(57)【要約】無線網内における電力消費を、物理層における各ビットに対する送信エネルギーと、ＭＡＣ層における再試行限界との調節によって、低減するための方法とシステム。この方法は、伝送特性の複数の異なる組に対して、再試行限界を表すＮｌｉｍと、ビット当りの送信エネルギーを表すＥｔ  との最適ペアを含む検索テーブルを作成するステップと、前記無線網を通じて伝送されるべきスケーラブルビデオのシーケンスに対する伝送特性の組を決定するステップと、前記決定された伝送特性の組に対応するＮｌｉｍ、Ｅｔの最適ペアを得るために前記検索テーブルにアクセスするステップと、前記スケーラブルビデオのシーケンスを、前記無線網を通じて前記アクセスされたＮｌｉｍ、Ｅｔの最適ペアを用いて送信するステップと、を含む。
2006523387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スケーラブルビデオを、無線網を通じて電力の効率良い伝送のための方法であって、
伝送特性の複数の異なる組に対して、再試行限界を表すＮｌｉｍと、ビット当りの送信エネルギーを表すＥｔとの最適ペアを含む検索テーブルを作成するステップと、
前記無線網を通じて伝送されるべきスケーラブルビデオのシーケンスに対する伝送特性の組を決定するステップと、
前記決定された伝送特性の組に対応するＮｌｉｍ、Ｅｔの最適ペアを得るために前記検索テーブルにアクセスするステップと、
前記スケーラブルビデオのシーケンスを、前記無線網を通じて前記アクセスされたＮｌｉｍ、Ｅｔの最適ペアを用いて送信するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
伝送特性の各組は、サービス品質要件、チャネル状態、及びビデオシーケンス特性の少なくとも１つを含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記スケーラブルビデオのシーケンスを、ファイン・グラニュラー・スケーラブル符号器を用いて符号化するステップを更に含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記スケーラブルビデオのシーケンスは、ベース層符号器とエンハンスメント層符号器とを用いて符号化される請求項１記載の方法。
【請求項５】
Ｎｌｉｍを  前記無線網の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層に提供するステップと、
Ｅｔを前記無線網の物理層に提供するステップと、を更に含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記無線網の時間と共に変化する特性に追従するために、前記決定するステップと、前記アクセスするステップと、前記送信するステップとを反復するステップを更に含む請求項１記載の方法。
【請求項７】
スケーラブルビデオを、無線網を通じて電力の効率良い伝送のためのシステムであって、
伝送特性の複数の異なる組に対して、再試行限界を表すＮｌｉｍと、ビット当りの送信エネルギーを表すＥｔとの最適ペアを含む検索テーブルと、
前記無線網を通じて伝送されるべきスケーラブルビデオのシーケンスに対する伝送特性の組を決定するため、および前記決定された伝送特性の組に対応するＮｌｉｍ、Ｅｔの最適ペアを得ために前記検索テーブルにアクセスするためのシステムと、
前記スケーラブルビデオのシーケンスを、前記無線網を通じて前記アクセスされたＮｌｉｍ、Ｅｔの最適ペアを用いて伝送するためのシステムと、
を含むシステム。
【請求項８】
伝送特性の各組は、サービス品質要件、チャネル状態、及びビデオシーケンス特性の少なくとも１つを含む請求項７記載のシステム。
【請求項９】
前記スケーラブルビデオのシーケンスを符号化するためのファイン・グラニュラー・スケーラブル符号器を更に含む請求項７記載のシステム。
【請求項１０】
前記スケーラブルビデオのシーケンスを符号化するためのベース層符号器とエンハンスメント層符号器とを更に含む請求項７記載のシステム。
【請求項１１】
前記無線網は、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層と物理層とを含み、Ｎｌｉｍは前記無線網の前記ＭＡＣ層に提供され、Ｅｔは前記無線網の前記物理層に提供される請求項７記載のシステム。
【請求項１２】
前記決定システムは、ある所定の間隔の後に前記伝送特性の組を更新し、この更新された決定された伝送特性の組に対応するＮｌｉｍ，Ｅｔの更新された最適ペアを得るために前記検索テーブルにアクセスし、前記伝送システムは、前記スケーラブルビデオのシーケンスをこの更新されたＮｌｉｍ，Ｅｔの最適ペアを用いて前記無線網を通じて伝送する請求項７記載のシステム。
【請求項１３】
スケーラブルビデオの無線網を通じての電力の効率良い伝送を提供するための記録可能な媒体上に格納されたプログラムであって、
