CN101047476B

CN101047476B - 一种选择调制方式的方法和装置

Info

Publication number: CN101047476B
Application number: CN2007100874886A
Authority: CN
Inventors: 苗立靖
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2007-03-19
Filing date: 2007-03-19
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2027-03-19
Also published as: CN101047476A

Abstract

本发明实施例中公开了一种选择调制方式的方法，该方法包括确定业务数据中数据帧的优先级；根据确定的数据帧的优先级，对数据帧选择使用对应的调制方式。本发明实施例中还公开了一种选择调制方式的装置，该装置包括优先级确定单元和调制方式选择单元。应用本发明能够减少资源浪费。

Description

一种选择调制方式的方法和装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域的调制技术，特别涉及一种选择调制方式的方法和装置。

背景技术

在支持多播广播(MBS，Multicast and Broadcast Station)业务的系统中，比如在全球微波接入互操作性(WiMAX，World Interoperability for MicrowaveAccess)系统中，允许基站(BS，Base Station)在空中接口仅播发一份数据，指定部分或全部用户站/移动终端(SS/MS，Subscriber Station/Mobile Station)接收，避免了空中接口数据的多次发送，其中广播模式是全部驻扎的SS/MS可以接收，而多播模式仅限于已经加入多播组的SS/MS接收。为实现MBS业务，BS与每个相关的SS/MS建立一个下行连接，用以承载MBS业务，SS/MS不区分MBS业务，统一按照单播业务处理。也就是说，BS只发送一次MBS业务的业务数据(SDU，Service Data Unit)，由每一个参与该业务的SS/MS接收处理。因为每个SS/MS可能具有不同的信道条件，其信号质量也相应不同，另一方面，MBS业务数据要经过调制后，向SS/MS发送。调制效率不同的调制方式，对数据质量的要求也有所不同，调制方式越高，也就是一个调制符号中包含的比特数越多，其调制效率就越高。比如，64正交幅度调制(QAM，Quadrature AmplitudeModulation)-3/4的调制编码系数是4.5，正交相移键控(QPSK，Quadrature PhaseShift Keying)-1/2的调制编码系数是1，即64QAM-3/4的调制效率是QPSK-1/2的4.5倍。而调制方式越高，比如使用高阶调制，则对数据质量的要求也变得越敏感，那些由于信道条件恶劣而造成数据质量不理想的SS/MS，会在解调时随着调制效率的增高而增加出错概率，因此，如何权衡调制效率与出错概率，合理地选择MBS业务的调制解调模式成为实现MBS业务的一个重要问题。

目前，存在两种选择调制方式的方法。第一种是最大接收方法，第二种是概率接收方法。以下对这两种方法进行详细说明。

方法一

方法一的目标是使所有SS/MS都可以接收该下行MBS业务，因此该方法的过程为：

首先，BS记录所有接收该业务SS/MS的可以选择的MBS业务。

接着，根据BS记录的MBS业务选取令所有MBS业务正常接收的最低阶的调制方式。

最后，基于选取的最低阶的调制方式对所有的MBS业务进行调制，从而保证所有的SS/MS可以接收。

例如有3个SS/MS在接收MBS业务，可以接收的最高调制方式分别为：64QAM-3/4，16QAM-1/2以及QPSK-1/2，在这种情况下，BS只能使用QPSK-1/2进行广播，以保证所有的SS/MS都可以接收该数据。

根据以上的过程可以看出，这种方法选择低阶调制方式作为全部MBS业务的调制方式，容易造成资源浪费。因为业务的调制方式取决于信号最差的终端，如果个别处于小区边缘的SS/MS存在，BS将仅能使用调制效率最低的QPSK-1/2模式，那么，在最恶劣情况下，效率降低4.5倍。

方法二

方法二的目标并不是使所有SS/MS无论其信号好坏都可以接收，而是仅保证大部分，比如：保证接收该下行多播业务的95％SS/MS能够正确接收数据，并根据这一要求选择调制方式。因此，方法二是根据BS记录的MBS业务选取能保证大部分信号正常接收的调制方式，并按照选取的调制方式对所有的MBS业务进行调制。

例如有100个SS/MS在接收MBS业务，可以接收的最高调制方式为：64QAM-3/4，16QAM-1/2以及QPSK-3/4分别有45个，50个和10个，这种情况下，BS选择16QAM-1/2作为MBS业务的调制方式，以避免空中接口效率浪费太多。

根据以上的过程可以看出，这种方法仅在少数SS/MS信道质量较差的情况下，比较有效，但如果相当部分SS/MS的信道质量都较差的话，依然不能避免选择低阶调制方式，造成空中接口资源浪费。而且，少数信道质量较差的SS/MS将无法收到任何数据，无论质量好坏。MBS业务的调制方式选择需要根据SS/MS信道质量动态变换，对基站设备要求较高。

