CN101420769A - 一种基于协同技术的多域无线广播组播网络***及方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于协同通信技术的多域无线广播组播网络***及方法，该***包括基本覆盖域、中继增强域和扩展服务域，它以无线广播组播单频网构成的基本覆盖域为核心，通过中继增强域扩展无线广播组播单频网的覆盖范围，实现与同构无线广播组播网络的无缝覆盖，完成与异构无线广播组播网络的融合。该***通过采用协同通信技术，以获得无线传输的分集复用增益，解决不同域间的无线广播数据业务传输瓶颈问题。本发明可扩展无线广播组播网络的覆盖范围、提高***容量和服务质量，实现便捷组网，能满足下一代无线广播组播高质量高速率传输需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种针对广播组播业务传输的基于协同技术的多域无线广播组播网络***及方法，属于无线广播和组播通信技术领域。
背景技术
无线广播组播是一种通过网络资源共享的方式从一个数据源向多个目标传送相同数据的技术，随着移动通信技术的发展，基于移动终端的无线广播组播业务发展迅速。目前，主要有三种类型的网络能够提供各种不同类型的广播组播业务：
(1)利用数字地面广播***实现，包括欧洲的DVB-H(Digital VideoBroadcasting-Handheld)标准、日本的单频段转播(ISDB-T)标准和我国提出的***多媒体广播(CMMB)标准。
(2)基于卫星网络实现，包括韩国已经商用的S-DMB(Satellite digitalmultimedia broadcasting)和欧洲Alcatel主导的S-DMB。
(3)利用蜂窝移动通信网络实现，主要是基于全球标准化组织3GPP提出的多媒体广播组播业务技术(MBMS)和3GPP2的广播与组播业务技术(BCMCS)。
虽然现在已经存在有多种不同类型的无线广播组播***，但是，它们的共同问题是普遍存在覆盖盲区。目前通常的解决方法是增加补点器或者增加基站密度，然而这会导致相当高的布网成本，特别是如果用户数量并没有以同样的速度增加的话，现有的这些解决方法是成本太高，经济效益欠佳。此外，为了实现全网覆盖，必须大量地设置基站等设施，这对实际***的网络设计也是一个挑战。
其次，在目前的无线通信***中，通常采用直放站来扩展覆盖范围，然而，随着无线自组织网络理论的发展，为了便于快捷组网和增强无线链路的抗毁性等，现在已经提出了一种具有多跳特性的集中式控制网络体系结构，中继技术在其中占有重要地位。虽然用于扩展网络覆盖范围的中继站是从传统蜂窝移动通信***中的直放站发展过来的，但是，在下一代移动通信***中的中继站，其工作模式不仅有传统的直放站的信号转发功能，更重要的是其协作式的通信模式，该功能已经被认为是高速率、高覆盖要求下最可行的改进。
再次，从技术和***演进发展来看，网络的互联互通已成为必然趋势。但是，目前大部分的无线广播组播技术和***还是沿用简单的点对多点的网络拓扑结构，既没有利用中继节点来有效拓展网络结构，也没有把具有各种制式的无线广播组播网络有机结合在一起实现异构无缝融合，更没有把协同通信技术应用到无线广播组播网络中来。因此，如何将无线广播组播网络与现有的以及将来新兴的同构、异构网络相融合将是下一代网络研究的重点。此外，协同通信技术已被认为是下一代无线通信的关键技术，如何将协同技术应用于广播网络，以便获得单个无线广播组播网络无法提供的“涌现”增益(这里的“涌现”增益是指由于协同通信而提供的分集和复用增益等)，也是业内科技人员非常关注的焦点课题。
总之，基于上述问题，对于目前存在的多种类型的无线广播组播***，从技术和***演进来看，需要解决如下问题：
(1)如何引入无线中继和无线多跳技术，增加无线广播组播网络的自组织网络能力，以满足便捷组网和应急通信的需求；
(2)如何把这些不同类型的无线广播组播网络无缝地结合在一起，实现互联互通和融合；
(3)如何采用无线协同通信技术，对无线空中接口技术进行增强，以提高无线广播组播网络性能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是基于当前网络存在的缺点，结合最新的通信技术而提供一种基于协同通信技术的多域无线广播组播网络***及方法，本发明网络***采用具有多域特性的无线广播组播网络结构，实现便捷组网和异构融合，实现各种无线广播组播技术的无缝融合、自适应扩展覆盖范围和提高服务质量，并采用协同通信技术，以满足下一代无线广播组播高质量高速率的传输需求。
