CN101489286B - 无线通信网络中的广播信号的传输方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种在无线通信网络的网络设备的发射机中用于发送广播信号的方法及装置，以及在无线通信网络的网络设备的接收机中用于对接收到的广播信号进行处理的方法及装置，其中，通过为广播信号使用与单播信号不同长度的循环前缀和/或不同密度的导频信号，克服了现有技术中对所有信号使用相同长度的循环前缀、相同密度的导频信号的缺陷，从而在频谱利用率和通信性能之间实现了优化的权衡。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信系统，尤其涉及在发射机中用于发送广播信号的方法及装置，以及在接收机中用于对接收到的广播信号进行处理的方法及装置。
背景技术
当前，多载波调制技术已广泛应用于无线通信领域，例如正交频分复用技术(OFDM)和正交频分多址技术(OFDMA)等。由于多载波调制技术具有很强的抗窄带干扰和抗多径衰落的能力，而且在每个子载波上还具有平衰落特性，采用此种技术的接收机具有简单的均衡复杂度。类似地，与正交频分复用、正交频分多址统称为OFDM类技术的单载波频分多址(SC-FDMA)系统(又称为离散傅立叶变换-扩展OFDM系统)也是一种先进的无线传输方案。OFDM类技术被广泛应用于高数据率无线通信系统，例如无线局域网(WLAN)/无线保真(Wi-Fi)和无线城域网/微波存取全球互通技术(WiMAX)的融合，成为3G长期演进(LTE)空中接口的热门候选技术。下文中，将OFDM系统中的OFDM符号、OFDMA系统中的OFDMA符号以及SC-FDMA系统中的SC-FDMA符号统称为OFDM/A符号。
在现有的基于多载波调制的无线通信系统中，一个物理传输帧典型地为具有一定数量OFDM/A符号的最小传输单元，如图1所示。在所示帧结构中，由一个OFDM/A符号和一个CP(循环前缀)构成的前导(Preamble)位于帧头以便进行时间同步，各个OFDM/A符号所附加的CP都具有统一的长度，且导频信号(Pilot)的分布是均匀的。其中，标记为51的均为导频载波(用于承载导频信号的子载波)，其余则为数据载波(用于承载数据即非载波信号的子载波)。
通常而言，CP的长度应当尽量长以避免符号间干扰(ISI，Inter-Symbol Interference)，同时，作为一种不包括有用信息的冗余，CP又要尽量短以实现高频带效率。一般而言，CP的长度等于无线信道的最大时延扩展。另外，频域中的导频载波间隔应该满足抽样定理，即导频载波间隔应该大于无线信道的相关带宽，而相关带宽一般等于无线信道时延扩展(delay spread)的倒数。这样，就可以利用频域插值的方法基于导频信号对邻近的信道进行估计，获知没有导频信号的OFDM/A符号的信道频率响应。
图2所示为一个简单的无线通信网络示意图，其中，对于单播信号而言，当基站作为发端时，由于基站A、B、C各自独立地进行发送且频率重用率低，因此，尤其当移动终端D位于小区边缘时，其接收机接收某个特定基站如基站A’发来的信号时会受到来自基站B、C的信号的干扰。由于小区间干扰(ICI)通常大于系统中的噪声干扰，因此单播信号的接收主要受限于小区间干扰。
对于广播信号而言，来自核心网的下行广播信号通过无线接入网络控制器(WANC)发布到有关的多个基站A、B和C，再由这些基站将上述广播信号发送出去，在移动终端D的接收机处，只需进行简单的射频合并。可见，在广播信号发送中，由于不同基站所发送的信号相同，其信号接收主要受噪声而非小区间干扰的限制。但是，由于发送广播信号的多个基站与移动终端之间的距离不同，来自较远基站的广播信号导致更大的广播无线信道时延扩展，因此，与单播信号相比，广播信号通常需要长度更大的循环前缀和载波间隔更小的导频信号。
实际上，现有技术中的帧结构(例如图1所示)没有对单播信号和广播信号进行区分，即，一帧内的每个OFDM/A符号具有统一长度的循环前缀以及均匀的导频间隔。在这样的现有技术中，若专门针对广播信号来设计循环前缀的长度，则该循环前缀将长于单播信号所需要的循环前缀，这样的帧结构应用于单播信号传输时将导致频谱利用率较低；相反，若专门针对单播信号来设计循环前缀的长度，则该循环前缀将比广播信号所需要的循环前缀短，这样的帧结构应用于广播信号传输时将导致循环前缀长度小于时延扩展，使得通信性能明显降低。例如，在WiMAX网络中，根据最大的时延扩展，CP的长度可为一个OFDM符号长度的1/4、1/8、1/16甚至更小。但是，一旦基站选定了一个CP长度，则该基站将不会根据待发送信号是单播信号还是广播信号来进行调整。