专利名称：用于管理无线资源的装置和方法
技术领域：
本发明一般地涉及用于管理无线资源的装置和方法，更具体地，涉及 在移动通信系统中发送多媒体数据时能够用于提高发送效率的用于管理 无线资源的装置和方法。
背景技术：
在基于多小区环境的无线通信技术中通信性能下降的大多数原因可
以认为是小区间干扰(下文中称为"ICI")。这对于位于小区的靠外部分
的用户尤其严重，并且成为4吏整个小区的性能下降的原因。
特别地，对于提供高容量数据的多媒体业务，由于在小区的边界区域
中能够保证的信道容量突然下降，所以实质上需要用于减轻ICI的技术。
因此，当前正在开展的管理无线资源的大多数冲支术旨在针对位于小区
中的所有用户减轻ICI并且使信道容量或有效性最大化。特别地，已开展
实现不同层之间的优化的跨层优化技术的研究。
例如，跨层优化4支术包括信源信道联合编码(Joint Source and Channel Coding, JSCC)技术、拥塞和路由控制技术、拥塞和失真优化 技术等等。
下面具体描述这样的跨层优化技术。JSCC是一种考虑用于应用层的 信源，码技术和用于物，层的信道编码技-术两者、使用用于对具有很，误
的量化M的方法、用于将应用层连接到物理层的技术。拥塞和路由控制 技术是一种用于在网络层中发生拥塞时通过控制传输层的路由算法控制 拥塞发生处的流以防止整个网络的性能损失的技术。拥塞和失真优化技术 是一种用于例如在由于拥塞而出现时延大于待发送包的容许时延时通过 在可允许的预定失真范围内将包丢弃而实现应用层与网络层或传输层之 间的跨层优化的技术。
但是，管理无线电网络的资源的运营商知道，除了上述无线资源管理技术之外，还需要研究从直接影响用户的应用层的角度管理无线资源的方 法
发明内容
技术问题
因此，鉴于现有技术中出现的以上问题提出本发明，并且本发明的目 的是提供一种用于管理无线资源的装置和方法，该装置和方法基于多小区 环境中的多媒体信息量在变换多^^体数据时减少小区间干扰并增加所有 小区的信道容量。
技术方案
为实现以上目的，本发明提供一种用于管理无线资源的装置，包括 数据分析单元，其用于通过根据预定规则分析数据将数据分成形成分层结 构的多个比特流层，并且检测各比特流层的信息量；以及无线资源分配单 元，其用于基于由数据分析单元检测出的比特流层的信息量将比特流层分 配给频带。
此夕卜，本发明还提供一种在用于根据移动通信系统中发送或接收的数 据的信息量将无线资源分配给频带的无线资源管理装置中的无线资源管 理方法，包括第一步骤，无线资源管理装置使用能够将多媒体信息分离 成比特流层的分层视频压缩编解码器将多媒体信息分离成形成分层结构 的多个比特流层；第二步骤，检测在第一步骤分离出的各比特流层的信息 量，并将检测出的信息量存储在相应比特流层的头部中；以及第三步骤， 利用在第一步骤分离出的比特流层的数目划分整个频带，并基于在第二步 骤检测出的比特流层的信息量将各比特流层分配给不同的频带，并且通过 相应的频带发送所分配的比特流层。
另夕卜，本发明还提供一种在用于根据移动通信系统中发送或接收的数 据的信息量将无线资源分配给频带的无线资源管理装置中的无线资源管 理方法，包括第一步骤，无线资源管理装置使用能够将多媒体信息分离 成比特流层的分层视频压缩编解码器将多媒体信息分离成形成分层结构 的多个比特流层；第二步骤，检测在第一步骤分离出的各比特流层的信息 量，并将检测出的信息量存储在相应比特流层的头部中；以及第三步骤， 利用在第一步骤分离出的比特流层的数目划分整个频带，并基于在第二步骤检测出的比特流层的信息量将各比特流层分配给具有不同负载率
(loading ratio)的频带。 有益效果
如上所述，从直接影响用户的应用层的角度看，根据本发明的用于管 理无线资源的装置和方法的优点在于该装置和方法能够在发送数据时减 少小区之间的干扰。
此夕卜，本发明的优点还在于它能够在发送数据时增加所有小区的信道 容量。
图l是示出典型FRF的使用示例的示图2是示出才艮据本发明的用于管理无线资源的装置的构造的详细示
图;
图3是示出将比特流层分配给频带的方法的示图4是示出将比特流层分配给具有不同副载波密度的频带的方法的
