KR100548324B1 - Video data transmission bit rate control method for mobile communication system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이동통신시스템의 전송비트율 제어방법에 관한 것으로, 기지국에서 셀 손실률을 예측하여 단말기로 양자화 레벨 변화 정보를 피드백함으로써, 셀손실이나 지연을 감소시킬 수 있도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 기지국과 단말기들 사이의 엠펙(MPEG) 데이터 전송 비트율을 설정하고, 상기 각 단말기에서 상기 설정된 전송 비트율로 엠펙(MPEG) 데이터를 전송하는 단계와; 상기 각 단말기로부터 전송되는 엠펙(MPEG) 트래픽을 프레임 타입별로 구분하고, 그 구분된 프레임 타입별로 각각의 프레임 비트량을 추출하는 단계와; 상기 추출된 프레임 비트량을 AR(Autogressive) 모델에 적용하여, 다중화된 트래픽 분포를 예측하고, 그 예측결과에 근거한 엠펙(MPEG) 데이터의 전송 비트량을 계산하는 단계와; 상기 계산된 전송 비트량과 서비스 용량을 비교하는 단계와; 상기 비교결과, 상기 전송 비트량이 상기 서비스 용량을 초과하면, 각 단말기들의 양자화 레벨을 낮추어 전송 비트율을 감소시키는 단계와; 상기 각 단말기들이 각기 감소된 전송 비트율로 엠펙(MPEG) 데이터를 상기 기지국으로 전송하는 단계로 이루어진다.The present invention relates to a method of controlling a transmission bit rate of a mobile communication system, and the base station predicts a cell loss rate and feeds back quantization level change information to a terminal, thereby reducing cell loss or delay. To this end, the present invention comprises the steps of setting the MPEG data transmission bit rate between the base station and the terminal, and transmitting the MPEG data at the set transmission bit rate in each terminal; Classifying MPEG traffic transmitted from each terminal by frame type, and extracting each frame bit amount for each of the divided frame types; Applying the extracted frame bit amount to an AR (Autogressive) model to predict the multiplexed traffic distribution and calculating a transmission bit amount of MPEG data based on the prediction result; Comparing the calculated transmission bit amount with a service capacity; If the amount of transmission bits exceeds the service capacity, reducing the transmission bit rate by lowering the quantization level of each terminal; Each of the terminals transmits MPEG data to the base station at a reduced transmission bit rate.
Description
도1은 본 발명 이동통신시스템의 영상 데이터 전송 비트율 제어방법에 대한 동작흐름도.1 is a flowchart illustrating a method for controlling video data transmission bit rate in a mobile communication system according to the present invention.
본 발명은 이동통신 시스템의 영상 데이터 전송 비트율 제어방법에 관한 것으로, 특히 기지국에서 셀 손실률을 예측하여 단말기로 양자화 레벨 변화 정보를 피드백함으로써, 셀손실이나 지연을 감소시킬 수 있도록 한 이동통신 시스템의 전송 비트율 제어방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of controlling bit rate of image data transmission in a mobile communication system. In particular, a base station predicts a cell loss rate and feeds back quantization level change information to a terminal, thereby reducing cell loss or delay. The present invention relates to a bit rate control method.
일반적인 이동통신시스템의 전송 비트율 제어방법은, 망의 상태를 고려하지 않고 단말기와 망 사이에서, 미리 협상된 트래픽 디스크립터인 UPC(Usage Paramet er Control)에 따라 비트율을 조절한다.In a general method of controlling a transmission bit rate of a mobile communication system, a bit rate is adjusted according to a usage parameter control (UPC), which is a traffic descriptor negotiated in advance, between a terminal and a network without considering the state of the network.
