CN102378122B - 自适应多播传输机制选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自适应多播传输机制选择方法，包括：步骤一、对小区内接收相应多播业务的用户进行计数统计，以获取用户数；步骤二、判断用户数是否小于给定的最小用户数目阈值；如果是，采用传统多播方式，如果不是，采用终端协作多播方式。所述传统多播方式指：基站通过单次传输实现为接收相同多播业务的一组用户提供服务，传输速率等于信道条件最差的用户能够接收的速率；所述终端协作多播方式指：同一个多播组内信道条件好的终端可以充当中继为信道条件差的用户转发从基站接收到的数据。根据用户数量和用户的信道条件，自适应选择采用传统多播或者协作多播的传输方式，提高了系统吞吐量即多播传输性能。

Description

自适应多播传输机制选择方法

技术领域

本发明涉及无线网络通信技术领域，尤其涉及一种自适应多播传输机制选择方法。

背景技术

为了解决传统多播技术(在传统多播方式下，基站通过单次传输实现为接收相同多播业务的一组用户提供服务)中传输速率受限于信道条件最差用户的问题，近年来提出了终端协作多播技术。该技术是指同一个多播组内信道条件好的终端可以充当中继为信道条件差的用户转发从基站接收到的数据，进而可以有效提升系统整体的传输性能。

但现有终端协作多播技术，都是假定需要协作的前提下进行的。然而，协作传输并非在任何情况下都能带来系统性能的提升，如，在两阶段协作传输中，由于要满足两阶段传输的数据量是相同的，当中继数目比较少时，第二阶段的传输速率就会比较低，最终导致两个阶段的总吞吐量比较低，在某些情况下，甚至会低于传统多播方式的吞吐量，严重影响到系统性能。

例如，在极端情况下，小区中只有一个接收多播业务的用户位于小区边缘，假定传统多播的传输时间为1s，基站采用的传输速率为1bps/Hz，则用户在1ms传输时间内的接收数据量为1bit/Hz。在两阶段协作多播下，传统多播时间被等分为两个时间间隔各为0.5s，第一个时间间隔基站以速率1bps/Hz，第二个时间间隔由于没有其它接收用户，这个时候基站和用户都保持沉默，在这种情况下，用户的有效接收数据时间是0.5s，则用户在1ms传输时间内的接收数据量为0.5bit/Hz，显然两阶段协作多播方式在这种情况下是低于传统多播方式的。

所以，现有终端协作多播技术在部分情况下将降低系统传输性能。现有的多播传输机制由于是单一的多播传输机制，即要么只采用传统多播或只采用协作多播方式，所以传输性能都有待提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种自适应多播传输机制选择方法，根据用户数量和用户的信道条件，自适应选择采用传统多播或者协作多播的传输方式，提高了系统吞吐量即多播传输性能。

根据本发明一个方面，提供一种自适应多播传输机制选择方法，包括：步骤一、对小区内接收相应多播业务的用户进行计数统计，以获取用户数；步骤二、判断用户数是否小于给定的最小用户数目阈值；如果是，采用传统多播方式，如果不是，采用终端协作多播方式。所述传统多播方式指：基站通过单次传输实现为接收相同多播业务的一组用户提供服务，传输速率等于信道条件最差的用户能够接收的速率；所述终端协作多播方式指：同一个多播组内信道条件好的终端可以充当中继为信道条件差的用户转发从基站接收到的数据。

可选的，所述的自适应多播传输机制选择方法，还包括在步骤二中，如果用户数不小于给定的最小用户数目阈值时，继续执行：步骤三、计算多播组内用户的归一化相对信道条件；步骤四、判断所述归一化相对信道条件是否满足给定的条件，并根据判断选择采用传统多播方式或终端协作多播方式。

可选的，所述的小区内协作多播传输的最小用户数阈值由基站确定；基站根据系统配置的小区半径的大小，设定最小用户数阈值。

可选的，步骤一包括：当多播业务传送时，基站向小区中的用户广播请求信息；基站根据收到的响应消息，统计出目前正在接收相应多播业务的用户数N，并获得该N个用户的信道状态信息。

