CN101340609B - 广播多播业务发送方法、设备及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线通信领域，公开了一种广播多播业务发送方法、设备及系统。本发明中，在采用多码字MIMO传输时，通过动态改变天线映射矩阵或各个码字对应的MCS，减少了对MBMS业务接收性能差的用户终端的数量，提高了MBMS业务的覆盖率。可以在时域动态改变天线映射矩阵，也可以在频域动态改变天线映射矩阵，还可以同时在时域和频域动态改变天线映射矩阵。

Description

广播多播业务发送方法、设备及系统

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及无线的广播多播技术。

背景技术

多媒体广播/组播业务(Multimedia Broadcast/Multicast Service，简称“MBMS”)具有广阔的市场前景。MBMS是基站在指定的资源上发送数据，这个数据针对多个用户，不同用户可以根据需要接收基站广播的组播多播业务。

当MBMS业务采用单频网模式传输时，由于用户需要接收不同基站发送的信号，而基站和用户之间的距离可能相差较大，从而导致信号到达用户时间不同，引起较大时延，其中，单频网模式传输如图1所示。然而正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称“OFDM”)技术将所传输的数据符号并行调制在相互之间重叠正交的多个子载波上来传输。因此，当MBMS业务采用单频网模式组网时，使用OFDM技术作为传输方式是较优选择，而且通常会取较长的循环前缀。

多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，简称“MIMO”)技术具有提高频谱效率，获取分集增益以及减少干扰等优点。MIMO技术包括空间分集和空间复用等，空间复用为在多根发送天线上并行发送不同数据。图2为一个空间复用示例，其中，在天线1和2相同资源上分别发送符号S1和S2，接收端通过多根接收天线进行解调，分离出两个符号。

空间复用有多种方式，其中多码字(multi code word，简称“MCW”)为其中之一。MCW方式在多个天线上并行传输多个编码块，每个编码块采 用独立的编码速率，调制方式和循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check，简称“CRC”)。图3为多码字MIMO的一个简单示例，数据流1加CRC后，经过编码调制后在天线1发送，数据流2同样加CRC后，经过编码调制后在天线2发送。发送端采用多码字发送，则有能力的终端可以采用复杂的码字干扰消除算法来提高接收性能。

在多码字多天线传输时，干扰消除可以采用串行干扰消除方法(SIC)，利用码字的解码性能保证干扰消除效果，其步骤简单描述为：1.接收端根据一定准则决定解码顺序，比如发送每个码字的调制编码方案(Modulation andCoding Scheme，简称“MCS”)或者每个码字的接收信噪比；2.接收端首先采用均衡方法对顺序最前的码字每个符号进行解调，然后解码，CRC校验；3.将已解码的码字信息比特重新进行编码调制，信道等价处理，复制这个码字的接收信号，从接收端接收信号消除复制的码字信号；4.重复步骤2，直至解到最后一个码字。因为后一个码字的解调信号已经消除前一个码字的干扰，提高了其接收信干比，从而改善其接收性能。这里通过编码块的干扰消除可以通过码字的解码性能，降低干扰复制、消除的误差。因此，多码字多天线传输配合接收端采用SIC方法，可以有效改善接收性能，或者提高传输容量。

图4为多码字MIMO结合OFDM技术的简单示例。N路数据流分别进行编码调制后，通过空时(/频)编码模块后，得到M路信号，M路信号分别映射到指定子载波上，通过OFDM调制后，在M根天线上发送，一般情况下N小于或等于M。图3中N＝M＝2，空时(/频)编码模块为简单的  $\left[\begin{array}{c}{S}_1\\ S_2\end{array}\right].$

目前已提出了在E-MBMS中采用多码字空间复用，不同码字之间可以采用不同的编码调制方式或者功率，其配置周期为准静态，即其配置周期很长时间才会变化。

然而，本发明的发明人发现，如果采用准静态或者静态设置编码调制方 式，可能会出现某个终端在一段时间内无法准确接收业务数据，导致接收性能较差的现象出现。例如，假设设定的多码字MCS格式是MCS1和MCS2(码字数为2，MCS1对应第一个码字，比如是QPSK和1/3编码，MCS2是16QAM和2/3编码)，在某个时刻对于用户1是最优组合，但是对于用户2却不是，假设用户2的MCS2对应信道状况要比MCS1好，如果用户2移动速度慢导致信道变化很小，则固定的MCS格式会导致用户2接收性能持续不理想。

