CN101720062B - 融合宽带无线通信与电视广播业务的系统 - Google Patents

Abstract

一种融合宽带无线通信与电视广播业务的系统属于无线多媒体通信和电视广播技术领域，其特征在于，含有：多个多媒体节目制作源、至少一个多媒体编码单元、至少一个中继链路、至少一个无线接入节点AP、至少一个广播节点BP以及至少一个控制器，其中：所述控制器含有：时频分复用分配调度单元、通信控制单元、广播控制单元、计算单元和存储单元。时频分复用分配调度单元在由时间和频率组成的二维空间内划分信道，生成分配图案和调度信号调度通信控制单元和广播控制单元，分别实现移动通信或按需通信功能以及主动广播或按需广播功能，无线接入节点还主动监测广播数据包接收状态，并由计算单元计算丢包率后反馈给广播节点，同时还把对大量用户具有公共特性的信息提供给广播节点以实现按需广播。

Description

融合宽带无线通信与电视广播业务的系统

技术领域

本发明提供了一种融合宽带无线通信与电视广播业务的系统，属于无线多媒体通信和电视广播技术的交叉领域，特别涉及一种基于时频分复用信道，动态分配与调度频谱资源向用户提供高效、可靠的无线通信与广播服务的系统，该系统融合了无线通信系统和广播系统的优点。 

背景技术

随着无线多媒体业务的发展和用户需求的日益增加，无线技术对于频谱的需求紧迫。在频谱资源日益匮乏的今天，得到充足频谱资源的技术将会迅速发展，反之则会渐渐退出历史舞台。因此，如何有效的利用有限的频谱资源，成为了当前无线技术领域的重要命题。 

过去近二十年来，全球无线通信技术取得了长足的发展。经历了80年代初盛行的第一代模拟产品到为商业设计的第二代数字无线通信系统。1997年以来，关于第三代移动通信(3G)的研究成为无线通信的研究热点，一些标准陆续出台。如今，新一代移动通信技术即后3G或4G的研究，也已经在全球范围内展开。从目前的情况来看，无线通信用户数在不断增长：诺西公司统计目前全球的蜂窝网用户已超过30亿，到2015年将达到50亿。与此同时，每个用户每天的业务需求量也将一直处于急速增长之中。专家结合国际电信联盟无线电通信部ITU-R相关研究综合分析后认为，到2020年全球无线通信将会有1300M～1700MHz的频谱需求。相对于世界无线电大会1000MHz的频谱划分，这就意味着未来无线通信技术将面临极大的频谱缺口。 

面对有限的频谱资源，提高物理层上的空口传输技术一直是无线通信领 域专注的方向，也就是在指定频带内采用高进制调制、OFDM、MIMO等高频谱效率的传输技术，增加每赫兹的传输比特。然而，这种方式所付出的代价是功率和复杂度的不断提高，从目前看来已逼近了极限。因此，单一地采用传统的无线通信系统是很不经济的方案。 

在现代无线传输系统中，除了无线通信系统外，电视广播也可以提供多媒体信息服务。模拟电视广播是最早的电视广播系统，目前世界上大部分地区仍然在使用。作为一种广泛的信息传播媒体，电视广播正迅速走进数字化时代。1995年，美国率先推出数字电视广播标准ATSC；1996年，欧洲各国推出DVB-T；而日本于1998年也提出了自己的数字电视广播标准ISDB-T。为了解决针对便携式移动终端提供多媒体服务的问题，欧洲还制定了DVB-H。我国目前也正在进行数字电视广播的标准化工作。然而，广播数据包的链路层可靠性很难保证。譬如在IEEE 802.11无线局域网标准中，其广播数据包采用固定速率发送，且只发送一次，所有用户进行接收。在存在发送冲突、信道干扰导致的接收失败情况下，广播数据的发送效果是不能保证的。为解决这一问题，从已有文献检索情况看，本质上都是采用基于单播的数据轮播，极大地浪费了有限的频谱资源。 

因此，将传统的无线通信系统与数字电视广播系统的优点结合，合理的利用有限的频谱资源并进行正确的频谱规划，面向用户提供大数据量的多媒体服务是通信技术和广播技术发展的必由之路。考虑到不同频段的使用率和空闲率差别非常大，实现频谱共享和频谱共存以提高频谱的使用效率，是在有限的频段下提高无线传输效率的重要途径。 

基于以上考虑，本发明提出了一种融合宽带无线通信与电视广播业务的系统。本发明通过采用时频分复用信道，动态分配与调度频谱资源进行无线通信与广播服务，实现无线通信系统与广播系统间的共存。与此同时，本发 明还能够提供基于通信的广播信道监测，根据通信反馈链路返回的广播数据包接收状态信息，动态调整广播节点的发送参数，为用户提供更高质量的多媒体广播服务。此外，本发明通过采用基于广播的不对称通信技术，将用户的应用需求引导到以广播为主的模式上来，解决网络中大用户量使用场景的应用需求。与已有系统相比，本发明将无线通信系统与广播系统相辅相成，更加有效的利用有限的频谱资源，提供更高质量的多媒体服务。 

