专利名称：WiMax&WiBro中继系统中多播数据的传输方法
技术领域：
本发明涉及包含中继的蜂窝系统，特别涉及WiMax&WiBro中继系统 中多播数据的高效传输方法。
背景技术：
在WiMax/WiBro中继系统中传输多播数据时，为了提升信号功率并 降低干扰，通常需要基站和参与多播的多个中继站同时传送具有相同编 码/调制的数据。在这种传送方式下，通常相邻中继站或基站的干扰变成 了有用的信号。从用户端来说，来自不同发射端的信号可以看成多径信 号，只要它们之间的差异在OFDM符号的保护间隔之内，都可以作为有 用信号正确接收。
在传统的WiMax/WiBro中继系统中传输多播数据时，由于接收者距 离中继或基站的距离不同，造成信道差异非常大。为了适应信道较差的 接收者能够以某种可以接受的概率正确解码数据，多播数据通常采用较 低阶调制加较强编码，这对信道状况好的用户来说资源浪费比较严重。
数字视频广播陆地方案DVB-T中提出了一种叫做等级调制 (hierarchicalmodulation)的方法，该方法在高阶调制中嵌入低阶调制信号， 例如在64QAM或16QAM中嵌入QPSK进行传输。等级调制方法和DVB-T 中的视频传输密切相关。 一段高清的视频通常可以分为基本层和多个增 强层，其中基本层能够提供普通清晰度的视频，增强层单独无法解码出 视频，必须加上基本层才可以提供更为清晰的视频流。因此，基本层是 高优先级流，通常是用低阶调制加强编码，以确保用户能正确接收；而 增强层是低优先级流，采用高阶调制加弱编码进行传输。等级调制把高 优先级的基本层嵌入到低优先级增强层中进行传输，信道质量好的用户 可以同时解码基本层和增强层，从而得到高清的视频；而信道质量差的 用户可以解码基本层，只能得到基本清晰度的视频。等级调制的方案中，高阶调制的增强层信号对低阶调制的基本层信 号在星座图上存在干扰，因此DVB-T中提出了可调节的分割因子"，即 代表低阶调制的星座点在星座图上最少需要相隔"个最小星座点距离。 增大a可以降低高阶调制的信号对低阶调制的信号的干扰。另一方面， 增大《同时降低了最小星座点距离，这就意味着需要更高的信干噪比才 能区分高阶调制的两个不同星座点。分割因子"其实是调节着高阶调制 和低阶调制的相互干扰状况，a越大则低阶调制对高阶调制的干扰越大， 越小则高阶调制对低阶调制的干扰越大。
等级调制的方案比较适合广播业务中传输视频数据，应用到WiMax 和WiBro系统中则不是很合适，主要有以下一些原因 第一、等级调制需要对接收端进行比较重大的修改，尤其是需要根据分 割因子a进行星座图调整的时候；目前WiMax和WiBro系统得修订版都强 调接收端需要向下兼容；
第二、等级调制中高阶调制部分只能用于信道状况好的用户接收信号， 而不能用于其它用户。在非视频业务中，如果该信道状况好的用户没有 数据要接受，那么这段资源仍然是浪费；
第三、等级调制中虽然可以使用分割因子对星座图进行调整从而达到在 高阶调制信号和低阶调制信号之间调节干扰的目的，但由于这两种信号 都是在同一星座图进行传输，因此无法调节不同信号的发射功率，从而 失去了功率控制这一有效控制干扰的手段。
发明内容
本发明的目的是提供一种WiMax&WiBro中继系统中多播数据的高效
传输方法。
为实现上述目的， 一种WiMax/WiBro中继系统的多播数据的传输方 法，包括步骤
用户向各自的中继站发送载波信号干扰噪声比；
中继的多波调制编码模式判决模块，从多个载波信号干扰比中选择 最小值，并根据该值决定调制编码模式；
中继的多波调制编码模式报告模块，将调制编码模式发送给基站；基站的多波调制编码模式选择模块，根据来自不同中继的多波调制 编码模式选择其中速率最高的一个作为访问链路上多波数据的调制编码 模式，并将该最终调制编码模式发送给中继；
基站的访问链路多波数据发送模块和中继的访问链路多波数据发送 模块以基站确定的调制编码模式在访问链路上发送数据。
本发明使用高阶调制加重复的方法传送多播数据，对于信道状况差 的用户采用多次重复，对于信道状况好的用户减少重复次数或不重复， 节省下来的子信道可以用来传送其它数据，从而达到了灵活高效利用无 线资源的目的。
图l是基站和中继联合完成高效多播数据传输的示意图； 图2是基站和中继联合完成高效多播数据传输的消息流程图。
具体实施例方式
本发明由以下结构构成，在中继端的构成为
101. 载波信号干扰噪声比接收模块，该模块接收从用户载波信号干扰噪 声比报告模块302发来的载波信号干扰噪声比；
