ユーザ１はブロック６１０で示されるようにｎ１個のビットを送信し、ユーザ２はブロック６２０で示されるようにｎ１個のビットを送信する。図６で示される実施形態は相互協調（mutual cooperation）を実行し、前述したトラフィック認識ダイバーシティ割り当てを単独で使用する場合よりも微細なダイバーシティ割り当てを提供する。これは、第２の送信フェーズ「フェーズ２」の間に自己及び相手ビットをユーザに送信させることによって可能にされる。相互協調の場合、ユーザの第２のフェーズは、他のユーザのために冗長度を含むスロットへ分離されてよい。図６は、このアプローチの簡単な実施形態を示す。ユーザ１のデータは、ユーザ２のデータよりも高い優先順位を有するものと仮定する。したがって、図６のブロック６４０によって示されるように、ユーザ２はユーザ１のために冗長度、即ち、ユーザ１のためにｎ２個のビットのブロックを送信する。しかし、ユーザ１は自己の冗長度ビットだけを送信するのではなく、自己のデータ・パケットの冗長度ビット及びユーザ２のデータ・パケットの冗長度ビットを送信する。これは図６の「フェーズ２」でユーザ１によって送信されるブロック６３０及び６３５によって示される。第２のフェーズ「フェーズ２」において、ユーザ１は自己のダイバーシティ分岐の一部分のみをユーザ２へ提供し、ユーザ２は自己の全部のダイバーシティ分岐をユーザ１の冗長度ビットへ提供する。ここで、高い優先順位を有するユーザ１は３つの分岐及びｎ１＋３／２ｎ２個のビットを使用し、一方ユーザ２は２つの分岐及び全フレームの残りのｎ１＋ｎ／２個のビットを受信する。
【００４８】
ビット割り当てを本発明の相互協調及び実施形態に合うよう正確に調整するには、ダイバーシティ分岐及びビットを分離して割り当てることを可能にする。標準の符号化又は層化協調の対称割り当てと比較して、この非対称割り当てによって、自由度ＤＧＦ（Ｄｅｇｒｅｅ  ｏｆ  Ｆｒｅｅｄｏｍ）の増加をもたらす。これはより正確な優先順位づけの例を提供する。
【００４９】
したがって、本発明の実施形態は、ユーザ協調ダイバーシティを割り当てることによって、より高い重要度のトラフィックについてダイバーシティ利得が増加されるという利点を提供する。相互協調は、協調送信のフェーズ２を更に分割することによって、ダイバーシティ割り当てのより正確な調整を助ける。層化協調とは対照的に、本発明の実施形態によるこれら２つのＴＡＣＤ機能によって、協調スキームの双方のフェーズの間で冗長度の割り当てが得られる。このとき、全ての相手は、協調が可能であるか、及びどの程度の協調が可能であるかを知っており、したがってこの協調によって達成されるダイバーシティ分岐の数を知っている。適応の間にダイバーシティ分岐量が未知である層化協調とは異なり、本発明のＴＡＣＤ実施形態において、ダイバーシティ分岐はユーザへ直接割り当てられる。
【００５０】
したがって、層化協調は冗長度割り当てのみをおこなう。即ち、パケット当たりの冗長度ビット数とＴＡＣＤとが、ダイバーシティ分岐、即ち、冗長度を含むパケットが送信される独立フェージング通信路の量を、追加的に割り当てる。これは、ダイバーシティを割り当てることによってトラフィックを直接優先順位づけするという本発明の実施形態の利点を提供する。前述したように、割り当てられたダイバーシティ分岐の量と共に、誤り確立は指数的に減少する。この割り当ては、例えば、層化協調又は更なる優先順位クラスの冗長度に基づくアプローチによって提供される直線符号化利得よりも鋭い優先順位づけを提供する。理想的には、本発明の実施形態の双方の機能は、重要なメディア・パケットの誤り確率を減少させ、受信されたメディア・ストリームの品質を向上させる。
【００５１】
ＴＡＣＤサイクルの始めの説明に従って、各々のユーザはパケット分類によって現在のメディア・パケットの優先順位を決定する。更に、各々のユーザは全ての協調相手、即ち、助けられる相手の現在パケットの優先順位を知っているものと仮定される。これは、例えば、相手データ・パケットからのパケット・ヘッダから取得される明示情報、又は相手パケットを復号するときに取得される暗黙情報によって実行可能である。
【００５２】