示图5是示出将图4的方法应用到两个小区的示例的示图 图6是示出将图3的方法应用到多个小区的示例的示图 图7是根据本发明实施例的无线资源管理方法的流程图；以及 图8是才艮据本发明另一实施例的无线资源管理方法的流程图。
优选实施方式
本发明中公开的无线资源管理方法旨在从直接影响用户的应用层的 角度借助跨层优化技术进行无线资源管理。
在下文中，参考附图具体描述本发明的实施例。
图l是示出典型频率重用因子(Frequency Reuse Factor, FRF)的 示例的示图。
6用于管理无线资源的技术包括各种方法，如小区规划、功率控制以及 调度，并且无线资源管理的大多数目的是增加下层的信道容量。
例如，对于小区规划，如图l所示，使用了使用频率重用因子(下文
中称为"FRF")的方法。
FRF是用于指示蜂窝系统中的频率效率的^，指出整个频带所分 成的小区数目。例如，当利用7划分给定信道的总数并且7个业务信道分 别被分配给7个小区时，FRF为7。在这种情况下，被分配以不同频率的 7个小区的群被称为小区簇。因此，FRT表示小区簇中包括的小区的数目。 也就是说，FRF指示在多小区环境中相应小区所使用的频带的特性。
图l图示了使用l、 3、 7作为FRF时的频率使用。小区中指出的标 号是用于特定频带的分隔符。FRF为1的情况表示所有小区都使用相同 的频带。在FRF为1时， 一个频带中可使用的数据量大，但是所有小区 都使用相同的频率，因此ICI过度增加。相反，在FRF高时，ICI减小， 但是从频率效率的角度存在缺点因此，在本发明中，在假设FRF为7 时可以使ICI最小化的情况下进行描述。
图2是示出用于管理无线资源的装置的构造的详细示图。该无线资源 管理装置参考图3、图4、图5和图6予以具体描述，其中，图3示出将 比特流层分配给频带的方法，图4示出将比特流层分配给具有不同副载波 密度的频带的方法，图5示出将图4的方法应用到两个小区的示例，而图 6示出将图3的方法应用到多个小区的示例。
如附图中所示，无线资源管理装置100包括数据分析单元110、无线 资源分配单元130和频率发射功率分配单元150，并且用于基于应用层的 多媒体信息量分配频带或控制每个频率处的发射功率的密度。
具体而言，数据分析单元110使用能够将多媒体信息分成多个比特流 层的分层视频压缩编解码器将多媒体信息分成形成分层结构的多个比特 流层，如图3所示，其后，检测各比特流层的信息量。检测出的各比特流 层的信息量被存储在比特流层的头部中。
例如，多副载波系统中任一副载波的信号干扰噪声比(Signal to Interference and Noise Ratio,以下称为SINR)由以下等式[1表示
5膽=~- 『11在这种情况下，SINR是期望信号的接收强度与非期望信号(噪声或 干扰)的接收强度的比，其中，S是副载波的功率，L是链路增益，Isc 是小区内干扰，Ioc是小区间干扰，而No是噪声。
根据等式[1中的SINR所保证的信道容量C由以下等式[21表示
C-5『.log(l + S/ W2) [2
其中，BW表示副载波的频带，并且此时的信道容量认为是与数据速率R 有关。多媒体的数据速率可以由与信息量有关的以下等式[3表示
及-Z附) [3
。/"
在等式[3中，X表示由随机变量表示的多媒体。在这种情况下，表 示多媒体所需的随机变量的总和与数据速率相同。当假设信道容量与数据 速率相同时，可以从数据速率的角度进行无线资源管理。
也就是说，多信道副载波系统中的信道容量的最大化意味着信息量的 最大化，其中信息量的最大化由以下等式[4表示
MaxZ碼.log(l +房i^ ) = Mcc军Z //(X) [4j
其中，k表述用户索引。
无线资源分配单元130将形成分层结构的比特流层分配给频带的方 法可以分成将多个比特流层分配给不同频带的方法和将比特流层分配给 具有不同负载率的频带的方法。此外，将比特流层分配给具有不同负载率 的频带的方法是一种被认为使宽带移动通信网络中来自附近小区的干扰 最小化的方法，该方法将在以后使用。
下面具体描述该操作。如图3所示，无线资源分配单元130基于由数 据分析单元110分析得到的相应比特流层的信息量，将多个比特流层分配 给不同的频带。基于重要性将数据以第一层、第二层等等的顺序进行划分， 这仅供参考。第一层表示重要性最高的层。在无线资源分配单元130将比 特流层分配给频带的情况下也应用这样的划分方法。