发明内容

本发明实施方式要解决的主要技术问题是提供一种广播多播业务发送方法、设备及系统，可以避免用户终端对广播多播业务的接收性能长时间恶劣的情况。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种广播多播业务发送方法，包括以下步骤：

随时间动态改变M个编码块对应的调制编码方案MCS，其中M个编码块分别对应M个独立的MCS，M＞1；

使用经动态改变的M个MCS分别对M路数据流进行编码调制得到M个编码块，该M个编码块在L个天线上使用相同的资源并行发送，其中M路数据流中至少有一路数据流承载广播多播业务，L≥M；

其中，预先定义M个MCS不同组合以及轮换规则，在所述随时间动态改变M个编码块对应的MCS的步骤中，每隔N个传输时间间隔对M个编码块对应的MCS进行一次改变，其中N为正整数。

本发明的实施方式还提供了一种广播多播业务发送方法，包括以下步骤：

采用M个独立的MCS对M路数据流进行编码调制得到M个编码块， 其中M路数据流中至少有一路数据流承载广播多播业务，M＞1；

M个编码块通过动态的天线映射方式映射到L个天线上并行发送，其中L个天线并行发送使用的资源相同，L≥M。

本发明的实施方式还提供了一种广播多播业务发送设备，包括L个天线，其中L≥M，还包括：

MCS调整单元，用于随时间动态改变M个编码块对应的MCS，其中M＞1；

编码调制单元，用于根据MCS调整单元确定的M个MCS分别对M路数据流进行编码调制，其中M路数据流中至少有一路数据流承载广播多播业务；

发射单元，用于将编码调制单元输出的M个编码块在L个天线上使用相同的资源并行发送；

其中，所述MCS调整单元每隔N个传输时间间隔对M个编码块对应的MCS进行一次改变，其中N为正整数；所述MCS调整单元在所述M个编码块上按照预定规则轮换预定义的M个MCS的不同组合。

本发明的实施方式还提供了一种广播多播业务发送设备，包括L个天线，其中L≥M，还包括：

编码调制单元，用于根据M个独立的MCS分别对M路数据流进行编码调制，其中M路数据流中至少有一路数据流承载广播多播业务，M＞1；

天线映射调整单元，用于动态改变天线映射方式；

天线映射单元，用于从M个编码块获得的信号经过天线映射调整单元确定的天线映射方式处理，得到发射向量；

发射单元，用于将天线映射单元输出的发射向量中通过L个天线使用相同的资源并行发送。

本发明的实施方式还提供了一种广播多播业务发送系统，包括K个如上文所述的广播多播业务发送设备，其中，K＞1，K个广播多播业务发送设备使用相同的资源发送相同的信号。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

在采用多码字MIMO传输时，通过动态改变各编码块对应的MCS，减少了对MBMS业务接收性能差的用户终端的数量，提高了MBMS业务的覆盖率。因为MBMS业务是没有反馈的，并且同时针对多个用户终端，所以无法根据用户终端反馈的信道情况选择合适的MCS。通过动态改变各编码块对应的MCS，可以避免某些用户终端长时间位于最差接收性能的MCS组合方式。

