存在关闭小区的情况下为多媒体传输提供最小覆盖的方法

摘要

一种在包括小区且其中至少一个小区被关闭的蜂窝通信网络中为多媒体传输提供至少最低覆盖的方法，所述多媒体被划分成若干独立自主的多媒体分区，包括如下步骤：在正常范围上从所述被关闭小区的所有邻居小区(3-8)发射主要子集的多媒体分区，在扩展范围(3′-8′)上从所述被关闭小区(1)的至少第一(3-8)和第二(3-8)邻居小区发射辅助子集的多媒体分区，在第一和第二小区相邻时，所述第一邻居小区(3-8)的辅助子集与所述第二邻居小区(3-8)的辅助子集部分不相交。

说明书

本发明的技术领域是通信网络的领域。

更具体而言，本发明涉及一种优化至少一个小区被关闭的蜂窝通信 网络中覆盖的方法。

为了在网络级节省能量，在总负载低时，例如在晚上，可以关掉蜂 窝网络的一些小区。

不过，关闭小区会在所述被关小区原来覆盖的区域中产生空洞。

至少一个实施例的目的是提出以至少最低的服务质量覆盖这样的覆 盖空洞，同时使网络的全局发射功率预算最小化。尤其在多媒体内容传 输的帧中，是采用多描述编码(MDC)带来的灵活性实现所述目的的。

至少一个实施例的目的是一种在包括小区且其中至少一个小区被关 闭的蜂窝通信网络中为多媒体传输提供至少最低覆盖的方法，所述多媒 体被划分成若干独立自主的多媒体分区(multimedia partition)，包括如下 步骤：

-在正常范围上从所述被关闭小区的所有邻居小区发射所有多媒体 分区的主要子集的多媒体分区，

-在扩展范围上从所述被关闭小区的至少第一和第二邻居小区发射 所有多媒体分区的辅助子集的多媒体分区，所述辅助子集整体上与所述 主要子集不相交，

在所述第一小区和所述第二小区相邻时，所述第一邻居小区的辅助 子集与所述第二邻居小区的辅助子集部分不相交。

根据另一个特征，所述被关闭小区的邻居小区中的每个小区在扩展 范围上发射至少一个多媒体分区。

根据另一个特征，所述被关闭小区的邻居小区中的至少一个小区在 扩展范围上发射所有多媒体分区中的每个多媒体分区。

根据另一个特征，通过增加保护码来保护在扩展范围上至少一个多 媒体分区的发射。

根据另一个特征，通过前向纠错FEC保护所述发射。

根据另一个特征，在扩展范围上发射至少一个多媒体分区是利用大 致等于用于在正常范围上发射的正常发射功率的发射功率实现的。

根据另一个特征，在扩展范围上发射至少一个多媒体分区是利用相 对于用于在正常范围上发射的正常发射功率扩展的发射功率实现的。

根据另一个特征，邻居小区的所述主要子集和所述辅助子集的并集 包括所有多媒体分区。

替代地，根据另一个特征，若干多媒体分区是邻居小区的所述主要 子集和所述辅助子集所缺少的，因此不从所述小区发射。

根据另一个特征，所述若干缺少的多媒体分区的数量被确定，使得， 考虑到任何可能发生的保护预算，用于所述邻居小区的功率预算少于或 等于所述小区如果它要在正常范围上发射所有多媒体分区的功率预算。

根据另一个特征，所述若干缺少的多媒体分区的数量等于所述辅助 子集的基数与所述保护码的编码速率之比。

根据另一个特征，独立自主多媒体分区的数量等于被关闭小区的邻 居小区数量的一半乘以所述辅助子集的基数。

根据另一个特征，被关闭小区规律地散布于所有小区中。

从下文相对于附图给出的详细例示性描述，其他特征、细节和优点 将变得更加明显，附图中：

-图1-4是具有至少一个被关闭小区的例示性蜂窝网络的示意平 面图，

-图5是所述被关闭小区的覆盖的放大细节，

-图6-7是一些关闭模式的例示。

多描述编码(MDC)是一种将单个多媒体内容比特流分割成至少两 个被称为多媒体分区或描述或层的独立子流的技术。每个多媒体分区都 要被独立的传输。可以通过多条不同路径路由每个分区的分组。在接收 时，可以使用任何分区对多媒体比特流解码。在超过一个分区被接收到 并可用时，解码器能够联合地处理它们，所得的多媒体质量提高。如果 接收到所有的原始分区并可用于解码，则可得到最高的再现质量。MDC 的本来目的是为多媒体流传输提供错误恢复。由于可以将任意和更少数 量的分区用于对原始流解码，所以网络拥塞或分组丢失(在诸如因特网 的尽力而为网络中这是常见的情况)不会中断多媒体内容的传输和显 示，而仅仅导致质量(暂时)损失。

