CN115633313A - 一种异构信号单频网叠加业务分发方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异构信号单频网叠加业务分发方法和装置，包括混合业务网关模块、支持自适应传输的广域大塔基站、支持自适应传输的小区小塔基站和参考接入用户，混合业务网关通过小区小塔基站与参考接入用户进行信令交互，获得参考接入用户的相关信息，混合业务网关以叠加信道频谱综合收益作为衡量指标，结合获得的参考接入用户信息，对叠加信道参数，包括功率参数、叠加信道帧结构参数、基本层子信道参数和增强层子信道参数进行优化，得益于参考接入用户的双向交互能力，混合业务网关可以自适应地调节叠加信道参数。本发明能够融合大小塔基础设施，为手持终端提供广播业务深度覆盖并提供多种增值业务。

Description

一种异构信号单频网叠加业务分发方法和装置

技术领域

本发明涉及数字信息传输技术领域，尤其涉及一种异构信号单频网叠加业务分发方法和装置。

背景技术

随着第五代移动通信技术(5G，5th Generation Mobile)商用开启、海量移动终端入网，大众对于智能移动终端多媒体数据业务的需求呈现爆炸性增长。与此同时，在迅速普及的手持终端中如何快速高效地传播公共性信息来做大做强主流舆论，也给传统的以单播为主的5G蜂窝网络带来了巨大挑战。

传统数字电视广播传输系统通常采用较高站址的发射基站提供广域广播大功率信号覆盖，通常面向屋顶天线等具有较高天线增益和较好接收条件的终端设备。而在移动通信网络中，接收终端不仅类型复杂，还具有设备移动性较强，接收环境复杂多样，接收条件较差，接收天线增益较低等特点。因此，仅采用传统数字地面广播传输系统的大塔(或卫星)构建的广域广播网络，难以实现广播信号对手持终端的深度覆盖。

3GPP从早期开始就在标准化中试图将多播/广播功能引入蜂窝网络，尽管没有广泛用于商业网络。3GPP定义了两种不同的组播模式，分别是多播/广播单频网络(MBSFN，Multimedia/Broadcast Single Frequency Network)和单小区点到多点(SC-PTM，SingleCell-Point To Multipoint)。事实上，MBSFN和SC-PTM方案采用截然不同的技术，这赋予了它们相应的优点和缺点。MBSFN保证的时间同步使网络中的所有小区同时传输相同的信号波形。对于接收机来说，这些来自不同小区的信号构成多径信号。然而，用于多播传输的调制编码方案(MCS，Modulation coding scheme for multicast transmission)是由全网接收信号质量最差的用户决定的。这使得接收信号质量较好的用户无法获得质量较好的服务。SC-PTM不需要进行时间同步，降低了运行成本。每个小区只服务于一个小区内的用户集群，保证了业务和MCS选择的灵活性。然而，当较多用户位于小区边缘时，SC-PTM可能会受到其他小区的严重干扰。因此，不论是MBSFN还是SC-PTM都不能满足广播业务对手持终端深度覆盖率的需求。针对移动通信中的广播需求，欧洲5G广播标准演进组织中提出了一种高功率大塔与中功率中塔构建的混合网络，但是额外建设的中功率中塔是严重的资源浪费。

传统的屋顶天线等接收条件优良的终端设备需要高质量的视频业务服务，而手持终端数量的飞快增长，则加剧了覆盖广、成本低的多媒体业务服务的发展需求。传统的正交多址接入(Orthogonal Multiple Access，OMA)方案由于受到正交性的限制，有限的时频资源无法满足未来移动通信系统的多样化需求。

因此，现有技术还有待于改进和完善。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种异构信号单频网叠加业务分发方法和装置，旨在解决现有技术中采用传统数字地面广播传输系统的大塔(或卫星)构建的广域广播网络，难以实现广播信号对手持终端的深度覆盖及无法满足多样化的通信服务的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种异构信号单频网叠加业务分发方法，所述异构信号单频网叠加业务分发方法包括如下步骤：

核心网处的混合业务网关对广域大塔基站和小区小塔基站的叠加信道参数，包括功率参数、叠加信道帧结构参数、基本层子信道参数和增强层子信道参数进行自适应地调节；

广域大塔基站获取广域大塔叠加信道信息，配置和调整广域大塔叠加信道，叠加基本层子信道信号和增强层子信道广播、多播或单播信号得到大塔叠加信道信号，进而得到广域大塔物理层信道信号，并通过广域大塔基站发射；

小区小塔基站获取小区小塔叠加信道信息，配置和调整小区小塔叠加信道，叠加基本层子信道信号和增强层子信道广播、多播或单播信号，得到小塔叠加信道信号，进而得到小区小塔物理层信道信号，并通过小区小塔基站发送；

参考接入用户接收携带基本层广播业务数据的基本层子信道信号或携带增强层业务数据的增强层子信道信号，并解调解码接收到的基本层子信道信号或增强层子信道信号，获得待接收的基本层广播业务数据或增强层业务数据。

可选地，所述的异构信号单频网叠加业务分发方法，其中，所述核心网处的混合业务网关对广域大塔基站和小区小塔基站的叠加信道参数，包括功率参数、叠加信道帧结构参数、基本层子信道参数和增强层子信道参数进行自适应地调节，具体包括：

核心网处的混合业务网关通过小区小塔基站与参考接入用户进行信令交互，获得参考接入用户的小区位置、所需基本层广播业务、所需增强层业务、接收条件的当前信息和历史信息，以叠加信道频谱综合收益作为衡量指标，结合获得的参考接入用户信息，对叠加信道参数进行优化，所述叠加信道参数包括功率参数、叠加信道帧结构参数和基本层子信道参数；

混合业务网关对叠加信道参数进行优化后，以当前增强层子信道频谱综合收益作为衡量指标，结合当前增强层业务的当前参考接入用户信息，对当前增强层子信道参数进行优化，其中，增强层子信道频谱综合收益指增强层预期接入用户数、频谱效率和相应业务权重三者的乘积；