为了达到上述目的，本发明提供了一种基于协同技术的多域无线广播组播网络***，其特征在于：所述***包括基本覆盖域、中继增强域和扩展服务域，其中：
基本覆盖域由无线广播组播单频网组成，以实现无线广播组播业务的同构覆盖功能；
中继增强域以设置在所述无线广播组播单频网覆盖区域内的中继节点为核心，由这些中继节点的覆盖区域构成中继增强域，以实现对所述无线广播组播单频网覆盖范围的扩展；并通过这些中继节点，在其它同构和/或异构网络中也能实现单频网中的广播组播业务，以及实现该单频网与其他网络的互联互通和融合；
扩展服务域包括与所述无线广播组播单频网同构和异构的网络，分别组成同构扩展服务域和异构扩展服务域；扩展服务域中的网络通过中继增强域中的同构或异构中继节点，接收所述无线广播组播单频网中的广播组播业务，实现所述无线广播组播单频网与其它同构和/或异构网络的互联互通和融合。
所述基本覆盖域中的无线广播组播单频网是专设的无线广播组播网络，或者是基于蜂窝移动通信***的广播组播网络；
所述中继增强域的中继节点包括同构中继节点和异构中继节点：同构中继节点的转发过程采用与基本覆盖域中的单频网相同的通信模式，完成对无线广播组播单频网的同构覆盖；异构中继节点的转发过程采用其它通信技术，完成与异构无线广播组播网络融合；
所述扩展服务域包括与所述基本覆盖域中的无线广播组播单频网同构和异构的网络，这些网络在地理位置上位于无线广播组播单频网覆盖范围内，或者处于无线广播组播单频网覆盖范围之外。
所述中继增强域的两种中继节点都具有协同通信功能，以利用协同通信技术来获得单个无线广播组播网络无法提供的分集和复用增益，以及扩展无线广播组播网络的覆盖范围。
为了达到上述目的，本发明还提供了一种基于协同通信技术的多域无线广播组播网络***的信息传输方法，其特征在于，该方法包括下列操作步骤：
(1)初始化操作：先用时分方式将时间资源分别分配给基本覆盖域、中继增强域和扩展服务域，其时隙的划分粒度取决于实际传输带宽和业务最小传输速率要求；
(2)基本覆盖域中的单频网基站在其所属时隙内发送广播组播信息，此时中继增强域中的中继节点和基本覆盖域内的终端接收该广播组播信息；
(3)中继增强域内的中继节点在其所属时隙内转发步骤(2)中接收到的广播组播信息，处于中继增强域内的终端和扩展服务域内的终端与其它设备接收该广播组播信息；
(4)广播组播信息在扩展服务域内的终端与其它设备之间传输；然后返回执行步骤(2)的操作。
所述***中位于基本覆盖域内侧的终端距离基站较近，能够准确接收来自基站的信息；所述***中位于基本覆盖域内靠近外侧的终端，虽然距离基站较远，但其距离中继节点较近，能够接收本小区以及邻小区中继节点发送的相同广播组播业务信息，获得分集增益，从而正确接收源信息；
所述***中位于中继增强域内的终端，因其能够接收到本小区中继节点和邻小区中继节点发送的相同的广播组播信息，获得分集增益，也能正确接收源信息；
所述***中位于扩展服务域内的终端与其它设备，能够选择接收来自中继增强域内的中继节点转发的信息，从而获得分集增益，提高信号接收质量。
所述***中位于域间交叠区域的终端会因基本覆盖域、中继增强域和扩展服务域内的数据传输过程的正交性而能够接收到多个域传送的同一信息，获得协同分集增益，大大改善接收信号质量。
本发明方法的特色和创新之处是：
(1)创新地提出多域无线广播组播网络的概念，把整个广播组播***分成基本覆盖域、中继增强域和扩展服务域。基于无线中继技术实现了无线广播网络的便捷组网，扩展了覆盖范围和提高了***容量。
(2)本发明网络***中同时采用同构中继节点和异构中继节点组网，支持同构和异构的无线接入***，促进了异构无线广播组播网络的互联互通和融合。
(3)本发明网络***中的中继站不再是传统概念的直放站，而是作为一个增强的接收机，既能对中继的数据进行功率放大，还能采用多天线和编码等技术提高终端接收信号质量。
(4)该***把协同通信原理和无线中继技术应用到无线广播组播网络，提出了多域协同的新思想。
总之，本发明***能够与传统的蜂窝移动通信***或新兴的无线宽带接入***(包括无线局域网、无线城域网等)相结合，同时还支持同构和异构的无线接入***，因此，可以预见，在未来的无线接入网融合中，本发明基于协同技术的多域无线广播组播网络结构及组网方法具有广泛的应用前景。