发明内容：

本发明的目的在于提供一种融合宽带无线通信与电视广播的系统。该系统使用现有移动通信和公共电视广播频段，面向用户提供宽带无线通信和数字电视广播业务，将通信链路与多媒体广播综合在一起提供无线环境中的交互性。 

本发明的特点是：系统同时包含相辅相成的无线接入节点(AP)和广播节点(BP)；采用时频分复用信道，在由时间和频率组成的二维空间内动态分配与调度频谱资源进行无线通信与广播服务，实现无线通信系统与广播系统间的共存，更加有效地利用有限的频谱资源；通过采用基于通信的广播信道监测，为用户提供更高质量的多媒体广播服务；通过采用基于广播的不对称通信技术，将用户的应用需求引导到以广播为主的模式上来，解决网络中大用户量使用场景的应用需求。 

本发明的思路是： 

(1)融合宽带无线无线通信与数字电视广播业务的系统至少采用了相辅相成的无线AP和BP。 

无线通信的普及和发展，使人们可以享受信息传递的可靠、方便与快捷。然而由于对其分配的频谱资源有限，针对数据量很大的多媒体信息传输，单一地采用基于AP的无线通信进行传输是很不经济的方案。相对地，基于BP 面向数据分发的数字电视广播具有更强的信息传输能力。但是由于缺少更为有效的反馈重传机制，其可靠性很难保证。因此，本发明将AP与BP的优点结合，使其相辅相成，更加有效的利用有限的频谱资源，提供更高质量的多媒体服务。 

(2)融合宽带无线通信与数字电视广播业务的系统至少采用了一种时频分复用分配调度单元，动态分配与调度频谱资源实现无线通信与广播服务。 

由于无线通信和广播频段的使用率和空闲率差别很大，我们可以基于时频分复用信道，在由时间和频率组成的二维空间内，通过某种分配调度算法，如xRDT、LCM MAC、MMAC、DCA等经典的多信道MAC协议中的信道分配调度算法，动态地分配和调度空闲频谱资源实现通信和广播的频谱共享和频谱共存。 

(3)融合宽带无线通信与广播系统至少采用了一种无线AP。 

本发明所述的无线AP具有移动通信和按需通信两种模式。在默认状态下，AP利用现有的蜂窝网络大小区通信链路(如GSM，IS-95，第三代移动通信系统等)或无线局域网络实现传统的移动通信功能。按需通信模式采用条件激活，通过两种方式实现：首先，AP具有专门针对广播的反馈链路，它能够返回广播数据包的接收状态，通过控制器计算丢包率，并告知BP，以便其调整相应参数提高广播数据包的接收质量；其次，在密集用户区，该AP能够主动获取大量用户具有高度公共特性的信息，存放在存储设备中，并在下一周期通过按需广播模式广播这些信息给用户，实现更高效的信息传输。 

(4)融合宽带无线通信与广播系统至少采用了一种BP。 

本发明所述的BP具有主动广播和按需广播两种模式。在默认状态下，该广播节点实现传统的主动广播功能，该功能通过多个多媒体节目源、多媒体编码单元、中继链路、分布式BP和多个接收终端实现。按需广播模式采用条 件激活的方式，通过两种方式实现：首先，BP能够根据通信链路反馈回的广播数据包的接收状态以及控制器计算出的丢包率，当其不能够满足服务质量要求时，动态调整BP中相应参数(如广播速率，调制方式、纠错编码码率、由时间和频率组成的二维空间内的信道分配图案等)，提供多媒体广播业务所需要的QoS保证；其次，该BP能够将无线通信单元监测并得到的大量对用户具有高度公共特性的信息广播给用户，节省有限的频谱资源。 

(5)融合宽带无线通信与广播系统的AP和BP至少采用了一种基于通信的广播信道监测技术。 

为了确保广播数据包的接收质量，本发明采用了基于通信的广播信道监测技术，利用无线通信链路辅助广播发送。控制器能够通过AP发送请求，主动确认接收终端广播数据包的接收状态(“正确接收”或“接收错误”)，通过反馈链路返回，计算丢包率，并告知广播节点。当丢包率不能达到广播业务的服务质量要求时，BP能够动态地调整相应参数(如广播速率、调制方式、纠错编码码率、由时间和频率组成的二维空间内的信道分配图案等)，向用户提供更为可靠的数据广播服务。譬如，当竞争冲突和信道本身的误码导致数据广播可靠性较差时，应采用较小广播速率进行广播。 

(6)融合宽带无线通信与广播系统的AP和BP单元至少采用了一种基于广播的不对称通信技术。 

无线通信系统支持的通信用户数是有限的，很难满足网络中大用户量使用场景的应用需求。然而，在那些对大量用户具有高度公共特性信息的处理方面，面向数据分发的广播系统可以同时满足大量用户对热点信息的需求，可以比传统的点对点的单播通信获得更高的信息分发效率。本发明基于上述思想，采用广播辅助的不对称通信方式，即：下行链路广播的数据流传输远大于上行通信链路的数据流传输。我们主动监测大量用户具有高度公共特性 信息的需求，通过广播调度机制，将其引导到以广播为主的按需广播模式上来，获得更高的实时性、传输效率、无拥堵性以及服务的主动性。 

