CN102315865B - 下一代广播电视网的波束成形方法及系统、交互基站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种下一代广播电视网的波束成形方法及系统、交互基站。其中，该下一代广播电视网的波束成形方法包括：交互基站接收来自终端的信道信息和终端的位置信息；交互基站将信道信息和终端的位置信息发送给广播基站以便广播基站根据信道信息和终端的位置信息调整天线参数。通过本发明，能够降低发射机的功率，提高接收质量。

Description

下一代广播电视网的波束成形方法及系统、交互基站

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种下一代广播电视网(Next Generation Broadcasting network，简称为NGB)的波束成形方法及系统、交互基站。

背景技术

广播电视网作为我国信息基础设施的重要组成部分，是通达千家万户的最普及的信息工具和最便捷的信息载体。

传统的广播电视网，由于是单向的广播网络，没有反向信息传输通道，因此，现代数字无线技术所带来的种种优点：如信号的最佳接收，频谱效率的提高，系统容量的增加等，都不能得到应用。

随着“下一代广播电视网(NGB)”、“三网融合”进程的日益加快，人们获取广播电视媒体的渠道越来越广泛，需求的媒体内容和形式也越来越趋于多样化、个性化。原有单向、单一的广播电视服务模式越来越不能适应人们对于媒体服务的需求。

下一代广播电视无线网(NGB-W)的研究是以现有广播电视无线传输相关技术成果为基础，结合先进的无线回传接入技术，充分考虑广播电视业务特性，构建支持广播、组播、单播、交互相结合的下一代广播电视无线网，使其具有双向互动架构、超高速带宽、可管可控可信的能力、以及开放的业务平台，可承载多种多样的三网融合业务。NGB-W在原有的广播电视无线网中，添加了交互传输信息的接入技术，使得在广播电视无线网中使用先进的无线通信技术成为可能。

下一代广播电视无线网与下一代广播电视有线网(NGB-C)横向衔接，二者之间在网络层实现无缝接入，最终实现NGB的全程全网无缝覆盖。

智能天线技术采用空时多址(SDMA)技术，利用信号在传输方向上的差别，将同频率或同时隙、同码道的信号进行区分，动态改变信号的覆盖区域，将主波束对准用户方向，旁瓣或零陷对准干扰信号方向，并能够自动跟踪用户和监测环境变化，为每个用户提供优质的上行链路和下行链路信号，从而达到抑制干扰、准确提取有效信号的目的。

发明人发现上述的相关技术中，下一代广播电视网中的广播发射系统难以及时地了解到信道信息及终端的位置信息，从而不能够对发射的天线进行精确的调整，发射机的功率比较高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种下一代广播电视网的波束成形方法及系统、交互基站，以至少解决上述的发射机的功率比较高的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种下一代广播电视网的波束成形方法，该方法包括：交互基站接收来自终端的信道信息和终端的位置信息；交互基站将信道信息和终端的位置信息发送给广播基站以便广播基站根据信道信息和终端的位置信息调整天线参数。

根据本发明的另一方面，提供了一种交互基站，该交互基站包括：接收模块，用于接收来自终端的信道信息和终端的位置信息；发送模块，用于将信道信息和终端的位置信息发送给广播基站以便广播基站根据信道信息和终端的位置信息调整天线参数。

根据本发明的另一方面，提供了一种下一代广播电视网的波束成形系统，该下一代广播电视网的波束成形系统包括：终端，收集信道信息，并发送位置信息和信道信息；交互基站，接收来自信道信息和终端的位置信息并发送信道信息和终端的位置信息；广播基站，信道信息和终端的位置信息调整天线。

通过本发明，采用交互基站接收来自终端的信道信息和终端的位置信息；交互基站将信道信息和终端的位置信息发送给广播基站以便广播基站根据信道信息和终端的位置信息调整天线参数，解决了发射机的功率比较高的问题，进而达到了降低发射机的功率，提高接收质量的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的下一代广播电视无线网络架构示意图；

图2是根据本发明实施例的下一代广播电视网的波束成形系统的示意图；

图3是根据本发明实施例的下一代广播电视网的波束成形方法的流程图；

图4是根据本发明的下一代广播电视网的波束成形方法的优选实施例的流程图；

图5是根据本发明实施例的交互基站的示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图对本发明下一代广播电视网的波束成形方法进行说明。