类似地，假如导频载波间隔是专门针对单播信号设计的，则由于其间隔较大，获得的信道估计精度对广播信号来讲是很低的；相反，假如导频载波间隔是专门针对广播信号设计的，则其虽也能适用于单播信号，但无疑浪费了太多的导频信号。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的一个目的在于，提供一种新的用于单播和广播服务的高效复用的物理层动态子帧重组方案，该方案应考虑单播信号与广播信号由于不同多径衰落信道而面对的不同的时延扩展，为单播、广播信号提供具有合适长度的CP和具有合适间隔的导频信号。另外，还应在此同时保证较高的频带效率，权衡信道估计精度与导频成本。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种在无线通信网络的网络设备的发射机中用于发送广播信号的方法，其特征在于，包括以下步骤：b.以第一发送方式来发送与广播信号相对应的信号接收辅助信息，其中，所述第一发送方式不同于用于发送与单播信号相对应的信号接收辅助信息所用的第二发送方式。
根据本发明的第二方面，提供了一种在无线通信网络的网络设备的接收机中用于对接收到的来自广播源的广播信号进行处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：A.以第一处理方式对接收到的广播信号进行处理，其中，所述第一处理方式不同于对接收到的单播信号进行处理的第二处理方式，且对应于所述广播源处发送与所述广播信号相对应的信号接收辅助信息所用的第一发送方式。
根据本发明的第三方面，提供了一种在无线通信网络的网络设备的发射机中用于发送广播信号的广播装置，其特征在于，包括：广播发送装置，用于以第一发送方式来发送与广播信号相对应的信号接收辅助信息，其中，所述第一发送方式不同于用于发送与单播信号相对应的信号接收辅助信息所用的第二发送方式。
根据本发明的第四方面，提供了一种在无线通信网络的网络设备的接收机中用于对接收到的来自广播源的广播信号进行处理的广播处理装置，其特征在于，包括：第一处理装置，用于以第一处理方式对接收到的广播信号进行处理，其中，所述第一处理方式不同于对接收到的单播信号进行处理的第二处理方式。
本发明通过为广播信号使用与单播信号不同长度的循环前缀和/或不同密度的导频信号，克服了现有技术中对所有信号使用相同长度的循环前缀、相同密度的导频信号的缺陷，从而在频谱利用率和通信性能之间实现了优化的权衡。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出了根据现有技术的一个物理传输帧的结构示意图；
图2为一个无线通信网络的示意图；
图3示出了根据本发明的具体实施方式的无线通信网络中的广播信号传输方法系统流程图；
图4为根据本发明的具体实施方式的无线通信网络中用于进行广播信号传输的发射机示意图；
图5为根据本发明的具体实施方式的无线通信网络中用于进行广播信号传输的接收机示意图；
图6a为根据本发明的一个具体实施例的帧结构示意图；
图6b为根据本发明的一个具体实施例的帧结构示意图；
图7a、图7b为根据本发明的具体实施例的导频图案示意图；
图8为根据本发明的一个具体实施方式的在无线通信网络的网络设备的发射机中用于发送广播信号的广播装置框图；
图9为根据本发明的一个具体实施方式的在无线通信网络的网络设备的接收机中用于对接收到的来自广播源的广播信号进行处理的广播处理装置；
图10为本发明与现有技术之下的无线信号信噪比/误块率的性能对比示意图。
具体实施方式
为便于对下文的理解，对其中出现的概念解释如下：
下文中，不失一般性地，以基于OFDM类技术的OFDM类系统为例对本发明进行说明。本领域技术人员理解，由于本发明的思想在于对广播信号使用特殊的循环前缀和/或导频密度，因此，本发明可适用于任何需要为广播、单播信号分别发送导频和/或需要使用循环前缀的系统，包括但不限于OFDM类系统。
OFDM类系统中的现有下行帧结构还可表示为表1所示形式：
表1：OFDM类系统中的现有下行帧结构
| 参数 | 值 |
| OFDM/A符号数量 | M |
| 一个OFDM/A符号中子载波的数量 | N |
| 一个OFDM/A符号中被使用的子载波的数量 | Nused |
| 用于广播的OFDM/A符号的数量 | Mb |
| 循环前缀的长度 | CPu |
| 一个OFDM/A符号中导频信号的数量 | Pb |
可见，无论一个OFDM/A符号用于传输单播信号还是广播信号，附加在该OFDM/A符号之前的循环前缀的长度为一个恒定值CPu，而该OFDM/A符号中的导频信号数量也为一个恒定值Pb。
引入本发明后，下行帧结构的一个例子如表2所示：