混合业务网关通过小区小塔基站与参考接入用户进行信令交互，获取参考接入用户的相关信息，以叠加信道频谱综合收益作为衡量指标，结合参考接入用户信息，混合业务网关对广域大塔基站和小区小塔基站的叠加信道参数，包括功率参数、叠加信道帧结构参数、基本层子信道参数和增强层子信道参数进行自适应地调节。

可选地，所述的异构信号单频网叠加业务分发方法，其中，基本层子信道包括广域大塔基本层子信道和小区小塔基本层子信道；增强层子信道是广域大塔增强层子信道或小区小塔增强层子信道。

可选地，所述的异构信号单频网叠加业务分发方法，其中，所述广域大塔基站获取广域大塔叠加信道信息，配置和调整广域大塔叠加信道，叠加基本层子信道信号和增强层子信道广播、多播或单播信号得到大塔叠加信道信号，进而得到广域大塔物理层信道信号，并通过广域大塔基站发射，具体包括：

广域大塔基站根据广域大塔固定配置获得广域大塔叠加信道信息，或者，与混合业务网关进行信令交互，根据从混合业务网关接收的控制数据，获得广域大塔叠加信道信息；

广域大塔基站接收混合业务网关发送的控制数据，配置和调整广域大塔叠加信道，接收混合业务网关发送的基本层和大塔增强层业务数据，按照广域大塔传输协议，对基本层和大塔增强层业务数据进行发送端编码调制处理，得到基本层子信道广播信号和增强层子信道广播、多播或单播信号，将基本层子信道信号和增强层子信道广播、多播或单播信号进行叠加，得到大塔叠加信道信号，进而得到广域大塔物理层信道信号，通过广域大塔基站发射。

可选地，所述的异构信号单频网叠加业务分发方法，其中，所述小区小塔基站获取小区小塔叠加信道信息，配置和调整小区小塔叠加信道，叠加基本层子信道信号和增强层子信道广播、多播或单播信号，得到小塔叠加信道信号，进而得到小区小塔物理层信道信号，并通过小区小塔基站发送，具体包括：

小区小塔基站根据小区小塔固定配置获得小区小塔叠加信道信息，或者，与混合业务网关进行信令交互，根据从混合业务网关接收的控制数据，获得小区小塔叠加信道信息；

小区小塔接收混合业务网关发送的控制数据，配置和调整小区小塔叠加信道，接收混合业务网关发送的基本层和小区小塔增强层业务数据，按照小区小塔传输协议，对基本层业务数据和小区小塔增强层业务数据进行发送端编码调制处理，得到基本层子信道广播信号和增强层子信道广播、多播或单播信号，将基本层子信道信号和增强层子信道广播、多播或单播信号进行叠加，得到小塔叠加信道信号，进而得到小区小塔物理层信道信号，通过小区小塔基站发送。

可选地，所述的异构信号单频网叠加业务分发方法，其中，大塔叠加信道和小塔叠加信道的功率参数、帧结构参数、基本层子信道参数一致，广域大塔基本层子信道信号和小区小塔基本层子信道信号构成单频网传输。

可选地，所述的异构信号单频网叠加业务分发方法，其中，所述参考接入用户接收携带基本层广播业务数据的基本层子信道信号或携带增强层业务数据的增强层子信道信号，并解调解码接收到的基本层子信道信号或增强层子信道信号，获得待接收的基本层广播业务数据或增强层业务数据，具体包括：

参考接入用户通过小区小塔基站与混合业务网关进行信令交互，混合业务网关获取参考接入用户的小区位置、所需的基本层广播业务、所需的增强层业务和终端接收条件的当前信息与历史信息；

混合业务网关根据基本层子信道配置以及获取的参考接入用户信息，决定参考接入用户能否接入基本层广播业务，如果允许接入，则向参考接入用户发送控制数据，用于配置参考接入用户的接收终端并解调解码携带基本层广播业务数据的基本层子信道信号；

混合业务网关根据增强层子信道配置以及获取的参考接入用户信息，决定参考接入用户能否接入增强层业务，如果允许接入，则向参考接入用户发送控制数据，用于配置参考接入用户的接收终端并解调解码携带增强层业务数据的增强层子信道信号；

参考接入用户接收混合业务网关发送的控制数据，接收携带基本层广播业务数据的基本层子信道信号或携带增强层业务数据的增强层子信道信号；

参考接入用户解调解码接收到的基本层子信道信号或增强层子信道信号，获得待接收的基本层广播业务数据或增强层业务数据。

可选地，所述的异构信号单频网叠加业务分发方法，其中，所述增强层子信道信号是大塔增强层子信道信号或小塔增强层子信道信号。

可选地，所述的异构信号单频网叠加业务分发方法，其中，所述叠加信道频谱综合收益为基本层子信道平均预期频谱收益与所有增强层子信道平均经验频谱收益的总和。

可选地，所述的异构信号单频网叠加业务分发方法，其中，一个混合业务网关到广域大塔基站和小区小塔基站的单向控制、交互信令和叠加业务数据通过核心网的光纤和或固定无线通道连接，或者通过卫星中继转发进行连接。

可选地，所述的异构信号单频网叠加业务分发方法，其中，一个混合业务网关与一个或者多个广域大塔基站交互；

一个混合业务网关与一个或者多个小区小塔基站交互；

一个混合业务网关支持一个或者多个广播业务，或者支持多个混合业务。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种异构信号单频网叠加业务分发装置，其中，所述异构信号单频网叠加业务分发装置包括：