可选的，信道条件用用户接收的信噪比来衡量，信噪比越大，用户的信道条件越好。

可选的，步骤三使用如下方式计算多播组内用户的归一化相对信道条件：首先根据公式(1)找出N个用户中信道条件最好用户：

$i^{*}=\underset{i\∈\{\mathrm{1,2},\·\·\·,N\}}{\arg \max g_i}--\left(1\right)$

其中，N表示多播组内总用户数；g_i表示第i个用户的信道状态信息；然后，根据公式(2)求出多播组内用户的归一化相对信道条件：

$G_r=\frac{\underset{i\∈G}{\mathrm{\Σ}}{g}_i/g_{i^{*}}}{N}---\left(2\right)$

G_r表示多播组归一化后的相对信道条件，该值用来综合衡量一个多播组的平均信道质量；N表示多播组内总用户数；g_i表示第i个用户的信道状态信息(即信道条件)；表示信道条件最好的用户的信道条件。

可选的，步骤四包括：如果所述归一化相对信道条件大于给定归一化相对信道条件阈值时，采用传统多播方式；否则，采用终端协作多播方式。

可选的，步骤三使用如下方式计算多播组内用户的归一化相对信道条件：首先根据公式(1)找出N个用户中信道条件最差用户：

$i^{*}=\underset{i\∈\{\mathrm{1,2},\·\·\·,N\}}{\arg \max g_i}---\left(1\right)$

其中，N表示多播组内总用户数；g_i表示第i个用户的信道状态信息；然后，根据公式(2)求出多播组内用户的归一化相对信道条件：

$G_r=\frac{\underset{i\∈G}{\mathrm{\Σ}}{g}_i/g_{i^{*}}}{N}---\left(2\right)$

G_r表示多播组归一化后的相对信道条件，该值用来综合衡量一个多播组的平均信道质量；N表示多播组内总用户数；g_i表示第i个用户的信道状态信息(即信道条件)；表示信道条件最差的用户的信道条件。

可选的，步骤四包括：如果所述归一化相对信道条件大于给定归一化相对信道条件阈值时，采用终端协作多播方式；否则，采用传统多播方式。

可选的，步骤一和步骤三周期性地进行。

本发明克服现有单一多播传输机制的不足，将接收多播业务的用户数和给定的最小协作用户数阈值进行比较，如果当前用户数小于给定阈值，采用传统多播方式；否则，再根据多播组内用户的归一化相对信道条件进一步判断是否需要协作，如果高于给定的归一化相对信道条件，则采用传统多播方式。提高了系统吞吐量即多播传输性能。

附图说明

图1是本发明一个实施例中提供的自适应多播传输机制选择方法流程图；

图2是本发明另一个实施例中提供的自适应多播传输机制选择方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

发明人在研究中发现，协作多播方式存在如下问题：

第一，如果用户数目很少，使用协作无法得到比传统多播方式更好的性能。

第二，即使用户很多，如果用户信道条件很相似，使用协作也无法得到比传统多播方式更好的性能；以及

即传统的多播方式与协作多播方式在不同的情况下各有优势，结合使用两种传输方式将进一步提高系统传输性能。

根据上述发现，本发明一个实施例中提供一种自适应多播传输机制选择方法。如图1所示，该方法包括：

S101、对小区内接收相应多播业务的用户进行计数统计，获取用户数；和

S102、判断用户数是否小于给定的最小用户数目阈值；如果是，采用传统多播方式，如果不是，采用终端协作多播方式。

优选的，如果用户数不小于给定的最小用户数目阈值，上述方法还包括：

S103、计算多播组内用户的归一化相对信道条件；

S104、判断计算结果是否大于给定的多播组归一化相对信道条件阈值；如果是，采用传统多播方式(S105)，如果不是，采用终端协作多播方式(S106)。

在上述步骤中，所述的小区内协作多播传输的最小用户数阈值、归一化相对信道条件阈值由基站确定。具体的，基站根据系统配置的小区半径的大小，设定一个最小的协作用户数目阈值，作为是否进行协作传输的初判条件。例如，如所选小区半径比较大，相应的单位面积上的接收用户数目比较少，那么就可以把该值相对设的大一些；反之，如果小区半径比较小，该值就应该设的比较小一些。

