CN103945390B

CN103945390B - 电视广播网络与移动通信网络协同空间复用传输方法

Info

Publication number: CN103945390B
Application number: CN201310018478.2A
Authority: CN
Inventors: 李明齐; 芮赟; 魏冬冬
Original assignee: Shanghai Advanced Research Institute of CAS
Current assignee: Shanghai Advanced Research Institute of CAS
Priority date: 2013-01-18
Filing date: 2013-01-18
Publication date: 2017-10-03
Anticipated expiration: 2033-01-18
Also published as: CN103945390A

Abstract

本发明提供一种电视广播网络与移动通信网络协同空间复用传输方法，所述协同空间复用传输方法包括：电视广播基站发出广播信号以供用户终端和移动通信基站接收；用户终端向所属小区和/或距离最近的移动通信基站反馈信道质量信息；移动通信基站在判断接收的所述反馈信息表明符合复用传输条件时，向电视广播基站发送协作复用传输请求；电视广播基站向移动通信基站发送确认应答的信息；移动通信基站协同电视广播基站在相同频点上且同时向用户终端协作发送数据。相较于现有技术，本发明融合了电视广播网络和移动通信网络的优势，通过两者的协同空间复用传输技术方案，可以有效的提升电视广播与移动通信混合型网络中系统的吞吐量和频谱效率。

Description

电视广播网络与移动通信网络协同空间复用传输方法

技术领域

本发明涉及一种通信技术，特别涉及一种电视广播网络与移动通信网络协同空间复用传输方法。

背景技术

随着世界经济文化的快速发展，移动用户对信息业务的需求量快速增长；在无线网络中，用户移动信息业务总需求中66%以上来源于视频业务，而90%以上用户的视频业务需求集中于10%的特定视频内容。

为了应对信息业务需求量的快速增长，单独依靠传统广播网或传统双向通信网，都无法实现移动信息业务的最优化传输。传统广播网采用大区制组网方式，覆盖范围大，单向广播效率高，有利于公共业务内容的广播和推送；不具备上行回传信道，无法实现点播或宽带接入，不利于个性化内容的传输。现有移动通信网采用小区制蜂窝组网方式，覆盖范围小，双向通信效率高，有利于个性化内容的传输，但广播和推送的效率低，不利于公共业务内容的广播和推送。在这种情况下，广播和通信业界一方面在分别研发新一代广播和通信技术，以提升各自系统的传输速率和频谱利用率；另一方面在积极探索广播和移动通信融合的新型网络架构和接入技术，以充分利用广播网和移动通信网对承载不同业务的优势，有针对性地分配网络资源和频谱资源，选择最优传输方式，提升网络和系统的整体无线频谱利用率。

尽管广播和移动通信传输技术都取得了显著进步，无线网络传输容量的提升速度还是远远落后于信息业务数据量的增长速度。基于大区制广播网和小区制移动通信网重叠覆盖，提升现有网络的频谱效率，实现广播与移动通信融合传输是新一代广播系统的基本特征。目前对该系统和网络的性能及关键技术的研究还不完善，更未出现可开展应用的实际系统。

在传统的广播网中，为了保证广播大区边缘用户的接收效果，广播传输往往采用较为保守的传输模式（调制编码方式等），但是这极大的限制了广播网的频谱效率。在广播与双向通信混合型网络中，如果能够采取恰当的协同传输如协同复用传输，可以显著提高系统的频谱效率。

因此，将传统的无线通信系统与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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电视广播网络与移动通信网络协同空间复用传输方法，用于解决现有技术中电视广播网络和移动通信网络各自运营所造成的频谱效率较低等问题。

为解决上述问题及其他问题，本发明提出一种电视广播网络与移动通信网络协同空间复用传输方法，在所述电视广播网络中包括电视广播基站，在所述移动通信网络中包括移动通信基站；所述电视广播网络与移动通信网络协同空间复用传输方法包括：电视广播基站发出广播信号，由各个用户终端和各个移动通信基站接收所述电视广播基站所发送的广播信号；所述用户终端根据接收到的所述广播信号而向所属小区和/或距离最近的所述移动通信基站反馈信道质量信息；所述移动通信基站接收所述用户终端的反馈信息，在判断所述反馈信息表明符合复用传输条件时，综合考虑所述电视广播基站、所述移动通信基站和所述用户终端组成的多天线信道状况、小区内的用户终端数量、以及用户终端的数据业务量，提出协作复用传输请求并将所述传输请求发送到所述电视广播基站；所述电视广播基站根据接收的所述协作复用传输请求，向所述移动通信基站发送确认应答的信息；所述移动通信基站根据接收的所述确认应答的信息，协同所述电视广播基站在相同频点上且同时向所述用户终端协作发送数据。