附图说明
图1是本发明基于协同技术的多域无线广播组播网络***结构组成示意图。
图2是本发明基于协同技术的多域无线广播组播网络***中各个域之间时隙分配示意图。
图3是本发明基于协同技术的多域无线广播组播网络***信息传输方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
目前，已经存在多种无线广播组播网络结构，为了能够简化网络设计，实现便捷通信，同时把异构无线广播组播网络甚至异构宽带蜂窝移动等无线网络都能够有机地结合在一起，本发明创新地提出了一种基于协同技术的多域无线广播组播网络***，它是由基本覆盖域、中继增强域和扩展服务域三部分组成。
参见图1，具体介绍该网络的结构组成，它以无线广播组播单频网为核心，通过中继增强域扩展该无线广播组播单频网的覆盖范围，并实现对同构无线广播组播网络的无缝覆盖以及与异构无线广播组播网络的融合。其中：
基本覆盖域是以无线广播组播单频网的基站为中心，其范围为：各个基站周围的终端能正常接收到该基站发送的广播组播业务的区域。基本覆盖域的目的是完成和实现无线广播组播业务的同构基本覆盖功能。基本覆盖域中的无线广播组单频网是专门的无线广播组播网络，或者是基于蜂窝移动通信***的广播组播网络。
中继增强域以设置在单频网覆盖区域内、能够正确接收并解调基站广播组播业务信号的所有的中继节点共同组成的覆盖区域为其信号接收范围。由于中继节点在高度和处理能力上的优势，其位置选择以其接收能力为标准进行选择。中继增强域的目的有三：一是扩展单频网的覆盖范围；二是实现对单频网基本覆盖区域以外的同构覆盖；三是完成和实现与其它异构无线广播组播网络的互联互通和融合的功能。
为达到以上述目的，中继增强域的中继节点包括两种类型：同构中继节点和异构中继节点。同构中继节点的转发过程采用与基本覆盖域中的单频网相同的通信模式，用以扩展广播组播单频网的覆盖范围，并在其它同构网络中实现基本覆盖域中所述单频网中的无线广播组业务；异构中继节点的转发过程采用其它通信技术，用于实现和其它通信技术的广播组播网络的互联互通，完成与异构无线广播组播网络融合。通过异构中继节点，能够让单频网的无线广播组播信号很便捷地扩展到室内、车载、家庭等特殊区域，实现便捷的无缝覆盖，同时实现广域覆盖和局域覆盖的有机结合。而且，中继增强域的上述两种中继节点都具有协同通信功能，以便利用协同通信技术来获得单个无线广播组播网络无法提供的“涌现”增益，所谓“涌现”是指由于协同通信提供的分集和复用等增益，解决中继节点的无线传输瓶颈。
扩展服务域是由中继增强域中的同构和/或异构的中继节点实现单频网中广播组播业务的分布式和/或集中式网络所组成，用于实现无线广播组播单频网以外的同构扩展域的覆盖和互联互通，以及实现异构无线广播组播网络扩展域的融合和互联互通，并完成包括数字家庭网络、无线对等多跳Ad Hoc网络或无线传感器网络的特殊行业的广播组播需求。
考虑到扩展服务域是由同构和/或异构的分布式和/或集中式扩展服务域组成，为消除同构中继节点对同构扩展服务域造成干扰，同时保证各个中继节点能够正确接收来自基站的源信息，本发明网络***中基站发送源信息的过程、中继节点的转发过程以及扩展服务域内的数据传输过程是采用时分方式对其进行区分的，具体情况可参见图2。
下面参照图3介绍本发明基于协同技术的多域无线广播组播网络结构的组网方法中的信息传输方法，其信息的传输过程包括下列操作步骤：
(1)初始化操作：先用时分方式将时间资源分别分配给基本覆盖域、中继增强域和扩展服务域，其时隙划分的粒度取决于实际传输带宽和业务最小传输速率要求；
(2)基本覆盖域中的单频网基站在其所属时隙内发送广播组播信息，此时中继增强域中的中继节点和基本覆盖域内的终端接收该信息；
(3)中继增强域内的中继节点在其所属时隙内转发步骤(2)中接收到的广播组播信息，处于中继增强域内的终端和扩展服务域内的终端与其它设备接收该信息；
(4)广播组播信息在扩展服务域内的终端以及其它设备之间传输；然后返回执行步骤(2)的操作。
本发明网络***中各个终端与设备接收业务信息的情况如下：位于基本覆盖域内侧的终端，因其距离基站较近，能够准确接收来自基站的信息；位于基本覆盖域内靠近外侧的终端，虽然距离基站较远，但其距离中继节点较近，能够接收本小区以及邻小区中继节点发送的相同广播组播业务信息，获得分集增益，从而正确接收源信息。