其次，如图4所示，无线资源分配单元130将经过数据分析单元110 分析的比特流层分配给具有不同负载率的频带。具有最大信息量的比特流 层被分配给具有较低的副载波分布的频带，而具有小信息量的比特流层被分配给具有较高的副载波分布的频带。例如，无线资源分配单元130获得 针对频带的分配由数据分析单元110计算出的等式[4的解，并使用该解将 比特流层分配给频带。
在图4中，基于重要性以第一层、第二层等等的顺序划分数据，这仅 供参考。第一层表示具有最高的数据重要性的层。无线资源分配单元130 将具有最高数据重要性的第一层分配给具有最低的副载波分布(密度)的 频带(即图4中的第一频带和第二频带)，从而减少来自附近小区的干扰。
例如，如图5所示，当将具有较低的副载波分布的频带分配给两个小 区时，不利于频率效率，但是可以期望具有降低小区之间的干扰的优点。
频率发射功率分配单元150在考虑到特定频率中承载的比特流层的 信息量的情况下分配频率处的发射功率。频率发射功率分配单元150使用 指出在多个小区彼此相邻的情形下不同的发射功率模式分别被分配给各 小区而不是所关心的小区的FRF概念，如图6所示。如果发射功率的强 度以这种方式被有差别地分配给相应的小区，则可以大大降低小区的靠外 部分或边界中出现的ICI。
例如，频率发射功率分配单元150获得针对频率发射功率由数据分析 单元110计算出的等式[4]的解，并^^用该解确定频率发射功率的强度。
图7是根据本发明实施例的无线资源管理方法的流程图。
首先，在步骤SlOl，无线资源管理装置100的数据分析单元110使 用能够将多媒体信息分成比特流层的分层视频压缩编解码器将多媒体信 息分离成形成分层结构的多个比特流层。
接着，在步骤S103,数据分析单元110检测在步骤S101分离出的各 比特流层的信息量，并且将检测出的信息量存储在相应比特流层的头部 中。
在步骤S105,无线资源分配单元130利用在步骤S101分离出的比特 流层的数目均等地划分整个频带，基于在步骤S103检测出的比特流层的 信息量将比特流层分配给不同的频带，并且通it^目应的频带发送比特流 层。在这种情况下，当发送比特流层时，在由频率发射功率分配单元150 确定期望发送的对应比特流层的信息量之后，使用由数据分析单元110计 算出的等式[4]的优化算法确定在每个频带中要承载的频率发射功率的强 度。
比特流层的信息量也可以根据用户的请求在考虑多个加权的情况获得。
图8是根据本发明另一实施例的无线资源管理方法的流程图。
首先，在步骤S201，无线资源管理装置100的数据分析单元110使 用能够将多媒体信息分离成比特流层的分层视频压缩编解码器将多媒体 信息分离成多个比特流层。
接着，在步骤S203,数据分析单元110检测在步骤S201分离出的各 比特流层的信息量，并且将检测出的信息量存储到相应比特流层的头部 中。
在步骤S205,无线资源分配单元130利用在步骤S201分离出的比特 流层的数目划分整个频带，并且基于由数据分析单元110检测出的比特流 层的信息量将特定比特流层分配给具有不同负载率的频带。
在这种情况下，无线资源分配单元130将具有最大信息量的比特流层 分配给具有较低的副载波分布(密度)的频带，并且将具有小信息量的比 特流层分配给具有较高的副载波分布的频带。
在以上实施例中，本发明中公开的用于管理无线资源的装置被实现为 独立的设备，但是可以与移动通信系统中的任一部件(例如，基站等)一 起集成为单个系统中以管理无线资源。
发明的模式 工业可应用性
如上所述，从直接影响用户的应用层的观点看，根据本发明的用于管 理无线资源的装置和方法的优点在于该装置和方法能够在发送数据时减 少小区之间的干扰。
此外，本发明的优点还在于它能够在发送数据时增加所有小区的信道 容量。
本领域技术人员应当理解，在不背离本发明的技术精神和实质特征的 情况下，本发明可以被实现为其它实施例，因此以上实施例仅为示例性的，
而非限制性的。本发明的范围由所附权利要求书限定，而不是由具体的说 明书限定。根据权利要求书的含义和范围及其等同构思能够得出的所有变 化和修改应当理解为包括在本发明的范围内。
10
权利要求