混合业务网关、广域大塔基站、小区小塔基站和参考接入用户；

混合业务网关与广域大塔基站、小区小塔基站以及参考接入用户进行控制和信令交互；

混合业务网关发送控制数据给广域大塔基站，配置和调整广域大塔叠加信道，发送基本层和大塔增强层业务数据给广域大塔基站，广域大塔基站接收混合业务网关发送的控制数据，配置和调整广域大塔基本层子信道和增强层子信道，接收混合业务网关发送的基本层和大塔增强层业务数据，按照广域大塔传输协议，对业务数据进行发送端编码调制处理，得到大塔基本层子信道广播信号和增强层子信道广播、多播或单播信号，叠加得到大塔叠加信道信号，进而得到广域大塔物理层信道信号，通过广域大塔基站发射；

混合业务网关发送控制数据给小区小塔基站，配置和调整小区小塔叠加信道，发送基本层和小塔增强层业务数据给小区小塔基站，小区小塔基站接收混合业务网关发送的控制数据，配置和调整小区小塔基本层子信道和增强层子信道，接收混合业务网关发送的基本层和小塔增强层业务数据，按照小区小塔传输协议，对业务数据进行发送端编码调制处理，得到小塔基本层子信道广播信号和增强层子信道广播、多播或单播信号，叠加得到小塔叠加信道信号，并得到小区小塔物理层信道信号，通过小区小塔基站发射；

混合业务网关通过小区小塔基站与参考接入用户进行信令交互，混合业务网关获取参考接入用户的小区位置、所需的基本层广播业务、所需的增强层业务和终端接收条件的当前信息与历史信息；

混合业务网关根据基本层子信道配置以及获取的参考接入用户信息，决定参考接入用户能否接入基本层广播业务，如果允许接入，则向参考接入用户发送控制数据，用于配置参考接入用户的接收终端并解调解码携带基本层广播业务数据的基本层子信道信号；

混合业务网关根据增强层子信道配置以及获取的参考接入用户信息，决定参考接入用户能否接入增强层业务，如果允许接入，则向参考接入用户发送控制数据，用于配置参考接入用户的接收终端并解调解码携带增强层业务数据的增强层子信道信号；

参考接入用户接收混合业务网关发送的控制数据，或者接收携带基本层广播业务数据的基本层子信道信号，或者接收携带增强层业务数据的增强层子信道信号，其中，所述增强层子信道信号为大塔增强层子信道信号，或者为小塔增强层子道信号；参考接入用户解调解码接收到的基本层子信道信号或增强层子信道信号，获得待接收的基本层广播业务数据和增强层业务数据。

本发明将广域广播大塔基站与小区小塔基站融合起来构建一种服务手机终端并提供多种增值业务的网络系统架构，包括混合业务网关模块、支持自适应传输的广域大塔基站、支持自适应传输的小区小塔基站和参考接入用户，混合业务网关通过小区小塔基站与参考接入用户进行信令交互，获得参考接入用户的相关信息，混合业务网关以叠加信道频谱综合收益作为衡量指标，结合获得的参考接入用户信息，对叠加信道参数，包括功率参数、叠加信道帧结构参数、基本层子信道参数和增强层子信道参数进行优化，得益于参考接入用户的双向交互能力，混合业务网关可以自适应地调节叠加信道参数。本发明利用广域大塔基站和小区小塔基站的物理层基本层子信道信号构成异构信号单频网络，提高基本层广播业务覆盖能力，更好服务手机终端，在广域大塔基站和小区小塔基站的物理层基本层子信道之上叠加物理层增强层子信道构成叠加信道，满足复杂多样的增值业务需求，提高物理层信道的传输效率。

附图说明

图1是本发明异构信号单频网叠加业务分发方法的较佳实施例的流程图；

图2是本发明异构信号单频网叠加业务分发装置的较佳实施例的原理示意图；

图3为混合业务服务范围内广域大塔基站与小区小塔基站发射的信号覆盖范围示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例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。

非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA)技术方案突破了正交条件，在相同的时频资源上叠加多个业务信息进行非正交传输，提升信道资源利用率。为了实现广播业务对手持终端的深度覆盖以及满足多样化的通信服务，本发明考虑将目标区域中的广域广播大塔基站与小区小塔基站相结合，构成一种大小塔异构融合的网络，利用现有地面广播大塔资源和小区基站资源提供手机终端的广播业务，同时提供多种适于大塔传输和小塔传输的增值业务。其中，所有塔的时频正交分割的物理层子信道被进一步分为物理层基本层子信道(简称，基本层子信道)和物理层增强层子信道(简称，增强层子信道)。在本发明中，基本层子信道和增强层子信道叠加的物理层子信道简称为“叠加信道“。所有塔的基本层子信道发射相同的广播信号并构成异构信号单频网，保持了MBSFN技术的优点。一种基本层或增强层子信道可支持一类业务，每座广域广播大塔基站的增强层子信道可面向企业终端用户或十米高天线等接收条件优良的普通用户提供增值业务，可传输广播、多播或单播信号；每座小区小塔基站的增强层子信道可传输广播、多播或单播信号，面向的是小区内接收条件较好的用户，保持了SC-PTM技术的优点。针对大小塔异构融合网络，本发明利提出了叠加信道频谱综合收益最大化的优化目标，以此为衡量指标对各个塔叠加信道的发射信号进行功率分配和系统参数的优化。

首先对本发明中出现的相关术语或者专业名词进行定义和说明如下：

叠加信道：对物理层信道进行时频资源的正交分割，得到正交分割的物理层子信道，称为叠加信道，对叠加信道进行进一步地分割，得到第一物理层子信道和第二物理层子信道，其中，第一物理层子信道定义为基本层子信道，用于传输基本层广播信号，第二物理层子信道定义为增强层子信道，用于传输增强层广播、多播或单播信号。基本层子信道信号与增强层子信道信号的叠加，可以是直接叠加或者非线性叠加。

基本层子信道：在混合业务网关的信令控制下，广域大塔基站和小区小塔基站的基本层子信道中传输相同的基本层广播信号，并构成单频网传输，以提高广播业务对手持终端的深度覆盖。