由以上的分析，可以看出目前的技术选择调制方式时，均存在资源浪费的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的主要目的在于提供一种选择调制方式的方法，该方法能够减少资源浪费。

本发明实施例的另一个目的在于提供一种选择调制方式的装置，该装置能够减少资源浪费。

为达到上述第一个发明目的，本发明实施例的技术方案具体是这样实现的：

一种选择调制方式的方法，该方法包括：

根据接收多播业务的用户的可用最高调制解调方式，动态更新预先配置的数据帧优先级与调制方式的映射关系中的最高调制解调方式；

确定多播业务数据中数据帧的优先级；根据确定的数据帧的优先级以及所述映射关系，对数据帧选择使用对应的调制方式。

为达到上述第二个发明目的，本发明实施例的技术方案具体是这样实现的：

一种选择调制方式的装置，该装置包括优先级确定单元和调制方式选择单元；

所述的优先级确定单元，用于根据接收多播业务的用户的可用最高调制解调方式，动态更新预先配置的数据帧优先级与调制方式的映射关系中的最高调制解调方式，确定多播业务数据中数据帧的优先级，将确定的数据帧的优先级输入到调制方式选择单元；

所述的调制方式选择单元，用于根据确定的多播业务数据中数据帧的优先级以及所述映射关系，对数据帧选择使用的调制方式。

由上述技术方案可见，本发明实施例的一种选择调制方式的方法和装置，结合信源编码，确定业务数据中数据帧的优先级，对不同优先级的数据帧选择使用不同的调制方式，能够从整体上改善用户体验，同时能够减少资源浪费。

附图说明

图1为现有技术中信源编码产生语音帧的示意图；

图2为本发明第一个实施例提供的选择调制方式的方法流程示意图；

图3为本发明第二个实施例提供的选择调制方式的方法流程示意图；

图4为本发明第二个实施例中视频帧的三种帧模式的处理示意图；

图5为MPEG子头中P字段示意图；

图6为H.264子头中NRI字段示意图；

图7为本发明第三个实施例提供的选择调制方式的装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例的主要思想是：确定业务数据中数据帧的优先级；根据确定的数据帧的优先级，对数据帧选择使用的对应的调制方式。

以下举三个实施例对本发明进行详细说明：

实施例一：

本实施例中MBS业务数据为IP承载语音(VOIP，Voice Over IP)，业务数据中的数据帧为语音帧，信源编码按照固定间隔，比如10ms产生语音帧，在不考虑静音压缩时，每个语音帧固定长度80bit，如图1所示，图1为现有技术中信源编码产生语音帧的示意图。

因为，对于用户收听效果而言，在不引起语音质量有明显的降低情况下，最大可以允许有10％左右的报文丢失。所以，从这个角度看，90％的语音报文和允许丢失的10％的语音报文优先级是有差异的，后者可以适当使用较高误码率的高阶调制方式。图2为本发明第一个实施例提供的选择调制方式的方法流程示意图。参见图2，选择调制方式的方法包括以下步骤：

步骤201：根据统计比例，确定业务数据中语音帧的优先级。

其具体方法是：根据统计比例，随机选取业务数据中的语音帧，设置选取的语音帧的优先级。

在本实施例中，预先配置统计比例为50％的高优先级，40％的中优先级和10％的低优先级，即随机选取50％语音帧，将其优先级设置为高，随机选取40％语音帧，优先级设置为中，其它语音帧的优先级设置为低。

接着，根据确定的语音帧的优先级，对语音帧选择使用的调制方式。

在本实施例中，空中接口在进行业务数据发送过程中，根据业务数据中语音帧的优先级，对不同优先级的语音帧选择使用不同的调制方式，优先级最高的语音帧，需保证所有的用户可以接收，即选取可以令所有用户接收的调制方式。而对于优先级较低的语音帧，因为允许一定的出错率，则可以选择使用相对高一阶或者多阶的调制方式。

步骤202：建立语音帧优先级与调制方式的映射关系。

在本实施例中，数据帧优先级与调制方式的映射关系是：业务数据中的语音帧的优先级分为高、中和低，而最低调制解调方式为QPSK，则对优先级为高的语音帧使用QPSK进行编码，优先级为中的语音帧使用16QAM进行调制，优先级为低的语音帧使用64QAM进行调制。