表2：引入本发明后的OFDM类系统中的下行帧结构示例
| 参数 | 值 |
| OFDM/A符号的数量 | M |
| 一个OFDM/A符号中子载波的数量 | N |
| 一个OFDM/A符号中被使用的子载波的数量 | Nused |
| 用于广播的OFDM/A符号的数量 | Mb |
| 用于广播信号的循环前缀的长度 | CPb |
| 用于单播信号的循环前缀的长度 | CPu |
| 一个用于广播信号的OFDM/A符号中导频信号的数量 | Pb |
| 一个用于单播信号的OFDM/A符号中导频信号的数量 | Pu |
通过比较表1与表2的内容不难发现，本发明的核心思想在于，为用于广播信号(突发，burst)的OFDM/A符号附加一个具有第一长度(CPb)的循环前缀，并在用于广播信号的OFDM/A符号中加入具有第一密度(每个OFDM/A符号中Pb个)的导频信号。根据本发明的一个优选实施例，CPb＞CPu且Pb＞Pu。这通常而言是符合单播、广播信号特性的，因为循环前缀的长度一般等于无线信道的时延扩展，而广播信号与单播信号相比，具有更大的时延扩展；并且，导频信号的载波间隔一般应大于无线信道的相关带宽，而相关带宽一般等于无线信道的时延扩展的倒数，而广播信号与单播信号相比，通常具有更大的时延扩展，因此其相关带宽较小，载波间隔也就较小而导频信号密度较大。
图3示出了根据本发明的具体实施方式的无线通信网络中的广播信号传输方法系统流程图，本领域技术人员理解，其中所示的各步骤之间的顺序关系仅为表述方便，而非对本发明保护范围的限制。图4、图5则分别为根据本发明的具体实施方式的无线通信网络中用于进行广播信号传输的发射机和接收机示意图。其中，在图3所示的流程图中，为简明起见，略去了一些与本发明的实质内容关系不十分紧密的步骤，并将其放入说明书文字部分进行详述，对于本领域技术人员而言，上述省略不会对其在实施本发明上构成任何影响。
以下，参照图3并结合图2、图4、图5来从系统角度对本发明进行详述。其中，以图2中的基站A向移动终端D发送下行广播信号为例。
在如图4所示的基站A处的发射机中，在MAC(媒体访问控制)层，调度器为广播信号分配特殊的连接标识符，用于标识该信号为广播信号。另外，基于表2所示，调度器还在每个帧内为广播业务信号分配包括Mb个OFDM/A符号的数据区域，该帧内的其它(M-Mb)个OFDM/A符号则用于传输信令以及单播业务信号。
见图3，在步骤S1中，移动终端D基于前导码或导频对其与基站A之间的广播信道进行测量，从而得到延迟相关信息如时延扩展参数或最大延时参数，该过程可以基于现有技术来实现，譬如，根据前导码或导频估计得到的信道响应来直接获得所述延迟相关信息。本领域技术人员理解，所述延迟相关信息的获得既可以由移动终端D来主动完成，譬如，周期性地执行广播信道测量的操作以获得延迟相关信息，也可由基站A来向移动终端D发出指示，移动终端D处进行广播信道测量以获得延迟相关信息的操作由来自基站A的所述指示触发。
在步骤S2中，移动终端D将测量到的延迟相关信息报告给基站A。以便基站A基于包括移动终端D在内的多个广播信号接收端所报告的延迟相关信息来确定与广播信号相对应的循环前缀的第一长度以及与广播信号相对应的导频信号的第一密度。
根据本具体实施例的一个变化例，其中，系统在网络规划阶段即确定延迟相关信息，并在此后的工作过程中不再更新。根据此变化例，移动终端D将无需进行延迟相关信息的测量，从而，所述步骤S2可以省略。
在步骤S3中，基站A中的调度器根据移动终端D报告的延迟相关信息确定向移动终端D发送广播信号所用的循环前缀的第一长度，以及向移动终端D发送广播信号所用的导频信号的第一密度。典型地，基站A由一个如表3所示的预存的包括循环前缀长度、导频密度以及延迟相关信息的映射表来确定所述循环前缀的第一长度和导频的第一密度。
表3：基站A预存的映射表示意
| 延迟相关信息的第i预定条件 | 第一长度i | 第一密度i |
| 延迟相关信息的第ii预定条件 | 第一长度ii | 第一密度ii |
| 延迟相关信息的第iii预定条件 | 第一长度iii | 第一密度iii |
| ... | ... | ... |
| 延迟相关信息的第S预定条件 | 第一长度S | 第一密度S |
基于表3，当移动终端D报告的延迟相关信息符合其中的某一个条件如第i预定条件时，与第i预定条件相对应的第一长度i和第一密度i即被选做用于发往移动终端D的广播信号的循环前缀的第一长度以及用于发往移动终端D的广播信号的导频信号的第一密度。