前記無線網を通じて伝送されるべきスケーラブルビデオのシーケンスに対して、伝送特性の組を決定するためのプログラムコードと、
伝送特性の複数の異なる組に対する、再試行限界を表すＮｌｉｍと、ビット当りの送信エネルギーを表すＥｔとの最適ペアを含む検索テーブルに、前記決定された伝送特性の組に対応するＮｌｉｍ、Ｅｔの最適ペアを得るために、アクセスするためのプログラムコードとを含み、
前記スケーラブルビデオのシーケンスは、前記アクセスされたＮｌｉｍ、Ｅｔの最適ペアを用いて前記無線網を通じて伝送されるプログラム。
【請求項１４】
伝送特性の各組は、サービス品質要件、チャネル状態、及びビデオシーケンス特性の少なくとも１つを含む請求項１３記載のプログラム。
【請求項１５】
前記スケーラブルビデオのシーケンスは、ファイン・グラニュラー・スケーラブル符号器を用いて符号化される請求項１３記載のプログラム。
【請求項１６】
前記スケーラブルビデオのシーケンスは、ベース層符号器と、エンハンスメント層符号器とを用いて符号化される請求項１３記載のプログラム。
【請求項１７】
Ｎｌｉｍを前記無線網の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層に提供するためのプログラムコードと、
Ｅｔを前記無線網の物理層に提供するためのプログラムコードと、を更に含む請求項１３記載のプログラム。
【請求項１８】
前記伝送特性の組をある所定の間隔の後に更新し、この更新された前記決定された伝送特性の組に対応するＮｌｉｍ，Ｅｔの更新された最適ペアを得るために前記検索テーブルにアクセスするためのプログラムコードを更に含み、
前記スケーラブルビデオのシーケンスはこの更新されたＮｌｉｍ，Ｅｔの最適ペアを用いて前記無線網を通じて伝送される請求項１３記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には無線網に係り、とりわけ、スケーラブルビデオの無線網を通じての（例えば、ポータブルマルチメディアデバイスを含む無線網内での）電力の効率の良い伝送のための方法およびシステムに係る。
【背景技術】
【０００２】
無線ローカルエリア網（ＷＬＡＮ）によって提供される高いスループットのために、ＷＬＡＮを通じてのリアルタイム通信が実現可能となりつつある。可能なアプリケーションには、ポータブルデバイス、ポータブルビデオサーバ等に関するビデオ通信が含まれる。これらタイプのＷＬＡＮデバイスは、しばしば、その動作を電池に依存する。電池は限られた寿命を有するが、頻繁な再充電は望ましくない。伝送のために高い帯域幅と高い電力を要求するビデオ伝送の統合化のために、電力管理は、より一層重要となっている。
【発明の開示】
【０００３】
本発明は、スケーラブルビデオデータがＷＬＡＮを通じて伝送され、誤り制御スキームとして再伝送が採用されるような状況を考慮する。本発明の一つの目標は、総伝送電力を最小にしながら、受信機の所である一定のビデオ品質を保つこと、或いは、逆の言い方をすると、ある固定された伝送電力資源が与えられた下で、ビデオ品質を最適化することにある。
【０００４】
本発明において、受信機の所である一定のビデオ品質を保ちながら、伝送電力を最小にするために、物理層の所での伝送エネルギーと、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層の所での再伝送スキームと、が考慮される。特に、本発明は、物理層の所での各ビットに対する送信エネルギーと、ＭＡＣ層の所での再試行限界と、を調節することで、電力消費を低減する。
【０００５】
一般には、本発明は、スケーラブルビデオを、無線網を通じて電力の効率良い伝送のための方法であって、
伝送特性の複数の異なる組に対して、再試行限界を表すＮｌｉｍと、ビット当りの送信エネルギーを表すＥｔとの最適ペアを含む検索テーブルを作成するステップと、
前記無線網を通じて伝送されるべきスケーラブルビデオのシーケンスに対する伝送特性の組を決定するステップと、
前記決定された伝送特性の組に対応するＮｌｉｍ、Ｅｔの最適ペアを得るために前記検索テーブルにアクセスするステップと、
前記無線網を通じて前記アクセスされたＮｌｉｍ、Ｅｔの最適ペアを用いて前記スケーラブルビデオのシーケンスを送信するステップと、を含む方法を提供する。
【０００６】
本発明は、更に、スケーラブルビデオを、無線網を通じて電力の効率良い伝送のためのシステムであって、
伝送特性の複数の異なる組に対して、再試行限界を表すＮｌｉｍと、ビット当りの送信エネルギーを表すＥｔとの最適ペアを含む検索テーブルと、
前記無線網を通じて伝送されるべきスケーラブルビデオのシーケンスに対する伝送特性の組を決定するためと、前記決定された伝送特性の組に対応するＮｌｉｍ、Ｅｔ  の最適ペアを得ために前記検索テーブルにアクセスするためのシステムと、
前記無線網を通じて前記アクセスされたＮｌｉｍ、Ｅｔの最適ペアを用いて前記スケーラブルビデオのシーケンスを伝送するためのシステムと、を含むシステムも提供する。