图1是根据本发明实施例的下一代广播电视无线网络架构示意图。

如图1所示，根据本发明实施例的下一代广播电视无线网络可以包括以下部分。

无线终端，即用户端使用的无线终端设备，如手机，数据卡，PDA，电视机等，通过空中无线接口标准，与广播基站或交互基站进行通讯。从广播基站接收无线数字广播电视节目，通过交互基站进行网络接入，进行交互式的业务。

广播基站，即发送数字多媒体广播无线信号的发射台，以广播的方式，广播多媒体等电视信号，对用户进行广播，基于CMMB协议，发送移动数字多媒体广播信号的基站，该基站以广播的方式发送广播电视信号，是单向的下行信道，没有回传信道。

交互基站，是基于宽带无线接入技术的基站，可以是宽带固定无线接入技术、WLAN技术、WiMAX技术、UWB技术等等，为用户提供无线网络接入服务，同时为整个广播电视无线网提供交互通道。

如图所示，上述的波束成形系统还可以包括：NGB-W骨干网，该NGB-W骨干网接收来自交互基站的信道信息和终端的位置信息已经将信道信息和终端的位置信息发送给广播基站，以及生成节目数据并将节目数据发送给广播基站。

上述的波束成形系统还可以包括NGB-W接入网，该接入网采用各种先进的无线接入技术使得用户终端能够快速便捷可靠地接入到NGB无线系统中。它是架设在终端与骨干网节点之间实施传送承载能力的系统实体，它的任务是把用户接入到骨干网，提供用户最近业务点的连接。

NGB-W骨干网负责广播电视系统中的大部分功能，大致可以分为三个层次，分别为承载层、控制层和业务支撑层，提供多业务管理平台、运维平台、安全/管理平台、接入管理平台等，并具备相应的NGB体系接口，实现与NGB-C的互联互通。

有线接入，该有线接入基于NGB-C的下一代广播电视有线网部分，与NGB-W在网络层融合互通，NGB-C的下一代广播电视有线网部分，与NGB-W在网络层融合互通。

上述的有线终端为用户端使用的有线接收设备，可以为电视机，线缆调制解调器等。

其中，无线终端设备通过空中无线接口接收NGB-W接入网发送的无线信号，此无线信号又分为两部分，一部分是以多媒体电视广播为主的广播信号，为单向广播形式；另一部分是以无线IP网络接入为主的无线接入网信号，为双向交互式无线网。

图2是根据本发明实施例的下一代广播电视网的波束成形方法的流程图。如图2所示，该方法包括以下步骤：

步骤S202，交互基站接收来自终端的信道信息和终端的位置信息。

在该步骤之前，该上述方法还包括：终端收集信道信息，其中，信道信息为终端在无线信号接收过程中的信道信息；终端将信道信息发送给交互基站。

无线终端在接收广播基站的无线信号的过程中，检测并收集接收信号的的相关信道参数，如信号幅度，相位，信噪比，误码率等信息，另外加上终端的位置信息，将这些信息一起发送给交互基站。

步骤S204，交互基站将信道信息和终端的位置信息发送给广播基站以便广播基站根据信道信息和终端的位置信息调整天线参数。

广播基站可以综合处理所有用户反馈来的信道参数等相关信息后，调整天线参数：如改变天线的功率、相位等参数，形成对准用户的新的波束，使用户的接收功率增大，从而可以降低广播基站发射功率。

在上述实施例中，通过终端收集信道信息以及将本身的位置信息和收集的信道信息发送给交互基站，以及交互基站将收到的信息转发给广播基站，可以使得广播基站根据信道信息和终端的位置信息，准确地计算出新的波束，从而能够降低干扰，以及改善信号发射质量，同时可以降低发射机的功率。

在下一代广播电视无线网中，利用如WiMAX技术等无线网络技术，增加交互通道，反馈无线终端的信道状态参数与无线终端的位置信息(通过无线终端上的GPS或者与其连接的交互基站的ID获得)，并根据此信息自适应地调整无线广播电视天线的参数，以改变无线信号的波束方向，幅度，相位等参数。