1.一种用于管理无线资源的装置，包括数据分析单元，其用于通过根据预定规则分析数据将所述数据分离成形成分层结构的多个比特流层，并且检测各比特流层的信息量；以及无线资源分配单元，其用于基于由所述数据分析单元检测出的所述比特流层的信息量将所述比特流层分配给频带。
2. 根据权利要求l所述的装置，还包括频率发射功率分配单元，其用于基于由所述数据分析单元检测出的所 述比特流层的信息量，分配在特定频率中承载的所述比特流层的频率发射 功率。
3. 根据权利要求2所述的装置，其中所述数据分析单元使用副载波的功率、^增益、小区内干扰、小区 间干扰和噪声计算信号干扰噪声比；根据所述信号干扰噪声比计算所保证 的信道容量；使用所述信道容量计算数据速率，所述数据速率是表示多媒 体信息所需的总和；以及使用所述信道容量和所述数据速率计算4吏所述信 息量最大化的基准；以及所述频率发射功率分配单元基于所逆基准确定所述频率发射功率。
4. 根据权利要求2所述的装置，其中，所述频率发射功率分配单元 分配所述频率发射功率使得在多个小区彼此相邻的情形下所述多个小区 具有不同的发射功率模式。
5. 根据权利要求1所述的装置，其中所述数据分析单元检测各比特 流层的信息量，并且将检测出的信息量存储在相应比特流层的头部中。
6. 根据权利要求l所述的装置，其中所述无线资源分配单元使用由 所述数据分析单元检测出的所述比特流层的信息量以重要性递减的顺序 将所述比特流层分配给频带。
7. 根据权利要求l所述的装置，其中所述无线资源分配单元以使得具有最大信息量的比特流层被分配给 具有低副载波分布的频带而具有的信息量少的比特流层被分配给具有高 副载波分布的频带的方式，基于由所述数据分析单元检测出的所述比特流 层的信息量将所述比特流层分配给具有不同负载率的频带。
8. —种在用于根据移动通信系统中发送或接收的数据的信息量将无线资源分配给频带的无线资源管理装置中的无线资源管理方法，包括第一步骤，所述无线资源管理装置使用能够将多^^体信息分离成比特流层的分层^L频压缩编解码器将多媒体信息分离成形成分层结构的多个比特流层；第二步骤，检测在所述第一步骤分离出的各比特流层的信息量，并将检测出的信息量存储在相应比特流层的头部中；以及第三步骤，利用在所述第一步骤分离出的比特流层的数目划分整个频带，并且基于在所述第二步骤检测出的所述比特流层的信息量将所述比特流层分配给不同的频带，并且通it^目应的频带发送所分配的比特流层。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中，执行所述第三步骤，使得在发送所述比特流层时，基于期望发送的相应比特流层的信息量确定每个频带中要承载的频率发射功率的强度。
10. —种在用于根据移动通信系统中发送或接收的数据的信息量将无线资源分配给频带的无线资源管理装置中的无线资源管理方法，包括第一步骤，所述无线资源管理装置使用能够将多^^体信息分离成比特流层的分层视频压缩编解码器将多媒体信息分离成形成分层结构的多个比特流层；第二步骤，检测在所述第一步骤分离出的各比特流层的信息量，并将检测出的信息量存储在相应比特流层的头部中；以及第三步骤，利用在所述第一步骤分离出的比特流层的数目划分整个频带，并且基于在所述第二步骤检测出的所述比特流层的信息量将所述比特流层分配给具有不同负载率的频带。
11. 根据权利要求10所述的方法，其中，执行所述第三步骤，使得具有最大信息量的比特流层被分配给具有较低的副载波分布的频带，并且具有的信息量少的比特流层被分配给具有较高的副载波分布的频带。
全文摘要
本发明涉及一种用于管理无线资源的装置和方法，该装置和方法能够用于在移动通信系统中发送多媒体数据时提高发送效率。所述无线资源管理装置包括数据分析单元(110)，该数据分析单元(110)用于通过根据预定规则分析数据将数据分离成形成分层结构的多个比特流层，并且检测各比特流层的信息量。无线资源分配单元(130)基于由数据分析单元检测出的所述比特流层的信息量将所述比特流层分配给频带。本发明的优点在于它能够从直接影响用户的应用层的角度减少小区间干扰。
文档编号H04W72/04GK101518132SQ200780034858
公开日2009年8月26日 申请日期2007年4月26日 优先权日2006年9月19日
发明者李亨极, 李相勋 申请人:延世大学校产学协力团