根据本发明的一个具体实施例，基站A处可以不预存如表3所示的映射表，取而代之地，基站A中的调度器根据特定的算法来进行计算，从而生成一个合适的第一长度和一个第一密度。例如，选择多个用户信道延时扩展测量值中最大延时扩展作为所述第一长度，或者，为广播信号采用比无线信道的最大时延长度更长的循环前缀，例如，将最大时延的长度乘以一个系数(例如1.2)来作为所述第一长度。这属于本领域技术人员的公知常识，不予赘述。
根据本发明的又一具体实施例，基站A中的调度器不依赖移动终端D反馈的延迟相关信息来确定所述第一长度和第一密度，而是使用预先设定好的第一长度和第一密度，在下行链路的传输过程中，所述预先设定好的第一长度和第一密度通常不发生变化。
在步骤S4中，基站A将确定的第一长度和第一密度以及指示广播区域的起始位置的信息经由下行信令信道发送给移动终端D。其中，为降低信令信道的开销，可以为不同的第一长度、第一密度赋予不同的标识，并在移动终端D处预存所述标识与相应第一长度、第一密度的对应关系，由此，基站A在下行信令信道上只需传输所述标识，再由移动终端D基于基站A发来的所述标识来在预存的对应关系中进行查找，即可准确地知晓所述第一长度和第一密度，从而将其用于对接收到的广播信号的处理。
上述步骤主要针对发射机中进行的MAC层操作，基于MAC层调度器的指令，如图4下半部所示的物理层传输模型的工作原理将在以下步骤中予以描述：
在步骤S5中，基站A判断待发送的信号(突发)是否为广播信号，具体地，可根据此前调度器为该广播信号所分配的CID来进行所述判断。实际上，基站A处的待发送下行信号中的广播、单播信号可能是相互穿插的，因此，经过步骤S5，待发送信号被分拣为如图4下半部最左端所示的广播信号和单播信号。
此后的步骤S6中，在物理层，根据相应的编码和调制方案，基站A分别对单播信号和广播信号进行信道编码、交织以及调制。在随后的子载波映射以及IFFT变换后，根据MAC层的所确定的第一长度，基站A在用于广播的OFDM/A符号前附加具有第一长度的循环前缀，而对用于单播的OFDM/A符号，可基于现有技术为其附加具有第二长度的循环前缀，其中，所述第一长度不同于并优选地大于所述第二长度。
最后的成帧过程中，根据用于广播的CP的第一长度以及指示用于广播信号的导频信号具有第一密度的导频图样，基站A根据一个预定义的帧结构在广播区域重组OFDM符号结构。在生成的所述下行帧中，在用于广播的OFDM/A符号中插入的导频具有第一密度，并附加有具有第一长度的CP。
本领域技术人员理解，基于本发明的核心思想，在各种现在已经应用或将来可能应用的帧结构中本发明均能适用，下面以一种简单的帧结构为例，其中，假设2ms长的帧中所有的子信道全部用于传输广播信号，如图6a、6b所示。其中，在图6a所示结构中，包括了8个OFDM/A符号，而图6b所示结构则包括7个OFDM/A符号。图中未示出地，已为所示各个OFDM/A符号加入了密度为第一密度的导频信号，所示的各个CP则具有第一长度。图5a与5b所示的两种结构的区别在于，后者占用更少的OFDM/A符号，但是每个OFDM/A符号被赋予了更长的CP。
下面再来讨论本发明与现有技术中，用于广播的OFDM/A符号中的导频信号密度的比较。本领域技术人员理解，现有技术中存在成熟的导频放置方案。例如，可以每隔几个OFDM/A符号(通常为一帧)插入一个称为导频符号的OFDM/A符号，在该导频符号内的所有子信道都将用于信道估计。再例如，也可在每个OFDM/A符号中各插入几个导频信号，从而利用每个OFDM/A符号中的部分子信道来进行信道估计。前者被称为块状导频插入，其假设信道满足慢衰落的条件；后者被称为梳状导频插入，它可以满足信道不断变化的情况。再进一步地，导频信号的结构可以分为正方形分布的导频结构，指导频信号在时域和频域两方向上都成等间隔分布；块状导频结构，指在时间轴方向上周期性地插入导频信号，该周期必须满足抽样定理，而在频率轴上导频信号占用了所有的子载波；以及梳状导频结构，指在频率轴上等间隔插入导频信号，在时间轴上导频信号呈连续梳状。本发明可以按上述方法确定导频信号，但与现有技术区别在于，本发明为广播信号使用比单播信号密度更大的导频信号，具体可体现为导频符号或导频信号的插入更频繁。
如图7a、7b所示，根据本例，本发明重用现有技术中的导频图案，并基于现有技术为单播业务分配稀疏的导频，基于本发明来为广播业务分配更为密集的导频。
下面，再参照图3中所示的步骤S7、S8并结合图5中所示接收机来对移动终端D接收到基站A在步骤S6中发出的信号后的操作。
与基站A处的成帧操作相对应的，在接收到来自基站A的一个物理传输帧后，移动终端D处的接收机首先对其进行解帧操作，这要求移动终端D知晓基站A处所使用的帧结构。具体地，基站A可以在此前的步骤S4中将指示所述帧结构的指示信息随所述第一长度、第一密度一起发给移动终端D。可选地，系统可以在移动终端D处预存所述指示所述帧结构的指示信息，在该帧结构的有效期内，基站A一直使用该帧结构来进行成帧操作，从而保证移动终端D能够正确的对其进行解帧操作。当该帧结构失效后，系统再对移动终端D处预存的帧结构进行更新。