可选地，所述广播电视基站与各个所述移动通信基站之间是采用有线传输方式或无线传输方式进行数据传输的。

可选地，所述有线传输方式采用的是同轴电缆或光纤。

可选地，所述复用传输条件包括：反馈信息显示用户信道质量大于某一预设阈值和/或所述电视广播基站与所述用户终端之间的信道跟所述移动通信基站与所述用户终端之间的信道正交。

可选地，所述电视广播基站、所述移动通信基站和所述用户终端组成的多天线信道状况包括：所述广播电视基站的发送天线数、所述移动通信基站的发送天线数、以及所述用户终端的接收天线数。

可选地，所述广播电视基站的发送天线数为一个、所述移动通信基站的发送天线数为至少一个、以及所述用户终端的接收天线数为至少一个。

可选地，假设所述广播电视基站发送的广播数据为[X₁ X₂ X₃ X₄ …]，则所述移动通信基站发送的通信数据为[Y₁ Y₂ Y₃ Y₄ …]，其中，所述通信数据为上一帧的广播数据或者属于所述移动通信基站的移动通信数据。

可选地，在所述广播电视基站发送数据时，所述移动通信基站对所述广播电视基站透明。

本发明的电视广播网络与移动通信网络协同空间复用传输方法，融合了电视广播网络和移动通信网络的优势，通过两者的协同空间复用传输技术方案，可以有效的提升电视广播与移动通信混合型网络中系统的吞吐量和频谱效率。

附图说明

图1显示了本发明电视广播网络与移动通信网络协同空间复用传输方法在一个实施例中的一个应用环境下的网络架构示意图。

图2为本发明电视广播网络与移动通信网络协同空间复用传输方法在一个实施例中的流程示意图。

图3为在一仿真条件下进行仿真所得到的协作复用与非协作时系统误比特率性能的示意图。

图4为在一仿真条件下进行仿真所得到协作复用与非协作时系统误帧率性能的示意图。

图5为在一仿真条件下进行仿真所得到协作复用与非协作时系统吞吐量性能的示意图。

元件标号说明

10 电视广播基站10

20 移动通信基站

30 用户终端

S201～S209 步骤

具体实施方式

鉴于现有技术中电视广播网络和移动通信网络各自运营所造成的频谱效率较低等问题，本发明的发明人对现有技术进行了改进，提出了一种电视广播网络与移动通信网络协同空间复用传输方法，融合了电视广播网络和移动通信网络的优势，通过两者的协同空间复用传输技术方案，可以有效的提升电视广播与移动通信混合型网络中系统的吞吐量和频谱效率。

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1和图2，其中，图1显示了本发明电视广播网络与移动通信网络协同空间复用传输方法在一个实施例中的一个应用环境下的网络架构示意图，图2为本发明电视广播网络与移动通信网络协同空间复用传输方法在一个实施例中的流程示意图。如图1所示，在本发明的网络架构中，包括电视广播网络和移动通信网络，其中，所述电视广播网络包括一个电视广播基站10（即，电视广播发射塔），所述移动通信网络可以是例如蜂窝移动通信网络，划分有多个蜂窝无线小区，每一个蜂窝无线小区的中心配置有一个移动通信基站20，用于负责所属蜂窝无线小区内各个用户终端30（例如：手机、平板电脑、影音数码设备等移动终端、个人电脑和服务器等）。另外，特别地，广播电视基站10与各个移动通信基站20之间进行数据传输可以采用有线传输方式或无线传输方式，其中，所述有线传输方式可以采用同轴电缆或更佳地为光纤。再有，在本发明中，还可以采用多天线信道传输，例如：广播电视基站10的发送天线数为一个、移动通信基站20的发送天线数为至少一个、以及用户终端30的接收天线数为至少一个。在本发明中，就是要实现融合电视广播网络和移动通信网络以促使两者协同空间复用传输数据。