对于位于扩展服务域内的终端与其它设备，由于中继站的选择设置能够保证每个中继节点都能准确接收数据，而扩展服务域内的数据传输过程与基站、中继节点传输过程的正交性能够保证扩展域内的终端与其它设备能够选择接收来自中继增强域内的中继节点转发的信息，从而获得分集增益，提高信号接收质量。
本发明***中位于域间交叠区域的终端会因基本覆盖域、中继增强域和扩展服务域内的数据传输过程的正交性而能够接收到多个域传送的同一信息，获得协同分集增益，大大改善接收信号质量。
Claims (6)
1、一种基于协同通信技术的多域无线广播组播网络***，其特征在于：所述***包括基本覆盖域、中继增强域和扩展服务域，其中：
基本覆盖域由无线广播组播单频网组成，以实现无线广播组播业务的同构覆盖功能；
中继增强域以设置在所述无线广播组播单频网覆盖区域内的中继节点为核心，由这些中继节点的覆盖区域构成中继增强域，以实现对所述无线广播组播单频网覆盖范围的扩展；并通过这些中继节点，在其它同构和/或异构网络中也能实现单频网中的广播组播业务，以及实现该单频网与其他网络的互联互通和融合；
扩展服务域包括与所述无线广播组播单频网同构和异构的网络，分别组成同构扩展服务域和异构扩展服务域；扩展服务域中的网络通过中继增强域中的同构或异构中继节点，接收所述无线广播组播单频网中的广播组播业务，实现所述无线广播组播单频网与其它同构和/或异构网络的互联互通和融合。
2、根据权利要求1所述的***，其特征在于：
所述基本覆盖域中的无线广播组播单频网是专设的无线广播组播网络，或者是基于蜂窝移动通信***的广播组播网络；
所述中继增强域的中继节点包括同构中继节点和异构中继节点：同构中继节点的转发过程采用与基本覆盖域中的单频网相同的通信模式，完成对无线广播组播单频网的同构覆盖；异构中继节点的转发过程采用其它通信技术，完成与异构无线广播组播网络融合；
所述扩展服务域包括与所述基本覆盖域中的无线广播组播单频网同构和异构的网络，这些网络在地理位置上位于无线广播组播单频网覆盖范围内，或者处于无线广播组播单频网覆盖范围之外。
3、根据权利要求1或2所述的***，其特征在于：所述中继增强域的两种中继节点都具有协同通信功能，以利用协同通信技术来获得单个无线广播组播网络无法提供的分集和复用增益，以及扩展无线广播组播网络的覆盖范围。
4、一种基于协同通信技术的多域无线广播组播网络***的信息传输方法，其特征在于，该方法包括下列操作步骤：
(1)初始化操作：先用时分方式将时间资源分别分配给基本覆盖域、中继增强域和扩展服务域，其中时隙的划分粒度取决于实际传输带宽和业务最小传输速率要求；
(2)基本覆盖域中的单频网基站在其所属时隙内发送广播组播信息，此时中继增强域中的中继节点和基本覆盖域内的终端接收该广播组播信息；
(3)中继增强域内的中继节点在其所属时隙内转发步骤(2)中接收到的广播组播信息，处于中继增强域内的终端和扩展服务域内的终端与其它设备接收该广播组播信息；
(4)广播组播信息在扩展服务域内的终端和其它设备之间传输；然后返回执行步骤(2)的操作。
5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：
所述***中位于基本覆盖域内侧的终端距离基站较近，能够准确接收来自基站的信息；所述***中位于基本覆盖域内靠近外侧的终端，虽然距离基站较远，但其距离中继节点较近，能够接收本小区以及邻小区中继节点发送的相同广播组播业务信息，获得分集增益，从而正确接收源信息；
所述***中位于中继增强域内的终端，因其能够接收到本小区中继节点和邻小区中继节点发送的相同的广播组播信息，获得分集增益，也能正确接收源信息；
所述***中位于扩展服务域内的终端与其它设备，能够选择接收来自中继增强域内的中继节点转发的信息，从而获得分集增益，提高信号接收质量。
6、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述***中位于域间交叠区域的终端会因基本覆盖域、中继增强域和扩展服务域内的数据传输过程的正交性而能够接收到多个域传送的同一信息，获得协同分集增益，大大改善接收信号质量。
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