经过所述解帧，接收到的传输帧分解为单播信号和广播信号。但是，用于单播的OFDM/A符号前还附加着具有第二长度的CP，而用于广播的OFDM/A符号前还附加着具有第一长度的CP。由于第一长度与第二长度不同，因此，接收机需要知晓哪些信号为单播信号，哪些信号为广播信号，从而根据此前在步骤S4中获知的第一长度以及预设的或与基站A约定的第二长度来为解帧得到的信号准确地去除CP。
于是，在步骤S7中，移动终端D判断解帧出的带有一个CP的OFDM/A符号是否为广播信号。具体地，仍可通过基站A的MAC层的调度器为广播信号赋予的特殊的CID来进行所述判断。
如果步骤S7中得到的判断结果是否定的，即所述OFDM/A符号用于单播信号，则移动终端D将根据与单播信号相对应的第二长度来为其去除CP，从而得到去除了CP的用于单播的OFDM/A符号，并继而经FFT变换，根据导频图案，基于具有第二密度的导频信号进行单播信道的信道估计，信道估计的结果被用于单播信号的均衡处理，此后，按照预设的单播信号的解调、解码方式对该信号进行解调、解码等操作直至获取原始的单播数据，其中，所述解调、解码方式与基站A处的调制、编码方式相对应，该过程属于本领域技术人员的公知常识，在此不予赘述。
如果步骤S7中得到的判断结果是肯定的，即所述OFDM/A符号用于广播信号，则移动终端D将根据步骤S4中获知的第一长度来为该OFDM/A符号去除其CP。从而得到去除了CP的用于广播的OFDM/A符号。此后，经FFT变换后，根据例如图7b所示的导频图案，基于具有第一密度的导频信号对广播信道进行估计，并将信道估计的结果用于广播信号的均衡处理。此后，基于预设的与基站A处的调制、编码方式相对应的解调、解码方式，对所述经均衡处理的广播信号进行处理，以获得原始的广播数据。
如前所述，如果基站A使用固定的第一长度和第一密度来发送广播信号，则应相应地在移动终端D处预存所述第一长度和第一密度。
根据本发明的一个变化例，其中，基站A为用于广播信号的OFDM/A符号附加具有第一长度的循环前缀，且所述第一长度不同于为用于单播信号的OFDM/A符号附加的循环前缀所具有的第二长度，但是，基站A为用于广播信号的OFDM/A符号使用与用于单播信号的OFDM/A符号相同的导频信号密度。
根据本发明的又一变化例，其中，基站A为用于广播信号的OFDM/A符号使用具有第一密度的导频信号，且所述第一密度不同于为用于单播信号的OFDM/A符号所使用的导频信号所具有的第二密度，但是，基站A为用于广播信号的OFDM/A符号所附加的循环前缀与为用于单播信号的OFDM/A符号所附加的循环前缀具有相同的长度。根据实际情况，系统可在人为控制或自动控制下在上述各例所述方案间进行转换。
图8为根据本发明的一个具体实施方式的在无线通信网络的网络设备的发射机中用于发送广播信号的广播装置框图。所示广播装置10典型地配置于图2所示的各个基站之中，以下便以其中的基站A为例进行说明。所示广播装置10包括第一判断装置100、广播发送装置101，所述广播发送装置101具体包括广播导频发送装置1010、广播导频密度确定装置1011、广播前缀发送装置1012以及广播前缀长度确定装置1013。
以下参照图8并结合图2、图4来对所述广播装置10进行描述。首先，由一个图8中未示出的接收装置来接收由移动终端D报告的延迟相关信息，接收到的延迟相关信息将被提供给广播导频密度确定装置1011以及广播前缀长度确定装置1013，所述广播导频密度确定装置1011和所述广播前缀长度确定装置1013根据移动终端D报告的所述延迟相关信息来确定向移动终端D发送广播信号所用的循环前缀的长度，以及向移动终端D发送广播信号所用的导频信号的密度。典型地，广播导频密度确定装置1011和广播前缀长度确定装置1013由一个如上文中表3所示的预存的包括循环前缀长度、导频密度以及延迟相关信息的映射表来确定所述循环前缀长度和导频密度。根据本发明的一个具体实施例，所述确定导频密度的过程通过确定一个导频图案的方式来实现，其中，所述导频图案包括用于广播信号的导频的导频图案以及用于单播信号的导频的导频图案。
确定出的第一长度被提供给广播前缀发送装置1012，而确定出的所述第一密度则被提供给广播导频发送装置1010。
第一判断装置100根据信号(突发)的CID来判断其是否是广播信号，如果待发送的信号为广播信号，则由广播导频发送装置1010以及广播前缀发送装置1012来为所述广播信号发送具有第一密度的导频信号以及具有第一长度的循环前缀。如果待发送信号为单播信号，则可遵循现有技术中的方案，为其发送具有第一密度的导频信号和具有第一长度的循环前缀。