以下结合图2所示的流程图进行详细说明。

如图2所示，本发明电视广播网络与移动通信网络协同空间复用传输方法包括以下步骤：

首先执行步骤S201，电视广播基站10发出广播信号，由电视广播基站10覆盖范围内的各个用户终端30和各个移动通信基站20接收电视广播基站10所发送的广播信号。在实际应用中，电视广播基站10可以通过有线传输方式或者无线传输方式、甚至是电视广播基站10与移动通信基站20之间所铺设的光纤而将广播信号发送到各个移动通信基站20。

执行步骤S203，用户终端30根据接收到的所述广播信号而向所属小区和/或距离最近的移动通信基站20反馈信道质量信息。

执行步骤S205，移动通信基站20接收用户终端30的反馈信息，对所述反馈信息进行分析，在判断所述反馈信息表明符合复用传输条件时，综合考虑电视广播基站10、移动通信基站20和用户终端30组成的多天线信道状况、小区内的用户终端30数量、以及用户终端的数据业务量，提出协作复用传输请求并将所述传输请求发送到电视广播基站10。在本发明中，实际应用中，移动通信基站20可以通过有线传输方式或者无线传输方式、甚至是电视广播基站10与移动通信基站20之间所铺设的光纤而将协作复用传输请求发送到电视广播基站10。另外，所述复用传输条件包括：反馈信息显示用户信道质量大于某一预设阈值和/或电视广播基站10与用户终端30之间的信道跟移动通信基站20与用户终端30之间的信道正交。即，若反馈信息显示用户信道质量大于某一预设阈值以及电视广播基站10与用户终端30之间的信道跟移动通信基站20与用户终端30之间的信道正交中的两个条件中的至少一个满足时，就表明符合复用传输条件。再有，上述电视广播基站10、移动通信基站20和用户终端30组成的多天线信道状况包括：所述广播电视基站的发送天线数、所述移动通信基站的发送天线数、以及所述用户终端的接收天线数。

执行步骤S207，电视广播基站10根据接收的所述协作复用传输请求，向与所述协作复用传输请求相对应的移动通信基站20发送确认应答的信息。在实际应用中，为保证协作重传质量，电视广播基站10可以通过有线传输方式或者无线传输方式、甚至是电视广播基站10与移动通信基站20之间所铺设的光纤而将所述确认应答的信息发送到相应的移动通信基站20。

执行步骤S209，移动通信基站20根据接收的所述确认应答的信息，协同电视广播基站10在相同频点上且同时向用户终端30协作发送数据，从而提高数据传输速率。在本发明中，对于步骤S209，假设广播电视基站10发送的广播数据为[X₁ X₂ X₃ X₄ …]，则移动通信基站20发送的通信数据为[Y₁ Y₂ Y₃ Y₄ …]，其中，所述通信数据[Y₁ Y₂ Y₃ Y₄ …]可以是上一帧的广播数据[X₁ X₂ X₃ X₄ …],作为对用户终端30的补充推送；所述通信数据[Y₁ Y₂Y₃ Y₄ …]也可以属于移动通信基站20的移动通信数据，从而提高系统容量。另外，与单一通信系统不同，在电视广播通信与移动通信混合型网络中，电视广播基站10始终发送数据[X₁X₂ X₃ X₄ …]，在电视广播基站10发送数据时，移动通信基站20相对电视广播基站10透明，这样，就不影响电视广播基站10所发送的数据。

以下针对本发明所提出的技术方案进行仿真，仿真条件如下：

空间复用仿真参数如表一所示：

表一

根据上述表一中的仿真参数进行仿真后，可以分别得到图3至图5的仿真结果，其中，图3显示了协作复用与非协作时系统误比特率性能，图4显示了协作复用与非协作时系统误帧率性能，图5显示了协作复用与非协作时系统吞吐量性能。

