TWI439151B - 傳輸模式選擇方法與傳輸系統 - Google Patents

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TWI439151B
TWI439151B TW100105270A TW100105270A TWI439151B TW I439151 B TWI439151 B TW I439151B TW 100105270 A TW100105270 A TW 100105270A TW 100105270 A TW100105270 A TW 100105270A TW I439151 B TWI439151 B TW I439151B
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Bo Li Chang
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Description

傳輸模式選擇方法與傳輸系統
本發明是與一種傳輸模式選擇方法與傳輸系統有關，且特別是與一種根據各個基地台的涵蓋範圍、涵蓋率、訂閱用戶分佈與用戶數量，可動態選擇傳輸模式的傳輸模式選擇方法與傳輸系統有關。
IEEE 802.16提出的群播與廣播服務(Multicast and Broadcast Service,MBS)概念與3GPPLTE提出的多媒體群播與廣播服務(Multimedia Broadcast and Multicast Service,MBMS)相同，都是***(4G)無線通訊系統中重要的服務技術之一。
大致上來說，若要傳送行動多媒體服務給多個使用者，主要有單播(unicast)、廣播(broadcast)、群播(multicast)等三種傳送形式。單播傳送的特性是在網路與多個使用者間建立相互獨立的點對點傳輸通道以進行傳送，但傳送相同資料給多個使用者時，因為需要個別傳送，所以會耗費較多的頻寬。廣播傳送的特性是在網路與多個使用者間建立共同的點對多點通道來進行傳送，所有使用者都可接收到資料。群播傳送的特性是在網路與各個群組間建立共同的點對多點通道以進行傳送。群播與廣播不同的是，群播係只針對訂閱服務的使用者群組進行傳送。
傳統群播與廣播服務都是採用固定的傳輸架構，可是在實際環境中，基地台訊號涵蓋範圍內的使用者數量是會改變的，採用固定的傳輸架構將無法有效利用網路資源。
本發明提供一種傳輸模式選擇方法，其可以提高傳輸系統傳遞群播與廣播服務的整體傳輸效能。
本發明提供一種傳輸系統，其會根據各個基地台的涵蓋範圍、涵蓋率、訂閱用戶分佈與用戶數量，來動態選擇傳輸模式，進而提高傳輸系統傳遞群播與廣播服務的整體傳輸效能。
本發明提出一種傳輸模式選擇方法，其係用於使一傳輸系統得以選擇複數個候選傳輸模式中之一者，以傳遞一群播與廣播服務，其中該傳輸系統包括參與傳遞該群播與廣播服務的至少一基地台，該方法包括：統計在每一該些基地台的一涵蓋範圍內，訂閱該群播與廣播服務之複數個訂閱用戶的一用戶數量。根據該傳輸系統中參與傳遞該群播與廣播服務的一基地台數量，以及每一該些基地台的一涵蓋率、該涵蓋範圍、該用戶數量以及一用戶分佈，來統計該傳輸系統分別以該些候選傳輸模式來傳遞該群播與廣播服務時，所對應之複數個平均蜂巢效能。分析該些候選傳輸模式於傳遞該群播與廣播服務時，所分別對應的該些平均蜂巢效能。選擇具有最大的該平均蜂巢效能的該候選傳輸模式，以做為該傳輸系統傳遞該群播與廣播服務的傳輸模式。
在本發明之一實施例中，於上述之傳輸模式選擇方法中，每一該些傳輸模式所對應的該平均蜂巢效能，包括一平均蜂巢消息量或一平均蜂巢頻譜使用效率。
在本發明之一實施例中，於上述之傳輸模式選擇方法中，當每一該些傳輸模式所對應的該平均蜂巢效能為該平均蜂巢頻譜使用效率時，統計該傳輸系統分別以該些候選傳輸模式，來傳遞該群播與廣播服務所對應的該些平均蜂巢效能的步驟包括：計算該傳輸系統以每一該些候選傳輸模式傳遞該群播與廣播服務時，每一該些基地台所分別對應的複數個訊號相對於干擾與雜訊之比。根據該些訊號相對於干擾與雜訊之比，分別確認出該傳輸系統以該些候選傳輸模式來傳遞該群播與廣播服務時，每一該些基地台所分別對應的複數個單位符元之可傳輸資料量。根據該些單位符元可傳輸資料量，來計算出該傳輸系統分別以該些候選傳輸模式傳遞該群播與廣播服務時，每一該些基地台的一單蜂巢頻譜使用效率。根據該基地台數量以及每一該些基地台的該單蜂巢頻譜使用效率，來統計分別以該些候選傳輸模式傳遞該群播與廣播服務時，該傳輸系統所分別對應的該些平均蜂巢頻譜使用效率。