【０００７】
本発明は、更に、スケーラブルビデオの無線網を通じての電力の効率良い伝送を提供するための記録可能な媒体上に格納されたプログラムであって、
前記無線網を通じて伝送されるべきスケーラブルビデオのシーケンスに対して、伝送特性の組を決定するためのプログラムコードと、
伝送特性の複数の異なる組に対する、再試行限界を表すＮｌｉｍと、ビット当りの送信エネルギーを表すＥｔとの最適ペアを含む検索テーブルに、前記決定された伝送特性の組に対応するＮｌｉｍ、Ｅｔの最適ペアを得るために、アクセスするためのプログラムコードとを含み、
前記スケーラブルビデオのシーケンスは、前記アクセスされたＮｌｉｍ、Ｅｔの最適ペアを用いて前記無線網を通じて伝送される、プログラムも提供する。
【０００８】
本発明のこれら及びその他の特徴が本発明の様々な態様の以下の詳細な記述を添付の図面との関連で読むことでより容易に理解できるであろう。
【０００９】
これら図面は単に簡略的な描写であって、本発明の特定のパラメータを描写することを意図するものではないことに注意する。これら図面は本発明の典型的な形態のみを描写することを意図されており、従って、本発明の範囲を制限するものとして考慮されるべきではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、無線網（例えば、ＷＬＡＮ）を通じてのスケーラブルビデオ通信(scalable video communication)の伝送電力の消費を低減するための方法とシステムについて記述する。これは、再伝送回数の最大数を、品質及び遅延要件に基づいて選択することによって達成される。このためには、送信機ＳＮＲが、ある一定のエンド・ツウ・エンドビデオ品質(end-to-end video quality)を維持するために調節される。異なる再試行限界に対して、従って異なる送信機ＳＮＲに対して、我々は異なる電力消費を得る。本発明は、電力効率の良いスケーラブルビデオ伝送のために、総エネルギーを最小化する伝送電力レベルを、見つけ、これを用いる。本発明を用いることで、無線ＬＡＮを通じてのスケーラブルビデオの電力効率の良い伝送が、雑音、干渉、及び送信機と受信機との間の距離によって影響され得る、下層のチャネル状態（ＳＮＲ）を前提として、再伝送限界と伝送電力レベルとを調節することで達成される。
【００１１】
次に図１Ａから１Ｄを参照するが、最大再試行限界Ｎｌｉｍが総伝送電力に及ぼす影響が示されている。示されるように、再試行限界が増加すると、同一のエンド・ツウ・エンド品質を保つために、（１）ビデオストリームは、より高いパケット損失率に耐えることができ、（２）ビット当りの伝送エネルギーは、より低くなり、（３）再伝送回数の数は増加するか又は同一にととどまり、（４）総伝送電力は変動する。
【００１２】
一般的には、ＭＡＣ層の所での再試行限界を大きくするほど、送信機はより多くの再伝送回数を有することができる。このため、最初の伝送と続く再伝送との両方を含む、伝送の回数は、図１Ａに示されるように、再試行限界Ｎｌｉｍの増加関数となる。他方において、伝送の回数が増加すると、誤り制御能力は向上され、このため、受信機の所である与えられた品質を保つために、任意の再伝送が必要となる前のパケット損失率をより高くすることができる。つまり、ストリームは、伝送によって導入されるより多くの誤りに耐えることができるようになる。パケット損失率と再試行限界とのこの関係が図１Ｂに示されている。明らかなように、パケット当りの伝送エネルギーは、パケット損失率の減少関数である。こうして、パケット損失率は、図１Ｃに示されるように、再試行限界Ｎｌｉｍの減少関数となる。図１Ａと図１Ｃとをまとめた場合、伝送エネルギーと伝送の回数との関数としての総電力は、電力消費を最小化し、従って、電池の寿命を延命させるようなある最適な点Ｎ＊ｌｉｍ（図１Ｄ）を有することとなる。
【００１３】
一つの説明例においては、ファイン・グラニュラー・スケーラブル（ＦＧＳ）符号化されたビデオストリームが伝送される。ＭＡＣ層においては、再試行限界が、ビデオ品質要件と下層のチャネル条件とに適応化される。物理層においては、１ビットを伝送するためのエネルギーが調節される。以下の解析においては、このビットストリームは加法的白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）チャネルを通じて伝送されるものと仮定され、再試行限界と伝送エネルギーとが総伝送電力に及ぼす理論的影響が解析される。次に、総電力消費を最小化するために最適動作点を選択するための数値解析が提示される。
【００１４】
解析的モデル