在本实施例中，语音帧优先级与调制方式的映射关系是预先配置的，并可以根据配置参数进行调整，例如可以把优先级为中和低的语音帧统一都映射到同一个调制方式。

假设本实施例采用多播模式，也就是仅允许加入多播组的SS/MS接收业务数据，系统需要根据当前各个接收SS/MS的可用最高调制解调方式，动态更新优先级为高的语音帧使用的调制解调方式。

步骤203：根据语音帧优先级与调制方式的映射关系，对不同优先级的语音帧选择使用不同的调制方式。

本实施中，根据映射关系，分别对随机选取并设置为不同优先级的语音帧，选择使用不同的调制方式。

由上述实施例可见，本发明实施例结合信源编码产生语音帧的特点，并根据用户对语音的主观感受，确定语音帧的优先级，并根据确定的优先级对优先级不同的语音帧选择使用不同的调制方式，因而，能够在因信道质量较差等原因造成传输受限的情况下，改善用户感受，减少资源浪费。

实施例二：

本实施例中MBS业务数据为包括音频帧和视频帧的多媒体数据，其中，视频帧包括I帧、P帧和B帧。图3为本发明第二个实施例提供的选择调制方式的方法流程示意图。参见图3，该选择调制方式的流程具体包括以下步骤：

步骤301：根据数据帧的媒体类型，确定业务数据中数据帧的优先级。

本实施例中，因为视频占据的带宽远远大于音频，且丢弃音频帧会给用户带来不可忍受的影响，所以音频帧的优先级要高于视频帧的优先级。即音频帧优先选择低阶调制。

步骤302：获取业务数据中视频帧的帧模式。

本实施例中，为了减少冗余数据，也会把连续的图像数据采用如图3所示的帧模式进行处理，图4为本发明第二个实施例中视频帧的三种帧模式的处理示意图。参见图4，I帧利用图像自身的相关性压缩，提供压缩数据流中的随机存取点，编码不需要其他帧的图像作参考；P帧，利用运动预测编码，以前一个帧为参考(前向预测)得到预测的P帧；B帧，通过当前帧的前一帧及当前帧的后续帧进行预测。也就是说，P帧和B帧均以I帧为参考，I帧是图像解码的基础，所以解码必须以一个I帧开始。如果I帧丢失，即使I帧以后的P帧或B帧存在也不可能用于正常解码，且播放时必定造成视频花屏。

而获取帧模式信息的方法可以直接根据信源编码结果获取，也可以根据实时协议(RTP，Real Time Protocol)报文获取，在本实施例中，根据图5所示的运动图像专家组(MPEG，Moving Picture Experts Group)子头中的用于标识是I/B/P帧的P字段来获取帧模式信息。

步骤303：根据视频帧的帧模式，确定业务数据中帧模式不同的视频帧的优先级。

本实施例中，由于I帧是利用图像自身的相关性压缩，P帧和B帧是以I帧为参考，所以当不得已丢帧时，首先应丢弃B帧，其次丢弃P帧，I帧要保证尽量不丢失。当只有I帧时，播放端播放画面虽然会有抖动，但是依然不花屏，可以保证用户基本的播放。也就是说，设置I帧的优先级高于P帧和B帧的优先级，B帧的优先级要低于P帧，即I帧数据应当尽量使用相对低阶调制方式，B帧和P帧可以适当使用高阶调制方式。

步骤304：建立数据帧优先级与调制方式的映射关系。

在本实施例中，数据帧优先级与调制方式的映射关系是：业务数据中的数据帧的优先级分为最高、次高、中和低，而最低调制解调方式为QPSK，则对优先级最高的音频帧使用QPSK进行编码，优先级为次高的视频帧中的I帧使用16QAM进行调制，优先级为中和低的P帧和B帧使用64QAM进行调制。

在本实施例中，语音帧优先级与调制方式的映射关系是预先配置的，并可以根据配置参数进行调整，例如可以把优先级为中和低的P帧和B帧分别映射到不同的调制方式。

假设本实施例采用广播模式，也就是全部的SS/MS接收业务数据，因此，系统不需要动态更新优先级为最高的音频帧使用的调制解调方式。

步骤305：根据数据帧优先级与调制方式的映射关系，对不同优先级的数据帧选择使用不同的调制方式。

本实施中，对优先级不同的音频帧、视频帧中的I帧、P帧和B帧分别根据映射关系，选择使用不同的调制方式。

除了上述帧模式信息以外，可以利用RTP报文中其它类似信息，作为判断报文优先级的参考。例如，可以使用如图6所示的H.264中的NRI字段，当NRI字段如为00时，表示本帧不用于帧间预测编码，即使丢弃，也不影响其它帧的解码。因此，可将其优先级设置为低，可以适当使用高阶调制方式。