增强层子信道：在混合业务网关的信令控制下，广域大塔基站或小区小塔基站的增强层子信道中可以传输各自的增强层广播、多播或单播信号，为具有交互能力且满足增强层业务接入条件的参考接入用户提供增值服务。

混合业务网关：一种位于核心网内的功能模块，用来支持由基本层广播业务和增强层业务组成的混合业务。混合业务网关与广域大塔基站、小区小塔基站以及参考接入用户进行控制和信令交互。混合业务网关以叠加信道频谱综合收益作为衡量指标，结合参考接入用户信息，对叠加信道参数，包括功率参数、叠加信道帧结构参数、基本层子信道参数和增强层子信道参数进行优化。混合业务网关可以是虚拟网关也可以是物理网关。混合业务网关位于核心网内，具有边缘计算、存储、业务适配和资源调度的能力。其中，混合业务网关为基本层广播业务提供广域大塔基站和小区小塔基站的基本层广播传输，为增强层业务提供广域大塔基站或小区小塔基站的增强层广播、多播或单播传输。

参考接入用户：将接入基本层广播业务或接入增强层业务的用户称为参考接入用户。参考接入用户通过小区小塔基站与混合业务网关进行信令交互，参考接入用户接收混合业务网关发送的控制数据，接收携带基本层业务数据的基本层子信道信号或携带增强层业务数据的增强层子信道信号，其中，所述增强层子信道信号或者为大塔增强层子信道信号，或者为小塔增强层子信道信号。

叠加信道频谱综合收益：选择基本层子信道平均预期频谱收益与所有增强层子信道平均经验频谱收益的总和作为叠加信道频谱综合收益。其中，基本层子信道平均预期频谱收益是指基本层业务平均预期接入用户数与基本层子信道频谱效率以及业务权重三者的乘积；其中，每个增强层子信道平均经验频谱收益是指增强层业务接入用户数的平均历史经验值与该增强层频谱效率以及相应业务权重三者的乘积；其中，所述基本层子信道包括广域大塔基本层子信道和小区小塔基本层子信道，所述增强层子信道或者是广域大塔增强层子信道，或者是小区小塔增强层子信道。

终端接收条件：终端接收条件与物理层信道参数、终端参数有关，与所需接入业务无关。终端接收条件所包含的信息有参考接入用户终端的方位、参考信号接收电平、天线高度和增益、基底噪声谱密度、移动速度等。混合业务网关通过与参考接入用户的信令交互得到上述信息，用于计算基本层或增强层子信道的平均互信息，结合历史数据和信道参数可以估计参考接入用户在接收基本层或增强层子信道携带的目标数据业务的成功概率。

终端接入条件：参考接入用户终端接入某业务的条件，与该业务所在基本层或增强层子信道发送参数和接收参数，如编码调制模式、时间频率选择性有关。针对本发明，对参考接入用户终端，其基本层业务接入条件与基本层子信道配置和终端接收条件有关，其增强层业务接入条件与增强层子信道配置和终端接收条件有关。

本发明较佳实施例所述的异构信号单频网叠加业务分发方法，如图1所示，所述异构信号单频网叠加业务分发方法包括以下步骤：

步骤A、核心网处的混合业务网关对广域大塔基站和小区小塔基站的叠加信道参数，包括功率参数、叠加信道帧结构参数、基本层子信道参数和增强层子信道参数进行自适应地调节。

具体地，所述步骤A具体包括：

步骤A1、核心网处的混合业务网关通过小区小塔基站与参考接入用户进行信令交互，获得参考接入用户的小区位置、所需基本层广播业务、所需增强层业务、接收条件等当前信息和历史信息，以叠加信道频谱综合收益作为衡量指标，结合获得的参考接入用户信息，对叠加信道参数进行优化，其中，所述叠加信道参数包括功率参数、叠加信道帧结构参数和基本层子信道参数(其中，基本层子信道包括广域大塔基本层子信道和小区小塔基本层子信道)；

步骤A2、混合业务网关对叠加信道参数，包括功率参数、叠加信道帧结构参数、基本层子信道参数优化后，进一步地，混合业务网关对每个增强层子信道参数进行优化(其中，增强层子信道为广域大塔增强层子信道，或者是小区小塔增强层子信道)；具体步骤包括：混合业务网关以当前增强层子信道频谱综合收益作为衡量指标，结合当前增强层业务的当前参考接入用户信息，对当前增强层子信道参数进行优化，其中，增强层子信道频谱综合收益指增强层预期接入用户数、频谱效率和相应业务权重三者的乘积；

步骤A3、位于核心网处的混合业务网关通过小区小塔基站与参考接入用户进行信令交互，获取参考接入用户的相关信息，以叠加信道频谱综合收益作为衡量指标，结合参考接入用户信息，混合业务网关对广域大塔基站和小区小塔基站的叠加信道参数，包括功率参数、叠加信道帧结构参数、基本层子信道参数和增强层子信道参数进行自适应地调节。

步骤B、广域大塔基站获取广域大塔叠加信道信息，配置和调整广域大塔叠加信道，叠加基本层子信道信号和增强层子信道广播、多播或单播信号得到大塔叠加信道信号，进而得到广域大塔物理层信道信号，并通过广域大塔基站发射。

具体地，所述步骤B具体包括：

步骤B1、广域大塔基站根据广域大塔固定配置获得广域大塔叠加信道信息，或者，与混合业务网关进行信令交互，根据从混合业务网关接收的控制数据，获得广域大塔叠加信道信息；

步骤B2、广域大塔基站接收混合业务网关发送的控制数据，配置和调整广域大塔叠加信道，接收混合业务网关发送的基本层和大塔增强层业务数据，按照广域大塔传输协议，对基本层和大塔增强层业务数据进行发送端编码调制等处理，得到基本层子信道广播信号和增强层子信道广播、多播或单播信号，将基本层子信道信号和增强层子信道广播、多播或单播信号进行叠加，得到大塔叠加信道信号，进而得到广域大塔物理层信道信号，通过广域大塔基站发射。