102. 多播调制编码模式判决模块，该模块从载波信号干扰噪声比接收模 块101接收到的多个载波信号干扰噪声比中选择最小的值，并根据该值决 定调制编码模式；
103. 多播调制编码模式报告模块，该模块把多播调制编码模式判决模块 102决定的调制编码方式发送给基站的多播调制编码模式接收模块201;
104. 多播调制编码模式接收模块，该模块接收来自基站的多播调制编码 模式宣告模块203发送的调制编码方式，称之为最终调制编码方式；
105. 重复次数计算模块，该模块根据多播调制编码模式接收模块104接收 到的最终调制编码方式，和多播调制编码模式判决模块102所决定的调制 编码方式，计算出需要重复的次数；具体计算方法如下 设多播调制编码模式判决模块102所决定的调制编码方式对应的频谱效率 为x比特每秒每赫兹，多播调制编码模式接收模块104接收到的最终调制编码方式对应的频谱效率为y比特每秒每赫兹，系统可选的重复次数为rl, r2,…，rm，其中rKr2〈.,rm，(如802.16e系统支持l次，2次，4次和6次 重复)，则计算得到的重复次数为集合(rl,r2, ...,m^中最小的大于y/x的值。
106. 中继链路多播数据接收模块，该模块接收来自基站的中继链路多播 数据发送模块204发来的多播数据；
107. 访问链路多播数据转发模块，该模块把多播数据接收模块106接收来 的数据，以多播调制编码模式接收模块104接收到的最终调制编码方式， 加上重复次数计算模块105计算的重复次数，在访问链路上发送多播数 据。
在基站端的构成为
201. 多播调制编码模式接收模块，该模块接收来自中继的多播调制编码 模式；
202. 多播调制编码模式选择模块，该模块根据多播调制编码模式接收模 块201接收到的来自不同中继的多播调制编码模式，选择其中速率最高的 一个作为访问链路上多播数据的调制编码模式。
其中，访问链路定义为发送端或接收端的某一个为用户的链路；中继链 路定义为发送端和接收端都不是用户的链路。
203. 多播调制编码模式宣告模块，该模块把多播调制编码模式选择模块 202选定的访问链路上的调制编码方式发送给中继。
204. 中继链路多播数据发送模块，该模块把多播数据发送给中继；
205. 访问链路多播数据发送模块，该模块根据多播调制编码模式宣告模 块203宣告的多播调制编码方式，在访问链路上以该调制编码方式发送数 据。
在用户端的构成为
301. 载波信号干扰噪声比测量模块，该模块根据接收到的信号测量载波
信号干扰噪声比；
302. 载波信号干扰噪声比报告模块，该模块把载波信号干扰噪声比测量 模块301测量到的载波信号干扰噪声比报告给中继或基站；303.多播数据接收模块，该模块接收来自基站，或中继，或基站和中继 同时发出的多播数据。
在上述结构的基础上，基站和中继协作多播数据的高效传输的示 意图如附图l所示。附图2给出了消息的传递过程。
实施例
假设某小区中有l个基站，2个中继，分别为中继1和中继2， 2个用户， 分别为用户1和用户2。基站和中继协作完成多播数据的高效传输的详细
步骤如下(如图2所示)
步骤l.用户1的载波信号干扰噪声比测量模块301根据接收到的信号测量 载波信号干扰噪声比，设该值为CINR1;
步骤2.用户2的载波信号干扰噪声比测量模块301根据接收到的信号测量 载波信号干扰噪声比，设该值为CINR2;
步骤3.用户1的载波信号干扰噪声比报告模块302把载波信号干扰噪声比
测量模块301测量到的载波信号干扰噪声比CINR1报告给中继1的载波信
号干扰噪声比接收模块101;
步骤4.用户2的载波信号干扰噪声比报告模块302把载波信号干扰噪声比
测量模块301测量到的载波信号干扰噪声比CINR2报告给中继2的载波信
号干扰噪声比接收模块101;
步骤5.中继1的载波信号干扰噪声比接收模块101收到来自用户1的载波信
号干扰噪声比报告模块302发送的载波信号干扰噪声比CINR1;
步骤6.中继2的载波信号干扰噪声比接收模块101收到来自用户2的载波信
号干扰噪声比报告模块302发送的载波信号干扰噪声比CINR2;
步骤7.中继1的多播调制编码模式判决模块102根据载波信号干扰噪声比
接收模块101接收到的载波信号干扰噪声比CINR1，决定采用的多播调制
编码方式，其中调制为BPSK，编码采用l/2速率编码；
步骤8.中继2的多播调制编码模式判决模块102根据载波信号千扰噪声比
接收模块101接收到的载波信号干扰噪声比CINR2，决定采用的多播调制