融合宽带无线通信与数字电视广播业务的系统，其特征在于，它含有：多个多媒体节目制作源、至少一个多媒体编码单元、至少一个中继链路、至少一个无线接入节点AP、至少一个广播节点BP以及至少一个控制器，其中： 

多媒体节目制作源，输出如下节目信息：视频信息、音频信息和包括字幕信号在内的附加信息，各个多媒体节目制作源输出的节目信息各不相同； 

多媒体编码单元，节目信息输入端与所述多媒体节目制作源的节目信息输出端相连； 

中继链路，是城域网、微波链路及光纤链路中的任何一种，输入端与所述多媒体编码单元的输出端相连； 

无线接入节点AP，含有：无线收/发信装置、第一模式选择器(1)和存储设备，其中： 

无线收/发信装置，设有：外部通信接收/发射塔输出的移动通信信号的输入端，所述第一模式选择器(1)输出的待发数据信号的输入端，以及所述控制器输出的频段分配信息的输入端，还设有：发送到所述外部通信接收/发射塔的移动通信信号的输出端，向所述第一模式选择器(1)输出的待选择发送的数据信号，所述待选择发送的数据信号包括移动通信信号、广播数据包接收状态的信息以及对大量用户具有高级公共特性的信息， 

第一模式选择器(1)，设有：所述中继链路输出的移动通信信号的输入端，所述无线收/发信装置输出的待选择发送的数据信号输入端，还设有：返回所述无线收/发信装置发送的移动通信信号的输出端，向所述控制器发送的广播数据包接收状态的信息的输出端，传送到所述存储设备的对大量用户具有高度公共特性的信息的输出端，所述第一模式选择器(1)用于根据所述控制器的控制信息选择当前要实现的通信模式信息以便向所述无线收/发装置里发送，

存储设备，把从所述第一模式选择器(1)输入的对大量用户具有高度公共特性的信息输出给所述控制器； 

所述无线接入节点AP按以下步骤执行所述控制器设定的通信模式： 

在所述无线接入节点AP启动后，所述控制器把模式选择控制字输入到所述第一模式选择器(1)； 

第一模式选择器(1)判断当前要实现的通信模式，若为移动通信模式，则向所述无线收/发信装置发送移动通信信号；若为按需通信模式，则按所述控制器提供的模式选择控制字进行按需通信； 

当为按需通信模式时： 

在所述控制器控制下，所述无线收/发信装置周期性地发送请求，并接收终端返回的广播数据包的接收状态的信息，并传送给所述控制器去计算丢包率，或者， 

在所述控制器控制下，周期性地监测所述无线收/发信装置接收或发送的对大量用户具有高度公共特性的信息并传送到所述存储设备后存储，并在下一个周期传送给所述控制器； 

广播节点BP，含有：第二模式选择器(2)、前向纠错编码器、调制器以及上变频和发射电路，其中： 

第二模式选择器(2)，设有：所述中继链路输入的多媒体广播信号的输入端，所述控制器输出的模式选择控制字和对大量用户具有公共特性的信息的输入端，还设有：向所述前向纠错编码器输出的通信模式的码流的输出端，因而，所述第二模式选择器(2)能根据所述控制器的控制信息选择当前要进行的广播模式， 

前向纠错编码器，设有：所述通信模式的码流的输入端，所述控制器发出的用于提高多媒体广播业务质量的自适应编码参数的输入端，还设有：经 过编码的码流的输出端， 

调制器，设有：所述控制器发出的用于提高多媒体广播业务质量的自适应调制参数的输入端，经所述前向纠错编码器编码后的码流输入端，还设有：调制后的多媒体广播信号输出端， 

上变频和发射电路，设有：所述控制器输出的频段分配信息的输入端，所述调制后的多媒体广播信号输入端，还设有：向外部多媒体广播发射塔发送的多媒体广播信号输出端； 

所述广播节点BP按以下步骤执行所述控制器设定的广播模式： 

在所述广播节点BP启动后，所述控制器向所述第二模式选择器(2)传送模式选择控制字； 

所述第二模式选择器(2)判断当前需要实现的广播模式：若为主动广播模式，则对码流进行前向纠错编码、调制、上变频到射频端后按照大区广播方式通过分配给多媒体广播的频段发送信息；若为按需广播模式，则根据所述控制器提供的模式控制字进行按需广播； 

当为按需广播模式时： 

根据所述控制器输入的丢包率信息，进行判断：若不能满足多媒体广播业务的服务质量QoS保证，则调整包括广播速率、调制方式、纠错编码率在内的参数，再经过前向纠错编码、调制后以分配到的频段发射出去，或者， 

