一種廣播基站和蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法
2023-06-19 20:19:36
一種廣播基站和蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法
【專利摘要】本發明提供一種廣播基站和蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法，包括：廣播基站廣播發送原有信號[X1X2X3X4…]，第一個蜂窩通信基站協同廣播基站同時向用戶發送的信號為[-X2*X1*-X4*X3*…]，其中，X1、X2、X3和X4均為長度相等的數據向量，符號*表示信號的復共軛；第二個協同傳輸的蜂窩通信基站協同廣播基站向用戶發送的信號為[X3X4X1X2…]，第三個協同傳輸的蜂窩通信基站協同廣播基站向用戶發送的信號為[-X4*X3*-X2*X1*…]。本發明不需要對廣播傳輸信號做任何改變，即在不影響原有廣播接收的條件下，通過蜂窩通信基站發射與廣播信號互相正交的信號，形成協作分集傳輸，提升了廣播與蜂窩通信混合型網絡中廣播傳輸的網絡容量和覆蓋效果。
【專利說明】一種廣播基站和蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法【技術領域】
[0001]本發明屬於通信【技術領域】，涉及一種協作傳輸方法，特別是涉及一種廣播基站和蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法。
【背景技術】
[0002]隨著世界經濟文化的快速發展，移動用戶對信息業務的需求量快速增長；在無線網絡中，用戶移動信息業務總需求中66%以上來源於視頻業務，而90%以上用戶的視頻業務需求集中於10%的特定視頻內容。為了應對信息業務需求量的快速增長，單獨依靠傳統廣播網或傳統雙向通信網，都無法實現移動信息業務的最優化傳輸。傳統廣播網採用大區制組網方式，覆蓋範圍大，單向廣播效率高，有利於公共業務內容的廣播和推送；但不具備上行回傳信道，無法實現點播或寬帶接入，不利於個性化內容的傳輸。現有移動通信網採用小區制蜂窩組網方式，覆蓋範圍小，雙向通信效率高，有利於個性化內容的傳輸，但廣播和推送的效率低，不利於公共業務內容的廣播和推送。在這種情況下，廣播和通信業界一方面在分別研發新一代廣播和通信技術，以提升各自系統的傳輸速率和頻譜利用率；另一方面在積極探索廣播和通信融合的新型網絡架構和接入技術，以充分利用廣播網和通信網對承載不同業務的優勢，有針對性地分配網絡資源和頻譜資源，選擇最優傳輸方式，提升網絡和系統的整體無線頻譜利用率。
[0003]儘管廣播和移動通信傳輸技術都取得了顯著進步，無線網絡傳輸容量的提升速度還是遠遠落後於信息業務數據量的增長速度。基於大區制廣播網和小區制通信網重疊覆蓋，提升現有網絡的頻譜效率，實現廣播與通信融合傳輸是新一代廣播系統的基本特徵。目前對該系統和網絡的性能及關鍵技術的研究還不完善，更未出現可開展應用的實際系統。而現有的廣播電視網絡通常採用大範圍覆蓋的基站，以高功率發射廣播信號，但帶來的問題就是在覆蓋範圍的邊緣地區，由於受到阻擋物造成的陰影衰落，多徑造成的頻率選擇性衰落，移動造成的瑞利衰落和都卜勒頻移等各種不利因素的影響，會在某些局部導致接收信號質量較低，影響廣播業務傳輸。現有 的廣播電視網絡可以通過在邊緣地區建設一些專用的廣播中繼站，通過鋪設光纖將廣播信號傳輸到中繼站，再由中繼站將接收到的廣播信號從空中發射。或者通過覆蓋盲點附近的蜂窩基站進行中繼，將接收到的廣播信號重新發射。而這種簡單的中繼傳輸方式還無法進一步有效提升邊緣區域廣播信號質量和未來廣播和通信融合網絡的頻譜效率，從而影響用戶廣播業務的體驗度。
【發明內容】
[0004]鑑於以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種廣播基站和蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法，用於提升廣播與通信混合型網絡中廣播傳輸的網絡容量和覆蓋效果。
[0005]為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種廣播基站和蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法。[0006]一種廣播基站和蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法，所述廣播基站和蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法採用的協作分集編碼方式為:廣播基站廣播發送原有信號[X1 X2 X3V ]，當有一個蜂窩基站協同廣播基站進行分集傳輸時，蜂窩通信基站協同廣播基站同時向用戶發送的信號為[-X; X； -X； X；…]，其中，X1、X2、X3和X4均為長度相等的數據向量，符