编码方式，其中调制为QPSK，编码采用l/2速率编码；步骤9.中继1的多播调制编码模式报告模块103把多播调制编码模式判决模块102决定的调制编码方式BPSK和l/2速率编码发送给基站的多播调制编码模式接收模块201;步骤IO.基站的多播调制编码模式接收模块201收到来自中继1的多播调制 编码模式报告模块103报告的调制编码方式BPSK和l/2速率编码； 步骤ll.中继2的多播调制编码模式报告模块103把多播调制编码模式判决 模块102决定的调制编码方式QPSK和l/2速率编码发送给基站的多播调制 编码模式接收模块201;步骤12.基站的多播调制编码模式接收模块201收到来自中继2的多播调制 编码模式报告模块103报告的调制编码方式QPSK和l/2速率编码； 步骤13.基站的多播调制编码模式选择模块202，该模块根据多播调制编 码模式接收模块201接收到的来自中继1和中继2的多播调制编码模式，分 别为BPSK和l/2速率编码，QPSK和l/2速率编码，选择其中速率最高的一 个，艮PQPSK和l/2速率编码作为访问链路上多播数据的调制编码模式。 步骤14，基站的多播调制编码模式宣告模块把多播调制编码模式选择模 块202选定的访问链路上的调制编码方式QPSK和l/2速率编码发送给中继 l和中继2。步骤15，中继1和中继2的多播调制编码模式接收模块104均接收到来自基 站的多播调制编码模式宣告模块203发送的最终调制编码方式QPSK和1/2 速率编码。步骤16，中继l的重复次数计算模块，该模块根据多播调制编码模式接收 模块104接收到的最终调制编码方式QPSK和l/2速率编码，和多播调制编 码模式判决模块102所决定的调制编码方式BPSK和l/2速率编码，计算出 需要重复的次数；具体为多播调制编码模式判决模块102所决定的调制编码方式对应的频谱效率为 1/2比特每秒每赫兹，多播调制编码模式接收模块104接收到的最终调制 编码方式对应的频谱效率为1比特每秒每赫兹，系统可选的重复次数为1,2， 4,6，由于重复次数中最小的大于l/(l/2)的值为2，因此计算结果为重复2步骤17，中继l的重复次数计算模块，该模块根据多播调制编码模式接收模块104接收到的最终调制编码方式QPSK和l/2速率编码，和多播调制编 码模式判决模块102所决定的调制编码方式QPSK和l/2速率编码，计算出 需要重复的次数；具体为多播调制编码模式判决模块102所决定的调制编码方式对应的频谱效率为 1比特每秒每赫兹，多播调制编码模式接收模块104接收到的最终调制编 码方式对应的频谱效率为1比特每秒每赫兹，系统可选的重复次数为1,2， 4, 6，由于重复次数中最小的大于1/1的值为1，因此计算结果为重复l次。 步骤18，基站的中继链路多播数据发送模块204把多播数据发送给中继1 和中继2。步骤19，中继1和中继2的中继链路多播数据接收模块106均接收来自基站的中继链路多播数据发送模块204发来的多播数据。步骤20，基站的访问链路多播数据发送模块205，中继l的访问链路多播数据转发模块107，中继2的访问链路多播数据转发模块107同时采用QPSK和1/2速率编码在访问链路上把多播数据发送给用户1和用户2，其中，基站和中继2均重复1次，中继1重复2次。步骤21，用户1和用户2接收到来自基站，中继1和中继2的多播数据。假设某小区中有l个基站，6个中继，分别为中继l，中继2，中继3， 中继4，中继5和中继6; 6个用户，分别为用户l，用户2，用户3，用户4， 用户5和用户6。中继1^用户1，中继2~>用户2，中继3^用户3，中继4^ 用户4，中继5^用户5，中继6今用户6的调制编码方式分别为QPSK-1/2， BPSK-1/2， QPSK-1/2， QPSK-3/4, 16QAM-1/2, 16QAM-3/4。系统支持 的重复次数为l， 2, 4， 6次。多播消息的速率为153.6千比特每秒，OFDMA 的帧长为5毫秒，子信道数目为32个，在频谱利用率为l的情况下，每个 OFDM符号可以传送768比特信息。根据上述假设我们可以计算得到在频 谱利用率为l的情况下，每个OFDMA时频单元格可以传送768/32:24比特 信息。在传统的多播系统中，为了适应信道状况最差的用户，即用户2，多 播数据需要采用上述调制编码方式中最低速率的，即BPSK-1/2。