附图说明

图1是现有技术中MBMS业务采用单频网模式传输示意图；

图2是现有技术中空间复用传输示意图；

图3是现有技术中多码字MIMO传输示意图；

图4是现有技术中多码字MIMO和OFDM技术结合传输示意图；

图5是本发明第一实施方式中采用动态改变MCS的广播多播业务发送方法流程图；

图6是本发明第一实施方式中不同码字的MCS之间置换示意图；

图7是本发明第二实施方式中时频资源映射示意图；

图8是本发明第二实施方式中天线映射矩阵随资源动态变化示意图；

图9是本发明第二实施方式中采用动态改变天线映射矩阵的广播多播业务发送方法流程图；

图10是本发明第三实施方式中采用动态改变MCS的广播多播业务发送 设备结构图；

图11是本发明第四实施方式中采用动态改变天线映射矩阵的广播多播业务发送设备结构图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明的第一实施方式涉及一种广播多播业务发送方法，在本实施方式中，随时间动态改变M个编码块对应的调制编码方案MCS，其中M个编码块分别对应M个独立的MCS，并且M＞1，使用经动态改变的M个MCS分别对M路数据流进行编码调制得到M个编码块，该M个编码块在L个天线上使用相同资源并行发送，其中M路数据流中至少有一路数据流承载广播多播业务，并且L≥M。具体流程如图5所示。

在步骤510中，根据预先定义的M个MCS不同组合以及轮换规则，随时间动态改变M个编码块对应的调制编码方案MCS。具体地说，首先定义M个MCS不同组合以及轮换规则，接着在每隔N个传输时间间隔(TransmissionTiming Interval，简称“TTI”)，对M个编码块对应的MCS进行一次改变。其中，N为正整数。

比如说，如图6所示，总共有三个码字，那么预先定义3个MCS和轮换规则。其中3个MCS分别为MCS1，MCS2和MCS3，不同的MCS具有不同的接收信噪比门限，例如：MCS1采用正交转换相键(Quadrature Phase shift Keying，简称“QPSK”)+1/3编码，MCS2采用QPSK+2/3编码，MCS3采用16正交调幅(Quadrature Amplitude Modulation，简称“QAM”)+2/3编码。其中置换方式可以遵循预先定义的规则，置换周期可以以TTI为单位，也可以以多个TTI为单位。在第一个TTI时，码字采用的组合方式为：码字1采用MCS1，码字2采用MCS2以及码字3采用MCS3；下一个TTI时，码字采用的组合方式为： 码字1采用MCS3，码字2采用MCS1以及码字3采用MCS2；第三个TTI时，码字采用的组合方式为：码字1采用MCS2，码字2采用MCS3以及码字3采用MCS1，依次类推。

由此可见，通过预先定义多个MCS，将它们的不同组合周期性地在多个编码块轮换，对于不同终端来说，可能不同MCS的组合方式是最优的，例如终端1最优组合方式是在第一个TTI时，在第二个和第三个TTI时性能可能会下降，这样虽然牺牲了部分终端的接收性能，但是它避免了某些终端长时间位于最差接收性能的MSC组合方式，因此它较好地保证对不同用户终端和不同业务的公平性。

接着，进入步骤520，使用经动态改变的M个MCS分别对M路数据流进行编码调制得到M个编码块。其中M路数据流中至少有一路数据流承载广播多播业务。

在步骤530中，将经编码调制得到的M个编码块在L个天线上使用相同的资源并行发送。本发明实施方式中所说的“相同的资源”包括相同的时间资源，相同的频率资源、相同的码资源等等。

不难发现，在采用多码字MIMO传输时，通过动态改变各编码块对应的MCS，减少了对MBMS业务接收性能差的用户终端的数量，提高了MBMS业务的覆盖率。

本发明的第二实施方式同样涉及一种广播多播业务发送方法，在本实施方式中，采用M个独立的MCS对M路数据流进行编码调制得到M个编码块，其中M路数据流中至少有一路数据流承载广播多播业务，并且M＞1；M个编码块通过动态的天线映射方式映射到L个天线上并行发送，其中L个天线并行发送使用的资源相同，且L≥M。

为了避免不同码字的接收信噪比不同，可以通过资源调度使等价信噪比尽量相同。由于无线信道多径以及终端移动影响，信道具有频率选择性和时间选 择性，信道相关性和频率间隔以及时间间隔成反比。因此，在时频资源映射时，尽量使得不同符号对应的时频资源相隔较远。这里，资源映射可以按照预先定义的规律生成，如图7所示，不同TTI的资源映射方法也可以不同，这些资源映射规律通过控制信令传输给终端。但是存在另外一种情况，当MBMS业务传输的资源带宽或者时间间隔有限，或者基站到终端的信道频率选择性不明显以及终端移动速度慢时，这样，通过时频资源映射方法不能达到平均化码字信噪比的目的。这时，也可以通过更改天线映射矩阵的方法完成同样功能，如图8所示。其具体流程如图9所示。