全ての現在メディア・パケットの優先順位を決定した後、符号化協調の第１のフェーズが始まる。このフェーズにおいて、全てのユーザは、定義された協調レベルに従ってパケットを復号及びパンクチャする。全てのユーザがｎ１個のビットを送信した後、協調が可能であるかどうかを各ユーザが決定する符号化協調の第２のフェーズが始まる。前述したように、ユーザが他のユーザのｋデータ・ビットを正しく復号できなければ、ユーザは自己のｎ２個のビットを送信する。これに関しては図４を参照されたい。復号が可能であれば、トラフィック認識ダイバーシティ割り当てが実行され、ユーザごとのダイバーシティ分岐の数を送信パケットの優先順位へ適応する。ここで、各ユーザは自己のパケットの優先順位を他の全協調ユーザの優先順位と比較する。自己の優先順位が低ければ、ユーザは相手のためにｎ２個のビットを送信することによって協調する。自己の優先順位が高ければ、ユーザは第２のフェーズで自己のｎ２個のビットを送信する。これは追加のダイバーシティ分岐を提供する。なぜなら、低い優先順位を有する相手は依然として協調するからである。
【００５３】
協調の場合、追加的に実行される機能は相互協調である。この機能は、更に、第２のフェーズで自己及び相手ビットをユーザに送信させることによって、割り当てられたダイバーシティの量を調整する。全ての相手に１つだけの割り当てを使用するのであれば、これは標準符号化協調より微細に協調レベルを選択すること（加えること）と等価である。しかし、図６で示されるように、相互情報の場合、各々のユーザは自己のダイバーシティ割り当てを使用してよい。これは、各ユーザが第２のフェーズでダイバーシティの異なる量を受信する非対称シナリオと同じ結果になる。したがって、各々のユーザは、自己のトラフィッククラスに従って別々に優先順位づけされてよい。相互協調の場合、第２のフェーズで空間ダイバーシティ分岐よりも多いトラフィッククラスを個々の優先順位に割り当てることができる。
【００５４】
本発明の実施形態は、独立したトラフィック認識ダイバーシティ割り当て及び相互協調を利用するが、それらは相互に補完する。例で示すように、本発明の実施形態によって、それらが組み合わせて達成されるかどうかは、協調の状態及びトラフィック評価の結果に依存する。ユーザが協調可能であり、メディア・パケット優先順位が従うならば、トラフィック認識ダイバーシティ割り当てが達成される。相互協調は本発明の実施形態によって実行され、３つ以上のトラフィッククラス又は相手をサポートする。
【００５５】
更に、本発明の実施形態は、他のプロトコル、例えば、メディア・アクセス制御ＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）層による分類、例えば、重要なパケットが通信路への高いアクセス優先順位を獲得する８０２．１１ｅと組み合わせられ（非特許文献１７及び非特許文献１８を参照されたい）、又はトラフィック認識速度割り当て手法（例えば、非特許文献６で説明される）と組み合わせられる。
【００５６】
図７は、平均オピニオン評点ＭＯＳ（Ｍｅａｎ  Ｏｐｉｎｉｏｎ  Ｓｃｏｒｅ）に関するシミュレーション結果を示す。図７は、協調符号化７１０、高優先順位ユーザの静的非対称協調符号化７２０、低優先順位ユーザの静的非対称協調符号化７３０，及び本発明の１つの実施形態に従ったトラフィック認識協調符号化７４０の棒グラフを示す。
【００５７】
４つの協調符号化アプローチ７１０、７２０、７３０、及び７４０の各々について、図７は平均オピニオン評点レベルを呈示する４つの棒グラフを示す。４つの棒から成る各グループの中で、最も左の棒７５１は低モーション・ビデオの送信前の平均オピニオン評点を示す。したがって、棒７５１は、それぞれの協調符号化スキームを有するネットワークを介して送信される前の、考慮されたビデオ・ストリームの品質を示す。左から２番目の棒７５２は送信後の平均オピニオン評点を示す。したがって、２つの棒７５１及び７５２の間の差は、それぞれの協調符号化スキームを使用する送信中のＭＯＳに関する損失を示す。全てのシミュレーションについて、平均アップリンク信号対雑音比ＳＮＲ（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ−ｒａｔｉｏ）＝５ｄＢ、平均ユーザ間ＳＮＲ＝５ｄＢであり、アンテナ相関は仮定されなかった。
【００５８】
