(57)【要約】  本発明は、移動通信システムにおけるマルチメディアデータの転送効率を高めることができるサービスを提供する無線リソース管理装置及び方法に関するものである。  本発明は、既設定の規則に従ってデータを分析して複数のビットストリームレイヤを分離し、それぞれのビットストリームレイヤの情報量を把握するデータ分析部；及び、データ分析部によって把握されたビットストリームレイヤの情報量により、周波数帯域を割り当てる無線リソース割当部を含み、使用者に直接的に影響が及ぼす応用階層の観点でデータ転送時のセル間干渉を低減させることができる。
2010504059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線リソース管理装置であって、
既設定の規則に従ってデータを分析して複数のビットストリームレイヤを分離し、それぞれのビットストリームレイヤの情報量を把握するデータ分析部；及び、
前記データ分析部で把握されたビットストリームレイヤの情報量により、周波数帯域を割り当てる無線リソース割当部を含むことを特徴とする無線リソース管理装置。
【請求項２】
前記無線リソース管理装置は、前記データ分析部で把握されたビットストリームレイヤの情報量に基づいて、特定の周波数に載せたビットストリームレイヤの周波数転送パワーを割り当てる周波数転送パワー割当部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の無線リソース管理装置。
【請求項３】
前記データ分析部は、副搬送波のパワー、リンク利得、イントラセル干渉、インターセル干渉及びノイズを用いて、信号対干渉及び雑音の比を算出した後、前記信号対干渉及び雑音の比により保証可能なチャンネル容量を算出し、前記チャンネル容量を用いてマルチメディア情報の表示に要求される総合であるデータレートを算出し、前記チャンネル容量及び前記データレートを用いて情報量が最大となるようにする基準を算出し、
前記周波数転送パワー割当部は、前記基準に基づいて周波数転送パワーを決定することを特徴とする請求項２に記載の無線リソース管理装置。
【請求項４】
前記周波数転送パワー割当部は、マルチセルが隣接している状況において、複数のセルのそれぞれが互いに異なる転送パワーパターンを有するように、周波数転送パワーを割り当てることを特徴とする請求項２に記載の無線リソース管理装置。
【請求項５】
前記データ分析部は、それぞれのビットストリームレイヤの情報量を把握した後、把握された情報量を当該ビットストリームレイヤのヘッダーに格納することを特徴とする請求項１に記載の無線リソース管理装置。
【請求項６】
前記無線リソース割当部は、前記データ分析部で把握されたビットストリームレイヤの情報量を用いて、データの重要度が高い順に周波数帯域をそれぞれ割り当てることを特徴とする請求項１に記載の無線リソース管理装置。
【請求項７】
前記無線リソース割当部は、前記データ分析部で把握されたビットストリームレイヤの情報量により、互いに異なるローディング比率を有する周波数帯域に割り当てて、情報量が最も高いビットストリームレイヤには副搬送波の分布が低い周波数帯域を割り当てて、情報量が低いビットストリームレイヤには副搬送波の分布が高い周波数帯域を割り当てることを特徴とする請求項１に記載の無線リソース管理装置。
【請求項８】
移動通信システムで送受信されるデータの情報量により、周波数帯域を割り当てる無線リソース管理装置での無線リソース管理方法であって、
無線リソース管理装置が、ビットストリームレイヤに分離できるレイヤード映像圧縮コデックを用いて、マルチメディア情報を複数のビットストリームレイヤに分離する第１の段階；
前記第１の段階で分離されたビットストリームレイヤのそれぞれの情報量を把握し、把握された情報を当該ビットストリームレイヤのヘッダーに格納する第２の段階；及び、
前記第１の段階で分離されたビットストリームレイヤの数だけ全体周波数帯域を一定に分け、前記第２の段階で把握されたビットストリームレイヤの情報量により、互いに異なる周波数帯域にそれぞれ割り当ててビットストリームレイヤを転送する第３の段階を含むことを特徴とする無線リソース管理方法。
【請求項９】
前記第３の段階において、ビットストリームレイヤを転送する時、各周波数帯域に載せる周波数転送パワーのサイズは、転送したい当該ビットストリームレイヤの情報量により決定されることを特徴とする請求項８に記載の無線リソース管理方法。
【請求項１０】
移動通信システムで送受信されるデータの情報量により、周波数帯域を割り当てる無線リソース管理装置での無線リソース管理方法であって、
無線リソース管理装置が、ビットストリームレイヤを分離できるレイヤード映像圧縮コデックを用いて、マルチメディア情報を複数のビットストリームレイヤに分離する第１の段階；