接收所述控制器输入的对大量用户具有高度公共特性的信息，再经过前向纠错编码、调制后以分配的频段发射； 

控制器，含有：时频分复用分配调度单元、通信控制单元、广播控制单元、存储单元和计算单元，其中，时频分复用分配调度单元的由时间和频率组成的二维空间内的信道分配图案和无线接入节点AP调度信号的输出端与所述通信控制单元的输入端相连，该时频分复用分配调度单元的由时间和频率组成的二维空间内的信道分配图案和广播节点BP调度信号的输出端与所述广播控制单元的输入端相连；所述通信控制单元的移动通信功能控制字或 按需通信功能控制字的输出端与所述无线接入节点的输入端相连；而该通信控制单元的对大量用户具有高度公共特性的信息或广播数据包接收状态的信息的输入端与所述无线接入节点AP的输出端相连；所述通信控制单元的所述广播数据包接收状态的信息的输出端与所述计算单元的输入端相连；该通信控制单元的对大量用户具有高度公共特性的信息的输出端与所述存储单元的输入端相连；所述计算单元的丢包率输出端通过广播控制单元与所述广播节点BP的第一输入端相连，判断是否需要调整广播参数；所述存储单元的对大量用户具有高度公共特性的信息的输出端通过广播控制单元与所述广播节点BP的第二输入端相连，以进行按需广播； 

所述时频分复用分配调度单元，依次按照以下步骤实现时频分复用分配调度： 

步骤(1)，移动终端在检测到自身的服务接入节点后向该无线接入节点AP发送带宽请求消息； 

步骤(2)，无线接入节点AP及其被接受相应监测的广播节点BP发送频谱请求消息到所述时频分复用分配调度单元； 

步骤(3)所述时频分复用分配调度单元通过设定的动态频谱分配算法在由时间和频率组成的二维空间内进行动态频谱分配，产生信道分配图案通过所述广播控制单元分配给所述广播节点BP，通过所述通信控制单元分配给所述无线接入节点AP；同时分配对应的调度信号，动态调度所述无线接入节点AP和所述广播节点BP实现通信和广播服务。 

本发明所述的融合宽带无线通信与数字电视广播业务的系统实现灵活，通过采用时频分复用信道，在由时间和频率组成的二维空间内动态分配与调度频谱资源进行无线通信与广播服务，实现无线通信系统与广播系统间的共存；通过基于通信的广播信道监测技术，根据通信反馈链路返回的广播数据包接收状态信息，动态调整广播节点的发送参数，为用户提供更高质量的多 媒体广播服务；通过采用基于广播的不对称通信技术，将用户的应用需求引导到以广播为主的模式上来，解决网络中大用户量使用场景的应用需求。 

附图说明

图1融合宽带无线通信与广播系统体系框架的结构框图。 

图2融合宽带无线通信与广播系统实现流程。 

图3无线接入节点(AP)结构示意图。 

图4无线接入节点(AP)信号流程图。 

图5广播节点(BP)结构示意图。 

图6广播节点(BP)信号流程图。 

图7控制器结构示意图。 

图8控制器信号流程图。 

图9时频分复用分配调度单元实现流程图。 

具体实施方式

融合宽带无线通信与数字电视广播业务的系统，其特征在于，它含有： 

N个多媒体节目制作源，它们各自输出的每一路节目信息包括视频信息、音频信息和附加信息(字幕信息等)； 

至少一个多媒体编码单元，它的输入是上述节目制作源输出的节目信息，它的输出是对上述节目信息分别经过高效压缩编码、复接、打包封装后形成的多媒体信息码流； 

至少一个中继链路，可以是城域网、专用微波链路或是光纤链路中的任何一种，它的输入端与上述多媒体编码单元和下述无线AP相连，它的输出端与下述无线AP和BP相连； 

至少一个无线AP，多个AP可以满足不同区域的用户接入需求，它们各自的输入/输出端与通信接收/发射塔、中继传输链路和下述控制器的相应输入/输出端相连；它们各自含有无线收/发信装置、第一模式选择器(1)和存储设备；所述的无线收/发信装置的输入/输出端与通信接收/发射塔和下述第一模式选择器(1)的相应输入/输出端相连；所述的第一模式选择器(1)的输入/输出端与上述无线收/发信装置、中继传输链路和下述控制器的相应输入/输出端相连，它的输出端还与下述存储设备相连；所述的存储设备的输入端与上述第一模式选择器(1)相连，它的输出端与下述控制器的输入端相连； 

至少一个BP，多个BP可以满足不同区域用户的需求，它们各自的输入端与上述中继传输链路以及下述控制器的输出端相连，它们各自的输出端与多媒体广播发射塔以及下述控制器的输入端相连；它们各自含有依次串接的第二模式选择器(2)、前向纠错编码单元、调制单元、上变频和发射单元；所述的第二模式选择器(2)的输入端还与上述中继传输链路和下述控制器的输出端相连；所述的前向纠错编码单元、调制单元、上变频和发射单元的输入端还与下述控制器的输出端相连； 