高モーション・ビデオについて、シミュレーションの同じ集合が実行された。棒７５３は送信前の平均オピニオン評点を示し、棒７５４は送信後の平均オピニオン評点を示し、棒７５３及び７５４の間の差は、それぞれの協調符号化スキームで送信する間のネットワークにおけるＭＯＳに関する損失を示す。
【００５９】
図７は、高及び低モーションを有する２つのビデオ、「モバイル」及び「アキヨ」のそれぞれの平均オピニオン評点の評価を示す。それは新しいアプローチの類似した全体的性能を示している。新しいアプローチのシミュレーション結果は、対称協調符号化７１０、高優先順位ユーザの静的非対称協調符号化７２０、又は低優先順位ユーザの静的非対称協調符号化７３０に対して、４つの棒７４０で示される。
【００６０】
ＭＯＳは、品質の散発的な劣化を反映することなく、ビデオ全体について品質を反映する計量である。したがって、ビデオ品質の時間的劣化は、全ビデオの持続時間で平均される。したがって、他の計量、いわゆる区間内平均歪みＭＩＶ（ｍｅａｎ  ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ  ｉｎ  ｉｎｔｅｒｖａｌ）が使用され、結果は図８で示される。
【００６１】
区間内歪みＤＩＶ（ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ  ｉｎ  ｉｎｔｅｒｖａｌ）は、ビデオ・ストリームの任意の区間を、縮小平均オピニオン評点値を有する或る数のフレームへマップする。したがって、成功したビデオとは、固定サイズの全ての区間について、ＤＩＶ計量が所与の閾値よりも小さいビデオである。図８で示されたシミュレーション結果の場合、２５ビデオ・フレームの区間サイズが考慮された。これに対応して、図８は、２５ビデオ・フレームの区間内で、元のバージョンからの平均オピニオン評点よりも悪い平均オピニオン評点を有するビデオ・フレームの百分率を示す。結果として、図８は、協調符号化スキームごとに２つの棒グラフを示し、棒グラフの集合８１０は協調符号化の結果を示し、棒グラフ８２０は静的高優先順位割り当てを有する静的非対称協調符号化を示し、８３０は低優先順位を有する静的非対称協調符号化アプローチを示し、８４０は本発明の一実施形態に従ったトラフィック認識協調符号化を示す。棒グラフの各集合の中で、棒グラフ８５１は低モーション・ビデオのシミュレーション結果を示し、棒グラフ８５２は高モーション・ビデオのシミュレーション結果を示す。
【００６２】
図８で示された結果から、本発明のトラフィック認識協調符号化は、散発的品質劣化の数を低減することが分かる。これは静的協調符号化と対照的である。静的協調符号化の場合、棒グラフ８２０及び８３０によれば、高優先順位ユーザは、低優先順位ユーザの品質を非常に劣化させるという犠牲の上に高品質を獲得している。トラフィック認識協調符号化の実施形態では、全てのユーザが、高優先順位ユーザのための静的非対称協調符号化シナリオにおける高優先順位ユーザのＭＩＶを近似的に達成する。
【００６３】
パケット損失を考慮すると、類似の状況が見られることができる。図９はパケット損失率のシミュレーション結果を示す。図９において、４つの棒から成る４つのグループが４つの協調符号化スキーム、即ち、協調符号化９１０、高優先順位を有する静的非対称協調符号化９２０、低優先順位を有する静的非対称協調符号化９３０、及びトラフィック認識協調符号化９４０について示される。棒の各グループの中で、棒９５１は低モーション・ビデオにおけるＰフレーム・パケットのシミュレーション結果を示し、棒９５２は低モーション・ビデオにおけるＩフレーム・パケットのシミュレーション結果をそれぞれ示す。同様に、棒９５３は高モーション・ビデオにおけるＰフレーム・パケットのシミュレーション結果を示し、棒９５４は高モーション・ビデオ・シナリオにおけるＩフレーム・パケットのシミュレーション結果をそれぞれ示す。図９で示されたシミュレーション結果から、図８で示されたシミュレーション結果と同じような結論が引き出される。
【００６４】
棒９４０で表された本発明のアプローチでは、高優先順位Ｉフレーム・データ・パケットについて、高優先順位を有する静的非対称協調符号化９２０と同じ性能を得る。低優先順位Ｐフレーム・パケットについては、実施形態９４０は高優先順位を有する静的非対称協調符号化アプローチ９２０よりも少し低い性能を達成する。しかし、棒９４０によって表された実施形態は、低優先順位ユーザの静的スキーム９３０よりも明らかに性能で勝る。