前記第１の段階で分離されたビットストリームレイヤのそれぞれの情報量を把握し、把握された情報を当該ビットストリームレイヤのヘッダーに格納する第２の段階；及び、
前記第１の段階で分離されたビットストリームレイヤの数だけ全体周波数帯域を区分し、前記第２の段階で把握されたビットストリームレイヤの情報量により、特定のビットストリームレイヤを互いに異なるローディング比率を有する周波数帯域に割り当てる第３の段階を含むことを特徴とする無線リソース管理方法。
【請求項１１】
前記第３の段階は、情報量が最も高いビットストリームレイヤには相対的に副搬送波の分布が低い周波数帯域を割り当てて、情報量が低いビットストリームレイヤには相対的に副搬送波の分布が高い周波数帯域を割り当てる段階であることを特徴とする請求項１０に記載の無線リソース管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線リソース管理装置及び方法に関し、移動通信システムにおけるマルチメディアデータの転送効率を高めることができるサービスを提供する無線リソース管理装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチセル環境において、無線通信技術のうち、性能低下を招く第一の原因は、隣接セル間干渉(Inter-Cell Interference；以下、“ＩＣＩ”という)と言えるが、これは、セルの外郭に位置する使用者に特にひどく発生し、セル全体の性能低下を招くことになる。
【０００３】
特に、高容量データであるマルチメディアサービスの場合には、セルの境界地域において保証し得るチャンネル容量が急激に低下するため、ＩＣＩを緩和させる技術が要求されている。
【０００４】
これにより、現在進行している無線リソース管理技法の大部分は、ＩＣＩを緩和してセル内の全体使用者のチャンネル容量又は効用を最大化することを目的とする。特に、互いに異なる階層間の最適化を追求するクロスレイヤ最適化(Cross-Layer Optimization)技術が研究されている。
【０００５】
例えば、クロスレイヤ最適化技術としては、ＪＳＣＣ(Joint Source and Channel Coding)技術、輻輳及びルーティング制御(Congestion and Routing Control)技術、 輻輳及び歪み最適化(Congestion and Distortion Optimization)技術などがある。
【０００６】
詳細に説明すれば、ＪＳＣＣ技術は、応用階層のソースコーディング(Source Coding)技法と、物理階層のチャンネルコーディング(Channel Coding)技法とを同時に考慮して、誤りの多いチャンネルではチャンネルコーディングを強く適用し、ソースコーディング側面で量子化パラメータを大きくする等の方法により両階層を連結する技術である。 輻輳及びルーティング制御技術は、ネットワーク階層で混雑が発生する場合、全体ネットワークの性能損失を予防するために転送階層のルーティングアルゴリズムを制御して、混雑が発生した地点のフローを調節する技術である。輻輳及び歪み最適化技術は、混雑によって転送すべきパケットの許容遅延値より遅延される場合、一定の限度の歪みを許容する範囲内でパケットを廃棄する等、応用階層とネットワーク又は転送階層とのクロスレイヤ最適化を追求する技術である。
【０００７】
しかしながら、無線網のリソースを管理する運用者は、前述した無線リソース管理技術の以外にも、使用者に直接的に影響が及ぼす応用階層の観点で無線リソースを管理する方法に対して研究する必要性を実感するようになった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、マルチセル環境において、マルチメディアが有する情報量に基づいて、マルチメディアデータ転送時のセル間干渉を低減させ、セルの全体チャンネル容量を増大させるための無線リソース管理装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明は、無線リソース管理装置であって、既設定の規則に従ってデータを分析して複数のビットストリームレイヤを分離し、それぞれのビットストリームレイヤの情報量を把握するデータ分析部；及び、前記データ分析部で把握されたビットストリームレイヤの情報量により、周波数帯域を割り当てる無線リソース割当部を含む。
【００１０】