步骤C、小区小塔基站获取小区小塔叠加信道信息，配置和调整小区小塔叠加信道，叠加基本层子信道信号和增强层子信道广播、多播或单播信号，得到小塔叠加信道信号，进而得到小区小塔物理层信道信号，并通过小区小塔基站发送。

具体地，所述步骤C具体包括：

步骤C1、小区小塔基站根据小区小塔固定配置获得小区小塔叠加信道信息，或者，与混合业务网关进行信令交互，根据从混合业务网关接收的控制数据，获得小区小塔叠加信道信息；

步骤C2、小区小塔接收混合业务网关发送的控制数据，配置和调整小区小塔叠加信道，接收混合业务网关发送的基本层和小区小塔增强层业务数据，按照小区小塔传输协议，对基本层业务数据和小区小塔增强层业务数据进行发送端编码调制等处理，得到基本层子信道广播信号和增强层子信道广播、多播或单播信号，将基本层子信道信号和增强层子信道广播、多播或单播信号进行叠加，得到小塔叠加信道信号，进而得到小区小塔物理层信道信号，通过小区小塔基站发送。

其中，大塔叠加信道和小塔叠加信道的功率参数、帧结构参数、基本层子信道参数一致，广域大塔基本层子信道信号和小区小塔基本层子信道信号构成单频网传输。

步骤D、参考接入用户接收携带基本层广播业务数据的基本层子信道信号或携带增强层业务数据的增强层子信道信号，并解调解码接收到的基本层子信道信号或增强层子信道信号，获得待接收的基本层广播业务数据或增强层业务数据。

具体地，所述步骤D具体包括：

步骤D1、参考接入用户通过小区小塔基站与混合业务网关进行信令交互，混合业务网关获取参考接入用户的小区位置、所需的基本层广播业务、所需的增强层业务和终端接收条件等当前信息与历史信息；

步骤D2、混合业务网关根据基本层子信道配置以及获取的参考接入用户信息，决定参考接入用户能否接入基本层广播业务，如果允许接入，则向参考接入用户发送控制数据，用于配置参考接入用户的接收终端并解调解码携带基本层广播业务数据的基本层子信道信号；

步骤D3、混合业务网关根据增强层子信道配置以及获取的参考接入用户信息，决定参考接入用户能否接入增强层业务，如果允许接入，则向参考接入用户发送控制数据，用于配置参考接入用户的接收终端并解调解码携带增强层业务数据的增强层子信道信号；

步骤D4、参考接入用户接收混合业务网关发送的控制数据，接收携带基本层广播业务数据的基本层子信道信号或携带增强层业务数据的增强层子信道信号；其中，所述增强层子信道信号为大塔增强层子信道信号，或者为小塔增强层子信道信号；

步骤D5、参考接入用户解调解码接收到的基本层子信道信号或增强层子信道信号，获得待接收的基本层广播业务数据或增强层业务数据。

本发明中，混合业务网关通过小区小塔基站与参考接入用户进行信令交互，获得参考接入用户的相关信息，混合业务网关以叠加信道频谱综合收益作为衡量指标，结合获得的参考接入用户信息，对叠加信道参数，包括功率参数、叠加信道帧结构参数、基本层子信道参数和增强层子信道参数进行优化，得益于参考接入用户的双向交互能力，混合业务网关可以自适应地调节叠加信道参数。本发明的方法能够融合大小塔基础设施，为手持终端提供广播业务深度覆盖并提供多种增值业务。

本发明考虑将广域大塔基站与小区小塔基站融合起来构建一种服务手机终端并提供多种增值业务的网络系统架构，一方面，利用广域大塔基站和小区小塔基站的物理层基本层子信道信号构成异构信号单频网络，提高基本层广播业务覆盖能力，更好服务手机终端；另一方面，利用非正交复用技术，在广域大塔基站或小区小塔基站的物理层基本层子信道之上叠加物理层增强层子信道构成叠加信道，满足复杂多样的增值业务需求，提高物理层信道的传输效率。

如图2所示，所述异构信号单频网叠加业务分发装置包括：混合业务网关模块、支持自适应传输的广域大塔基站、支持自适应传输的小区小塔基站和参考接入用户。

其中，核心网处的混合业务网关直接与广域大塔基站和小区小塔基站进行控制、信令和数据交互，通过小区小塔基站间接与参考接入用户进行控制和信令交互。

混合业务网关通过小区小塔基站与参考接入用户进行信令交互，得到参考接入用户的相关信息，根据获取的相关信息，为基本层广播业务提供广域大塔和小区小塔的基本层广播传输，为增强层业务提供广域大塔基站或小区小塔基站的广播、多播或单播传输。

混合业务网关与广域大塔基站之间进行信令交互；发送控制数据给广域大塔基站，配置和调整广域大塔叠加信道，发送基本层和大塔增强层的业务数据给广域大塔基站。

混合业务网关与小区小塔基站之间进行信令交互；发送控制数据给小区小塔基站，配置和调整小区小塔叠加信道，发送基本层和小塔增强层的业务数据给小区小塔基站。

混合业务网关与参考接入用户之间进行信令交互；发送基本层和增强层业务相关的控制数据给参考接入用户；其中，增强层业务为大塔增强层业务，或者为小塔增强层业务。

广域大塔基站接收到混合业务网关发送的控制数据后，配置和调整广域大塔叠加信道参数；接收到混合业务网关发送的基本层和大塔增强层的业务数据，按照广域大塔传输协议，对所接收的业务数据进行发送端编码调制等处理，得到广域大塔基本层子信道信号和增强层子信道信号，并进而得到由广域大塔基本层子信道信号和增强层子信道信号叠加而成的叠加信道信号，通过广域大塔基站发射。