交互基站将信道信息和终端的位置信息发送给广播基站可以采用以下方法：交互基站将信道信息和终端的位置信息发送给NGB-W骨干网；NGB-W骨干网将信道信息和终端的位置信息发送给广播基站。

在交互基站将信道信息和终端的位置信息发送给广播基站之后，上述的方法还可以包括：广播基站根据信道信息和终端的位置信息调整天线参数；广播基站接收来自NGB-W骨干网的节目数据；广播基站利用调整天线参数之后的天线发送节目数据。

广播基站利用调整天线参数之后的天线发送节目数据包括：广播基站对节目数据进行调制与编码，得到无线射频信号，广播基站向终端发送无线射频信号，其中，广播基站使用多天线技术在预定的方向上加强信号强度。

广播基站根据信道信息和终端的位置信息调整天线参数包括：广播基站根据信道信息和终端的位置信息调整天线的功率和/或相位。

信道信息包括以下参数之一或任意多个：信号幅度、相位、信噪比、误码率。

图3是根据本发明实施例的下一代广播电视网的波束成形系统的示意图。

如图3所示，根据本发明实施例的下一代广播电视无线网的波束成形系统，包括终端、交互基站和广播基站。

其中，终端，收集信道信息，并发送位置信息和信道信息。

交互基站，接收来自信道信息和终端的位置信息并发送信道信息和终端的位置信息。

广播基站，信道信息和终端的位置信息调整天线。

在上述实施例中，通过终端收集信道信息以及将本身的位置信息和收集的信道信息发送给交互基站，以及交互基站将收到的信息转发给广播基站，可以使得广播基站根据信道信息和终端的位置信息，从而能够降低干扰，以及改善信号发射质量，同时可以降低发射机的功率。

图4是根据本发明的下一代广播电视网的波束成形方法的优选实施例的流程图；

步骤S401，由NGB-W骨干网生成的无线广播电视节目。

步骤S402，由广播基站经过一定的编码与调制后，发送无线信号给无线终端，用户端的无线终端接收并处理该信号。

无线广播电视节目内容由NGB-W骨干网生成，由广播基站经过一定的调制与编码后，成为无线射频信号，并通过天线发送出去，使用多天线技术，形成天线波束，在特定的方向上加强信号强度。

步骤S403，用户无线终端收集无线信号接收过程中的相关信道参数，如信号幅度，相位，信噪比，误码率等，和终端的位置信息一起发送到交互基站。

其中，无线终端可以接收由广播基站发送的免费节目，或者收费节目，接收免费节目时，不需要交互，直接接收广播基站发送的数字广播电视节目信号即可；接收收费节目时，先通过交互基站，经过一定的交互机制，获得节目授权，然后从广播基站接收节目信号。

用户使用无线终端接收并处理广播基站发出的无线信号，经过解码解调，还原成视频，音频，数据等信号，通过屏幕展现给用户。

无线终端在接收广播基站的无线信号的过程中，检测并收集接收信号的的相关信道参数，如信号幅度，相位，信噪比，误码率等信息，另外加上终端的位置信息，将这些信息一起发送给交互基站。

步骤S404，交互基站将信道参数相关信息和位置信息发送给NGB-W骨干网。

步骤S405，NGB-W骨干网将信道参数相关信息和位置信息转发给广播基站。

步骤S406，广播基站综合处理所有用户反馈来的信道参数等相关信息后，调整天线参数，如功率、相位等，以形成新的波束。

广播基站收到NGB-W骨干网发送来的信道参数相关信息与位置信息后，根据此信息，对发出的无线广播电视信号的天线阵列的参数进行调整，改变波束方向，指向用户。

步骤S407，由NGB-W骨干网生成的无线广播电视节目。

步骤S408，由广播电视发射台经过调整后天线参数，如功率、相位等，形成新的波束，发送无线信号，用户端的无线终端接收并处理该信号。

然后，可以重复上述的步骤S403。

无线终端收到广播基站发送的新的调制编码方式调制过的无线广播电视信号，继续反馈信道信息，重复上述过程。

本发明在原有的广播电视无线网中，利用下一代广播电视无线网增加的反向信道的回传接入技术，回传反映广播电视无线信号的信道参数与用户无线终端的位置信息，广播发射系统对发射无线信号的天线的参数进行自适应的调整，形成指向用户的波束，补偿无线传播过程中由空间损耗、多径效应等因素引入的信号衰落与失真，降低干扰，改善接收信号质量，同时可降低发射机的功率。