他の本発明は、移動通信システムで送受信されるデータの情報量により、周波数帯域を割り当てる無線リソース管理装置での無線リソース管理方法であって、無線リソース管理装置が、ビットストリームレイヤに分離できるレイヤード映像圧縮コデックを用いて、マルチメディア情報を複数のビットストリームレイヤに分離する第１の段階；前記第１の段階で分離されたビットストリームレイヤのそれぞれの情報量を把握し、把握された情報を当該ビットストリームレイヤのヘッダーに格納する第２の段階；及び、前記第１の段階で分離されたビットストリームレイヤの数だけ全体周波数帯域を一定に分け、前記第２の段階で把握されたビットストリームレイヤの情報量により、互いに異なる周波数帯域にそれぞれ割り当ててビットストリームレイヤを転送する第３の段階を含む。
【００１１】
また他の本発明は、移動通信システムで送受信されるデータの情報量により、周波数帯域を割り当てる無線リソース管理装置での無線リソース管理方法であって、無線リソース管理装置が、ビットストリームレイヤを分離できるレイヤード映像圧縮コデックを用いて、マルチメディア情報を複数のビットストリームレイヤに分離する第１の段階；前記第１の段階で分離されたビットストリームレイヤのそれぞれの情報量を把握し、把握された情報を当該ビットストリームレイヤのヘッダーに格納する第２の段階；及び、前記第１の段階で分離されたビットストリームレイヤの数だけ全体周波数帯域を区分し、前記第２の段階で把握されたビットストリームレイヤの情報量により、特定のビットストリームレイヤを互いに異なるローディング比率を有する周波数帯域に割り当てる第３の段階を含む。
【００１２】
本発明で開示する無線リソース管理方法は、使用者に直接的に影響が及ぼす応用階層の観点で無線リソース管理に接近するクロスレイヤ最適化技術について言及する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の無線リソース管理装置及び方法は、使用者に直接的に影響が及ぼす応用階層の観点でデータ転送時のセル間干渉を低減させることができる。
【００１４】
また、本発明は、データ転送時、セル全体のチャンネル容量を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一般のＦＲＦ使用の一例を示す図である。
【図２】本発明による無線リソース管理装置の構成を詳細に示す図である。
【図３】ビットストリームレイヤを周波数に割り当てる方法を説明するための図である。
【図４】ビットストリームレイヤを互いに異なる副搬送波の密度を有する周波数帯域に割り当てる方法を説明するための図である。
【図５】図４の方法を二つのセルに適用した一例を示す図である。
【図６】図３の方法をマルチセルに適用した一例を示す図である。
【図７】本発明による無線リソース管理方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明による無線リソース管理方法の他の例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。
図１は、一般のＦＲＦ使用の一例を示す図である。
【００１７】
無線リソース管理技法には、セルプランニング(Cell Planning)、パワーコントロール及びスケジューリングなどの多様な方法があるが、無線リソース管理の大部分は下位階層でのチャンネル容量の増大を目的とする。
【００１８】
例えば、セルプランニングの場合、図１に示すように、周波数再使用係数(Frequency Reuse Factor；以下、“ＦＲＦ”という)を利用する方法がある。
【００１９】
ＦＲＦとは、セルラーシステムで周波数の効率を示すのに使用するパラメーターであって、全体周波数帯域をいくつのセルに分けるのかを示す。例えば、与えられた総チャンネルを７つに分け、７つの分かれた通話チャンネルをそれぞれ７つのセルに分ける場合、ＦＲＦは７となる。このとき、それぞれ異なる周波数が割り当てられた７つのセルの束をセルクラスタという。よって、ＦＲＦは、セルクラスタに含まれているセルの数を意味する。すなわち、ＦＲＦは、マルチセル環境において各セルが使用する周波数帯域に対する特徴を示す。
【００２０】
図１は、ＦＲＦが１、３及び７を用いた時の周波数の使用を示すが、セルに表記された番号は特定の周波数帯域のセパレーターである。ＦＲＦが１である場合には、全てのセルが同じ周波数帯域を使用することを意味する。ＦＲＦが１である場合、一つのバンドで使用し得るデータは大きいが、全てのセルが同じ周波数を使用するため、隣接セル間干渉(ＩＣＩ)がひどくなる。反面、ＦＲＦが高い場合には、ＩＣＩが低減するが、周波数の効率面において弱点がある。したがって、本発明では、ＦＲＦが７である場合にＩＣＩが最小になり得ると仮定して説明する。
【００２１】
図２は、本発明による無線リソース管理装置の構成を詳細に示す図であって、ビットストリームレイヤを周波数に割り当てる方法を説明するための図３、ビットストリームレイヤを互いに異なる副搬送波の密度を有する周波数帯域に割り当てる方法を説明するための図４、図４の方法を二つのセルに適用した一例を示す図５、図３の方法をマルチセルに適用した一例を示す図６を参照して説明する。