小区小塔基站接收到混合业务网关发送的控制数据后，配置和调整小区小塔叠加信道参数；接收到混合业务网关发送的基本层和小塔增强层的业务数据，按照小区小塔传输协议，对所接收的业务数据进行发送端编码调制等处理，得到小区小塔基本层子信道信号和增强层子信道信号，并进而得到由小区小塔基本层子信道信号和增强层子信道信号叠加而成的叠加信道信号，通过小区小塔基站发射。

参考接入用户接收到混合业务网关发送的控制数据后，配置终端参数；根据混合业务网关发送的控制数据，或者接收解调解码基本层广播信号，得到基本层广播业务数据，或者接收解调解码广域大塔或小区小塔的增强层广播、多播或单播信号，得到广域大塔基站或小区小塔基站的增强层业务数据。

其中，一个混合业务网关支持的业务可以来自不同的运营商，例如移动网络运营商或广播网络运营商。

进一步地，一个混合业务网关到广域大塔基站和小区小塔基站的单向控制、交互信令和叠加业务数据可以通过核心网的光纤和或固定无线通道连接，也可以通过卫星中继转发进行连接。

进一步地，一个混合业务网关可以与一个广域大塔基站交互，也可以与多个广域大塔基站交互。

进一步地，一个混合业务网关可以与一个小区小塔基站交互，也可以与多个小区小塔基站交互。

进一步地，一个混合业务网关可以支持一个广播业务，多个广播业务、也可以支持多个混合业务。

本实施例以承载某区域混合业务的广域大塔基站和小区小塔基站发射叠加信号和覆盖范围，进一步说明所述叠加信号(包括基本层子信道广播信号与增强层子信道广播、多播或单播信号)与装置能够实现广播业务对手持终端的深度覆盖并提供多种增值服务。如图3所示，为区域混合业务的服务范围以及服务范围内广域大塔基站与小区小塔基站发射的信号覆盖范围示意图。

混合业务网关与广域大塔基站、小区小塔基站和参考接入用户之间通过信令交互。

混合业务网关发送控制数据给广域大塔，配置和调整广域大塔叠加信道；发送基本层和大塔增强层业务数据给广域大塔基站；广域大塔基站接收混合业务网关发送的控制数据，配置和调整广域大塔基本层子信道和增强层子信道；接收混合业务网关发送的基本层和大塔增强层业务数据，按照广域大塔传输协议，对业务数据进行发送端编码调制等处理，得到大塔基本层子信道广播信号和增强层子信道广播、多播或单播信号，按照传统的直接叠加或者非线性叠加方法得到大塔叠加信道信号，并进而得到广域大塔物理层信道信号，通过广域大塔基站发射。

混合业务网关发送控制数据给小区小塔，配置和调整小区小塔叠加信道；发送基本层和小塔增强层业务数据给小区小塔基站；小区小塔基站接收混合业务网关发送的控制数据，配置和调整小区小塔基本层子信道和增强层子信道；接收混合业务网关发送的基本层和小塔增强层业务数据，按照小区小塔传输协议，对业务数据进行发送端编码调制等处理，得到小塔基本层子信道广播信号和增强层子信道广播、多播或单播信号，按照传统的直接叠加或者非线性叠加方法得到小塔叠加信道信号，并进而得到小区小塔物理层信道信号，通过小区小塔基站发射。

混合业务网关通过小区小塔基站与参考接入用户进行信令交互，混合业务网关获取参考接入用户的小区位置、所需的基本层广播业务、所需的增强层业务和终端接收条件等当前信息与历史信息。

混合业务网关根据基本层子信道配置以及获取的参考接入用户信息，决定参考接入用户能否接入基本层广播业务，如果允许接入，则向参考接入用户发送控制数据，用于配置参考接入用户的接收终端并解调解码携带基本层广播业务数据的基本层子信道信号。

混合业务网关根据增强层子信道配置以及获取的参考接入用户信息，决定参考接入用户能否接入增强层业务，如果允许接入，则向参考接入用户发送控制数据，用于配置参考接入用户的接收终端并解调解码携带增强层业务数据的增强层子信道信号。

参考接入用户接收混合业务网关发送的控制数据，或者接收携带基本层广播业务数据的基本层子信道信号，或者接收携带增强层业务数据的增强层子信道信号，其中，所述增强层子信道信号为大塔增强层子信道信号，或者为小塔增强层子道信号；参考接入用户解调解码接收到的基本层子信道信号或增强层子信道信号，获得待接收的基本层广播业务数据和增强层业务数据。

综上所述，本发明提出一种异构信号单频网叠加业务分发方法和装置，该装置具体包括混合业务网关模块、支持自适应传输的广域大塔基站、支持自适应传输的小区小塔基站和参考接入用户。其中，混合业务网关通过小区小塔基站与参考接入用户进行信令交互，获得参考接入用户的相关信息，混合业务网关以叠加信道频谱综合收益作为衡量指标，结合获得的参考接入用户信息，对叠加信道参数，包括功率参数、叠加信道帧结构参数、基本层子信道参数和增强层子信道参数(其中，叠加信道为时频正交分割的物理层子信道，进一步分割为基本层子信道和增强层子信道)进行优化，得益于参考接入用户的双向交互能力，混合业务网关可以自适应地调节叠加信道参数。本发明的方法能够融合大小塔基础设施，为手持终端提供广播业务深度覆盖并提供多种增值业务。

本发明考虑将广域广播大塔基站与小区小塔基站融合起来构建一种服务手机终端并提供多种增值业务的网络系统架构，一方面，利用广域大塔基站和小区小塔基站的物理层基本层子信道信号构成异构信号单频网络，提高基本层广播业务覆盖能力，更好服务手机终端；另一方面，利用非正交复用技术，在广域大塔基站或小区小塔基站的物理层基本层子信道之上叠加物理层增强层子信道构成叠加信道，满足复杂多样的增值业务需求，提高物理层信道的传输效率。