本発明において考慮されるシステム１０が図２に図解される。システム１０において、ビデオストリームはファイン・グラニュラー・スケーラブル（ＦＧＳ）符号器１２によって圧縮され、差動位相シフトキーイング(differential phase-shift-keying)を用いて変調され、下層の加法的白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）チャネル１４を通じて伝送される。ＭＡＣ層１６の所の再試行限界と、物理層１８の所の伝送エネルギーとが、ビデオ品質要件と下層のチャネル状態とに調整される。ＭＡＣ層より上ではチャネル符号器は用いられない。
【００１５】
ＦＧＳ符号器１２に起因する歪みが最初に説明される。ＭＡＣ層１６と物理層１８とを調節することで、受信機の所でのある与えられた歪みを導くパラメータと電力消費とは、続くセクションにおいて議論される。
【００１６】
ＦＧＳビデオ符号器の歪みモデル
ＦＧＳ符号化は、変化する網状態に適応するために、むらのない良質なデグラデーション(smooth quality degradation)を提供する。ＦＧＳ符号器１２は、ベース層符号器２０とエンハンスメント層符号器２２とを含む。ベース層は、ベース層符号器２０によって、動き補償符号化方法(motion-compensation encoding method)によって圧縮され、エンハンスメント層符号器２２は、ファイン・グラニュラー符号化方法(fine-granular coding method)に基づく。この議論においては、全てのベース層ビットは、誤りを伴うことなく受信されるものと仮定される。このエンハンスメント層のデータは、パケットに編成され、信頼のできないチャネルを通じて送られる。
【００１７】
ＦＧＳ符号器のＰＳＮＲ−レート性能
ＦＧＳ符号器１２は、図３にあるサンプルビデオシーケンスに対して示されているように、エンハンスメント層のビット速度と、ピーク信号対雑音比（ＰＳＮＲ）との間にほとんど線形な関係を与える。この線形関数は、以下のように書くことができる。
ＰＳＮＲ＝ｋFGSＲS＋ｃFGS                  （１）              
ここで、Ｒｓは符号化されたソースビットレートであり、ＰＳＮＲは対応するビデオのＰＳＮＲである。図３において、これらパラメータは、最小平均二乗誤差法によって導かれたものである。３０ｆｐｓなるフレームレートと１０なる量子化ステップサイズとを用いて符号化される、このサンプルビデオシーケンスに対して、これらパラメータがテーブル１にリストされている。図３から、これら測定データとこの線形モデルとの間には良好な一致が存在することがわかる。
テーブル１：シミュレーションパラメータの設定値
パラメータの型                  パラメータ値
パケットサイズ（バイト）            １０００
ｋFGS（ｄＢ／Ｍｂｐｓ）             １．６６
ｃFGS（ｄＢ）                       ３０．２９
Ｒ（Ｍｂｐｓ）                      ２．８４
Ｒbl（Ｍｂｐｓ）                     ０．６７
【００１８】
受信機の所でのパケット損失の存在下での平均ＰＳＮＲ
前のセクションにおいては、ＰＳＮＲにて測定されたときの、再構成されたビデオ品質は、伝送の際に誤りが発生しないときには、符号化されたビットストリームの線形関数であることが示された。以下では、伝送誤りが導入されるときの、復号化されたビデオシーケンスのＰＳＮＲについて説明される。ここでは、ｆｒ  ｆｐｓなるフレームレートのビデオシーケンスが考慮されるが、ここで、各符号化されたフレームは、ベース層データと、エンハンスメント層データのＮｅｌ個のパケットとから成る。１つのパケット誤りが発生すると、それと同一のビデオフレームに対応する全ての続くエンハンスメント層のパケットは破棄されるものと仮定される。１つのフレームに対して、最初のｉ個のパケットが正しく受信されるときの受信機Ｒｉの所での対応するデータレートは
Ｒｉ＝ｆｒ×ｉ×Ｍ＋Ｒbl                  （２）
となる。ここでＭはパケットサイズであり、Ｒｂｌはベース層に対するデータレートである。この開示における数値解析に対して用いられたこれらパラメータ値はテーブル１内に記載されている。受信機の所でのビデオＰＳＮＲは
ＰＳＮＲｉ＝ｋFGSＲｉ＋ｃFGS                      （３）              
となる。
【００１９】
受信機の所での平均ＰＳＮＲは
【数１】
2006523387.tif 000003
によって与えられる。ここでｐｉは最初のｉ個のパケットが首尾良く受信される確率を表す。
【００２０】
受信機によって保たれるこれらデータを有効データ(effective data)と定義し、１秒間のこの有効データの量を有効データレートＲｅｌとして定義すると、これは
【数２】
2006523387.tif 000004
として計算することができるが、我々は、
ＰＳＮＲ＝ｋFGSＲｅｌ＋ｃFGS                  （６）              
を得る。こうして、Ｒｅｌなるデータレートを得ることができる限り、我々は、受信機が平均的には対応するＰＳＮＲに達することができることを期待できる。