图5是根据本发明实施例的交互基站的示意图。

如图5所示，该交互基站包括接收模块502和发送模块504。

其中，接收模块502用于接收来自终端的信道信息和所述终端的位置信息；发送模块504用于将所述信道信息和所述终端的位置信息发送给广播基站以便所述广播基站根据所述信道信息和所述终端的位置信息调整天线参数。

从以上的描述中，可以看出，本发明通过反向信道发送的反馈信息，对广播电视发射的无线信号进行波束成形的方法，能够改善接收信号质量，同时可降低发射机的功率从而达到抑制干扰、达到准确提取有效信号的目的，以及提高系统整体性能。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)

1.一种下一代广播电视网的波束成形方法，其特征在于，包括：

交互基站接收来自终端的信道信息和所述终端的位置信息；

所述交互基站将所述信道信息和所述终端的位置信息发送给广播基站以便所述广播基站根据所述信道信息和所述终端的位置信息调整天线参数，其中，所述交互基站将所述信道信息和所述终端的位置信息发送给广播基站包括：所述交互基站将所述信道信息和所述终端的位置信息发送给NGB-W骨干网；所述NGB-W骨干网将所述信道信息和所述终端的位置信息发送给所述广播基站。

2.根据权利要求1所述的波束成形方法，其特征在于，在交互基站接收来自终端的信道信息和所述终端的位置信息之前，所述方法还包括：

所述终端收集信道信息，其中，所述信道信息为所述终端在无线信号接收过程中的信道信息；

所述终端将所述信道信息发送给所述交互基站。

3.根据权利要求1所述的波束成形方法，其特征在于，在所述交互基站将所述信道信息和所述终端的位置信息发送给广播基站之后，所述方法还包括：

所述广播基站根据所述信道信息和所述终端的位置信息调整天线参数；

所述广播基站接收来自NGB-W骨干网的节目数据；

所述广播基站利用所述调整天线参数之后的天线发送所述节目数据。

4.根据权利要求3所述的波束成形方法，其特征在于，所述广播基站利用所述调整天线参数之后的天线发送所述节目数据包括：

所述广播基站对所述节目数据进行调制与编码，得到无线射频信号，

所述广播基站向所述终端发送所述无线射频信号，其中，所述广播基站使用多天线技术在预定的方向上加强信号强度。

5.根据权利要求3所述的波束成形方法，其特征在于，所述广播基站根据所述信道信息和所述终端的位置信息调整天线参数包括：

所述广播基站根据所述信道信息和所述终端的位置信息调整天线的功率和/或相位。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的波束成形方法，其特征在于，所述信道信息包括以下参数之一或任意多个：

信号幅度、相位、信噪比、误码率。

7.一种交互基站，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收来自终端的信道信息和所述终端的位置信息；

发送模块，用于将所述信道信息和所述终端的位置信息发送给广播基站以便所述广播基站根据所述信道信息和所述终端的位置信息调整天线参数，其中，将所述信道信息和所述终端的位置信息发送给广播基站包括：将所述信道信息和所述终端的位置信息发送给NGB-W骨干网；所述NGB-W骨干网将所述信道信息和所述终端的位置信息发送给所述广播基站。

8.一种下一代广播电视网的波束成形系统，其特征在于，包括：

终端，收集信道信息，并发送位置信息和所述信道信息；

交互基站，接收来自所述终端的所述信道信息和所述终端的位置信息并发送所述信道信息和所述终端的位置信息；

广播基站，接收来自所述交互基站的所述信道信息和所述终端的位置信息调整天线；

NGB-W骨干网，接收来自所述交互基站的所述信道信息和所述终端的位置信息、并将所述信道信息和所述终端的位置信息发送给所述广播基站。

9.根据权利要求8所述的波束成形系统，其特征在于，

所述NGB-W骨干网，还用于生成节目数据并将所述节目数据发送给所述广播基站。