【００２２】
同図に示すように、無線リソース管理装置１００は、データ分析部１１０、無線リソース割当部１３０及び周波数転送パワー割当部１５０を含み、応用階層のマルチメディアの情報量に基づいて周波数帯域を割り当てたり、周波数のそれぞれの転送パワーのサイズを調節する。
【００２３】
詳細に説明すれば、データ分析部１１０は、図３に示すように、マルチメディア情報を複数のレイヤに分けられるレイヤード映像圧縮コデックを用いて複数のビットストリームレイヤに分離した後、それぞれのビットストリームレイヤの情報量のサイズを把握する。ここで、把握されたビットストリームレイヤの情報量は、ビットストリームレイヤのヘッダーに格納する。
【００２４】
例えば、マルチ副搬送波システムにおいて、何れか一つの副搬送波の信号対干渉及び雑音の比(Signal to Interference and Noise Ratio；以下，“ＳＩＮＲ”という)は、下記の数式１に示すようである。
【数１】
2010504059.tif 000003
【００２５】
ここで、ＳＩＮＲは、所望の信号の受信強度及び不所望の信号(騷音又は干渉)の受信強度間の比率、Ｓは副搬送波のパワー、Ｌはリンク利得、ＩＳＣはイントラセル干渉、ＩＯＣはインターセル干渉、ＮＯＣはノイズを意味する。
【００２６】
前記数式１で示すＳＩＮＲによって保証されるチャンネル容量Ｃは、下記の数式２のようである。
【数２】
2010504059.tif 000004
【００２７】
ここで、ＢＷは、副搬送波の周波数帯域を示す。このときのチャンネル容量はデータレートであるＲに関連付けて考えることができ、マルチメディアのデータレートは情報量に関連付けて下記の数式３のように示すことができる。
【数３】
2010504059.tif 000005
【００２８】
前記数式３において、Ｘは、マルチメディアをランダム変数(Random Variable)で表すものであり、このときにマルチメディアの表示に要求される総合はデータレートと一致する。ここで、チャンネル容量及びデータレートを同一であると仮定すれば、無線リソース管理をデータレートの観点で接近できる。
【００２９】
すなわち、マルチ副搬送波システムにおいてチャンネル容量が最大となることは、情報量を最大化するもので、これを数式で表現すれば下記の数式４のようである。
【数４】
2010504059.tif 000006
前記数式４において、ｋは、ユーザーインデックスを意味する。
【００３０】
無線リソース割当部１３０における周波数帯域の割当方法は、複数のビットストリームレイヤを互いに異なる周波数帯域にそれぞれ割り当てる方法と、ビットストリームレイヤを互いに異なるローディング比率を有する周波数帯域に割り当てる方法とに大別される。ここで、ビットストリームレイヤを互いに異なるローディング比率を有する周波数帯域に割り当てる方法は、後で適用される広域移動通信網で周辺セルの干渉を最小化するために考慮した方法である。
【００３１】
詳細に説明すれば、無線リソース割当部１３０は、図３に示すように、データ分析部１１０で分析されたビットストリームレイヤの情報量により、互いに異なる周波数帯域にそれぞれ割り当てる。ここで、第一のレイヤ(1st Layer)、第二のレイヤ(2nd Layer)の順にデータを区分したことは、重要度による区分であって、第一のレイヤがデータの重要度が最も高いレイヤを意味する。これは、無線リソース割当部１３０においてビットストリームレイヤを周波数帯域に割り当てる場合にも適用される。
【００３２】
また、無線リソース割当部１３０は、図４に示すように、データ分析部１１０で分析されたビットストリームレイヤを互いに異なるローディング比率を有する周波数帯域に割り当てる。このとき、情報量が最も高いビットストリームレイヤには相対的に副搬送波の分布が低い周波数帯域を割り当て、情報量が低いビットストリームレイヤには相対的に副搬送波の分布が高い周波数帯域を割り当てる。例えば、無線リソース割当部１３０は、データ分析部１１０によって算出された数式４を周波数帯域の割当に対して解を求め、これを用いて周波数帯域を割り当てる。
【００３３】
ここで、図４において、第一のレイヤ((1st Layer)、第二のレイヤ(2nd Layer)の順にデータを区分したことは、重要度による区分であって、第一のレイヤがデータの重要度が最も高いレイヤを意味する。無線リソース割当部１３０は、データの重要度が最も高い第一のレイヤを、副搬送波の分布(密度)が最も低い周波数帯域(図４の第一の周波数帯域及び第二の周波数帯域)に割り当てて、周辺セルからの干渉を低下させる。
【００３４】