【００２１】
再伝送の後の残留パケット損失率がＰＬであるときは
【数３】
2006523387.tif 000005
となる。式（２）と（５）と（７）とを組み合わせることで、Ｒｅｌは以下のように書くことができる
【数４】
2006523387.tif 000006
【００２２】
ＮｅｌとＭとが固定される、ある特定のアルゴリズムに対しては、Ｒｅｌは、ＰＬによって決定される。こうして、受信側における平均ＰＳＮＲは、残留パケット誤り率ＰＬによって決まる。続くセクションにおいては、ＰＬが、ＭＡＣ層の所の再試行限界と、物理層の所の送信ＳＮＲと、電力消費とに、どのように関係するかについて示される。
【００２３】
伝送モデル
次に、再試行限界Ｎｌｉｍと、物理層の所での送信ＳＮＲが、受信機の所でのＰＬ、つまりＰＳＮＲをどのように制御するかについて示される。情報ビット流は、各々がＭ個の情報ビットを含む、パケットに編成される。パケット誤りは、受信機が受信されたパケット内に誤りが存在することを検出したときに発生する（たった１つの単一ビット誤りでもパケット誤りを起すことがある）。あるパケットが誤りである確率、すなわちＰｐｏは、ビット毎の受信信号対雑音比に依存する。物理層について最初に議論されるが、この物理層においては、ビット誤り率は、チャネル特性と、各ビットに加えられる伝送エネルギーＥｔとによって決まる。次に、再伝送が受信側における誤りをどのように低減されるか、及び再伝送が１つのビデオパケットに対してマルチ伝送を用いることでどのように余分のエネルギー消費を導入するか、について議論される。
【００２４】
パケット誤り率Ｐｐｏ
簡単のために、チャネルはＡＷＧＮチャネルであり、ＤＰＳＫが変調のために用いられ、Ｅｔはビット当りの伝送エネルギーであると仮定される。受信機の所でのビット当りの受信エネルギーＥｂは、ｈ、すなわち、２つの移動体の間の距離に依存する、経路利得(path gain)に比例する、つまり、Ｅｂ＝ｈＥｔにて与えられるが、ここでｈは
ｈ＝ｃｄ−α                        （９）
に与えられ、ｃは定数であり、ｄは２つの局間の距離である。この例においては、α＝３．６である。ｃの値は、これら２つの端末が１００ｍ離れているとき、ビット当りの受信ＳＮＲが、２ｄＢから１６ｄＢとなるように選択される。ビット誤り率（ＢＥＲ）は
【数５】
2006523387.tif 000007
として与えられ、ここで、Ｎｏは雑音電力スペクトル密度(noise power spectral density)である。
【００２５】
パケット誤りは、たとえ１つの単一ビット誤りが存在するときでも発生する。Ｍビットのパケットに対しては、パケット誤り率は
【数６】
2006523387.tif 000008
となる。
【００２６】
残留パケット損失率ＰＬ
無線ＬＡＮにおいては、再伝送が、誤り制御スキームとして用いられる。全てのＮｌｉｍ＋１回の伝送が誤りであるときにのみ、あるパケットはチャネルを首尾良く通り過ぎることはできないこととなる。こうして、あるパケットがＮｌｉｍ＋１回の伝送の後に誤りとなる確率であり、残留パケット誤り率は
【数７】
2006523387.tif 000009
となる。図４に示されるように、もし再試行限界がより高くされると、より多くのパケットが正しく伝送される。
【００２７】
平均伝送回数Ｎｔｒ
図４に示されるように、各ビデオパケットは、首尾良く伝送されるまで、又は再試行限界に達するまで、送信される。あるビデオパケットがｎ番目の試行において首尾良く送られる確率はｐｐｏｎ−１（１−ｐｐｏ）であり、一方、あるビデオパケットが首尾良く送られることなく再試行限界に達する確率はｐｐｏＮｌｉｍ＋１  である。全体としては、あるビデオパケットに対する伝送の平均数は
【数８】
2006523387.tif 000010
となる。
【００２８】
総伝送エネルギー
式（１２）から、首尾良く送信されたか、ＭＡＣ層の再試行に関する限界のために破棄されたかに関係なく、１つのビデオパケットに対して用いられる平均エネルギーは、
【数９】
2006523387.tif 000011
となることがわかる。ｆｒ  ｆｐｓなるフレームレートのビデオシーケンスであって、各フレームがエンハンスメント層においてＮｅｌ個のパケットを含む場合、エンハンスメント層のデータによる電力消費は、
【数１０】
2006523387.tif 000012
となる。本発明の最適化問題は、従って、
遅延と帯域幅の制約の下でのＰａｌｌの最小化
として定式化することができる。
【００２９】
この例においては、十分に高い帯域幅が存在するものと仮定される。もし再試行限界の上限がこの遅延制約を満たすように設定されたときは、この最適化問題は、
【数１１】
2006523387.tif 000013
を条件として
【数１２】
2006523387.tif 000014
として記述することができる。
【００３０】