最小协作用户数目定义是假定用户在小区内是均匀分布的，然而，实际系统中，用户的分布也可能会集中在小区内某个区域，此时，由于多播组内用户的信道条件比较相似，协作的性能不一定比传统多播好。因此，上述两个阈值的确定对系统性能有很大影响。具体实现时，可根据大量实测数据统计得出。

步骤S101中，当多播业务传送时，基站向小区中的用户广播一条计数请求信息，在此信息中并指示正在接收的用户反馈其信道状态信息。收到该信息并且正在接收相应多播业务的用户，向基站发送一条计数响应消息，该消息中同时包含该用户当前的信道状态信息。基站根据收到的响应消息的个数，统计出目前正在接收相应多播业务的用户数N，并获得N个用户的信道状态信息G＝[g₁，g₂，...，g_N]，gi在实际系统中可用CQI值表示(即信道质量指示)。接收相同多播业务的N个用户构成一个多播组。

步骤S102中，基站把统计的用户数和给定的协作最小用户数阈值进行比较，若小于给定阈值，则采用传统多播方式，而不是终端协作多播方式。

步骤S103中，首先，找出N个用户中信道条件(信道条件通常用用户接收的信噪比来衡量，信噪比越大，用户的信道条件越好)最好用户，计算方式如下：

$i^{*}=\underset{i\∈\{\mathrm{1,2},\·\·\·,N\}}{\arg \max g_i}--\left(1\right)$

N表示多播组内总用户数；g_i表示第i个用户的信道状态信息(即信道条件)，gi越大表示信道条件越好；i^*表示这组用户中信道条件最好用户的索引。

然后，对同一个多播组内的用户的信道条件进行的归一化操作，对N个归一化的信道条件求和后再除以多播组内总用户数N。

$G_r=\frac{\underset{i\∈G}{\mathrm{\Σ}}{g}_i/g_{i^{*}}}{N}---\left(2\right)$

G_r表示多播组归一化后的信道条件，该值用来综合衡量一个多播组的平均信道质量；N表示多播组内总用户数；g_i表示第i个用户的信道状态信息(即信道条件)；表示信道条件最好的用户的信道条件。

由于公式2中是和信道条件最好的用户的信道条件进行归一，因此，G_r应满足G_r≤1。

上述公式中选择组内信道条件最好的归一化，那么组内用户信道条件越不相似，该Gr值越小；组内用户信道条件极相似的时候，该Gr值接近1；所以Gr越小越应该采用终端协作多播方式，Gr越大越应该采用传统多播方式。

步骤S104中，计算结果大于给定归一化相对信道条件阈值时，说明多播组内用户的信道条件比较相似，因此，此时应采用传统多播方式，可以避免协作多播传输带来的信令交互开销。当小于给定阈值时，采用终端协作多播方式。

如图2所示为本发明另一个实施例的方法流程图，与上一个实施例相比，区别在于：步骤S203中选择多播组内最差的用户信道条件做归一，例如公式1为：

$i^{*}=\underset{i\∈\{\mathrm{1,2},\·\·\·,N\}}{\arg \max g_i}$

上述公式2中将和信道条件最差的用户的信道条件进行归一，因此，G_r应满足G_r≥1。归一化的相对信道条件阈值也应做相应修改。

此时，组内用户信道条件越不相似，该Gr值越大，组内用户信道条件越相似，该Gr值越接近1，所以Gr越大越应该采用终端协作多播方式，Gr越小越应该采用传统多播方式。

在步骤204中，计算结果大于给定归一化相对信道条件阈值时，说明多播组内用户的信道条件不相似，因此，此时应采用终端协作多播方式。当小于给定阈值时，采用传统多播方式，可以避免协作多播传输带来的信令交互开销。

优选的，上述步骤S101、S103周期性的进行，过一段时间检查一次，周期长短，可以根据情况进行调整。

本发明克服现有单一多播传输机制的不足，将接收多播业务的用户数和给定的最小协作用户数阈值进行比较，如果当前用户数小于给定阈值，采用传统多播方式；否则，再根据多播组内用户的归一化相对信道条件进一步判断是否需要协作，如果高于给定的归一化相对信道条件，则采用传统多播方式。提高了系统吞吐量即多播传输性能。