그러나, 이러한 이동통신시스템의 전송 비트율 제어방법은, 망에서의 셀손실이나 지연을 일으키는 폭주(Congestion)같은 망의 상태를 고려하기 어렵고, 여러 단말기가 동시에 접속을 하여 전송을 하는 경우, 단말기의 동시 접속시 발생하는 다중화 이득을 얻을 수가 없는 문제점이 있다.However, the method of controlling the transmission bit rate of such a mobile communication system is difficult to consider the state of the network such as congestion that causes cell loss or delay in the network. There is a problem in that multiplexing gain that occurs during connection cannot be obtained.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 기지국에서 셀 손실률을 예측하여 단말기로 양자화 레벨 변화 정보를 피드백함으로써, 셀손실이나 지연을 감소시킬 수 있도록 한 이동통신 시스템의 전송 비트율 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the base station predicts the cell loss rate by feeding back the quantization level change information to the terminal, the transmission bit rate control method of the mobile communication system to reduce the cell loss or delay The purpose is to provide.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기지국과 단말기들 사이의 엠펙(MPEG) 데이터 전송 비트율을 설정하고,
상기 각 단말기에서 상기 설정된 전송 비트율로 엠펙(MPEG) 데이터를 전송하는 단계와;
상기 각 단말기로부터 전송되는 엠펙(MPEG) 트래픽을 프레임 타입별로 구분하고, 그 구분된 프레임 타입별로 각각의 프레임 비트량을 추출하는 단계와;
상기 추출된 프레임 비트량을 AR(Autogressive) 모델에 적용하여, 다중화된 트래픽 분포를 예측하고, 그 예측결과에 근거한 엠펙(MPEG) 데이터의 전송 비트량을 계산하는 단계와;
상기 계산된 전송 비트량과 서비스 용량을 비교하는 단계와;
상기 비교결과, 상기 전송 비트량이 상기 서비스 용량을 초과하면, 각 단말기들의 양자화 레벨을 낮추어 전송 비트율을 감소시키는 단계와;
상기 각 단말기들이 각기 감소된 전송 비트율로 엠펙(MPEG) 데이터를 상기 기지국으로 전송하는 단계로 수행함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 이동통신 시스템의 영상 데이터 전송 비트율 제어방법에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.The present invention for achieving the above object, to set the MPEG (MPEG) data transmission bit rate between the base station and the terminal,
Transmitting MPEG data at each of the terminals at the set transmission bit rate;
Classifying MPEG traffic transmitted from each terminal by frame type, and extracting each frame bit amount for each of the divided frame types;
Applying the extracted frame bit amount to an AR (Autogressive) model to predict the multiplexed traffic distribution and calculating a transmission bit amount of MPEG data based on the prediction result;
Comparing the calculated transmission bit amount with a service capacity;
If the amount of transmission bits exceeds the service capacity, reducing the transmission bit rate by lowering the quantization level of each terminal;
Each of the terminals transmits MPEG data to the base station at the reduced transmission bit rate.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the operation and effects of the video data transmission bit rate control method of the mobile communication system according to the present invention will be described in detail.
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우선, 엠펙(MPEG)에서는 각각 압축효율이 다른 세가지 타입의 프레임으로 구성되어 있고, 프레임마다 발생되는 데이터량의 변화가 심하며, 또한,I.P.B 프레임 타입의 주기와 빈도에 따라 트래픽의 형태가 정해진다.First, MPEG is composed of three types of frames, each of which has a different compression efficiency. The amount of data generated in each frame is severely changed, and the type of traffic is determined according to the period and frequency of the I.P.B frame type.
이때, 연속되는 프레임들을 I프레임으로 구분하여 나타낸 구조를 GOP(Group of Picture)구조라 하는데, 이는 두개의 파라미터(N,M)를 통해 표현된다.In this case, a structure in which successive frames are divided into I-frames is called a GOP (Group of Picture) structure, which is represented through two parameters (N, M).
여기서, N은 I프레임의 반복주기이며, M은 P프레임이 반복되는 주기이다.Here, N is a repetition period of the I frame, M is a period in which the P frame is repeated.
예를 들어, GOP파라미터가 (N=12,M=3)인 엠펙(MPEG)의 프레임 패턴은 'IBBPBBP BBP...'의 형태를 가지는데, 일반적으로, 이전 데이터와의 상관관계를 나타내기 위해 자기상관함수를 사용한다.For example, a frame pattern of an MPEG having a GOP parameter of (N = 12, M = 3) has a form of 'IBBPBBP BBP ...', and generally indicates a correlation with previous data. Use autocorrelation function to
그러나, 전체 트래픽의 프레임 패턴이 GOP구조로 반복되기 때문에 이전 프레임과의 상관관계가 복잡한 형태를 가지므로, 전체 트래픽의 자기상관함수를 선형모델로 근사하는 것은 어렵다.However, since the frame pattern of the entire traffic is repeated in the GOP structure, the correlation with the previous frame has a complicated form, so it is difficult to approximate the autocorrelation function of the total traffic to the linear model.
이때, 각각의 I.P.B프레임 타입별로 나눈 데이터는 일반적인 비디오 트래픽의 통계적 특성과 유사하고, 이전데이터와 선형관계를 가지고 있어 타입별 데이터의 자기상관함수는 지수함수로 거의 정확하게 근사할 수 있으므로, 각 프레임 타입별 데이터는 자기 상관함수가 지수함수의 형태를 가지는 AR(Autogressive) 모델로 모델링이 가능하다.In this case, the data divided by each IPB frame type is similar to the statistical characteristics of general video traffic, and has a linear relationship with the previous data, so that the autocorrelation function of each type of data can be approximated with an exponential function. Star data can be modeled as an AR (Autogressive) model in which the autocorrelation function takes the form of an exponential function.