至少一个控制器，它的控制信息输入/输出端通过总线分别与上述无线AP和BP的相应输入/输出端相连；它含有时频分复用分配调度单元、通信控制单元、广播控制单元、存储单元和计算单元；所述的时频分复用分配调度单元的输出端与上述通信控制单元和广播控制单元的相应输入端相连；所述的通信控制单元的输入端分别与上述时频分复用分配调度单元和无线AP相连，输出端分别与上述时频分复用分配调度单元、无线AP以及下述存储单元和计算单元相连；所述的广播控制单元的输入端分别与上述时频分复用分配调度单元、下述存储单元和计算单元相连，输出端与上述BP相连；所述的存储单元和计算单元的输入端与上述通信控制单元相连，输出端与上述广播控制单 元相连。 

融合宽带无线通信与广播系统，其特征在于，所述系统是按以下步骤实现的： 

1)在节目源制作不同的多媒体节目； 

2)每一路节目经过高效的压缩编码、复接、打包封装，形成多媒体码流； 

3)编码的数据先复接成一路码流，然后中继链路传输到各个BP，等待发送； 

4)控制器启动时频分复用分配调度功能，在由时间和频率组成的二维空间内产生信道分配调度图案； 

5)控制器根据由时间和频率组成的二维空间内的信道分配图案，启动调度算法，调度AP和BP； 

6)AP启动后，根据控制信息判定当前要执行的通信模式； 

7)传统移动通信模式启动后，它的实现与现有蜂窝移动通信系统的实现原理相同； 

8)按需通信模式启动后，根据控制器提供的控制字实现按需通信功能，即：1：主动确认广播接收数据包的接收状态，并通过反馈链路返回给控制器，并计算丢包率，之后进入按需广播模式；2：周期性地监测大量用户具有高度公共特性信息，将其储存下来，并传送给控制器，之后进入按需广播模式； 

9)BP启动后，根据控制信息判定当前要执行的广播模式； 

10)传统的主动广播模式启动后，将上述中继传输的多媒体码流经过前向纠错编码、调制后以分配的频段发射出去； 

11)按需广播模式启动后，根据控制器提供的控制字实现按需广播功能，即：1：根据控制器输入的丢包率信息，在丢包率不能满足多媒体广播业务的QoS保证时，调整相应的参数(如广播速率、调制方式、纠错编码码率等)，之后将其经过前向纠错编码、调制后以分配的频段发射出去；2：接收控制器输入的大量用户具有高度公共特性信息，之后将其经过前向纠错编码、调制后以分配的频段发射出去。 

下面结合附图，对本发明的具体实施方式说明如下。 

本发明所述的融合宽带无线通信与广播系统体系框架的基本结构，参见附图1，该基本结构中含有： 

多媒体节目制作源，它的作用是制作不同的多媒体节目，每一路节目信息都包括视频信源、音频信源和附加信息(如字幕信息等)； 

多媒体编码单元，它的作用是将每一路节目的视频信源、音频信源和附加信息分别进行高效的压缩编码、复接、打包封装，形成一路多媒体码流； 

中继链路，它的作用是将上述编码、复接、打包封装形成的多媒体码流传输到各个BP，将移动通信信号中继传输到接收终端的服务AP； 

无线AP，它是针对蜂窝移动通信系统设计，作用是实现移动通信和按需通信两种功能。它的信号输入端是通信接收/发射塔和上述中继链路输出的移动通信信号以及下述控制器输出的频段分配信息，它的信号输出端是通信接收/发射塔和上述中继链路输入的移动通信信号，以及控制器输入的多媒体广播数据包接收状态和大量用户具有高度公共特性信息；另一方面，该AP的控制参数输入来自控制器； 

BP，它是针对多媒体电视广播系统设计，作用是实现主动广播和按需广播两种功能。它的信号输入端是上述中继链路输出的多媒体电视广播信号以 及下述控制器输出的频段分配信息，处理后的多媒体码流数据输出信号连接到多媒体广播发射塔；另一方面，该BP的控制参数输入来自控制器； 

控制器，它是融合宽带无线通信与广播系统的控制中心，它的一个作用是在由时间和频率组成的二维空间内分配调度上述无线AP的移动通信功能和BP的主动广播功能；另一个作用是调度无线AP的按需通信功能，再根据AP输入的反馈信息，调度BP的按需广播功能；它通过总线方式分别与上述无线AP和BP相连。 

根据上述融合宽带无线通信与广播系统结构描述，本发明的实现流程包括以下步骤(参见附图2)： 

1)在节目源制作不同的多媒体节目； 

2)每一路节目经过高效的压缩编码、复接、打包封装，形成多媒体码流； 

3)编码的数据先复接成一路码流，然后中继链路传输到各个BP，等待发送； 

4)控制器启动时频分复用分配调度功能，在由时间和频率组成的二维空间内产生信道分配图案； 

5)控制器根据信道分配图案，启动调度算法，调度AP和BP； 

6)AP启动后，根据控制信息判定当前要执行的通信模式； 

7)传统移动通信模式启动后，它的实现与现有蜂窝移动通信系统的实现原理相同； 

8)按需通信模式启动后，根据控制器提供的控制字实现按需通信功能，即：1：主动确认广播接收数据包的接收状态，并通过反馈链路返回给控制器，并计算丢包率，之后进入按需广播模式；2：周期性地监 测大量用户具有高度公共特性信息，将其储存下来，并传送给控制器，之后进入按需广播模式； 