创新点1：提出一种针对异构信号单频网的评价方法，即叠加信道频谱综合收益：选择基本层子信道平均预期频谱收益与所有增强层子信道平均经验频谱收益的总和作为叠加信道频谱综合收益，通过优化叠加信道参数以提高叠加信道频谱综合收益。本发明的方法能够融合大小塔基础设施，为手持终端提供广播业务深度覆盖并提供多种增值业务。

创新点2：广域大塔基站与小区小塔基站自适应地传输基本层子信道信号与增强层子信道信号；该创新点得益于参考接入用户的双向交互功能；位于核心网处的混合业务网关通过小区小塔基站与参考接入用户进行信令交互，获取参考接入用户的相关信息，以叠加信道频谱综合收益作为衡量指标，结合参考接入用户信息，混合业务网关对广域大塔基站和小区小塔基站的叠加信道参数，包括功率参数、叠加信道帧结构参数、基本层子信道参数和增强层子信道参数进行自适应地调节。

进一步地，本发明中，广域大塔基站除了是传统的地面广播大塔，还可能是卫星通信发射平台、飞艇等其他具有广域覆盖特征的高功率大带宽广播基站。小区小塔基站数量可能为一个或多个，可能为5G移动通信基站、4G移动通信基站等。参考接入用户除了为手机终端用户，还可以是固定终端接入用户、企业用户等。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种异构信号单频网叠加业务分发方法，其特征在于，所述异构信号单频网叠加业务分发方法包括：

核心网处的混合业务网关对广域大塔基站和小区小塔基站的叠加信道参数，包括功率参数、叠加信道帧结构参数、基本层子信道参数和增强层子信道参数进行自适应地调节；

广域大塔基站获取广域大塔叠加信道信息，配置和调整广域大塔叠加信道，叠加基本层子信道信号和增强层子信道广播、多播或单播信号得到大塔叠加信道信号，进而得到广域大塔物理层信道信号，并通过广域大塔基站发射；

小区小塔基站获取小区小塔叠加信道信息，配置和调整小区小塔叠加信道，叠加基本层子信道信号和增强层子信道广播、多播或单播信号，得到小塔叠加信道信号，进而得到小区小塔物理层信道信号，并通过小区小塔基站发送；

参考接入用户接收携带基本层广播业务数据的基本层子信道信号或携带增强层业务数据的增强层子信道信号，并解调解码接收到的基本层子信道信号或增强层子信道信号，获得待接收的基本层广播业务数据或增强层业务数据。

2.根据权利要求1所述的异构信号单频网叠加业务分发方法，其特征在于，所述核心网处的混合业务网关对广域大塔基站和小区小塔基站的叠加信道参数，包括功率参数、叠加信道帧结构参数、基本层子信道参数和增强层子信道参数进行自适应地调节，具体包括：

核心网处的混合业务网关通过小区小塔基站与参考接入用户进行信令交互，获得参考接入用户的小区位置、所需基本层广播业务、所需增强层业务、接收条件的当前信息和历史信息，以叠加信道频谱综合收益作为衡量指标，结合获得的参考接入用户信息，对叠加信道参数进行优化，所述叠加信道参数包括功率参数、叠加信道帧结构参数和基本层子信道参数；

混合业务网关对叠加信道参数进行优化后，以当前增强层子信道频谱综合收益作为衡量指标，结合当前增强层业务的当前参考接入用户信息，对当前增强层子信道参数进行优化，其中，增强层子信道频谱综合收益指增强层预期接入用户数、频谱效率和相应业务权重三者的乘积；

混合业务网关通过小区小塔基站与参考接入用户进行信令交互，获取参考接入用户的相关信息，以叠加信道频谱综合收益作为衡量指标，结合参考接入用户信息，混合业务网关对广域大塔基站和小区小塔基站的叠加信道参数，包括功率参数、叠加信道帧结构参数、基本层子信道参数和增强层子信道参数进行自适应地调节。

3.根据权利要求2所述的异构信号单频网叠加业务分发方法，其特征在于，基本层子信道包括广域大塔基本层子信道和小区小塔基本层子信道；增强层子信道是广域大塔增强层子信道或小区小塔增强层子信道。

4.根据权利要求1所述的异构信号单频网叠加业务分发方法，其特征在于，所述广域大塔基站获取广域大塔叠加信道信息，配置和调整广域大塔叠加信道，叠加基本层子信道信号和增强层子信道广播、多播或单播信号得到大塔叠加信道信号，进而得到广域大塔物理层信道信号，并通过广域大塔基站发射，具体包括：

广域大塔基站根据广域大塔固定配置获得广域大塔叠加信道信息，或者，与混合业务网关进行信令交互，根据从混合业务网关接收的控制数据，获得广域大塔叠加信道信息；

广域大塔基站接收混合业务网关发送的控制数据，配置和调整广域大塔叠加信道，接收混合业务网关发送的基本层和大塔增强层业务数据，按照广域大塔传输协议，对基本层和大塔增强层业务数据进行发送端编码调制处理，得到基本层子信道广播信号和增强层子信道广播、多播或单播信号，将基本层子信道信号和增强层子信道广播、多播或单播信号进行叠加，得到大塔叠加信道信号，进而得到广域大塔物理层信道信号，通过广域大塔基站发射。

5.根据权利要求4所述的异构信号单频网叠加业务分发方法，其特征在于，所述小区小塔基站获取小区小塔叠加信道信息，配置和调整小区小塔叠加信道，叠加基本层子信道信号和增强层子信道广播、多播或单播信号，得到小塔叠加信道信号，进而得到小区小塔物理层信道信号，并通过小区小塔基站发送，具体包括：