例えば、図５に示すように、二つのセルから相対的に副搬送波の分布が低い周波数帯域を割り当てる場合、周波数効率の側面では弱点があるが、セル間に発生する干渉の低減効果を期待できる。
【００３５】
周波数転送パワー割当部１５０は、特定の周波数に載せたビットストリームレイヤの情報量を考慮して周波数の転送パワーを割り当てる。ここで、周波数転送パワー割当部１５０は、図６に示すように、マルチセルが隣接している状況において、自己セルを除いた他のセルの転送パワーパターンをそれぞれ異なるように割り当てるＦＲＦ概念を適用する。このように転送パワーのサイズをセル毎に異なるように割り当てると、セルの外郭又は境界地域で発生するＩＣＩを大幅低減させることができる。
【００３６】
例えば、周波数転送パワー割当部１５０は、データ分析部１１０によって算出された数式４を周波数転送パワーに対して解を求め、これを用いて周波数転送パワーのサイズを決定する。
【００３７】
図７は、本発明による無線リソース管理方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【００３８】
まず、無線リソース管理装置１００のデータ分析部１１０は、ビットストリームレイヤに分離できるレイヤード映像圧縮コデックを用いて、マルチメディア情報を複数のビットストリームレイヤに分離する(Ｓ１０１)。
【００３９】
次に、データ分析部１１０は、段階Ｓ１０１で分離されたビットストリームレイヤのそれぞれの情報量を把握し、把握された情報を当該ビットストリームレイヤのヘッダーに格納する(Ｓ１０３)。
【００４０】
無線リソース割当部１３０は、分離されたビットストリームレイヤの数だけ全体周波数帯域を一定に分け、段階Ｓ１０３で把握されたビットストリームレイヤの情報量により、互いに異なる周波数帯域にそれぞれ割り当ててビットストリームレイヤを転送する(Ｓ１０５)。ここで、ビットストリームレイヤを転送する時、各周波数帯域に載せる周波数転送パワーのサイズは、周波数転送パワー割当部１５０で転送したい当該ビットストリームレイヤの情報量を判断した後、データ分析部１１０により算出された数式４のような最適化アルゴリズムを用いて決定する。
【００４１】
ビットストリームレイヤの情報量は、使用者の要求に応じて色々な加重値を考慮することも可能である。
【００４２】
図８は、本発明による無線リソース管理方法の他の例を説明するためのフローチャートである。
まず、無線リソース管理装置１００のデータ分析部１１０は、ビットストリームレイヤを分離できるレイヤード映像圧縮コデックを用いて、マルチメディア情報を複数のビットストリームレイヤに分離する(Ｓ２０１)。
【００４３】
次に、データ分析部１１０は、段階Ｓ２０１で分離されたビットストリームレイヤのそれぞれの情報量を把握し、把握された情報を当該ビットストリームレイヤのヘッダーに格納する(Ｓ２０３)。
【００４４】
無線リソース割当部１３０は、分離されたビットストリームレイヤの数だけ全体周波数帯域を分け、 データ分析部１１０で把握されたビットストリームレイヤの情報量により、特定のビットストリームレイヤを互いに異なるローディング比率を有する周波数帯域に割り当てる(Ｓ２０５)。
【００４５】
ここで、無線リソース割当部１３０は、情報量が最も高いビットストリームレイヤには相対的に副搬送波の分布(密度)が低い周波数帯域を割り当てて、情報量が低いビットストリームレイヤには相対的に副搬送波の分布が高い周波数帯域を割り当てる。
【００４６】
本発明で開示する無線リソース管理装置は、詳細な説明で別途の独立的な装置で具現したが、移動通信システム内の構成(例えば、基地局等)の何れか一つと共に一つのシステムで具現されて無線リソースを管理することも可能である。
【００４７】
なお、本発明の詳細な説明では具体的な実施例について説明したが、本発明の要旨から逸脱しない範囲内で多様に変形・実施が可能である。よって、本発明の範囲は、前述の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。
【符号の説明】
【００４８】
１００…無線リソース管理装置
１１０…データ分析部
１３０…無線リソース割当部
１５０…周波数転送パワー割当部
【図１】
2010504059.tif 000007
【図２】
2010504059.tif 000008
【図３】
2010504059.tif 000009
【図４】
2010504059.tif 000010
【図５】
2010504059.tif 000011
【図６】
2010504059.tif 000012
【図７】
2010504059.tif 000013
【図８】
2010504059.tif 000014
【国際調査報告】
2010504059.tif 000015
2010504059.tif 000016