CN102282792A

CN102282792A - 多播方法、设备及系统

Info

Publication number: CN102282792A
Application number: CN200980100466.6A
Authority: CN
Inventors: 陈大庚; 王艺
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2009-04-16
Filing date: 2009-04-16
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2029-04-16
Also published as: WO2010118576A1; CN102282792B

Abstract

一种多播方法、设备及系统，所述方法包括：发送设备收到多个接收设备发送的相同的服务请求后，选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式；依次采用选择的各码率对应的最优度分布及编码方式对多播信息进行编码发送。

Description

多播方法、设备及系统技术领域

本发明涉及数据传输技术，具体涉及一种多播方法、设备及系统。

背景技术

RC( Rateless Code,无速率码）以其实现简单、高性能，在 P2P( Peer to Peer, 点对点）通信、卫星通信中获得了应用。在多播 /广播系统中， RC主要应用于业务级，处理的对象是数据包。

目前在比特级传输信息的技术是釆用固定的码率进行信息传输，自适应是基于固定码率的母码（如 Turbo码）通过打孔的方式得到高码率的信道编码，通过重复的方式得到低码率的信道编码。虽然，给定码率的母码（如 3GPP中，给定的码率为 1/3的 Turbo码）具有非常好的性能，可以逼近容量界，但是，由于打孔，无法保证其在大于 1/3码率时仍然能够逼近容量，在小于低码率的时候釆用的重复编码，由于重复编码不具有编码增益，在小于 1/3码率时，也无法保证具有逼近容量的性能。因此，目前釆用的编码方案不能保证在所需的任意码率都能够逼近信道质量。

为此，现有技术中将 RC应用于比特级。 ARC ( Accumulate Rateless Code , 累加无速率码）是 RC应用于比特级仍具有优异性能的一种编码。 ARC处理的对象是比特，其编码步骤如下：

1. 在预先给定的度分布中，随机选取一个度 dc;

2. 从 k个原始数据比特中，等概率地随机选取 dc个比特；

3. 将选取的 dc个比特进行模二加或者异或，生成一个编码比特；

4. 对 6,进行差分编码，得到编码后的输出比特 c,

, 其中， Φ代表模二加或者异或操作;

不断重复步骤 1 - 4, 得到 N个编码后的比特。

ARC的上述编码过程可采用图 1所示图形表示。其中，〇表示信息比特，与其相连的 dv, 表示该信息节点被选中的次数。口表示模二加或异或操作，对输入的比特进行模二加或异或， dc表示进行模二加或异或操作的比特个数。这种编码方式在给定码率的情况下，进行了度分布的优化，可以得到最优的度分布，使 ARC具有逼近容量的性能。但对于不同的码率，在给定码率下得到的最优度分布无法保证具有逼近容量的性能，从而会影响多播的传输效率。

发明内容

本发明实施例提供一种多播方法、设备及系统，可以充分利用不同接收设备的信道差别，在较大范围内自适应匹配信道，提高多播的传输效率。

本发明实施例提供的一种多播方法，包括：

发送设备收到多个接收设备发送的相同的服务请求后，选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式；

依次釆用选择的各码率对应的最优度分布及编码方式对多播信息进行编码发送。

本发明实施例提供的一种发送设备，包括：

接收单元，用于接收接收设备的服务请求；

选择单元，用于在所述接收单元收到多个接收设备相同的服务请求后，选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式；

发送单元，用于依次釆用所述选择单元选择的各码率对应的最优度分布及编码方式对多播信息进行编码，并将编码后的多播信息发送给所述多个接收设备。

本发明实施例提供的一种多播系统，包括发送设备和多个接收设备，所述发送设备，用于收到所述多个接收设备相同的服务请求后，选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式；并依次釆用选择的各码率对应的最优度分布及编码方式对多播信息进行编码并将编码后的多播信息发送给所述多个接收设备；

所述接收设备，用于在接收到所述发送设备发送的多播信息并解码后，向所述发送设备发送确认消息。

本发明实施例提供的多播方法、设备及系统，在发送设备收到多个接收设备相同的服务请求后，选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式；依次釆用选择的各码率对应的最优度分布及编码方式对多播信息进行编码发送，并通过增加冗余比特方式使度分布在对应不同码率的最优度分布间进行切换。基于 ARC在不同的码率上自适应调整度分布，使其在不同码率具有不同的度分布，以此来匹配信道质量，从而提高多播传输效率，提高多播系统的性