9)BP启动后，根据控制信息判定当前要执行的广播模式； 

10)传统的主动广播模式启动后，将上述中继传输的多媒体码流经过前向纠错编码、调制后以分配的频段发射出去； 

11)按需广播模式启动后，根据控制器提供的控制字实现按需广播功能，即：1：根据控制器输入的丢包率信息，在丢包率不能满足多媒体广播业务的QoS保证时，调整相应的参数(如广播速率、调制方式、纠错编码码率等)，之后将其经过前向纠错编码、调制后以分配的频段发射出去；2：接收控制器输入的大量用户具有高度公共特性信息，之后将其经过前向纠错编码、调制后以分配的频段发射出去。 

本发明的重要特征还在于它至少包含了一个无线AP，该AP的基本结构参见附图3，它含有： 

无线收/发信装置，它的作用是以控制器分配的频段接收/发送无线通信信号；它的输入是通信接收/发射塔接收的移动通信信号、下述第一模式选择器(1)输出的待发数据信号(包括移动通信信号、广播数据包接收状态的信息以及对大量用户具有高级公共特性的信息)以及下述控制器输出的频段分配信息，它的输出是通信接收/发射塔发送的移动通信信号以及向下述第一模式选择器(1)输出的待选择发送的数据信号； 

第一模式选择器(1)，它的作用是根据控制器的控制信息选择当前要实现的通信模式；它的输入是上述中继链路输出的移动通信信号以及无线收/发信装置输出的移动通信信号、广播数据包接收状态信息以及大量用户具有高度公共特征信息；其中，移动通信信号将返回无线收/发信装置发送，广播数据包接收状态将发送给控制器计算丢包率，大量用户具有高度公共特征信息 将传送到下述存储设备存储； 

存储设备，它的作用是存储大量用户具有高度公共特征信息，并将输入的大量用户具有高度公共特征信息输出给下述控制器；它的输入端与上述第一模式选择器(1)相连； 

根据上述无线AP的结构描述，所述的无线AP的实现流程包括以下步骤(参见附图4)： 

1)无线AP启动后，控制器传送模式选择控制字到第一模式选择器(1)； 

2)第一模式选择器(1)判断当前要实现的通信模式； 

3)传统移动通信模式启动后，无线收/发信装置接收/发送无线通信信号； 

4)按需通信模式启动后，根据控制器提供的控制字实现按需通信功能，即：1：在控制器的控制下无线收/发信装置周期性地发送请求，并接收终端返回的广播接收数据包的接收状态，将其传送给控制器计算丢包率；2：在控制器控制下周期性地监测无线收/发信装置接收/发送的大量用户具有高度公共特性信息，将其传送到存储设备储存，并在下一周期传送给控制器。 

本发明的重要特征还在于它至少包含了一个BP，该BP的基本结构参见附图5，它含有： 

第二模式选择器(2)，它的作用是根据控制器的控制信息选择当前要实现的广播模式；它的输入是中继传输链路输出的多媒体广播信号、控制器输出的模式选择控制字和大量用户具有高度公共特征的信息；输出端与下述前向纠错编码单元相连； 

前向纠错编码单元，它的作用是通过将第二模式选择器(2)输出的码列中加入冗余纠错码，在一定条件下，通过解码自动纠正传输误码，降低接收信号的误码率(BER)，并将编码后的码流输出到下述调制单元；本发明在发 送多媒体广播的时候，还可以根据多媒体广播业务的质量要求采用自适应的编码技术，其调整参数输入来自于控制器； 

调制单元，它的作用是对编码后的码流进行调制，并将调制后的信号输出给下述上变频和发射单元；本发明在发送多媒体广播的时候，还可以根据多媒体广播业务的质量要求采用自适应的调制技术，其调整参数输入来自于控制器； 

上变频和发射单元，它的作用是根据控制器输入的频段分配信息，将编码、调制后的多媒体广播信号通过多媒体广播发射塔发送出去。 

根据上述BP的结构描述，所述的BP的实现流程包括以下步骤(参见附图6)： 

1)BP启动后，控制器传送模式选择控制字到第二模式选择器(2)； 

2)第二模式选择器(2)判断当前要实现的广播模式； 

3)传统主动广播模式启动后，对码流进行前向纠错编码、调制、上变频到射频端后按照大区广播的方式通过分配给多媒体广播的频段把信号发送出去； 

4)按需广播模式启动后，根据控制器提供的控制字实现按需广播功能，即：1：在控制器的控制参数下自适应调节BP中的相应参数如调制方式、纠错编码码率等，再对码流进行前向纠错编码、调制、上变频到射频端后按照大区广播的方式通过分配给多媒体广播的频段把信号发送出去；2：控制器传送大量用户具有高度公共特性信息到BP，之后对码流进行前向纠错编码、调制、上变频到射频端后按照大区广播的方式通过分配给多媒体广播的频段把信号发送出去。 