號*表示信號的復共軛，符號-表示負號；即蜂窩通信基站配合廣播基站協作傳輸的信號為廣播基站原傳輸信號的正交信號。
[0007]優選地，當與廣播基站協同傳輸的蜂窩通信基站為多個時，第二個協同傳輸的蜂窩通信基站協同廣播基站向用戶發送的信號為[X3 X4 X1 X2…]，第三個協同傳輸的蜂窩通信基站協同廣播基站向用戶發送的信號為[-X! X； -X: X:.]。
[0008]優選地，所述廣播基站與蜂窩通信基站採用空時編碼方式進行協作分集傳輸，此時信號[X1 X2 X3 X4...] >[-X: X； -X: X；…]、[X3 X4 X1 X2...]、[-X: X; -X； X；…]均為時域
信號向量。
[0009]優選地，所述廣播基站與蜂窩通信基站採用空頻編碼方式進行協作分集傳輸，此時信號[X1 X2 X3 X4…]、[-X; X: -X； X；.]、[X3 X4 X1 X2…]、[-X: X； -X: X:…]均為頻域
信號向量。
[0010]優選地，所述廣播基站和蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法的一種實現步驟為:
[0011]步驟一，廣播基站廣播發送信號，用戶和各蜂窩通信基站接收所述信號；
[0012]步驟二，廣播接收質量差的用戶向自身所屬小區的蜂窩通信基站或最近的蜂窩通信基站反饋廣播接收信號質量差的指示；
[0013]步驟三，蜂窩通信基站接收到用戶的反饋後，綜合考慮小區內用戶狀態、用戶位置和用戶移動速度，選擇較優的候選協作分集模式，並向廣播基站發送協作分集模式請求；
[0014]步驟四，廣播基站接收到所述協作分集模式請求後，確定協作分集編碼方式，並向蜂窩通信基站發送確認應答；
[0015]步驟五，蜂窩通信基站根據所述確認應答中的協作分集編碼方式，協同廣播基站同時向用戶發送信號。
[0016]優選地，所述廣播基站通過有線、無線或光纖與蜂窩通信基站通信。
[0017]如上所述，本發明所述的廣播基站和蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法，具有以下有益效果:
[0018]本發明不需要對廣播傳輸信號做任何改變，即在不影響原有廣播接收的條件下，通過蜂窩通信基站發射與廣播信號互相正交的信號，形成協作分集傳輸，提升了廣播與蜂窩通信混合型網絡中廣播傳輸的網絡容量和覆蓋效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1顯示為本發明所述的廣播基站與通信基站協作分集傳輸的場景示意圖。
[0020]圖2顯示為實施例一所述的廣播基站和蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法的流程不意圖。
[0021]圖3顯示為廣播基站與通信基站採用空時編碼方式與非協作方式的誤比特率比較曲線圖。[0022]圖4顯示為廣播基站與通信基站採用空時編碼方式與非協作方式的誤幀率比較曲線圖。
[0023]圖5顯示為廣播基站與通信基站採用空時編碼方式與非協作方式的吞吐量比較曲線圖。
[0024]圖6顯示為廣播基站與不同個數通信基站協作傳輸與非協作傳輸的誤碼率比較曲線圖。
[0025]圖7顯示為廣播基站與不同個數通信基站協作傳輸與非協作傳輸的誤幀率比較曲線圖。
[0026]圖8顯示為廣播基站與不同個數通信基站協作傳輸與非協作傳輸的吞吐量比較曲線圖。
[0027]圖9顯示為廣播基站與通信基站不等功率協作傳輸與非協作傳輸的誤碼率比較曲線圖。
[0028]圖10顯示為廣播基站與通信基站不等功率協作傳輸與非協作傳輸的誤幀率比較曲線圖。
[0029]圖11顯示為廣播基站與通信基站不等功率協作傳輸與非協作傳輸的吞吐量比較曲線圖。
【具體實施方式】
[0030]以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。
[0031]請參閱附圖。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪製，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為複雜。
[0032]本發明針對現有技術的不足，以提升廣播與通信混合型網絡中廣播傳輸的網絡容量和覆蓋效果為系統優化目標，提出一種新的大區制廣播基站和小區制蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法，該方法不需要對廣播傳輸信號做任何改變，即在不影響原有廣播接收的條件下，通過蜂窩通信基站發射與廣播信號互相正交的信號， 形成協作分集傳輸。
[0033]下面結合實施例和附圖對本發明進行詳細說明。
[0034]實施例一
[0035]本實施例提供一種廣播基站和蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法的具體實現方法，其流程如圖1所示，包括以下步驟:
[0036]S1，廣播基站廣播發送信號[X1 X2 X3 X4…]，用戶和各通信基站(本發明中的通信基站均指蜂窩通信基站)接收所述廣播基站的發送信號；廣播基站可以通過有線或者無線，甚至是廣播基站到蜂窩網通信基站間所鋪設的光纖將信號發送到各個蜂窩通信基站。
[0037]S2，在廣播區域邊緣，由於陰影衰落、頻率選擇性衰落、瑞利衰落、都卜勒頻移等各種不利因素的影響，可能會出現局部區域用戶接收信號質量很差甚至接收不到信號的情況，此時，廣播接收質量差的用戶向自身所屬小區的蜂窩通信基站或最近的蜂窩通信基站反饋廣播接收信號質量差的指示。
[0038]S3，蜂窩通信基站接收到用戶的反饋後，綜合考慮小區內用戶狀態、用戶位置、用戶移動速度等因素，選擇較優的候選協作分集方式(STBC/SFBC，空時編碼/空頻編碼)，並將此協作分集模式請求通過有線、無線或光纖等方式發送給廣播基站。例如STBC適用於低移動速度場景，而對頻率選擇性信道不敏感。而SFBC更適用於頻率平坦衰落信道，對移動速度不敏感。
[0039]S4,廣播基站接收到來自蜂窩通信基站的協作分集模式請求後,確定分集編碼方式，並向蜂窩通信基站發送確認應答；其中所述分集編碼方式為:蜂窩通信基站配合廣播基站協作傳輸的信號為廣播基站原傳輸信號的正交信號。
[0040]該分集編碼方式進一步解釋為:廣播基站廣播發送原有信號[X1 X2 X3 X4…]，當有一個蜂窩基站協同廣播基站進行分集傳輸時，蜂窩通信基站協同廣播基站同時向用戶發送的信號為[-X〗X； -X； X:…]，其中，HX3和χ4均為長度相等的數據向量，符號*表示信
號的復共軛，符號-表示負號；當與廣播基站協同傳輸的蜂窩通信基站為多個時，第二個協同傳輸的蜂窩通信基站協同廣播基站向用戶發送的信號為[X3 X4 X1 X2…]，第三個協同傳輸的蜂窩通信基站協同廣播基站向用戶發送的信號為[-Xl X； -X； X；]。為保證協作重
傳質量，廣播基站亦並通過有線、光纖等方式將廣播數據推送給協作通信基站。
[0041]S5，蜂窩通信基站根據接收的確認應答中的協作分集編碼方式，協同廣播基站同時向用戶發送數據。
[0042]本實施例所述的廣播基站和蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法的應用場景如圖2所示，廣播基站與蜂窩通信基站採用空時編碼進行協作分集傳輸。
[0043]廣播基站與單個蜂窩通信基站採用空時編碼進行協作分集傳輸的過程為:從已調製模塊的時域輸出端讀取等長的數據塊X1和X2;在第一個發射周期中，信號X1和-X〗分別從廣播基站和蜂窩通信基站分別發出；在第二個發射周期中，信號X2從廣播基站發射，信號Xi從蜂窩通信基站發射；符號*表示信號的復共軛。所以，在廣播基站上不需要對廣播傳輸信號做任何改變，即廣播天線上發送的向量為:[X1 X2 X3 X4…]，而從蜂窩通信基站天線上發送的向量為:[-X! X； -X； X]。其中，X1 X2 X3 X4的長度都相等。
[0044]當單個通信基站與廣播基站協作分集傳輸仍無法滿足用戶對接收信號質量的要求時，可考慮增加一個通信基站，即實現廣播基站與2個通信基站的協作傳輸。廣播基站與2個蜂窩通信基站採用空時編碼進行協作分集傳輸的過程如下:
[0045]在廣播基站的天線上發送的向量仍不作任何改變，為:[X1 X2 X3 X4…]，而之前參與協作的第一個通信基站的天線上發送信號的編碼方式也不需做改變，仍為:[-X: X； -X； X；…]，而只需將新參與協作的第二個通信基站的天線上發送信號的編碼方式設為:[X3 X4 X1 X2…]，從而完成其信號的相互正交。依次類推，例如對於3個通信基站的協作，只需將新參與協作的通信基站發送的信號編碼為[-X〗X； -X: X；…]。即蜂窩通信基
站配合廣播基站協作傳輸的信號為廣播基站原傳輸信號的正交信號。
[0046]本發明所述的廣播基站和蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法是一種新的大區制廣播基站和小區制蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法，該方法在不需要對廣播傳輸信號做任何改變，即在不影響原有廣播接收的條件下，通過蜂窩通信基站發射與廣播信號互相正交的信號，形成協作分集傳輸，用於提升廣播與通信混合型網絡中廣播傳輸的網絡容量和覆蓋效果。
[0047]實施例二
[0048]本實施例提供一種廣播基站和蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法，該方法的應用場景如圖2所示，廣播基站與通信基站採用空頻編碼進行協作分集傳輸。
[0049]廣播基站與單個通信基站採用空頻編碼進行協作分集傳輸的過程為:發送數據符號向量X在頻域上編碼成向量[X1 X2 X3 X4-]和[-X; X； -X； X；…]，其中XjPX2分別對應頻域上相應位置的子載波信號，符號*表示信號的復共軛。此時，廣播基站發送的向量為:[X1 X2 X3 X4…]，通信基站發送的數據為:[-X: X: -X； X；…]。頻域上[X1 X2 X3 X4-]