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匕。

附图说明

图 1是现有技术中釆用 ARC的编码过程示意图；

图 2是本发明实施例多播方法的流程图；

图 3是本发明实施例中度分布调整的示意图；

图 4是本发明实施例多播方法的一种具体实现流程图；

图 5是本发明实施例多播方法的另一种具体实现流程图；

图 6是本发明实施例多播信息发送设备的一种结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。

如图 2所示，是本发明实施例多播方法的流程图，包括以下步骤：步骤 201 , 发送设备收到多个接收设备发送的相同的服务请求后，选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式；

在选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式时，可以是根据所述多个接收设备的信道质量选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式；也可以是从预先设置中选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式；

步骤 202 , 依次釆用选择的各码率对应的最优度分布及编码方式对多播信息进行编码发送；

为了实现上的方便，可以先对选择的多个码率从高到低进行排序，然后按照所述多个码率的顺序依次釆用与各码率对应的最优度分布及编码方式对多播信息进行编码发送；

在需要对应不同码率的最优度分布间进行切换时，可以在当前釆用的最优度分布的基础上，增加冗余比特将当前的最优度分布改变为对应下一个码率的最优度分布。

将该过程抽象后可用图 3表示，是本发明实施例中度分布调整的示意图：假设当前的最优度分布函数为 δθ(χ) , 以 δθ(χ)进行 ARC编码，如果需要增加冗余、降低码率，则釆用下一个最优度分布函数 δ，(χ)来得到额外的冗余，整体上来看度分布函数从 δθ(χ)变为了 δ1(χ)。

具体在何时进行最优度分布的切换，可以有多种实现方式，将在后面详细说明。

本发明实施例的多播方法可以应用于各种多播系统，在所述多播系统中，发送设备可能知道多个接收设备的信道质量，也可能不知道，因此，在上述步骤 201中选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式时，可以根据实际应用环境，根据所述多个接收设备的信道质量选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式；也可以是从预先设置中选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式；

在无线通信系统中，通常发送设备可以^ ^站，接收设备可以是终端。当然，本发明实施例多播方法也不仅限于无线通信场景。

下面就以无线通信系统为例，进一步详细说明本发明实施例的多播方法。如图 4所示，是本发明实施例多播方法的一种具体实现流程。

在该实施例中，假设基站能够获知多个终端的信道质量，基站上预先存储了多个对应不同码率的最优度分布及其对应的编码方式。

步骤 401 , 基站接收多个终端发送的相同的服务请求，比如，多个终端的相同的服务请求为收看某视频信息；

步骤 402 , 基站根据多个终端的不同信道质量选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式；

其中，选择的不同码率的个数与终端的个数可以相同，也可以不同。比如，有 5个终端，其信道质量相差较大，则选择 5个分别对应这 5个终端的码率，再根据基站上预先存储的信息，获得与相应码率对应的最优度分布及编码方式；再比如，有 5个终端，但其中有两个终端的信道质量相接近，则可以将其划为一组，只选择 4个分别对应不同信道质量的码率；步骤 403 , 根据信道质量由高到低的顺序，对选择的码率进行排序；步骤 404 , 依序选择各码率对应的最优度分布及编码方式对多播信息进行编码发送；

步骤 405 , 判断是否收到了对应该码率的终端发送的确认消息；如果是，则执行步骤 406; 否则执行步骤 409;

步骤 406 , 进一步判断是否收到了所有终端发送的确认消息；如果是，则执行步骤 407；否则执行步骤 408；

步骤 407 , 停止对多播信息进行编码发送；

步骤 408 ,增加冗余比特，将度分布调整到下一个码率对应的最优度分布；然后返回步骤 404;

步骤 409 ,增加冗余比特但不改变当前的最优度分布；然后返回步骤 405。在该实施例中，每个终端收到基站发送的多播信息后，如果能够正确解码，则向基站发送确认消息，对应不同码率的最优度分布的切换是在基站收到相应终端发送的确认消息后才进行的。

为了进一步提高发送效率，基站也可以依序进行码率的自适应调整，而无需等待接收到终端反馈的确认消息再进行。

如图 5所示，是本发明实施例多播方法的另一种具体实现流程。

步骤 501 , 基站接收多个终端发送的相同的服务请求，比如，多个终端的相同的服务请求为收看某视频信息；

步骤 502 , 基站根据多个终端的不同信道质量选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式；

步骤 503 , 根据信道质量由高到低的顺序，对选择的码率进行排序；步骤 504 , 依序选择各码率对应的最优度分布及编码方式对多播信息进行编码发送；

步骤 505 , 判断是否收到了所有终端发送的确认消息；如果是，则执行步骤 506 ; 如果未收到所述终端中任何一个终端发送的确定消息，则执行步骤步骤 506 , 停止对多播信息进行编码发送；