【００６５】
図１０は、送信の前後における２つのビデオ、即ち、低モーション及び高モーション・ビデオの時間ＰＳＮＲ（ｐｅａｋ  ＳＮＲ）のシミュレーション結果を示す。図１０が示すうちで最も関係する結果は、区域１０１０内で見られる。区域１０１０は、最初の１０秒間で協調符号化及び低優先順位局の低いＰＳＮＲを示す。これは同じ時間のＴＡＣＤ実施形態のＰＳＮＲ１０２０と対比される。エンドユーザの観点からは、この低いＰＳＮＲはビデオの開始時及びシーンの変化ごとに非常に低いビデオ品質へ変換される。図１０で示される結果は、ＭＰＥＧ−４符号化された低モーション及び高モーション・ビデオの１０秒について取得された。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
要約すると、本発明の実施形態は、無線ネットワークを介して異なる優先順位のマルチメディア・データを送信しているとき、誤り確率を減少させるという利点を提供する。標準の符号化協調と比較して、本発明の実施形態は、受信されるメディア・ストリームの品質と関連するものとして分類されたメディア・パケットのために、追加のダイバーシティ分岐を提供する。そのようなパケットは、本発明のトラフィック認識ダイバーシティ割り当て機能を使用して優先順位づけされる。本発明のトラフィック認識ダイバーシティ割り当て機能は、ｍユーザが協調する場合、第２のフェーズでｍ−１の追加ダイバーシティ分岐を提供する。ダイバーシティ分岐の数の増加は、ダイバーシティ利得を増加させる。前述したように、これはメディア・ストリームの重要部分について誤り確率を著しく低下させる。第１に、それは受信機でメディア・ストリームの全体的品質を向上させ、第２に、それは潜時及びジッタを減少させる。なぜなら、ストリームの誤り部分は、再送信、誤り訂正、又は再同期の必要性がなくなる可能性があるからである。
【００６７】
更に、本発明の実施形態は、優先順位クラスを導入するという利点を提供する。直線符号化と比較すると、指数ダイバーシティ利得が増加するにつれて、優先順位づけに使用できる可能な誤り確率の範囲は減少する。機能相互協調によって、トラフィック認識ダイバーシティ割り当てよりも、割り当てられるダイバーシティ分岐がより正確な調整となるようになる。このため、更なる優先順位が用いられ、これらの優先順位は、更なるトラフィッククラスをサポートするか、３つ以上の協調ユーザを優先順位づけするために使用することができる。更に、ダイバーシティ分岐及び冗長度ビットを別々に割り当てることは、更なるＤＧＦを割り当て意思決定に提供する。これらのＤＧＦは、更なる優先順位クラス又は更に正確な優先順位づけに使用可能である。
【００６８】
更に、本発明の実施形態は、可能な多重化利得の利点を提供する。本発明の実施形態、即ち、ＴＡＣＤでは、ダイバーシティ割り当ての意思決定は、全ての協調ユーザのトラフィック優先順位に基づく。従って、これらの全ユーザの優先順位は、割り当てプロセスの間に考慮される。これは割り当て意思決定に更なるＤＧＦを提供し、多くの協調ユーザとの多重化利得を生じる。例えば、３つの協調ユーザが存在して、１つだけのユーザが高優先順位トラフィックを有して送信する場合である。第２の送信フェーズで、このユーザはトラフィック認識ダイバーシティ割り当てにより２つのダイバーシティ分岐を受信し、残りの２つのユーザは相互協調によって１つのダイバーシティ分岐を共有する。
【００６９】
したがって、本発明の実施形態は非中央化の利点を提供する。本発明のスキームは、符号化協調の非中央化アプローチを維持する。原初のスキームと同じように、協調は符号化によって達成され、第１のフェーズにおける１つだけのデータ交換が必要である。実施形態、即ち、ＴＡＣＤは、第２フェーズの開始前に、メディア・トラフィック優先順位の追加情報を必要とするだけである。例えば、これは協調ユーザによって指令されるパケット・ヘッダ内のサービス・タイプＴＯＳ（ｔｙｐｅ  ｏｆ  ｓｅｒｖｉｃｅ）フィールドを使用して達成される。
【００７０】