編碼完後，再分別進行IFFT轉到時域信號通過基站進行發送。
[0050]廣播基站與2個通信基站採用空頻編碼進行協作分集傳輸的過程如下:
[0051]當單個通信基站與廣播基站協作分集傳輸仍無法滿足用戶對接收信號質量的要求時，可考慮增加一個通信基站，即實現廣播基站與2個通信基站協作傳輸。此時，在廣播基站的天線上頻域發送向量為:[X1 X2 X3 X4…]，從第一個通信基站的天線上頻域發送的向量不做改變，仍為:[-X； X； -X； X；-]，從第二個通信基站的天線上頻域發送的向量為:[X3 X4 X1 X2…]。
[0052]需要注意的是，在廣播與通信混合型網絡中，採用空時/空頻編碼時，通信基站對廣播基站而言透明，對廣播基站發送的數據沒有影響。廣播基站始終發送[X1 X2 X3 X4…]，如圖2右下角所示，當只有一 個通信基站與廣播基站協同傳輸時，通信基站發送與之相對應的正交碼[-X〗X； -X； X； ]。當存在兩個通信基站與廣播基站協同傳輸時，新參與協作的通信基站對廣播基站和原來的通信基站沒有影響，廣播基站依然發送[X1 X2 X3 X4…]，原來通信基站仍發送[-X〗X: -X； X； ]，新增的通信基站發送[X3 X4 X1 X2…]。
[0053]對本發明所述的廣播基站和蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法進行仿真，仿真條件如下:
【權利要求】
1.一種廣播基站和蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法，其特徵在於，所述廣播基站和蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法採用的協作分集編碼方式為:廣播基站廣播發送原有信號[X1 X2 X3 X4…]，當有一個蜂窩基站協同廣播基站進行分集傳輸時，蜂窩通信基站協同廣播基站同時向用戶發送的信號為[-X〗X； -X； X；...]，其中，X1^ X2> X3和X4均為長度相等的數據向量，符號*表示信號的復共軛，符號-表示負號；即蜂窩通信基站配合廣播基站協作傳輸的信號為廣播基站原傳輸信號的正交信號。
2.根據權利要求1所述的廣播基站和蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法，其特徵在於:當與廣播基站協同傳輸的蜂窩通信基站為多個時，第二個協同傳輸的蜂窩通信基站協同廣播基站向用戶發送的信號為[X3 X4 X1 X2…]，第三個協同傳輸的蜂窩通信基站協同廣播基站向用戶發送的信號為[-X: X； -X； X； O
3.根據權利要求2所述的廣播基站和蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法，其特徵在於:所述廣播基站與蜂窩通信基站採用空時編碼方式進行協作分集傳輸，此時信號[X1 X2X3 X4…]、[-X; X； -X； X；.. ]、[X3 X4 X1 X2…]、[-X: X； -X: X:…]均為時域信號向量。
4.根據權利要求2所述的廣播基站和蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法，其特徵在於:所述廣播基站與蜂窩通信基站採用空頻編碼方式進行協作分集傳輸，此時信號[X1 X2X3 x4...]、[-x; X； -X； X；.. ]、[X3 X4 X1 X2...]、[-X: X； -X: X；…]均為頻域信號向量。
5.根據權利要求2所述的廣播基站和蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法，其特徵在於:所述廣播基站和蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法的一種實現步驟為: 步驟一，廣播基站廣播發送信號，用戶和各蜂窩通信基站接收所述信號； 步驟二，廣播接收質量差的用戶向自身所屬小區的蜂窩通信基站或最近的蜂窩通信基站反饋廣播接收信號質量差的指示； 步驟三，蜂窩通信基站接收到用戶的反饋後，綜合考慮小區內用戶狀態、用戶位置和用戶移動速度，選擇較優的候選協作分集模式，並向廣播基站發送協作分集模式請求； 步驟四，廣播基站接收到所述協作分集模式請求後，確定協作分集編碼方式，並向蜂窩通信基站發送確認應答； 步驟五，蜂窩通信基站根據所述確認應答中的協作分集編碼方式，協同廣播基站同時向用戶發送信號。
6.根據權利要求1所述的廣播基站和蜂窩通信基站的協作分集傳輸方法，其特徵在於:所述廣播基站通過有線、無線或光纖與蜂窩通信基站通信。
【文檔編號】H04W4/06GK103476007SQ201210189454
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年6月8日 優先權日:2012年6月8日
【發明者】李明齊, 芮贇, 魏冬冬 申請人:中國科學院上海高等研究院