下一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中可伸縮視頻多播模型和資源分配算法的研究.pdf

1、近幾年來，隨著移動(dòng)通信的迅速發(fā)展，下一代無線通信網(wǎng)絡(luò)將為終端用戶提供更高的帶寬和傳輸速率，這使得移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的視頻傳輸成為了可能，其中主要包括一些有嚴(yán)格時(shí)延限制的實(shí)時(shí)視頻多播業(yè)務(wù)，例如數(shù)字視頻會議、體育直播、網(wǎng)絡(luò)游戲等等。
　　現(xiàn)有無線終端技術(shù)的發(fā)展使得無線終端種類不斷增加，無線移動(dòng)終端將在基站覆蓋范圍內(nèi)隨意停留以及切換，大幅增加了網(wǎng)絡(luò)中的視頻終端異構(gòu)性，而這種狀況在多播傳輸中更為嚴(yán)重。而可伸縮視頻編碼SVC(Scalable

2、video Coding)以及自適應(yīng)調(diào)制編碼AMC(Adaptive Modulation and Coding)被認(rèn)為是解決無線信道差異性的最有效手段，它可以根據(jù)用戶信道的瞬時(shí)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)的資源分配，基于AMC的可伸縮視頻多播所要解決的關(guān)鍵問題就是如何在有限的系統(tǒng)資源限制相愛為視頻層選擇合適的調(diào)制編碼方案，使系統(tǒng)的效用達(dá)到最大。
　　隨著移動(dòng)技術(shù)的不斷發(fā)展，在同一個(gè)小區(qū)內(nèi)會存在不同的基站，而同一個(gè)用戶終端也可以接收到不同基站傳輸

3、過來的數(shù)據(jù)，多基站協(xié)作逐漸成為當(dāng)前研究的課題，在基于多基站的可伸縮視頻多播模型中，要解決的關(guān)鍵問題就是如何為每個(gè)視頻層選擇合適的MCS(Modulation and Coding Scheme)以及傳輸基站，以及在考慮功率分配問題的時(shí)候如何為所有基站的子載波分配合適的功率。
　　針對以上問題，本文主要從以下兩個(gè)方面對可伸縮視頻多播機(jī)制進(jìn)行研究:
　　1.提出單基站可伸縮視頻多播遺傳算法。本文首先分析了單基站可伸縮視頻多播基礎(chǔ)

4、傳輸模型，分析需要分配的網(wǎng)絡(luò)資源，提出了單基站系統(tǒng)中視頻層MCS分配問題，證明了該問題為NP難解問題，接著把該NP難解問題轉(zhuǎn)化成整數(shù)規(guī)劃問題，并對視頻層MCS方案選擇進(jìn)行編碼以及對約束條件進(jìn)行線性松弛，提出用于解決該問題的遺傳算法，同時(shí)為了提高算法的收斂特性，增加了一個(gè)動(dòng)態(tài)懲罰函數(shù)項(xiàng)。最后仿真實(shí)驗(yàn)證明該算法的性能比同類的單基站算法的性能要優(yōu)越，并最大限度的接近最優(yōu)算法的性能。
　　2.提出了多基站系統(tǒng)模型以及該模型中聯(lián)合MCS以及

5、功率分配算法。建立了多基站系統(tǒng)中可伸縮視頻多播模型，對該問題中資源分配問題進(jìn)行了詳細(xì)研究，并且考慮子載波的功率分配問題，提出了多基站系統(tǒng)中聯(lián)合視頻層MCS以及功率分配問題。為了解決該聯(lián)合資源分配問題，對該問題進(jìn)行了分步解決，首先提出了多基站系統(tǒng)中視頻層MCS分配問題，提出了用于解決該問題的偽多項(xiàng)式時(shí)間的動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法，接著以該動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法為基礎(chǔ)，提出了用戶解決多基站系統(tǒng)中聯(lián)合MCS以及功率分配的貪婪算法，仿真實(shí)驗(yàn)證明本文提出的多基站算法進(jìn)