图9为根据本发明的一个具体实施方式的在无线通信网络的网络设备的接收机中用于对接收到的来自广播源的广播信号进行处理的广播处理装置。所示广播处理装置20典型地配置于图2所示的移动终端D之中，以下便以移动终端D与基站A之间的通信为例进行说明。所示广播处理装置20包括第一处理装置200、延迟估计装置201、延迟报告装置202以及第二判断装置203，具体地，所述第一处理装置200包括：广播信道估计装置2000、辅助处理装置2001以及广播前缀去除装置2002。
以下参照图9并结合图2、图5来对所述广播处理装置20进行描述。首先，由所述延迟估计装置201来估计来自基站A的广播信号所产生的时延，从而生成延迟相关信息。生成的所述延迟相关信息被提供给所述延迟报告装置202。
此后，由延迟报告装置202将生成的所述延迟相关信息报告给基站A，以便基站A据此确定用于广播信号的导频密度(第一密度)以及CP长度(第一长度)。
当来自基站A的下行帧到达后，与基站A处的成帧操作相对应的，在接收到来自基站A的一个物理传输帧后，由一个图9中未示出的解帧装置(功能类似于图5中所示的解帧模块)对其进行解帧操作，这要求移动终端D知晓基站A处所使用的帧结构。所述帧结构可以由基站A在此前通知给移动终端D，或者按照约定预先存储在移动终端D处。可选地，系统可以在移动终端D处预存所述指示所述帧结构的指示信息，在该帧结构的有效期内，基站A一直使用该帧结构来进行成帧操作，从而保证移动终端D能够正确的对其进行解帧操作。当该帧结构失效后，系统再对移动终端D处预存的帧结构进行更新。
经过所述解帧，接收到的传输帧分解为单播信号和广播信号。但是，用于单播的OFDM/A符号前还附加着具有第二长度的CP，而用于广播的OFDM/A符号前还附加着具有第一长度的CP。由于第一长度与第二长度不同，因此，接收机需要知晓哪些信号为单播信号，哪些信号为广播信号，从而根据此前获知的第一长度以及预设的或与基站A约定的第二长度来为解帧得到的信号准确地去除CP。
于是，由第二判断装置203判断解帧得到的各个附加有一个CP的OFDM/A符号是否为广播信号。具体地，仍可通过基站A的MAC层的调度器为广播信号赋予的特殊的CID来进行所述判断。
如果第二判断装置203得到的判断结果是否定的，即所述OFDM/A符号用于单播信号，则将其判断结果告知一个图中未示出的单播前缀去除装置，由所述单播前缀去除装置来根据与单播信号相对应的第二长度来为其去除CP，从而得到去除了CP的用于单播的OFDM/A符号，并继而经FFT变换，由单播信道估计装置(图9中未示出)根据导频图案，基于具有第二密度的导频信号进行单播信道的信道估计，信道估计的结果在一个用于对单播信号进行辅助处理的装置处用于单播信号的均衡处理，此后，该装置再按照预设的单播信号的解调、解码方式对该信号进行解调、解码等操作直至获取原始的单播数据，其中，所述解调、解码方式与基站A处的调制、编码方式相对应，所述用于对单播信号进行辅助处理的装置可以由图9所示的辅助处理装置2001来充当，也可为一个在图9中未示出的专用于对单播信号进行辅助处理的装置。
如果第二判断装置203中得到的判断结果是肯定的，即所述OFDM/A符号用于广播信号，则将其判断结果告知所述广播前缀去除装置2002，再由所述广播前缀去除装置2002来基于获知的第一长度为该OFDM/A符号去除其CP。从而得到去除了CP的用于广播的OFDM/A符号。此后，经FFT变换后，广播信道估计装置2000根据例如图7b所示的导频图案，基于具有第一密度的导频信号对广播信道进行估计，并将信道估计的结果交由辅助处理装置2001用于广播信号的均衡处理。此后，辅助处理装置2001基于预设的与基站A处的调制、编码方式相对应的解调、解码方式，对所述经均衡处理的广播信号进行处理，以获得原始的广播数据。
根据本发明的一个具体实施例，2ms广播区域的一些公共的系统参数定义如表4所示：
表4：2ms广播区域的公共系统参数
| 参数 | 值 |
| 采样频率fS＝1/T | 10兆赫兹 |
| 有效符号部分持续时间TU | 1024xT(102.4微秒) |
| 有效子载波的总数NST | 896 |
| 一帧的持续时间 | 2毫秒 |
根据该具体实施例，表5和表6所示为分别为广播区域定义的两种特殊参数：
表5：2ms广播区域的特殊参数
| 参数 | 值 |
| 用于广播信号的循环前缀的长度CPb | 56xT(5.6微秒) |
| 符号间隔TS | 1080xT(1.08微秒) |
| 有效子载波的总数Nused | 897 |