如图3所示，当采取非协作传输时，随着接收天线个数（Nr）增加，系统的误比特率（Bit Error Rate，BER）明显下降（在接收天线Nr=2下的系统误比特率要比在接收天线Nr=1下的系统误比特率小）；当采取电视广播与移动通信协作复用传输时（Nt=1，Nr=2），系统的误比特率较单接收天线（Nr=1）下非协作传输的误比特率要低，但是高于多接收天线（Nr=2）下非协作传输的误比特率。

如图4所示，当采取非协作传输时，随着接收天线个数（Nr）增加，系统的误帧率（Frame Error Rate，FER）明显下降（在接收天线Nr=2下的系统误帧率要比在接收天线Nr=1下的系统误帧率小）；当采取电视广播与移动通信协作复用传输时（Nt=1，Nr=2），系统的误帧率较单接收天线（Nr=1）下非协作传输的误帧率要低，但是高于多接收天线（Nr=2）下非协作传输的误帧率。

如图5所示，当采取非协作传输时，随着接收天线个数（Nr）增加，系统的吞吐量（THR）增加明显（在接收天线Nr=2下的系统的吞吐量要比在接收天线Nr=1下的系统的吞吐量大）。当采取电视广播与移动通信协作复用传输时（Nt=1，Nr=2），系统的吞吐量大大增加，尤其在高信噪比区域，系统容量和频谱效率得到明显提高。

综上所述，本发明的电视广播网络与移动通信网络协同空间复用传输方法，融合了电视广播网络和移动通信网络的优势，通过两者的协同空间复用传输技术方案，可以有效的提升电视广播与移动通信混合型网络中系统的吞吐量和频谱效率。

上述实施例仅列示性说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此项技术的人员均可在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims

1.一种电视广播网络与移动通信网络协同空间复用传输方法，在所述电视广播网络中包括电视广播基站，在所述移动通信网络中包括移动通信基站；其特征在于，包括：

电视广播基站发出广播信号，由各个用户终端和各个移动通信基站接收所述电视广播基站所发送的广播信号；

所述用户终端根据接收到的所述广播信号而向所属小区和/或距离最近的所述移动通信基站反馈信道质量信息；

所述移动通信基站接收所述用户终端的反馈信息，在判断所述反馈信息表明符合复用传输条件时，综合考虑所述电视广播基站、所述移动通信基站和所述用户终端组成的多天线信道状况、小区内的用户终端数量、以及用户终端的数据业务量，提出协作复用传输请求并将所述传输请求发送到所述电视广播基站；其中，所述多天线信道状况包括：所述广播电视基站的发送天线数、所述移动通信基站的发送天线数、以及所述用户终端的接收天线数；所述复用传输条件包括：反馈信息显示用户信道质量大于某一预设阈值和/或所述电视广播基站与所述用户终端之间的信道跟所述移动通信基站与所述用户终端之间的信道正交；

所述电视广播基站根据接收的所述协作复用传输请求，向所述移动通信基站发送确认应答的信息；

所述移动通信基站根据接收的所述确认应答的信息，协同所述电视广播基站在相同频点上且同时向所述用户终端协作发送数据。

2.根据权利要求1所述的电视广播网络与移动通信网络协同空间复用传输方法，其特征在于，所述广播电视基站与各个所述移动通信基站之间是采用有线传输方式或无线传输方式进行数据传输的。

3.根据权利要求2所述的电视广播网络与移动通信网络协同空间复用传输方法，其特征在于，所述有线传输方式采用的是同轴电缆或光纤。

4.根据权利要求1所述的电视广播网络与移动通信网络协同空间复用传输方法，其特征在于，所述广播电视基站的发送天线数为一个、所述移动通信基站的发送天线数为至少一个、以及所述用户终端的接收天线数为至少一个。

5.根据权利要求1所述的电视广播网络与移动通信网络协同空间复用传输方法，其特征在于，令所述广播电视基站发送的广播数据为[X₁ X₂ X₃ X₄ …]，则所述移动通信基站发送的通信数据为[Y₁ Y₂ Y₃ Y₄ …]，其中，所述通信数据为上一帧的广播数据或者属于所述移动通信基站的移动通信数据。

6.根据权利要求5所述的电视广播网络与移动通信网络协同空间复用传输方法，其特征在于，在所述广播电视基站发送数据时，所述移动通信基站对所述广播电视基站透明。