为了补偿小区关闭带来的覆盖空洞，已知会寻求所述被关小区的至 少一些邻居小区的帮助以提高其发射功率。这种解决方案对于所有类型 的被传输内容都是适当的。

不过，在考虑多媒体内容时，可能进一步降低MDC的性质、网络上 的全局发射功率预算，同时保证令人满意的接收或体验质量(QoE)。

图1示出了将用于帮助描述本申请原理的例示性蜂窝网络。所述网络 包括一些小区1，3-8。它们之一，小区1被关闭。其邻居小区，例如小区 3-8在工作，试图补偿原来由小区1覆盖的区域1中导致的覆盖空洞。

根据一个实施例，将要发射的多媒体内容分成n个独立自主的多媒体 分区，例如MDC分区。由于这些分区是独立和自主的，可用于在每个区 域中接收的数量未必是最大值n，而是可以减小到更少的数量，以便减 小全局发射功率预算。一旦至少一个分区可以在，包括由于关闭小区1 留下的覆盖空洞，的每个区域中被接收，就提供了最小覆盖。

提出的方法可以通过如下方式为多媒体传输提供至少最小覆盖：在 正常范围上从所述被关闭小区1的所有邻居小区3-8发射所有多媒体分区 的主要子集的多媒体分区，以及在扩展范围上从所述被关闭小区1的至 少第一和第二邻居小区3-8发射所有多媒体分区的辅助子集的多媒体分 区。这里可以将正常范围理解为通常针对一个小区的范围，即，在所有 小区都工作时使用的范围。这里可以将扩展范围理解为扩展成至少覆盖 所述被关闭小区1的中心2的范围。

主要和辅助子集被针对每个小区分别定义，对于一个小区和另一个 小区，可以不同。有利地，给定小区的辅助子集与所述小区的主要子集 完全不相交，因为一个给定分区，如果由给定小区发射，则在正常范围 或扩展范围上发射。

在本申请中必须要将完全不相交理解为不共同包括任何元素(这里 为分区)。

为了受益于MDC的性质，在所述第一邻居小区和所述第二邻居小区 相邻时，第一邻居小区的辅助子集有利地与第二邻居小区的辅助子集部 分不相交。在以下文本中将这种规则称为“不相邻规则”。

在本申请中必须要将部分不相交理解为不完全重叠。换言之，第一 集合中包括的至少一个元素不包括在与所述第一集合部分不相交的第 二集合中，或第二集合中包括的至少一个元素不包括在第一集合中。换 言之，至少一个元素包括在仅两个集合之一中。

相反，在所述第一邻居小区和所述第二邻居小区不相邻时，它们可 以发射相同的分区，即它们的相应辅助子集可以恰好重叠。

为了例示所述规则，可以参考图2-4所示的示例。这里，拓扑为六边 形，被关闭小区1具有六个邻居小区3-8。这里假设MDC使用三个(n＝3) 不同的分区，即P1，P2，P3。为了执行“不相邻规则”，第一小区3可以 利用图2所示的扩展范围3′发射P1，第二小区4可以利用图3所示的扩展区 域4′发射部分不相交子集，即不仅仅包括P1，例如P2，第三小区5可以利 用图4所示的扩展范围5′发射部分不相交子集，即不仅仅包括P2，例如P3。 为了完成这幅图，在仍然执行规则的同时，小区6可以利用图2所示的扩 展范围6′发射P1，小区7可以利用图3所示的扩展区域7′发射P2，小区8可 以利用图4所示的扩展范围8′发射P3。在前面的第一示例中，所有的辅助 子集，即使对应于不相邻小区，也是部分不相交的。此外，它们甚至是 完全不相交的。这样不仅提供了最低的预算，还导致最低的QoE。

在这里，在图5中可以看出，考虑可以根据接收机在小区1的覆盖空 洞中的位置接收的分区，可以在各处接收所有三个分区P1，P2和P3。例 如，位于区块(quarter)9中的接收机可以从小区3接收P1，可以从小区8 接收P3，可以从小区4接收P2。