在步骤910中，在资源上动态改变天线映射方式，天线映射方式为输入信号经过线性变换后得到发送信号，发送信号再在天线上传输。每次动态改变时，在预先设定的至少两种天线映射方式中按预定规则选择一个与当前天线映射方式不同的天线映射方式作为新的天线映射方式，其中，天线映射方式可以取酉矩阵作为变换矩阵。当矩阵A满足A^H·A＝A·A^H＝I时，那么称矩阵A为酉矩阵，其中矩阵I为单位矩阵。具体地说，预先设定至少两种天线映射方式，并在这些映射方式中按预定规则选择一种与当前天线映射方式不同的天线映射方式作为新的天线映射方式。

可以理解，天线映射方式使用酉矩阵作为变换矩阵，可以在接收时通过乘以该酉矩阵的逆矩阵方便地消除变换矩阵的影响，便于接收端的处理。

可以通过不同的置换方式产生不同变换矩阵，如： 

或者可以通过不同相位产生不同变换矩阵，如： 

或者可以通过取相关性小的不同酉矩阵作为变换矩阵，如P₁＝U₁，P₂＝U₂，P₃＝U₃，其中酉矩阵U可以取单位矩阵，离散傅立叶变换(Discrete Fourier Transformation，简称“DFT”)矩阵和Hadamard矩 阵等等。

本步骤中，动态改变天线映射矩阵可以在时域中进行，比如说，每一个OFDM符号更改一次映射矩阵。例如在第一个OFDM符号采用矩阵P₁作为映射矩阵，那么在第二个OFDM符号采用矩阵P₂作为映射矩阵，在第三个OFDM符号采用矩阵P₃作为映射矩阵，依此类推。当然也可以每隔多个OFDM符号更改一次映射矩阵。

本步骤中天线映射矩阵的动态改变还可以在频域中进行，比如说，每隔几个子载波更改一次映射矩阵。例如，假设发射天线数为2，两个码字的符号分别为X(X₁，X₂，X₃，...)和Y(Y₁，Y₂，Y₃，...)，码字在子载波f₁，f₂，f₃，...上传输，并且置换矩阵采用 和 

那么子载波f₁采用置换矩阵P₁，子载波f₂采用置换矩阵P₂，子载波f₃采用置换矩阵P₁，依此类推。在此时，两个码字符号交替在两根天线上发送，即天线1子载波f₁传输符号X₁，天线2子载波f₁传输符号Y₁，天线1子载波f₂传输符号Y₂，天线2子载波f₂传输符号X₂，依此类推。

需要说明的是，本步骤还可以采用在时域和频域同时动态改变天线映射矩阵。由此可见，因为有了多种动态改变天线映射矩阵的方式，厂商可以根据具体应用环境选择最适合的方案，从而增加了实现的灵活性。

此后进入步骤920，采用M个独立的MCS对M路数据流进行编码调制得到M个编码块，其中M路数据流中至少有一路数据流承载MBMS业务，M＞1。

接着进入步骤930，M个编码块通过步骤910所确定的天线映射方式映射到L个天线上，使用相同的资源并行发送。

不难发现，天线映射矩阵的动态改变在效果上相当于信道矩阵的动态改变，即使MBMS业务传输的资源带宽或者时间间隔有限、或者基站到终端的信道频率选择性不明显、或者用户终端移动速度慢，通过天线映射矩阵的动态改变达到平均化码字信噪比的目的，从而避免某些用户终端对MBMS业务的接收性能长时间恶劣的情况。

第一实施方式和第二实施例方式中的方案也可以结合，即对于同一个系统有时动态改变天线映射矩阵、有时改变各个码字对应的MCS，或者同时动态改变天线映射矩阵和各个码字对应的MCS。