本发明的重要特征在于它至少包含了一个控制器，该控制器的基本结构 参见附图7，它含有： 

时频分复用分配调度单元，它的作用是在由时间和频率组成的二维空间内产生信道分配图案，并生成AP和BP调度算法；它的输出端与下述通信控制单元和广播控制单元相连； 

通信控制单元，它的作用是对上述无线AP进行调度控制；它的输入端分别与上述时频分复用分配调度单元和无线AP相连，输出端分别与上述无线AP、下述计算单元和存储单元相连； 

广播控制单元，它的作用是对上述BP进行调度控制；它的输入端分别与上述时频分复用分配调度单元、下述计算单元和存储单元相连，输出端与上述BP相连； 

存储单元，它的作用是存储上述无线AP反馈回的大量具有高度公共特征的信息，并将其输出到上述广播控制单元； 

计算单元，它的作用是根据上述无线AP反馈回广播数据包接收状态计算丢包率，并将其输出到上述广播控制单元。 

根据上述控制器的结构描述，所述的控制器的实现流程包括以下步骤(参见附图8)： 

1)时频分复用分配调度单元启动后，在由时间和频率组成的二维空间内产生信道分配图案，并输出给通信控制单元和广播控制单元； 

2)时频分复用分配调度单元根据信道分配图案产生调度算法，调度通信控制单元和广播控制单元； 

3)通信控制单元启动后，产生通信控制字(当前要实现移动通信功能还是按需通信功能)； 

4)根据控制字调度无线AP，即：移动通信功能启动后，发送移动通信 控制字到AP；按需通信功能启动后，产生按需通信控制字，即：1：发送控制字1到AP，主动监测广播数据包接收状态，并将其反馈到计算单元计算丢包率；2：发送控制字2到AP，获取大量具有高度公共特征的信息，并将其反馈到存储单元； 

5)广播控制单元启动后，产生广播控制字(当前要实现主动广播功能还是按需广播功能)； 

6)根据控制字调度BP，即：主动广播功能启动后，发送主动广播控制字到BP；按需广播功能启动后，产生按需广播控制字，即：1：发送控制字1到BP，根据计算单元输入的丢包率，判断是否需要调整广播参数；2：发送控制字2到BP，将大量用户具有高度公共特性信息发送到BP进行按需广播。 

本发明的重要特征在于它至少包含了一个时频分复用分配调度单元，该单元的实现流程(参见附图9)包括以下步骤： 

1)移动终端检测自身的服务接入点AP； 

2)移动终端发送带宽请求消息到所述服务AP； 

3)所述服务AP及其广播节点BP发送频谱请求消息到时频分复用分配调度单元； 

4)所述时频分复用分配调度单元通过一定的动态频谱分配算法，如xRDT、LCM MAC、MMAC、DCA等经典的多信道MAC协议中的信道分配算法，在由时间和频率组成的二维空间内进行动态频谱分配，产生信道分配图案，并将结果发送给AP、BP和控制器； 

5)时频分复用分配调度单元采用某种AP、BP的调度算法，如xRDT、LCM MAC、MMAC、DCA等经典的多信道MAC协议中的调度算法，动态调度AP、BP实现通信和广播服务。 

Claims (1)

1.一种融合宽带无线通信与电视广播业务的系统，其特征在于，含有：多个多媒体节目制作源、至少一个多媒体编码单元、至少一个中继链路、至少一个无线接入节点AP、至少一个广播节点BP以及至少一个控制器，其中：

多媒体节目制作源，输出如下节目信息：视频信息、音频信息和包括字幕信号在内的附加信息，各个多媒体节目制作源输出的节目信息各不相同；

多媒体编码单元，节目信息输入端与所述多媒体节目制作源的节目信息输出端相连；

中继链路，是城域网、微波链路及光纤链路中的任何一种，输入端与所述多媒体编码单元的输出端相连；

无线接入节点AP，含有：无线收/发信装置、第一模式选择器(1)和存储设备，其中：

无线收/发信装置，设有：外部通信接收/发射塔输出的移动通信信号的输入端，所述第一模式选择器(1)输出的待发数据信号的输入端，以及所述控制器输出的频段分配信息的输入端，还设有：发送到所述外部通信接收/发射塔的移动通信信号的输出端，向所述第一模式选择器(1)输出的待选择发送的数据信号，所述待选择发送的数据信号包括移动通信信号、广播数据包接收状态的信息以及对大量用户具有高级公共特性的信息，

第一模式选择器(1)，设有：所述中继链路输出的移动通信信号的输入端，所述无线收/发信装置输出的待选择发送的数据信号输入端，还设有：返回所述无线收/发信装置发送的移动通信信号的输出端，向所述控制器发送的广播数据包接收状态的信息的输出端，传送到所述存储设备的对大量用户具有高度公共特性的信息的输出端，所述第一模式选择器(1)用于根据所述控制器的控制信息选择当前要实现的通信模式信息以便向所述无线收/发装置里发送， 