不过，完全不相交不是强制性的，不相邻小区的辅助子集可以如以 下不同的第二示例那样重叠。假设MDC使用六个(n＝6)不同的分区， 即P1-P6。为了执行“不相邻规则”，第一小区3可以发射P1、P2和P3，第 二小区4可以发射P4，P5和P6，第三小区5可以发射P1，P2和P3。为了完 成这幅图，在仍然执行规则的同时，小区6可以发射P4、P5和P6，小区7 可以发射P1、P2和P3，小区8可以发射P4、P5和P6。这里，一些不相邻 小区，例如小区3和小区5，共享一些分区。这种“冗余性”不利地提高了 预算，但有利地增加了可以在给定区域中接收的分区数目，从而提高了 QoE。

这里同样如在第一示例中那样，可以在各处接收到所有六个分区 P1-P6。例如，位于区块9中的接收机可以从小区3接收P1-P3，可以从小 区8和/或从小区4接收P4-P6。

根据第三示例，相邻小区的辅助子集也可以部分重叠，同时执行“不 相邻规则”。假设MDC使用六个(n＝6)不同的分区，即P1-P6。第一小 区3可以发射P1和P2，第二小区4可以发射P2和P3，第三小区P3和P4。为 了完成这幅图，在仍然执行规则的同时，小区6可以发射P4和P5，小区7 可以发射P5和P6，小区8可以发射P6和P1。这里，所有相邻的小区都共 享一个分区，但具有各自的一个不共享分区。这种“冗余性”不利地提高 了预算，但有利地增加了可以在给定区域中接收的分区数目，从而提高 了QoE。

在这里，并非在各处都可以接收到所有分区P1-P6。例如，位于区块 9中的接收机可以从小区3接收P1和P2，可以从小区4接收P2和P3，可以 从小区8接收P1和P6，亦即，六个分区中的四个分区P1，P2，P3，P6， 它们中的两个P1，P2具有两个可能的源。

为了提供具有低预算的良好空洞覆盖，有利的是所述被关闭小区1 的邻居小区3-8中的每个小区都在扩展范围上发射至少一个多媒体分区。 这等价于没有空的辅助子集。

作为前面方式的补充或补足，提供良好空洞覆盖的另一种方式是由 所述被关闭小区1的邻居小区3-8中的至少一个小区，在扩展范围上，发 射所有多媒体分区中的每个多媒体分区。

为了补偿由于在扩展范围上发射的分区的范围增大而导致的可能微 扰，有利地可以保护扩展范围上的至少一些所述发射。可以通过添加保 护码提供保护。考虑这样的保护代码具有编码速率r。这意味着，使用所 述保护代码增加了传输的相对开销将传输的x比特的量变换到更大量 的传输比特。

所述保护例如可以包括前向纠错FEC。所述保护不利地通过输送开 销提高了预算，但可以允许补偿主要子集或辅助子集中发射的分区数 目的减少。

通常利用参考或正常发射功率发射在正常范围上发射的多媒体分 区。在扩展范围3′-8′上发射至少一个多媒体分区可以利用相对于正常发 射功率扩展的发射功率实现。发射功率的扩展例如可以正比于从正常范 围到扩展范围的范围扩展。

或者，如果所述分区有利地受到保护，可以利用大致等于正常发射 功率的发射功率实现在扩展范围3′-8′上发射至少一个多媒体分区。在这 里，保护提供的更大可靠性可以补偿发射功率的相对减小。

可以根据预算和QoE之间的折衷关系采用几个实施例。

根据第一实施例，有利于QoE的预算，邻居小区可以利用正常范围 或利用扩展范围发射所有分区。换言之，小区主要子集和辅助子集的并 集包括所有多媒体分区，或在正常范围或扩展范围上发射任何分区。

通过这样做，如果它在正常范围上发射所有多媒体分区，亦即，如 果所有小区都工作，由范围扩展导致的预算增大了小区相对于所述小区 功率预算的功率预算。被打开小区的预算稍微增加，但通常由所述小区 覆盖的该区域中的QoE不下降，亦即，保持不变。为了使得关闭小区仍 然保持有利，增加所有相邻小区的预算必须要共同保持少于关闭小区节 省的功率预算。

可以计算根据第一实施例的功率预算。有趣的是与没有任何被关闭 小区的正常或原始功率预算比较。

考虑一个网络作为例示，该网络具有l个小区，n个MDC分区和基本 预算P，以在正常范围上发射一个分区。初始功率预算为l×n×P。

根据第一实施例，令l/k为被打开小区的比例，于是l/k是被打开小区 的数量，令m是利用扩展范围发射的分区数量(即辅助子集的基数)，P′ 是扩展范围上发射一个分区的基本预算。例如，可以利用例如从以下 Walfish-Ikegami模型获得的距离的发射功率函数的公式计算P′：