需要说明的是，上述的各实施方式中，需要预先定义好更改周期和更改方式，这样基站可以通过控制信令通知终端，以便于终端的接收。

上述的各实施方式只是一些常见的例子，通过其它技术手段实现的动态MCS设置和动态天线映射方式，仍然不偏离本发明的精神和范围。

本发明的第三实施方式涉及一种广播多播业务发送设备，如图10所示，包含

L个天线。

MCS调整单元，用于随时间动态改变M个编码块对应的MCS，其中M＞1，L≥M。

编码调制单元，用于根据MCS调整单元确定的M个MCS分别对M路数据流进行编码调制，其中M路数据流中至少有一路数据流承载广播多播业务。该编码调制单元每隔N个传输时间间隔对M个编码块对应的MCS进行一次改变，其中N为正整数。MCS调整单元可以在M个编码块上按照预定规则轮换预定义的M个MCS的不同组合。通过预先定义多个MCS，使它们的不同组合周期性地在多个编码块上轮换，可以较好保证对不同用户终端和不同业务的公平性。

发射单元，用于将编码调制单元输出的M个编码块在L个天线上使用相同的资源并行发送，其中，发射单元可以采用OFDM调制的方式进行发射。

在采用多码字MIMO传输时，通过动态改变各编码块对应的MCS，减少了对MBMS业务接收性能差的用户终端的数量，提高了MBMS业务的覆盖率，并且避免某些用户终端长时间位于最差接收性能的MCS组合方式。

另外，值得一提的是，本实施方式中的各单元均为逻辑单元，在实际应用中，可以有各种不同的物理实现方式，例如编码调制单元可以有M个模块组成， 每个模块处理一路数据流。

本发明的第四实施方式同样涉及一种广播多播业务发送设备，如图11所示，包含：

L个天线。

编码调制单元，用于根据M个独立的MCS分别对M路数据流进行编码调制，其中M路数据流中至少有一路数据流承载MBMS业务，M＞1，L≥M；

天线映射调整单元，用于动态改变天线映射方式；

天线映射单元，用于从M个编码块获得的信号经过天线映射调整单元确定的天线映射方式处理，得到发射向量；

发射单元，用于将天线映射单元输出的发射向量中通过L个天线使用相同的资源并行发送。其中，天线映射调整单元在不同资源上动态改变天线映射方式。

在采用多码字MIMO传输时，通过动态改变天线映射方式，减少了对MBMS业务接收性能差的用户终端的数量，提高了MBMS业务的覆盖率，并且达到平均化码字信噪比的目的，从而避免某些用户终端对MBMS业务的接收性能长时间恶劣的情况。

另外，值得一提的是，本实施方式中的各单元均为逻辑单元，在实际应用中，可以有各种不同的物理实现方式。

本发明的第五实施方式涉及一种广播多播业务发送系统，该系统实质上是一个MBMS单频网，其中包括K个如实施方式三所描述的广播多播业务发送设备，其中，K＞1，K个广播多播业务发送设备使用相同的资源发送相同的信号。

本发明的第六实施方式同样涉及一种广播多播业务发送系统，该系统实质上是一个MBMS单频网，其中包括X个如实施方式四所描述的广播多播业务发送设备，其中，X＞1，X个广播多播业务发送设备使用相同的资源发送相同的信号。

综上所述，在本发明的实施方式中，在采用多码字MIMO传输时，通过动态改变各编码块对应的MCS，减少了对MBMS业务接收性能差的用户终 端的数量，提高了MBMS业务的覆盖率。因为MBMS业务是没有反馈的，并且同时针对多个用户终端，所以无法根据用户终端反馈的信道情况选择合适的MCS。通过动态改变各编码块对应的MCS，可以避免某些用户终端长时间位于最差接收性能的MCS组合方式。

预先定义多个MCS，将它们的不同组合周期性地在多个编码块上轮换，可以较好保证对不同用户终端和不同业务的公平性。

在采用多码字MIMO传输时，通过动态改变天线映射矩阵，减少了对MBMS业务接收性能差的用户终端的数量，提高了MBMS业务的覆盖率。天线映射矩阵的动态改变在效果上相当于信道矩阵的动态改变，即使MBMS业务传输的资源带宽或者时间间隔有限、或者基站到终端的信道频率选择性不明显、或者用户终端移动速度慢，也可以通过天线映射矩阵的动态改变达到平均化码字信噪比的目的，从而避免某些用户终端对MBMS业务的接收性能长时间恶劣的情况。