该调制编码方式下需要消耗的资源，即每个中继占用的OFDMA时频单元格数目 X可以按如下方式计算每帧需要传送的多播数据量为153.6*10A3*5*10A-3 = 768比特 BPSK-l/2的频谱效率为1*1/2 = 0.5比特每秒每赫兹 OFDMA时频单元格数目x = 768/(24*0.5) = 64;使用本发明提出的多播数据高效传递方法，则调制编码方式采用最 高的16QAM-3/4，中继1》用户1需要重复的次数按照发明中给出的方法， 为16QAM-3/4的频谱效率为4*3/4 = 3比特每秒每赫兹 QPSK-1/2的频谱效率为2H/2 = 1比特每秒每赫兹集合{1， 2， 4， 6}中，比3/1=3大的最小数字为4，因此中继1 +用户1需 要重复4次。类似可以计算中继2~>用户2，中继3~>用户3，中继4今用户4，中继5今 用户5，中继6—用户6需要重复的次数分别为6次，4次，2次，2次，1、 中继6传送多播数据需要占用的OFDMA时频单元格数目和上面计算 的类似，即每帧需要传送的多播数据量为 153.6*10A3*5*10A-3 = 768比特 16QAM-3/4的频谱效率为4*3/4 = 3比特每秒每赫兹 OFDMA时频单元格数目x - 768/(24*3) = 10.7 = 1 l个； 中继l 中继5传送多播数据需要占用的OFDMA时频单元格数目为上述数 目乘以重复次数，分别为44， 66， 44， 22， 22。平均数目为 (44+66+44+22+22+11)/6 = 34.83个。两者相比，本发明节省资源(64-34.83)/64 = 45.57%。
权利要求
1.一种WiMax/WiBro中继系统的多播数据的传输方法，包括步骤用户向各自的中继站发送载波信号干扰噪声比；中继的多波调制编码模式判决模块，从多个载波信号干扰比中选择最小值，并根据该值决定调制编码模式；中继的多波调制编码模式报告模块，将调制编码模式发送给基站；基站的多波调制编码模式选择模块，根据来自不同中继的多波调制编码模式选择其中速率最高的一个作为访问链路上多波数据的调制编码模式，并将该最终调制编码模式发送给中继；基站的访问链路多波数据发送模块和中继的访问链路多波数据发送模块以基站确定的调制编码模式在访问链路上发送数据。
2. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于还包括中继接收到基站 发送的最终调制编码模式后计算向用户重复发送多播数据的次数。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述每个中继根据计算 出的重复次数向用户发送多播数据。
4. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于基站和中继给用户发送 多播数据时，采用较高速率的调制编码方式，而非最差信道能够接受的 调制编码方式。
5.根据权利要求l所述的方法，其特征在于参与多播的中继和基站同 时发送多播数据给用户。
6. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于中继选择覆盖范围内最低 速率的调制编码方式。
7. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于基站发送给用户多播数据 时只重复一次。
8. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于所述中继至少为一个。
9. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于所述用户至少为一个。
全文摘要
一种WiMax/WiBro中继系统的多播数据的传输方法，用户向各自的中继站发送载波信号干扰噪声比；中继的多波调制编码模式判决模块，从多个载波信号干扰比中选择最小值，并根据该值决定调制编码模式；中继的多波调制编码模式报告模块，将调制编码模式发送给基站；基站的多波调制编码模式选择模块，根据来自不同中继的多波调制编码模式选择其中速率最高的一个作为访问链路上多波数据的调制编码模式，并将该最终调制编码模式发送给中继；基站的访问链路多波数据发送模块和中继的访问链路多波数据发送模块以基站确定的调制编码模式在访问链路上发送数据。本发明使用高阶调制加重复的方法传送多播数据，达到了灵活高效利用无线资源的目的。
文档编号H04B7/14GK101296016SQ200710097590
公开日2008年10月29日 申请日期2007年4月27日 优先权日2007年4月27日
发明者起 吴 申请人:北京三星通信技术研究有限公司;三星电子株式会社