| 前导信号Tp | 290xT(29.0微秒) |
| 广播区域的OFDM符号的总数 | 9 |
| 一帧的持续时间 | 2毫秒 |
表5：2ms广播区域的特殊参数
| 参数 | 值 |
| 循环前缀持续时间CPb | 190xT(19微秒) |
| 符号间隔TS | 1214xT(121.4微秒) |
| 前导信号Tp | 288xT(28.8微秒) |
| 每帧OFDM符号的总数 | 8 |
| 一帧的持续时间 | 2毫秒 |
图10为本发明与现有技术之下的无线信号信噪比/误块率的性能对比示意图。具体地，通过COST207信道对现有技术以及根据本发明的资源分配方案进行仿真比较，表6示出了COST207信道的节点时延线(TDL)参数：
| 路径编号 | 时延[纳秒] | 平均功率[dB] | 多普勒频谱 | |
| 小 | 大 | |||
| 123456 | 02004006008001000 | 0600012000180002400030000 | 0-6-12-18-24-30 | Jakes(U型谱)JakesJakesJakesJakesJakes |
其中，为了相对公平地比较，仿真过程中提高了本发明中的信道编码的码率，以补偿其由于减少OFDM/A符号数而导致的数据率降低，增加导频信号以使得两种帧结构具有同样的数据率。相应地，图10示出了仿真结果。如所期望的那样，如果广播区域以较小的时延扩散通过无线信道传输，则本发明的结构能够获得与现有技术的帧结构相似的性能；如果广播区域以较大的时延扩散通过无线信道传输(这是广播区域的一种情形)，则现有技术的帧结构将由于缺少充分的循环前缀长度而由ISI导致显著的性能下降，由于稀少的导频信号密度，使得信道估计精度变差，这使得不能再可靠地传输广播数据，在此情形，本发明的帧结构由于减少ISI和增加信道估计精度，获得明显的性能提高。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。
Claims (13)
1.一种在无线通信网络的网络设备的发射机中用于发送广播信号的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.将待发送信号分拣为广播信号和单播信号；
b.以第一发送方式来发送与广播信号相对应的信号接收辅助信息，其中，所述第一发送方式不同于发送与单播信号相对应的信号接收辅助信息所用的第二发送方式，其中，该步骤包括：
-b1.确定一第一密度，包括根据由所述广播信号的一个或多个广播接收端所报告的延迟相关信息来确定所述第一密度，其中，所述延迟相关信息与本网络设备向相应广播接收端发送广播信号时所产生的时延相对应；
-将所确定的第一密度发送给接收端；
-b2.以所确定的所述第一密度来发送与所述广播信号相对应的导频信号，其中，所述第一密度不同于用于发送与单播信号相对应的导频信号所用的第二密度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线通信网络采用多载波调制，所述信号接收辅助信息包括循环前缀，所述步骤b包括：
ii.发送与广播信号相对应的具有第一长度的循环前缀，其中，所述第一长度不同于与单播信号相对应的循环前缀所具有的第二长度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤b中，在所述步骤ii之前还包括：
i.确定所述第一长度；
所述步骤ii还包括：
-发送与广播信号相对应的具有所确定的所述第一长度的循环前缀，其中，所述第一长度不同于与单播信号相对应的循环前缀所具有的第二长度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤i还包括：
-根据由所述广播信号的一个或多个广播接收端所报告的延迟相关信息，确定所述第一长度，其中，所述延迟相关信息与本网络设备向相应广播接收端发送广播信号时所产生的时延相对应。
5.一种在无线通信网络的网络设备的接收机中用于对接收到的来自广播源的广播信号进行处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
-接收来自广播源的第一密度；
-将接收到的传输帧分解为单播信号和广播信号；
A.以第一处理方式对接收到的广播信号进行处理，其中，所述第一处理方式不同于对接收到的单播信号进行处理所用的第二处理方式，且所述第一处理方式对应于所述广播源处发送与所述广播信号相对应的信号接收辅助信息所用的第一发送方式，其中所述信号接收辅助信息包括导频信号，该步骤包括
-根据具有第一密度的与所述广播信号相对应的导频信号来对所述广播源与本网络设备间的广播信道进行估计，以获得广播信道估计结果；