步骤 507 ,增加冗余比特但不改变当前的最优度分布；然后返回步骤 505。在该实施例中，每个终端收到基站发送的多播信息后，如果能够正确解码，则向基站发送确认消息，对应不同码率的最优度分布的切换是在基站收到其中部分终端发送的确认消息后才进行的。

在实际应用中，可能会存在基站不知道终端的信道质量、或者无法利用终端信道质量的情况，在这种情况下，可以通过预先设定多个最优度分布，利用这些度分布进行多播信息的自适应传输。具体过程可参照前面各实施例中的描述，在此不再赘述。

可见，本发明实施例多播方法，在发送设备收到多个接收设备相同的服务请求后，选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式；依次釆用选择的各码率对应的最优度分布及编码方式对多播信息进行编码发送，并通过增加冗余比特方式使度分布在对应不同码率的最优度分布间进行切换。基于 ARC 在不同的码率上自适应调整度分布，使其在不同码率具有不同的度分布，以此来匹配信道质量，充分利用不同接收设备的信道差别，提高多播传输效率，进而提高多播系统的性能。

需要说明的是，本发明实施例多播方法，不仅可以应用于物理层的信息比特，同样适用于对业务层的数据块的编码传输，比如利用喷泉码、 Raptor码，自适应改变冗余数据块的度分布，从而改变整体的度分布。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如： ROM/RAM、磁碟、光盘等。

本发明实施例还提供了一种多播信息发送设备，如图 6所示，是该发送设备的结构示意图。

在该发送设备中，包括：

接收单元 601 , 用于接收接收设备的服务请求；

选择单元 602 , 用于在所述接收单元 601收到多个接收设备相同的服务请求后，选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式；

发送单元 603 , 用于依次釆用所述选择单元 602选择的各码率对应的最优度分布及编码方式对多播信息进行编码，并将编码后的多播信息发送给所述多个接收设备。

其中，所述选择单元 602可以根据所述多个接收设备的信道质量选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式；还可以从预先设置中选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式。

所述发送单元 603的一种优选结构包括：排序子单元 631、编码处理子单元 632和发送子单元 633。其中，所述排序子单元 631 , 用于对选择的多个码率从高到低进行排序；所述编码处理子单元 632, 用于根据所述多个码率的顺序依次釆用与各码率对应的最优度分布及编码方式对多播信息进行编码；所述发送子单元 633 , 用于发送经所述编码处理子单元 632编码后的多播信息。

当然，在本发明实施例中，所述发送单元 603并不仅限于上述这种结构，根据应用需要，还可以有其他结构方式。

在发明的另一个实施例中，所述发送设备还可以进一步包括：切换单元率的最优度分布间进行切换。比如，在度分布进行切换时，首先获取当前采用的最优度分布，然后，增加冗余比特，将当前的最优度分布改变为对应下一个码率的最优度分布。

本发明实施例的多播信息发送设备，在收到多个接收设备相同的服务请求后，选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式；依次釆用选择的各码率对应的最优度分布及编码方式对多播信息进行编码发送，并通过增加冗余比特方式使度分布在对应不同码率的最优度分布间进行切换。基于 ARC在不同的码率上自适应调整度分布，使其在不同码率具有不同的度分布，以此来匹配信道质量，充分利用不同接收设备的信道差别，提高多播传输效率，进而提高多播系统的性能。

为了进一步保证各接收设备能够对接收的多播信息正确解码，在本发明的另一个实施例中，所述接收单元 601 , 还用于接收接收设备发送的确认消息；所述切换单元 604, 还用于在所述接收单元 601收到了部分与当前码率相对应信道质量的接收设备发送的确认消息后，在对应不同码率的最优度分布间进行切换；在所述接收单元 601未收到与当前码率相对应信道质量的接收设备中任何一个接收设备发送的确认消息时，增加冗余比特但不改变当前的最优度分布。

需要说明的是，所述发送单元 603在所述接收单元 601接收到全部所述多个接收设备发送的确认消息后，停止对多播信息进行发送。

本发明实施例还提供一种多播系统，所述多播系统包括：发送设备和多个接收设备。其中：

所述发送设备，用于收到所述多个接收设备相同的服务请求后，选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式；并依次釆用选择的各码率对应的最优度分布及编码方式对多播信息进行编码并将编码后的多播信息发送给所述多个接收设备；