即可以在时域动态改变天线映射矩阵，也可以在频域动态改变天线映射矩阵，还可以同时在时域和频域动态改变天线映射矩阵。多种实现方式使厂商可以根据具体应用环境选择最适合的方案，从而增加了实现的灵活性。

使用酉矩阵作为天线映射矩阵，可以在接收时通过乘以该酉矩阵的逆矩阵方便地消除天线映射矩阵的影响，便于接收端的处理。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种广播多播业务发送方法，其特征在于，包括以下步骤：

随时间动态改变M个编码块对应的调制编码方案MCS，其中所述M个编码块分别对应M个独立的MCS，M＞1；

使用经动态改变的所述M个MCS分别对M路数据流进行编码调制得到M个编码块，该M个编码块在L个天线上使用相同的资源并行发送，其中所述M路数据流中至少有一路数据流承载广播多播业务，L≥M；

其中，预先定义M个MCS不同组合以及轮换规则，在所述随时间动态改变M个编码块对应的MCS的步骤中，每隔N个传输时间间隔对M个编码块对应的MCS进行一次改变，其中N为正整数。

2.一种广播多播业务发送方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用M个独立的MCS对M路数据流进行编码调制得到M个编码块，其中所述M路数据流中至少有一路数据流承载广播多播业务，M＞1；

M个编码块通过动态的天线映射方式映射到L个天线上并行发送，其中所述L个天线并行发送使用的资源相同，L≥M。

3.根据权利要求2所述的广播多播业务发送方法，其特征在于，在所述M个编码块通过动态的天线映射方式映射到L个天线上并行发送步骤中，在时域和/或频域上动态改变所述天线映射方式。

4.根据权利要求3所述的广播多播业务发送方法，其特征在于，在所述M个编码块通过动态的天线映射方式映射到L个天线上并行发送步骤中，每次动态改变时，在预先设定的至少两种天线映射方式中按预定规则选择一个与当前天线映射方式不同的天线映射方式作为新的天线映射方式。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的广播多播业务发送方法，其特征在于，所述天线映射方式为输入信号经过线性变换后得到发送信号，发送信号再在天线上传输。

6.根据权利要求5所述的广播多播业务发送方法，其特征在于，所述线性变换为将输入信号与酉矩阵相乘。

7.一种广播多播业务发送设备，包括L个天线，其中L≥M，其特征在于，还包括：

MCS调整单元，用于随时间动态改变M个编码块对应的MCS，其中M＞1；

编码调制单元，用于根据所述MCS调整单元确定的M个MCS分别对M路数据流进行编码调制，其中所述M路数据流中至少有一路数据流承载广播多播业务；

发射单元，用于将所述编码调制单元输出的M个编码块在所述L个天线上使用相同的资源并行发送；

其中，所述MCS调整单元每隔N个传输时间间隔对M个编码块对应的MCS进行一次改变，其中N为正整数；所述MCS调整单元在所述M个编码块上按照预定规则轮换预定义的M个MCS的不同组合。

8.一种广播多播业务发送设备，包括L个天线，其中L≥M，其特征在于，还包括：

编码调制单元，用于根据M个独立的MCS分别对M路数据流进行编码调制，其中所述M路数据流中至少有一路数据流承载广播多播业务，M＞1；

天线映射调整单元，用于动态改变天线映射方式；

天线映射单元，用于从M个编码块获得的信号经过天线映射调整单元确定的天线映射方式处理，得到发射向量；

发射单元，用于将所述天线映射单元输出的发射向量中通过所述L个天线使用相同的资源并行发送。

9.根据权利要求8所述的广播多播业务发送设备，其特征在于，所述天线调整单元在不同时域和/或频域上动态改变所述天线映射方式。

10.一种广播多播业务发送系统，其特征在于，包括K个如权利要求7或8所述的广播多播业务发送设备，其中，K＞1，所述K个广播多播业务发送设备使用相同的资源发送相同的信号。

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