$P_{\mathrm{received}}=C\times {\left(\frac{4\Pi }{\lambda }\right)}^{-2}\times d^{-i}\times P_{\mathrm{emitted}}$

其中C是常数，在自由空间中，i＝2，在城市环境中i＝2.6。

由于对每个分区保持载频和最低接收电平相同，可以推导出 P_emitted∝dⁱ。

令d′为扩展距离。如果在线性参照系中考虑扩展，d′＝k×d。这会导 致P′＝kⁱ×P。

因此第一实施例的总功率预算为：

$\frac{l}{k}[(n-m)P+m\times k^{i}P]$

如果所述功率预算少于初始功率预算，则节省了能量，亦即：

$\frac{l}{k}[(n-m)P+m\times k^{i}P]\le l\times n\times P$

亦即，(n-m)+m×kⁱ≤k×n，于是最后这个不等式在第一 实施例的假设下给出了用于关闭以节能的条件。

根据第二实施例，进一步限制全局功率预算，可以不由邻居小区发 射所有分区中的一些分区。在那种情况下，邻居小区仅发送更少数量的 分区。省去的分区可以是正常范围或扩展范围。在那种情况下，对剩余 扩展传输的保护可以通过提高剩余分区的可靠性来补偿减少的数量。

此外，保护提供的更高可靠性甚至被认为足以允许所需的范围扩展 而不扩展发射功率。一个要在扩展范围上发射的分区可以利用正常发射 功率，而非扩展/增加的功率发射。

其中，小区的主要和辅助子集中都没有若干分区。于是不从所述小 区发射它们。所述若干不发射分区的数量可以被确定，以便降低功率预 算。数量越高，功率预算越低。在一种特定情况下，被打开小区的预算 不变，但通常由所述小区覆盖的该区域中的QoE稍微下降。还可能在所 述小区的正常功率预算下为所述小区降低功率预算，亦即，如果它在正 常范围上发射所有多媒体分区的话。这里可以考虑可能增加一些保护导 致的可能的保护预算。

可以计算根据第二实施例的功率预算。令j是缺少分区的数量。n-j 是要发射的分区。n-j-m的分区要在正常范围上发射，m个分区要在扩展 范围上发射。如果将扩展发射功率P′用于在扩展范围上发射的分区，这 导致预算为这里，如果并不将发射功率从P提高到P′， 而选择保护扩展分区并利用正常发射功率P发射它们，所述预算变为 其中r是保护代码的编码速率。

假设打开的小区照旧以相同的功率预算工作，在所有小区都打开时， 最后的公式可以重写为或这个公式给出了 未发射分区的数量的值j，保证节省功率。实际上，在那种情况下，利用 个未发射分区，总预算变为少于初始预算l×n×P。这里， 能量节省直接是k的函数，即被关闭小区的比例的函数。

独立自主多媒体分区的数量n可以通过另一个方程与被关闭小区的 邻居小区数量相关联。如果容许被关闭小区的每个邻居小区都扩展其范 围，以便覆盖所述被关闭小区留下的“空白”区域的一半，并且有u个这样 的邻居小区，独立自主多媒体分区的数量n等于u/2乘以辅助子集的基数。

如果保持六边形拓扑，亦即，如果小区是规律地散布的，那么给定 的被关闭小区1具有六个邻居(u＝6)。利用这样的建模假设，有利地将 独立自主多媒体分区的数量n取为等于三(u/2)的倍数，n＝3×m。在那 种情况下，m有利地是辅助子集的基数。第一示例示出了n＝3且m＝1。第 二示例示出了n＝6和m＝3。m＝2，n＝6，最佳情况是可能的，相当于第一 示例。于是，为了增大QoE，同时还增大功率预算，第二示例是亚最佳 的。

有利地，在被关闭小区规律地散布于所有小区之间时，该方法提供 了更好的结果。利用六边形假设，可以保持不同密度的关闭的不同规则 模式，可以针对负载减少调整密度。

图6示出了非常密集的关闭图，比例是三个中有一个被关闭小区(被 点的小区为被关闭小区)。在那种情况下，k＝3/2。用灰色绘示了关闭的 周期模式。

图7示出了另一幅关闭图，比例为四个中有一个被关闭小区(被点 的小区为被关闭小区)。在那种情况下，k＝4/3。用灰色绘示了关闭的周 期模式。