数値結果
このセクションにおいては、本発明の方法の性能が調べられる。最初に、送信機と受信機との間の距離が固定されたときの、異なる品質要件下での、性能が考察される。次に、品質要件は同一であるが、しかし、受信機が動きまわるような場合が考察される。このシミュレーションにおいて用いられたパラメータ値は、テーブル１に要約されている。ここでは、このサンプルビデオシーケンスは、３０ｆｐｓなるフレームレートにて符号化され、送信データレートは、誤りが発生しないときの３５ｄＢなるＰＳＮＲに対応する、２．８４Ｍｂｐｓである。ベース層におけるデータレートは０．６７Ｍｂｐｓとされ、ベース層から再構成されるＰＳＮＲは３０．２９である。エンハンスメント層のデータは、各々が１０００バイトを含む９個のパケットにパケット化される。物理層の所においては、２つの移動体が１０ｍ離れているときの、受信信号対雑音比は２ｄＢから１６ｄＢに選択される。最大再試行限界は、この遅延制約内で、１つのパケットを受信できることを保証するために、Ｎｕｐｐｅｒ＝２０に設定される。
【００３１】
この性能を実際に示す図面（すなわち図５Ａ−図５Ｃ、図６Ａ−図６Ｃ）に対しては、この電力消費は、スケーリング係数
【数１３】
2006523387.tif 000015
で正規化される。すなわち、これら図面に示されている値は、
【数１４】
2006523387.tif 000016
の値である。
【００３２】
異なるＰＳＮＲの要件に対する最小化
このセクションにおいては、距離がｄ＝１０ｍに固定されたとき、最適点がＰＳＮＲの要件と共にどのように変化するかについて解析する。受信側での異なるＰＳＮＲ要件について考察される。２つの異なるＰＬが異なる品質要件をシミュレートするために用いられる。これら結果が図５Ａ−図５Ｃ及び図６Ａ−図６Ｃに提示されている。
【００３３】
図５Ａから図５Ｃには、ＰＬ＝１％に対応する所定のビデオ品質に対する、それぞれ、式（１４）と、（１５）と、（１７）とに記述されているような、所定のＰＳＮＲに対するビット当りの伝送エネルギーＥｔと、１パケットを首尾良く送信するために必要とされる平均送信回数と、１ビットを首尾良く送信するため、再送信を含めての、ビット当りの伝送エネルギーとが、図解されている。図５Ａに示されるように、再試行限界が増加すると、同一のビデオ品質を、より低いビット当りのエネルギーＥｔにて得ることができる。また、図５Ｂに示されるように、再試行限界が増加すると、厳しいチャネル欠陥の存在下において、より多くの再送信を展開することができる。図５Ａと図５Ｂとを組合せたときの、電力消費が図５Ｃに示されている。この電力消費は、式（１８）におけるように、ｃｓｆにてスケーリングされている。最適点ＯＰは、ここでは、Ｎｌｉｍ＝１の所に発生する。すなわち、ＰＬが高いときは、ビット当りの送信エネルギーＥｔを増加する方が、常に、より多くの回数を送信するよりも効率的となる。この最適点における電力消費を、Ｎｌｉｍ＝１０のときの電力消費と比較した場合、約５０％の電力の節約を得ることができる。
【００３４】
図６Ａ−図６Ｃには、より高い受信ビデオ品質を表す、ＰＬ＝０．０１％に対するシナリオが、図５Ａ−図５Ｃの場合と同一のチャネル条件に対して、図解されている。図６Ａ−図６Ｃと図５Ａ−図５Ｃとを比較することで、より高い品質に対しては、より大きな再試行限界が、高い誤り訂正能力を得るために、必要とされることがわかる。とりわけ、図６Ｃに示されるように、ＰＬ＝０．００１％に対しては、最適点は、再伝送限界Ｎ＊ｌｉｍ＝３で発生する。
【００３５】
あるレンジの距離に渡っての電力消費の最小化
このセクションにおいては、受信端末が動き回るとき（例えば、宅内環境をシミュレートして、１０ｍから２０ｍの間の距離を動き回るとき）のシナリオについて解析される。各距離に対して、（Ｎｌｉｍ、Ｅｔ）の最適ペアが計算される。これら結果が図７に要約されている。ここでは、Ｅｔは、
【数１５】
2006523387.tif 000017
に関して正規化されており、ここでｄ０＝１０ｍである、ことに注意する。距離が大きくなったときは、再試行限界を高くする方が好ましいことがわかった。図７には、加えて、Ｎｌｉｍ＝１０に対する電力消費も示されている。これら２つの曲線を比較することで、本発明のアルゴリズムは、Ｎｌｉｍがある大きな値に設定されたスキームより性能が優れることがわかる。Ｎｌｉｍが小さな値、例えば、Ｎｌｉｍ＝１に設定されたときは、これは、このシミュレーションにおいては、高々ｄ＝１６ｍまでの小さな距離に対しては、最適曲線を繰り返すが、しかし、より高い距離には適応することはできない。すなわち、品質を望ましいレベルに保つことはできない。Ｎｌｉｍ＝１０に設定されたスキームでは、変動が存在するとともに、最適曲線との幾らかの不一致が見られる。これはＮｌｉｍとＥｔの離散セットに対して、結果としてのＰＳＮＲは、実際には一定ではなく、常に、期待値よりも高くなるという事実に起因する。
【００３６】
実現