-利用所述广播信道估计结果来对接收到的所述广播信号进行处理；
其中，所述第一密度不同于用于对所述广播源与本网络设备间的单播信道进行估计的与单播信号相对应的导频信号所具有的第二密度；
该方法还包括如下步骤：
I.估计所述广播源的广播信号所产生的时延，生成延迟相关信息；
II.将生成的所述延迟相关信息报告给所述广播源；
该第一密度是由所述广播源根据所述延迟相关信息确定而得。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述无线通信网络基于多载波调制，所述信号接收辅助信息还包括循环前缀，所述步骤A还包括：
-为所述广播信号去除具有第一长度的循环前缀，以生成去除循环前缀的广播信号；
其中，所述第一长度不同于来自该广播源的单播信号的循环前缀所具有的第二长度。
7.一种在无线通信网络的网络设备的发射机中用于发送广播信号的广播装置，其特征在于，包括：
第一判断装置，用于判断待发送信号是否为广播信号；
广播发送装置，用于以第一发送方式来发送与广播信号相对应的信号接收辅助信息，其中，所述第一发送方式不同于用于发送与单播信号相对应的信号接收辅助信息所用的第二发送方式，该广播发送装置包括：
广播导频密度确定装置，用于根据由所述广播信号的一个或多个广播接收端所报告的延迟相关信息，确定一第一密度，其中，所述延迟相关信息与包括本网络设备在内的多个网络设备向相应广播接收端发送广播信号时所产生的时延相对应；
广播导频发送装置，以确定的所述第一密度来发送与广播信号相对应的导频信号，其中，所述第一密度不同于用于发送与单播信号相对应的导频信号所用的第二密度；
该广播装置将所述第一密度发送给接收端。
8.根据权利要求7所述的广播装置，其特征在于，所述无线通信网络采用多载波调制，所述信号接收辅助信息包括循环前缀，所述广播发送装置包括：
广播前缀发送装置，用于发送与广播信号相对应的具有第一长度的循环前缀，其中，所述第一长度不同于与单播信号相对应的循环前缀所具有的第二长度。
9.根据权利要求8所述的广播装置，其特征在于，所述广播发送装置还包括：
广播前缀长度确定装置，用于确定所述第一长度；
所述广播前缀发送装置还用于，发送与广播信号相对应的具有所确定的所述第一长度的循环前缀，其中，所述第一长度不同于与单播信号相对应的循环前缀所具有的第二长度。
10.根据权利要求8或9所述的广播装置，其特征在于，所述广播前缀发送装置还用于：
-根据由所述广播信号的一个或多个广播接收端所报告的延迟相关信息，确定所述第一长度，其中，所述延迟相关信息与包括本网络设备在内的多个网络设备向相应广播接收端发送广播信号时所产生的时延相对应。
11.一种在无线通信网络的网络设备的接收机中用于对接收到的来自广播源的广播信号进行处理的广播处理装置，其特征在于，所述广播处理装置接收来自广播源的第一密度，并包括：
解帧装置，用于将接收到的传输帧分解为单播信号和广播信号；
第二判断装置，用于判断接收到的信号是否为广播信号；
第一处理装置，用于以第一处理方式对接收到的广播信号进行处理，其中，所述第一处理方式不同于对接收到的单播信号进行处理的第二处理方式，所述第一处理装置包括：
广播信道估计装置，用于当所接收到的信号为广播信号时，根据具有第一密度的广播导频信号来对所述广播源与本网络设备间的广播信道进行估计，以获得广播信道估计结果；
辅助处理装置，用于利用所述广播信道估计结果来对接收到的所述广播信号进行处理；
其中，所述第一密度不同于用于对所述广播源与本网络设备间的单播信道进行估计的单播导频信号所具有的第二密度；
该广播处理装置还包括：
延迟估计装置，用于估计来自多个其它网络设备的广播信号所产生的时延，生成延迟相关信息，其中，所述多个其它网络设备包括所述广播源；
延迟报告装置，用于将生成的所述延迟相关信息报告给所述各个其它网络设备；
该第一密度是由所述广播源根据所述延迟相关信息确定而得。
12.根据权利要求11所述的广播处理装置，其特征在于，所述无线通信网络基于多载波调制，所述第一处理装置还包括：
广播前缀去除装置，用于当所接收到的所述信号为广播信号时，为所述广播信号去除具有第一长度的循环前缀，以生成去除循环前缀的广播信号；
其中，所述第一长度不同于来自该广播源的单播信号的循环前缀所具有的第二长度。
13.一种在无线通信网络中的网络设备，其特征在于，包括根据权利要求7至10中任一项所述用于发送广播信号的广播装置和/或根据权利要求11至12中任一项所述的对接收到的来自广播源的广播信号进行处理的广播处理装置。
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