상기 AR(Autogressive) 모델의 1차 프로세스는 하기의 수학식과 같다.The primary process of the AR (Autogressive) model is expressed by the following equation.
[수학식][Equation]
여기서 a,b는 상수, n는 프레임번호,X(n)은 n번째 프레임의 트래픽량,Where a and b are constants, n is the frame number, X (n) is the traffic volume of the nth frame,
즉, 본 발명은 프레임 비트량 분포 예측을 위하여, 기지국에서 각 단말에서 전송하는 엠펙(MPEG) 트래픽을 프레임 타입별로 구분을 한후, 각각의 프레임 비트 량을 AR(Autogressive) 모델에 적용하였음을 밝혀두는 바이다.That is, in order to predict the distribution of the frame bit amount, the present invention classifies MPEG traffic transmitted from each terminal by each frame type and then applies each frame bit amount to an AR (Autogressive) model. It is.
도1은 본 발명 이동통신시스템의 영상 데이터 전송비트율 제어방법에 대한 동작 흐름도로서, 이에 도시한 바와같이 기지국과 단말기 사이의 엠펙(MPEG) 데이터 전송 비트율을 설정하여, 그 전송 비트율로 엠펙(MPEG) 데이터를 전송하는 단계(SP1,SP2)와; 엠펙(MPEG) 트래픽을 프레임 타입별로 구분하는 단계(SP3)와; 프레임 비트량을 AR모델에 적용하여, 다중화된 트래픽 분포를 예측하는 단계(SP4 ,SP5)와; 엠펙(MPEG) 데이터의 전송 비트량을 계산하여, 그 전송 비트량과 서비스 용량을 비교하는 단계(SP6,SP7)와; 상기 비교결과, 비트량이 서비스 용량을 초과하면 양자화 레벨을 낮추어 전송 비트율을 감소시킨후, 그 감소된 전송 비트율로 엠펙(MPEG) 데이터를 전송하는 단계(SP8,SP9)로 이루어지며, 이와같은 본 발명의 동작을 설명한다.1 is a flowchart illustrating a method of controlling a video data transmission bit rate of a mobile communication system according to the present invention. As shown in FIG. 1, an MPEG data transmission bit rate is set between a base station and a terminal, and the MPEG bit is used as the transmission bit rate. Transmitting data (SP1, SP2); Classifying the MPEG traffic by frame type (SP3); Predicting the multiplexed traffic distribution by applying the frame bit amount to the AR model (SP4, SP5); Calculating a transmission bit amount of MPEG data and comparing the transmission bit amount with a service capacity (SP6, SP7); As a result of the comparison, if the bit amount exceeds the service capacity, the quantization level is lowered to reduce the transmission bit rate, and then MPEG data is transmitted at the reduced transmission bit rate (SP8, SP9). The operation of the will be described.
먼저, 기지국과 단말기 사이의 엠펙(MPEG) 데이터 전송 비트율을 설정한 다음, 그 설정된 전송 비트율로 엠펙(MPEG) 데이터를 전송한다(SP1,SP2).First, the MPEG data transmission bit rate between the base station and the terminal is set, and then MPEG data is transmitted at the set transmission bit rate (SP1, SP2).
그 다음, 기지국은 단말기에서 전송된 엠펙(MPEG) 트래픽을 프레임 타입별로 구분한다(SP3).Next, the base station divides the MPEG traffic transmitted from the terminal by frame type (SP3).
예를 들어, 엠펙(MPEG) 트래픽을 프레임 타입별로 나누어 모델링을 하므로, 기지국은 실제적으로 각 단말기에서 전송하는 I프레임에 대한 파라미터 a_I,b_I ,eta(평균값)_I와, P프레임에 대한 파라미터 a_P,b_P,eta_P, 그리고 B프레임에 대한 파라미터 a_B ,b_B ,eta_B를 저장하는데, 즉 기지국은 매 영상 프레임의 주기마다 각 단말이 전송한 엠펙(MPEG) 트래픽의 프레임 타입별 데이터량(D_I^i,D_P^i, D_B^i)을 제어부(미도시)에 있는 메모리(미도시)에 저장하여 둔다.For example, since the MPEG traffic is modeled by frame type, the base station actually performs parameters a_I, b_I, eta (average value) _I for I frames transmitted from each terminal, parameters a_P for P frames, b_P, eta_P, and parameters a_B, b_B, and eta_B for B frames, that is, the base station stores the amount of data (D_I ^ i, D_P) for each frame type of MPEG (MPEG) traffic transmitted by each UE in each video frame period. ^ i and D_B ^ i) are stored in a memory (not shown) in the controller (not shown).