存储设备，把从所述第一模式选择器(1)输入的对大量用户具有高度公共特性的信息输出给所述控制器；

所述无线接入节点AP按以下步骤执行所述控制器设定的通信模式：

在所述无线接入节点AP启动后，所述控制器把模式选择控制字输入到所述第一模式选择器(1)；

第一模式选择器(1)判断当前要实现的通信模式，若为移动通信模式，则向所述无线收/发信装置发送移动通信信号；若为按需通信模式，则按所述控制器提供的模式选择控制字进行按需通信；

当为按需通信模式时：

在所述控制器控制下，所述无线收/发信装置周期性地发送请求，并接收终端返回的广播数据包的接收状态的信息，并传送给所述控制器去计算丢包率，或者，

在所述控制器控制下，周期性地监测所述无线收/发信装置接收或发送的对大量用户具有高度公共特性的信息并传送到所述存储设备后存储，并在下一个周期传送给所述控制器；

广播节点BP，含有：第二模式选择器(2)、前向纠错编码器、调制器以及上变频和发射电路，其中：

第二模式选择器(2)，设有：所述中继链路输入的多媒体广播信号的输入端，所述控制器输出的模式选择控制字和对大量用户具有公共特性的信息的输入端，还设有：向所述前向纠错编码器输出的通信模式的码流的输出端，因而，所述第二模式选择器(2)能根据所述控制器的控制信息选择当前要进行的广播模式，

前向纠错编码器，设有：所述通信模式的码流的输入端，所述控制器发出的用于提高多媒体广播业务质量的自适应编码参数的输入端，还设有：经过编码的码流的输出端， 

调制器，设有：所述控制器发出的用于提高多媒体广播业务质量的自适应调制参数的输入端，经所述前向纠错编码器编码后的码流输入端，还设有：调制后的多媒体广播信号输出端，

上变频和发射电路，设有：所述控制器输出的频段分配信息的输入端，所述调制后的多媒体广播信号输入端，还设有：向外部多媒体广播发射塔发送的多媒体广播信号输出端；

所述广播节点BP按以下步骤执行所述控制器设定的广播模式：

在所述广播节点BP启动后，所述控制器向所述第二模式选择器(2)传送模式选择控制字；

所述第二模式选择器(2)判断当前需要实现的广播模式：若为主动广播模式，则对码流进行前向纠错编码、调制、上变频到射频端后按照大区广播方式通过分配给多媒体广播的频段发送信息；若为按需广播模式，则根据所述控制器提供的模式控制字进行按需广播；

当为按需广播模式时：

根据所述控制器输入的丢包率信息，进行判断：若不能满足多媒体广播业务的服务质量QoS保证，则调整包括广播速率、调制方式、纠错编码率在内的参数，再经过前向纠错编码、调制后以分配到的频段发射出去，或者，

接收所述控制器输入的对大量用户具有高度公共特性的信息，再经过前向纠错编码、调制后以分配的频段发射；

控制器，含有：时频分复用分配调度单元、通信控制单元、广播控制单元、存储单元和计算单元，其中，时频分复用分配调度单元的由时间和频率组成的二维空间内的信道分配图案和无线接入节点AP调度信号的输出端与所述通信控制单元的输入端相连，该时频分复用分配调度单元的由时间和频率组成的二维空间内的信道分配图案和广播节点BP调度信号的输出端与所述广播控制单元的输入端相连；所述通信控制单元的移动通信功能控制字或 按需通信功能控制字的输出端与所述无线接入节点的输入端相连；而该通信控制单元的对大量用户具有高度公共特性的信息或广播数据包接收状态的信息的输入端与所述无线接入节点AP的输出端相连；所述通信控制单元的所述广播数据包接收状态的信息的输出端与所述计算单元的输入端相连；该通信控制单元的对大量用户具有高度公共特性的信息的输出端与所述存储单元的输入端相连；所述计算单元的丢包率输出端通过广播控制单元与所述广播节点BP的第一输入端相连，判断是否需要调整广播参数；所述存储单元的对大量用户具有高度公共特性的信息的输出端通过广播控制单元与所述广播节点BP的第二输入端相连，以进行按需广播；

所述时频分复用分配调度单元，依次按照以下步骤实现时频分复用分配调度：

步骤(1)，移动终端在检测到自身的服务接入节点后向该无线接入节点AP发送带宽请求消息；

步骤(2)，无线接入节点AP及其被接受相应监测的广播节点BP发送频谱请求消息到所述时频分复用分配调度单元；

步骤(3)所述时频分复用分配调度单元通过设定的动态频谱分配算法在由时间和频率组成的二维空间内进行动态频谱分配，产生信道分配图案通过所述广播控制单元分配给所述广播节点BP，通过所述通信控制单元分配给所述无线接入节点AP；同时分配对应的调度信号，动态调度所述无线接入节点AP和所述广播节点BP实现通信和广播服务。 

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