８０２．１１  ＭＡＣ／ＰＨＹ標準は、デバイスは、オン・ザ・フライにて、送信エネルギーレベルと再試行限界とを変更することを許す。ＭＡＣ層において再試行限界Ｎｌｉｍを増加させることと、物理層（ＰＨＹ）において伝送エネルギーレベルＥｔを増加させることは、両方とも、送信されたデータに対するより高い誤り保護を提供する。しかし、これらは、受信機の所で同一のビデオ品質に達するために、電力消費の点では異なるように作用する。本発明は、電力消費を最小化する（Ｎｌｉｍ、Ｅｔ）の最適ペアを決定する。
【００３７】
図８と図９とには、それぞれ、本発明の一つの実現(implementation)を解説する、流れ図１００と、システムダイアグラム２００とが提供されている。この実現においては、”電力マネジャ１０２”が設けられるが、この動作は、無線網を通じて基地局Ｂと一つ或いは複数のポータブル端末ＴＥＲとの間に分散させても良い。
【００３８】
ステップＳ１において、ある離散セットの品質要件、チャネル１１４の状態、及びビデオシーケンスの特性（例えば、ＰＳＮＲとＦＧＳ符号器１１２に対するレートとの間の関係）に対する適応化規則が、予め計算され、基地局Ｂ内に検索テーブル１０４として格納される。各組のデータに対して（Ｎｌｉｍ、Ｅｔ）の最適動作ペアがこの検索テーブル１０４内に提供される。
【００３９】
ステップＳ２において、スケーラブルビデオシーケンスの通信の最中に、これらＱｏＳ要件、チャネルの状態、及びビデオシーケンスの特性が、検出され、電力マネジャ１０２に報告される。この基準に基づいて、電力マネジャ１０２は、予め計算された検索テーブルにアクセスすることで、（Ｎｌｉｍ、Ｅｔ）の最適動作ペアを決定する。この最適動作ペアからのＮｌｉｍはＭＡＣ層１１６に提供され、一方、この最適動作ペアからのＥｔはＰＨＹ層１１８に提供される。ステップＳ３において、これら動作点は、無線チャネル１１４の時間と共に変動する、アプリケーションに特定な特性に適応するために頻繁に（例えば、時間Ｔの後に）更新される。
【００４０】
本発明は、ハードウェアとしても、ソフトウェアとしても、又はハードウェアとソフトウェアとの組合せとしても実現できることを理解されるべきである。ここに説明された方法を遂行するために採用される任意の種類のコンピュータ／サーバシステム、又は他の装置が、本発明の実施に対して適当である。ハードウェアとソフトウェアとの典型的な組合せは、ロードされ、実行されたとき、ここに説明された関連する方法を遂行するコンピュータプログラムを備える汎用コンピュータシステムであり得る。代わりに、本発明の一つ或いは複数の機能タスクを遂行するための専用のハードウェアを含む、特定用途向けのコンピュータを利用することもできる。本発明は、また、ここで説明された方法の実現を可能とする全ての関連する特徴を含み、コンピュータシステム内にロードされたとき、これら方法を遂行することができる、コンピュータプログラムとして実現することもできる。コンピュータプログラム、ソフトウェアプログラム、プログラム、又はソフトウェアは、ここでの文脈においては、情報処理能力を有するシステムに対して、ある特定の機能を直接的に、又は（ａ）別の言語、コード又は表記法に変換するか及び／又は（ｂ）異なるマテリアル形式(material form)にて再生するかのいずれか又は両方を行った後に、遂行させることを目的とする、セットのインストラクションの、任意の言語、コード又は表記法での、任意の表現を意味する。
【００４１】
図１０にはコンピュータシステム３００の一例が示されている。このコンピュータシステム３００は、大雑把には、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３０２と、メモリ３０４と、入／出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース３０６と、バス３０８と、外部デバイス３１０と、データベース３１２とを含む。ユーザ３１４は、コンピュータシステム３００と（例えば、検索テーブル１０４（図９）を生成するために）対話しても良い。
【００４２】
コンピュータ３００は、任意の汎用のシステムであっても、又は、標準のオペレーティングシステムソフトウェアを利用し、特定のハードウェアの動作を駆動するように設計され、他のシステムコンポーネント及びＩ／Ｏコントローラと互換性を有する、特定用途向けのシステムであっても良い。ＣＰＵ３０２は、単一処理装置であっても、パラレル動作が可能なマルチ処理装置であっても良く、また、一つ或いは複数の位置内の一つ或いは複数の処理ユニット間に分散させること、例えば、クライアントとサーバ上に分散させることもできる。メモリ３０４は、磁気媒体、光媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等を含む、任意の知られているタイプのデータメモリ及び／又は伝送媒体であり得る。更に、ＣＰＵ３０２と同様に、メモリ３０４は、単一の物理的位置に配置することも、一つ或いは複数のタイプのデータメモリから構成することも、また、様々な形態の複数の物理システム間に分散させても良い。