여기서,D_I^i는 T_i가 보낸 I프레임의 비트량을 나타낸다.Here, D_I ^ i represents the bit amount of the I frame sent by T_i.
이때, 상기 저장된 프레임 타입별 데이터량은 매 프레임마다 동일한 타입의 새로이 들어오는 데이터량으로 갱신되어 저장된다.In this case, the stored data amount for each frame type is updated and stored with the new incoming data amount of the same type every frame.
그 다음, 상기 프레임 타입별 비트량을 AR(Autogressive)모델에 적용하여, 다중화된 트래픽 분포를 예측한다(SP4,SP5).Next, the bit amount for each frame type is applied to an AR (Autogressive) model to predict the multiplexed traffic distribution (SP4, SP5).
즉, 기지국의 제어부는 기지국과 연결된 모든 단말기로부터 전송되어, 기지국의 메모리에 저장된 AR(Autogressive) 파라미터값과 데이터량을 예측 트래픽 모델을 사용하여 다중화된 확률분포를 구한후, 그 다중화된 확률분포를 이용하여 다음 프레임에 기지국으로 들어올 비트량 분포를 예측한다.That is, the control unit of the base station is transmitted from all the terminals connected to the base station, obtains the multiplexed probability distribution by using the predictive traffic model and the AR (Autogressive) parameter value and data amount stored in the memory of the base station, and then the multiplexed probability distribution Predict the bit quantity distribution to be input to the base station in the next frame.
그 다음, 상기 예측된 비트량 분포에 근거하여 엠펙(MPEG) 데이터의 전송 비트량을 계산한다(SP6).
그 다음, 상기 계산된 전송 비트량과 서비스 용량을 비교하고(SP7), 그 비교결과에 근거하여 엠펙(MPEG) 데이터 전송 비트량이 서비스 용량을 초과하면 양자화 레벨을 낮추어 전송 비트율을 감소시킨다.
이에 따라, 상기 각 단말기들은 상기 감소된 전송 비트율로 엠펙(MPEG) 데이터를 전송한다(SP8,SP9).Next, the transmission bit amount of MPEG data is calculated based on the predicted bit amount distribution (SP6).
Then, the calculated transmission bit amount is compared with the service capacity (SP7). If the MPEG data transmission bit amount exceeds the service capacity based on the comparison result, the quantization level is lowered to reduce the transmission bit rate.
Accordingly, the respective terminals transmit MPEG data at the reduced transmission bit rate (SP8, SP9).
만약, 상기 엠펙(MPEG) 데이터의 전송 비트량이 서비스 용량을 초과하지 않으면 기설정된 전송 비트율로 엠펙(MPEG) 데이터를 전송한다(SP10). If the transmission bit amount of the MPEG data does not exceed the service capacity, the MPEG data is transmitted at a predetermined transmission bit rate (SP10).
즉, 기지국은 비트율 제어의 결과로 나온 양자화 레벨의 증감정보를 기지국과 연결된 모든 단말기에 전송하고, 상기 양자화레벨의 증감정보를 받은 모든 단말기는 각각 미리 협상된 양자화 레벨에, 상기 기지국으로부터 전송받은 양자화 레벨 증감정보를 가감한 새로운 양자화 레벨로 영상 데이터를 코딩하여 기지국으로 전송한다.That is, the base station transmits the quantization level increase and decrease information resulting from the bit rate control to all the terminals connected to the base station, and all the terminals receiving the increase and decrease information of the quantization level are quantized received from the base station at the previously negotiated quantization level. The image data is coded at a new quantization level obtained by subtracting the level increase / decrease information, and then transmitted to the base station.
상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위내에서 여러가지 변경 실시가 가능한 것이다.The specific embodiments or examples made in the detailed description of the present invention are intended to clarify the technical contents of the present invention to the extent that they should not be construed as limited to these specific embodiments and should not be construed in consultation. Various changes can be made within the scope of.
이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 예측된 셀 발생량과 기지국이 수용할 수 있는 서비스 용량을 비교하여 양자화 조절을 수행함으로써,단말기의 로드를 줄일 수 있고, 기지국에서는 전체적인 망을 효율적으로 관리하는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention compares the predicted cell generation amount with the service capacity that the base station can accommodate and performs quantization adjustment, thereby reducing the load on the terminal and efficiently managing the entire network in the base station. There is.
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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Payment date: 20101223 Year of fee payment: 6 |
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