应该注意到并理解，在不脱离后附的权利要求所要求的本发明的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。

Claims (10)

1.一种自适应多播传输机制选择方法，包括：

步骤一、对小区内接收相应多播业务的用户进行计数统计，以获取用户数；

步骤二、判断用户数是否小于给定的小区内协作多播传输的最小用户数阈值；如果是，采用传统多播方式，如果不是，则执行步骤三；

步骤三、根据多播组内用户的信道条件的相似程度，判断是采用终端协作多播方式还是采用传统多播方式。

2.根据权利要求1所述的自适应多播传输机制选择方法，其特征在于，所述多播组内用户的信道条件的相似程度采用多播组内用户的归一化相对信道条件来表达，所述步骤三包括下列子步骤：

步骤1、计算多播组内用户的归一化相对信道条件；

步骤2、判断所述归一化相对信道条件是否满足给定的条件，并根据判断选择采用传统多播方式或终端协作多播方式。

3.根据权利要求2所述的自适应多播传输机制选择方法，其中，所述的小区内协作多播传输的最小用户数阈值由基站确定；基站根据系统配置的小区半径的大小，设定最小用户数阈值。

4.根据权利要求2所述的自适应多播传输机制选择方法，其中，步骤一包括：

当多播业务传送时，基站向小区中的用户广播请求信息；

基站根据收到的响应消息，统计出目前正在接收相应多播业务的用户数N，并获得该N个用户的信道状态信息。

5.根据权利要求4所述的自适应多播传输机制选择方法，其中，信道条件用用户接收的信噪比来衡量，信噪比越大，用户的信道条件越好。

6.根据权利要求5所述的自适应多播传输机制选择方法，其中，步骤1使用如下方式计算多播组内用户的归一化相对信道条件：

首先根据公式(1)找出N个用户中信道条件最好用户：

$i^{*}=\arg \underset{i\∈\{1,2,...,N\}}{\max }{g}_i---\left(1\right)$

其中，N表示多播组内总用户数；g_i表示第i个用户的信道状态信息；

然后，根据公式(2)求出多播组内用户的归一化相对信道条件：

$G_r=\frac{\underset{i\∈G}{\Σ}{g}_i/g_{i*}}{N}---\left(2\right)$

G_r表示多播组归一化后的相对信道条件，该值用来综合衡量一个多播组的平均信道质量；N表示多播组内总用户数；g_i表示第i个用户的信道状态信息，即信道条件；g_i*表示信道条件最好的用户的信道条件。

7.根据权利要求6所述的自适应多播传输机制选择方法，其中，步骤2包括：如果所述归一化相对信道条件大于给定归一化相对信道条件阈值时，采用传统多播方式；否则，采用终端协作多播方式。

8.根据权利要求5所述的自适应多播传输机制选择方法，其中，步骤三使用如下方式计算多播组内用户的归一化相对信道条件：

首先根据公式(1)找出N个用户中信道条件最差用户：

$i^{*}=\arg \underset{i\∈\{1,2,...,N\}}{\min }{g}_i---\left(1\right)$

其中，N表示多播组内总用户数；g_i表示第i个用户的信道状态信息；

然后，根据公式(2)求出多播组内用户的归一化相对信道条件：

$G_r=\frac{\underset{i\∈G}{\Σ}{g}_i/g_{i*}}{N}---\left(2\right)$

G_r表示多播组归一化后的相对信道条件，该值用来综合衡量一个多播组的平均信道质量；N表示多播组内总用户数；g_i表示第i个用户的信道状态信息，即信道条件；g_i*表示信道条件最差的用户的信道条件。

9.根据权利要求8所述的自适应多播传输机制选择方法，其中，步骤2包括：如果所述归一化相对信道条件大于给定归一化相对信道条件阈值时，采用终端协作多播方式；否则，采用传统多播方式。

10.根据权利要求2-9之一所述的自适应多播传输机制选择方法，其中，步骤一和步骤三周期性地进行。