进一步地，所述发送设备，还用于在接收到了部分与当前码率相对应信道质量的接收设备发送的确认消息后，在对应不同码率的最优度分布间进行切换；未收到与当前码率相对应信道质量的接收设备中任何一个接收设备发送的确认消息时，增加冗余比特但不改变当前的最优度分布；接收到全部所述多个接收设备发送的确认消息后，停止对多播信息进行发送。

其中，所述发送设备的具体结构可参照图 6及相应的描述，在此不再赘述。本发明实施例的多播系统可应用于但不限于无线通信环境中，具体地，在无线通信环境中，所述发送设备可以是基站，相应的，所述接收设备为终端。

本发明实施例的多播系统，可以根据接收设备的信道状况，选取合适的码率匹配不同的接收设备的信道状况，通过增加冗余比特方式使度分布在对应不同码率的最优度分布间进行切换，从而可以匹配不同的信道质量，充分利用不同接收设备的信道差别，提高多播传输效率，进而提高多播系统的性能。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及设备；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

权利要求

1、一种多播方法，其特征在于，包括：

发送设备收到多个接收设备发送的相同的服务请求后，选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式；

依次采用选择的各码率对应的最优度分布及编码方式对多播信息进行编码发送。
2、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式包括：

根据所述多个接收设备的信道质量选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式；或者

从预先设置中选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式。
3、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述依次釆用选择的各码率对应的最优度分布及编码方式对多播信息进行编码发送包括：

对选择的多个码率从高到低进行排序；

根据所述多个码率的顺序依次釆用与各码率对应的最优度分布及编码方式对多播信息进行编码发送。
4、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：通过增加冗余比特方式使度分布在对应不同码率的最优度分布间进行切换。
5、根据权利要求 1至 4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果发送设备收到了部分与当前码率相对应信道质量的接收设备发送的确认消息，则在对应不同码率的最优度分布间进行切换；

如果发送设备未收到与当前码率相对应信道质量的接收设备中任何一个接收设备发送的确认消息，则增加冗余比特但不改变当前的最优度分布。
6、根据权利要求 1至 4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

发送设备在收到全部所述多个接收设备发送的确认消息后，停止对多播信息进行编码发送。
7、一种发送设备，其特征在于，包括：接收单元，用于接收接收设备的服务请求；

选择单元，用于在所述接收单元收到多个接收设备相同的服务请求后，选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式；

发送单元，用于依次釆用所述选择单元选择的各码率对应的最优度分布及编码方式对多播信息进行编码，并将编码后的多播信息发送给所述多个接收设备。
8、根据权利要求 7所述的发送设备，其特征在于，所述选择单元具体用于在所述接收单元收到多个接收设备相同的服务请求后，根据所述多个接收设备的信道质量选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式；或者从预先设置中选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式。
9、根据权利要求 7所述的发送设备，其特征在于，所述发送单元包括：排序子单元，用于对选择的多个码率从高到低进行排序；

编码处理子单元，用于才艮据所述多个码率的顺序依次釆用与各码率对应的最优度分布及编码方式对多播信息进行编码；

发送子单元，用于发送所述编码处理子单元编码后的多播信息。
10、根据权利要求 7所述的发送设备，其特征在于，还包括：应不同码率的最优度分布间进行切换。
11、根据权利要求 10所述的发送设备，其特征在于，

所述接收单元，还用于接收接收设备发送的确认消息；

所述切换单元，还用于在所述接收单元收到了部分与当前码率相对应信道质量的接收设备发送的确认消息后，在对应不同码率的最优度分布间进行切换；在所述接收单元未收到与当前码率相对应信道质量的接收设备中任何一个接收设备发送的确认消息时，增加冗余比特但不改变当前的最优度分布。
12、一种多播系统，包括发送设备和多个接收设备，其特征在于，所述发送设备，用于收到所述多个接收设备相同的服务请求后，选择多个分别对应不同码率的最优度分布及编码方式；并依次釆用选择的各码率对应的最优度分布及编码方式对多播信息进行编码并将编码后的多播信息发送给所述多个接收设备；所述接收设备，用于在接收到所述发送设备发送的多播信息并解码后，向所述发送设备发送确认消息。
13、根据权利要求 12所述的系统，其特征在于，

所述发送设备，还用于在接收到了部分与当前码率相对应信道质量的接收设备发送的确认消息后，在对应不同码率的最优度分布间进行切换；未收到与当前码率相对应信道质量的接收设备中任何一个接收设备发送的确认消息时，增加冗余比特但不改变当前的最优度分布；接收到全部所述多个接收设备发送的确认消息后，停止对多播信息进行发送。
14、根据权利要求 12或 13所述的系统，其特征在于，所述发送设备为基站，所述接收设备为终端。