本発明の方法の或る一定の実施要件に依存して、本発明の方法はハードウェア又はソフトウェアで実施可能である。本発明を実施するには、ディジタル記憶メディア、特に、電気的に読み取り可能な制御信号を記憶されたディスク、ＤＶＤ、又はＣＤを使用することができる。ディジタル記憶メディアらは、本発明の方法が達成されるように、プログラム可能なコンピュータ・システムと協調する。したがって、一般的に、本発明は機械で読み取り可能なキャリヤの上に記憶されたプログラム・コードを有するコンピュータ・プログラムプロダクトである。プログラム・コードは、コンピュータ・プログラムプロダクトがコンピュータ上で実行するとき、本発明の方法を達成するように動作する。したがって、言い換えれば、本発明の方法は、コンピュータ・プログラムがコンピュータ上で実行するとき本発明の方法の少なくとも１つを達成するプログラム・コードを有するコンピュータ・プログラムである。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】送受信機装置の実施形態を示す。
【図２】符号化及び復号機能の実施形態を示す。
【図３】４つのダイバーシティ分岐が利用される実施形態を示す。
【図４】送受信機装置の実施形態のフローチャートを示す。
【図５】非対称的に利用される４つのダイバーシティ分岐の実施形態を示す。
【図６】４つのダイバーシティ分岐が非対称的に利用される他の実施形態を示す。
【図７】異なる協調符号化アプローチ及び実施形態について、ＭＯＳレベルでのシミュレーション結果を示す。
【図８】異なる協調符号化アプローチ及び実施形態について、ＭＩＶレベルでのシミュレーション結果を示す。
【図９】異なる協調符号化アプローチ及び実施形態について、パケット損失率でのシミュレーション結果を示す。
【図１０】異なる協調符号化アプローチ及び実施形態について、ビデオ・ストリームを送信するときのＰＳＮＲに関するシミュレーション結果を示す。
【符号の説明】
【００７２】
１００  送受信機装置
１１０  受信機モジュール
１２０  優先順位づけモジュール
１３０  送信機モジュール
２１０  フェーズ１の符号器
２２０  フェーズ１のパンクチャラ
２３０  記憶されたデータ・パケット
２３５  宛先
２４０  フェーズ２の復号器
２５０  フェーズ２の符号器
２６０  フェーズ２のパンクチャラ
３１０  ユーザ１のＮ１ビット
３２０  ユーザ２のＮ１ビット
３３０  ユーザ２のＮ２ビット
３４０  ユーザ１のＮ２ビット
４１０  受信及び復号
４２０  受信の訂正
４３０  自己ビットの送信
４４０  優先順位の比較
４５０  相互協調
４６０  相互協調
４７０  フェーズ２での増加した相手ビット送信
４８０  フェーズ２での増加した自己ビット送信
５１０  ユーザ１のＮ１ビット
５２０  ユーザ２のＮ１ビット
５３０  ユーザ１のＮ２ビット
５４０  ユーザ１のＮ２ビット
６１０  ユーザ１のＮ１ビット
６２０  ユーザ２のＮ１ビット
６３０  ユーザ１のＮ２／２ビット
６３５  ユーザ２のＮ２／２ビット
６４５  ユーザ１のＮ２ビット
７１０  協調符号化
７２０  高優先順位を有する静的非対称協調符号化
７３０  低優先順位を有する静的非対称協調符号化
７４０  トラフィック認識協調ダイバーシティ
７５１  低モーションの送信前
７５２  低モーションの送信後
７５３  高モーションの送信前
７５４  高モーションの送信後
８１０  協調符号化
８２０  高優先順位を有する静的非対称協調符号化
８３０  低優先順位を有する静的非対称協調符号化
８４０  トラフィック認識協調ダイバーシティ
８５１  低モーション・ビデオ
８５２  高モーション・ビデオ
９１０  協調符号化
９２０  高優先順位を有する静的非対称協調符号化
９３０  低優先順位を有する静的非対称協調符号化
９４０  トラフィック認識協調ダイバーシティ
９５１  低モーションのＰフレーム
９５２  低モーションのＩフレーム
９５３  高モーションのＰフレーム
９５４  高モーションのＩフレーム
１０１０  ＰＳＮＲ  協調符号化及び低優先順位を有する静的非対称協調符号化
１０２０  トラフィック認識協調ダイバーシティ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
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