小区小塔基站根据小区小塔固定配置获得小区小塔叠加信道信息，或者，与混合业务网关进行信令交互，根据从混合业务网关接收的控制数据，获得小区小塔叠加信道信息；

小区小塔接收混合业务网关发送的控制数据，配置和调整小区小塔叠加信道，接收混合业务网关发送的基本层和小区小塔增强层业务数据，按照小区小塔传输协议，对基本层业务数据和小区小塔增强层业务数据进行发送端编码调制处理，得到基本层子信道广播信号和增强层子信道广播、多播或单播信号，将基本层子信道信号和增强层子信道广播、多播或单播信号进行叠加，得到小塔叠加信道信号，进而得到小区小塔物理层信道信号，通过小区小塔基站发送。

6.根据权利要求5所述的异构信号单频网叠加业务分发方法，其特征在于，大塔叠加信道和小塔叠加信道的功率参数、帧结构参数、基本层子信道参数一致，广域大塔基本层子信道信号和小区小塔基本层子信道信号构成单频网传输。

7.根据权利要求1所述的异构信号单频网叠加业务分发方法，其特征在于，所述参考接入用户接收携带基本层广播业务数据的基本层子信道信号或携带增强层业务数据的增强层子信道信号，并解调解码接收到的基本层子信道信号或增强层子信道信号，获得待接收的基本层广播业务数据或增强层业务数据，具体包括：

参考接入用户通过小区小塔基站与混合业务网关进行信令交互，混合业务网关获取参考接入用户的小区位置、所需的基本层广播业务、所需的增强层业务和终端接收条件的当前信息与历史信息；

混合业务网关根据基本层子信道配置以及获取的参考接入用户信息，决定参考接入用户能否接入基本层广播业务，如果允许接入，则向参考接入用户发送控制数据，用于配置参考接入用户的接收终端并解调解码携带基本层广播业务数据的基本层子信道信号；

混合业务网关根据增强层子信道配置以及获取的参考接入用户信息，决定参考接入用户能否接入增强层业务，如果允许接入，则向参考接入用户发送控制数据，用于配置参考接入用户的接收终端并解调解码携带增强层业务数据的增强层子信道信号；

参考接入用户接收混合业务网关发送的控制数据，接收携带基本层广播业务数据的基本层子信道信号或携带增强层业务数据的增强层子信道信号；

参考接入用户解调解码接收到的基本层子信道信号或增强层子信道信号，获得待接收的基本层广播业务数据或增强层业务数据。

8.根据权利要求7所述的异构信号单频网叠加业务分发方法，其特征在于，所述增强层子信道信号是大塔增强层子信道信号或小塔增强层子信道信号。

9.根据权利要求2所述的异构信号单频网叠加业务分发方法，其特征在于，所述叠加信道频谱综合收益为基本层子信道平均预期频谱收益与所有增强层子信道平均经验频谱收益的总和。

10.根据权利要求1所述的异构信号单频网叠加业务分发方法，其特征在于，一个混合业务网关到广域大塔基站和小区小塔基站的单向控制、交互信令和叠加业务数据通过核心网的光纤和或固定无线通道连接，或者通过卫星中继转发进行连接。

11.根据权利要求1所述的异构信号单频网叠加业务分发方法，其特征在于，一个混合业务网关与一个或者多个广域大塔基站交互；

一个混合业务网关与一个或者多个小区小塔基站交互；

一个混合业务网关支持一个或者多个广播业务，或者支持多个混合业务。

12.一种异构信号单频网叠加业务分发装置，其特征在于，所述异构信号单频网叠加业务分发装置包括：混合业务网关、广域大塔基站、小区小塔基站和参考接入用户；

混合业务网关与广域大塔基站、小区小塔基站以及参考接入用户进行控制和信令交互；

混合业务网关发送控制数据给广域大塔基站，配置和调整广域大塔叠加信道，发送基本层和大塔增强层业务数据给广域大塔基站，广域大塔基站接收混合业务网关发送的控制数据，配置和调整广域大塔基本层子信道和增强层子信道，接收混合业务网关发送的基本层和大塔增强层业务数据，按照广域大塔传输协议，对业务数据进行发送端编码调制处理，得到大塔基本层子信道广播信号和增强层子信道广播、多播或单播信号，叠加得到大塔叠加信道信号，进而得到广域大塔物理层信道信号，通过广域大塔基站发射；

混合业务网关发送控制数据给小区小塔基站，配置和调整小区小塔叠加信道，发送基本层和小塔增强层业务数据给小区小塔基站，小区小塔基站接收混合业务网关发送的控制数据，配置和调整小区小塔基本层子信道和增强层子信道，接收混合业务网关发送的基本层和小塔增强层业务数据，按照小区小塔传输协议，对业务数据进行发送端编码调制处理，得到小塔基本层子信道广播信号和增强层子信道广播、多播或单播信号，叠加得到小塔叠加信道信号，并得到小区小塔物理层信道信号，通过小区小塔基站发射；

混合业务网关通过小区小塔基站与参考接入用户进行信令交互，混合业务网关获取参考接入用户的小区位置、所需的基本层广播业务、所需的增强层业务和终端接收条件的当前信息与历史信息；

混合业务网关根据基本层子信道配置以及获取的参考接入用户信息，决定参考接入用户能否接入基本层广播业务，如果允许接入，则向参考接入用户发送控制数据，用于配置参考接入用户的接收终端并解调解码携带基本层广播业务数据的基本层子信道信号；

混合业务网关根据增强层子信道配置以及获取的参考接入用户信息，决定参考接入用户能否接入增强层业务，如果允许接入，则向参考接入用户发送控制数据，用于配置参考接入用户的接收终端并解调解码携带增强层业务数据的增强层子信道信号；

参考接入用户接收混合业务网关发送的控制数据，或者接收携带基本层广播业务数据的基本层子信道信号，或者接收携带增强层业务数据的增强层子信道信号，其中，所述增强层子信道信号为大塔增强层子信道信号，或者为小塔增强层子道信号；参考接入用户解调解码接收到的基本层子信道信号或增强层子信道信号，获得待接收的基本层广播业务数据和增强层业务数据。

Images