由上述实施例可见，本发明实施例结合信源编码中视频帧的三种帧模式的特点，以及结合用户对音频及视频的主观感受，确定包括音频帧和视频帧的多媒体数据中数据帧的优先级，并根据确定的优先级选择使用的调制方式，因而，能够在因信道质量较差等原因造成传输受限的情况下，从整体上改善用户感受，减少资源浪费。

实施例三：

图7为本发明第三个实施例提供的选择调制方式的装置结构示意图，该装置包括优先级确定单元710和调制方式选择单元720；

优先级确定单元710，确定业务数据中数据帧的优先级，将确定的数据帧的优先级输入到调制方式选择单元；

调制方式选择单元720，用于根据优先级确定单元输入的数据帧的优先级，对数据帧选择使用的调制方式。

优先级确定单元710可以包括执行模块711和输出模块712；其中，执行模块711根据统计比例，确定业务数据中数据帧的优先级、或根据数据帧的媒体类型，确定业务数据中数据帧的优先级、或根据视频帧的帧模式，确定业务数据中视频帧的优先级；输出模块712将确定的数据帧的优先级输入到调制方式选择单元720。

调制方式选择单元720可以包括映射模块722和选择模块721；其中，映射模块722建立数据帧优先级与调制方式的映射关系，将建立的映射关系输入到选择模块721；选择模块721根据映射模块输入的映射关系，对不同优先级的数据帧选择使用不同的调制方式。

上述本发明实施例中选择调制方式的方法及装置适用于语音数据帧、视频数据帧及帧模式不同的视频数据帧的任意组合，能够对数据帧选择使用的调制方式。

上述本发明实施例中选择调制方式的方法及装置不仅适用于WiMAX系统中的MBS业务，也适用于WCDMA系统等其它系统中的组播/广播业务(MBMS，Multimedia Broadcast/Multicast Service)，也适用于点对点业务(PTP，Point-To-Point)提供的业务，对PTP业务数据中的数据帧选择使用与其优先级相对应的调制方式，从而起到减少资源浪费的作用。

上述本发明实施例中选择调制方式的方法及装置不仅适用于WiMAX系统，还适用于其它无线广播和多播系统中。选择调制方式的装置可以为基站、基站控制器或用户终端等设备，比如WiMAX系统中的BS、SS/MS，WCDMA系统中的RNC、UE等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种选择调制方式的方法，其特征在于，该方法包括：

确定多播业务数据中数据帧的优先级；根据确定的数据帧的优先级以及所述映射关系，对数据帧选择使用的调制方式。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述业务数据中数据帧的优先级是根据统计比例确定的。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述业务数据中的数据帧为语音帧时，根据统计比例，确定业务数据中数据帧的优先级的方法包括：根据统计比例，随机选取业务数据中的语音帧；设置选取的语音帧的优先级。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定业务数据中数据帧的优先级是根据数据帧的媒体类型确定的。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述业务数据中的数据帧包括音频帧和视频帧两种媒体类型时，所述根据数据帧的媒体类型，确定业务数据中数据帧的优先级的方法包括：将音频帧的优先级设置为高于视频帧的优先级。

6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述业务数据中的数据帧包括视频帧时，所述确定业务数据中数据帧的优先级的方法包括：根据视频帧的帧模式，确定业务数据中帧模式不同的视频帧的优先级。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述视频帧的帧模式包括I帧、P帧和B帧时，所述根据视频帧的帧模式，确定业务数据中视频帧的优先级的方法包括：

将I帧模式的优先级设置为高于P帧和B帧模式的优先级，将B帧模式的优先级设置为低于P帧模式的优先级。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述数据帧的优先级以及所述映射关系，对数据帧选择使用的调制方式的方法包括：建立数据帧优先级与调制方式的映射关系，根据所述映射关系对不同优先级的数据帧选择使用不同的调制方式。

9.一种选择调制方式的装置，其特征在于，该装置包括优先级确定单元和调制方式选择单元；

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述优先级确定单元包括执行模块和输出模块；

所述的执行模块，用于根据统计比例，确定业务数据中数据帧的优先级、或根据数据帧的媒体类型，确定业务数据中数据帧的优先级、或根据视频帧的帧模式，确定业务数据中视频帧的优先级；

所述的输出模块，用于将确定的数据帧的优先级输入到调制方式选择单元。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述调制方式选择单元包括映射模块和选择模块；

所述的映射模块，用于建立数据帧优先级与调制方式的映射关系，将建立的映射关系输入到选择模块；

所述的选择模块，用于根据映射模块输入的映射关系，对不同优先级的数据帧选择使用不同的调制方式。

12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述的装置为基站、用户终端或基站控制器。