【００４３】
Ｉ／Ｏインタフェース３０６は、一つ或いは複数の外部デバイス３１０と情報を交換するための任意の知られたシステムであり得る。外部デバイス３１０は、Ｉ／Ｏインタフェース３０６と、追加のデバイスを用いて又はこれらを用いることなく、通信する能力を有する任意の知られているタイプの入／出力デバイスであり得る。バス３０８は、コンピュータ３００内のこれら複数のコンポーネントの各々の間の通信リンクを提供し、これも同様に、電気、光、無線等を含む、任意の知られているタイプの伝送リンクであり得る。他の知られているコンポーネントもこのコンピュータ３００内に組み込むことができる。
【００４４】
データベース３１２は、本発明を遂行するために必要な情報のためのメモリを提供しても良い。例えば、検索テーブル１０４（図９）は、このデータベース３１２内に格納しても良い。データベース３１２は、一つ又は複数のメモリデバイス、例えば、磁気ディスクドライブ又は光ディスクドライブを含んでも良い。更に、データベース３１２は、ネットワーク、例えば、ＬＡＮ、ＷＡＮ、又はインターネットの間に分散されたデータを含むこともできる。
【００４５】
本発明による電力マネジャ３２０は、メモリ３０４内にコンピュータプログラムコードとして格納されるように示されている。この電力マネジャ３２０は、ＱｏＳ要件等の”伝送特性(transmission properties)”、チャネル状態、ビデオシーケンスの特性等を決定／受信するための情報システム３２２と、各時間Ｔに対して、データベース３１２内に格納されている予め計算された検索テーブルにアクセスすることで、（Ｎｌｉｍ，Ｅｔ）の最適動作ペアを決定するための最適化システム３２４とを含む。これらＮｌｉｍ，とＥｔは、その後、Ｉ／Ｏインタフェース３０６を介してＭＡＣ層１１６とＰＹＳ層１１８（図９）に提供される。
【００４６】
本発明の様々な態様の上の説明は例示及び解説の目的で提示されたものである。これは排他的であること、すなわち、本発明を開示された形態そのものに制限すること、を意図するものではなく、明らかに、多くの修正物及びバリエーションが可能である。当業者においては明らかと思われるこのような修正物及びバリエーションも添付のクレームによって定義されるところの本発明の範囲内に含まれることを意図されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】最大再試行限界Ｎｌｉｍが総伝送電力に与える影響を図解する図である。
【図２】微粒スケーラブルビデオ伝送システムを図解する図である。
【図３】あるサンプルビデオシーケンスに対するＰＳＮＲを図解する図である。
【図４】異なる再試行限界に対する伝送を図解する図である。
【図５Ａ】大きなＰＬ、すなわちＰＬ＝１％に対する、ある与えられたＰＳＮＲに対して要求されるビット当りの要求伝送エネルギーＥｔを図解する図である。
【図５Ｂ】大きなＰＬ、すなわちＰＬ＝１％に対する、１パケットを成功のうちに送信するために必要とされる伝送の平均回数を図解する図である。
【図５Ｃ】大きなＰＬ、すなわちＰＬ＝１％に対する、１ビットを、再伝送を含めて、首尾良く送信するために必要とされるビット当りの伝送エネルギーを図解する図である。
【図６Ａ】小さなＰＬ、すなわちＰＬ＝０．０１％に対する、ある与えられたＰＳＮＲに対して要求されるビット当りの要求伝送エネルギーＥｔを図解する図である。
【図６Ｂ】小さなＰＬ、すなわちＰＬ＝０．０１％に対する、１パケットを成功のうちに送信するために必要とされる伝送の平均回数を図解する図である。
【図６Ｃ】小さなＰＬ、すなわちＰＬ＝０．０１％に対する、１ビットを、再伝送を含めて、首尾良く送信するために必要とされるビット当りの伝送エネルギーを図解する図である。
【図７】電力消費と距離との関係を図解する図である。
【図８】本発明の一つの実施例による流れ図を図解する図である。
【図９】本発明の一つの実施例による伝送システムを図解する図である。
【図１０】本発明の電力マネジャを実現するためのコンピュータシステムを図解する図である。
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【図２】
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【図３】
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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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【国際調査報告】
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