在本發明之一實施例中，於上述之傳輸模式選擇方法中，每一該些傳輸模式是選自於由一單蜂巢點對多點傳輸架構、一單蜂巢點對多點中繼傳輸架構、一單頻網傳輸架構、一單頻網中繼傳輸架構或上述之組合所組成的群組。
在本發明之一實施例中，於上述之傳輸模式選擇方法中，於統計每一該基地台的該用戶數量的步驟之後，與統計該些候選傳輸模式傳遞該群播與廣播服務所對應的該些平均蜂巢效能的步驟之前，還包括以下步驟：進行一初步篩選，以根據每一該些基地台的該用戶數量，由該些候選傳輸模式中篩選出一部分的該些候選傳輸模式，其中所篩選出的部分該些候選傳輸模式，係用於後續統計該傳輸系統分別以該些候選傳輸模式傳遞該群播與廣播服務所對應的該些平均蜂巢效能的步驟。
在本發明之一實施例中，於上述之傳輸模式選擇方法中，該初步篩選包括：根據每一該些基地台的該用戶數量，將每一該些基地台的一傳輸架構類型，分類為一單蜂巢點對多點傳輸架構類型或一單頻網傳輸架構類型。根據該傳輸系統中的每一該些基地台之該傳輸架構類型所建立的一傳輸架構初步拓撲，從該些候選傳輸模式中篩選出一部分與該傳輸架構初步拓撲相似的該些候選傳輸模式。
本發明提出另一種傳輸系統，其係用以傳遞一群播與廣播服務，該傳輸系統包括：參與傳遞該群播與廣播服務的至少一基地台、一記錄模組、一統計模組、一分析模組以及一選擇模組。記錄模組會記錄在每一該些基地台的一涵蓋範圍內，訂閱該群播與廣播服務的複數個訂閱用戶的一用戶數量。統計模組會根據該傳輸系統中參與傳遞該群播與廣播服務的一基地台數量，與每一該些基地台的一涵蓋率、該涵蓋範圍、該用戶數量以及一用戶分佈，並統計該傳輸系統分別以該些候選傳輸模式傳遞該群播與廣播服務，所對應的複數個平均蜂巢效能。分析模組會分析該些候選傳輸模式於傳遞該群播與廣播服務時，所分別對應的該些平均蜂巢效能。選擇模組會選擇具有最大的該平均蜂巢效能的該候選傳輸模式，以做為該傳輸系統傳遞該群播與廣播服務的一傳輸模式。
在本發明之一實施例中，上述之傳輸系統的每一該些傳輸模式所對應的該平均蜂巢效能，均包括一平均蜂巢消息量或一平均蜂巢頻譜使用效率。
在本發明之一實施例中，上述之傳輸系統在每一該些傳輸模式所對應的該平均蜂巢效能，為該平均蜂巢頻譜使用效率時，該統計模組包括：一訊號相對於干擾與雜訊之比的計算模組、一對應模組、一頻譜使用效率計算模組以及一平均計算模組。訊號相對於干擾與雜訊之比的計算模組，會計算該傳輸系統以每一該些候選傳輸模式，傳遞該群播與廣播服務時，每一該些基地台所分別對應的複數個訊號相對於干擾與雜訊之比。對應模組會根據該些訊號相對於干擾與雜訊之比，來分別確認出該傳輸系統分別以該些候選傳輸模式傳遞該群播與廣播服務時，每一該些基地台所分別對應的複數個單位符元可傳輸資料量。頻譜使用效率計算模組會根據該些單位符元可傳輸資料量，來計算出該傳輸系統分別以該些候選傳輸模式傳遞該群播與廣播服務時，每一該些基地台的一單蜂巢頻譜使用效率。平均計算模組會根據該基地台數量以及每一該些基地台的該單蜂巢頻譜使用效率，來統計分別以該些候選傳輸模式傳遞該群播與廣播服務時，該傳輸系統所分別對應的該些平均蜂巢頻譜使用效率。
在本發明之一實施例中，上述之傳輸系統中之每一該些傳輸模式，係選自由一單蜂巢點對多點傳輸架構、一單蜂巢點對多點中繼傳輸架構、一單頻網傳輸架構、一單頻網中繼傳輸架構或上述之組合所組成的群組。
在本發明之一實施例中，上述之傳輸系統還包括：一初步篩選模組，其係用以根據每一該些基地台的該用戶數量，而由該些候選傳輸模式中篩選出部分該些候選傳輸模式。
在本發明之一實施例中，上述之傳輸系統中之該初步篩選模組包括：一分類模組、一拓撲建立模組以及一拓撲篩選模組。分類模組會根據每一該些基地台的該用戶數量，將每一該些基地台的一傳輸架構類型，分類為一單蜂巢點對多點傳輸架構類型或一單頻網傳輸架構類型。拓撲建立模組會根據該傳輸系統中的每一該些基地台的該傳輸架構類型，來建立一傳輸架構初步拓撲。拓撲篩選模組，則會根據該傳輸架構之初步拓撲，而從該些候選傳輸模式中篩選出與該傳輸架構初步拓撲相似的部分該些候選傳輸模式。
本發明提出一種群播與廣播傳輸架構的選擇機制，其係用來選取傳輸系統中的各個基地台之各自的傳輸架構，以提高傳輸系統的整體傳輸效能。此外，在加入各個基地台的涵蓋率、涵蓋範圍、訂閱用戶分佈(訂閱用戶與基地台的距離機率)與用戶數量等變數後，提出各種計算公式，以推算出在各種不同傳輸模式下的整體傳輸效能，進而可動態選擇具有最大傳輸效能的傳輸模式傳遞群播與廣播服務。
圖1是繪示根據本發明之一實施例的一種傳輸模式選擇方法之示意簡圖。請參照圖1，本實施例的傳輸模式選擇方法，係適用於一傳輸系統中選擇複數個候選傳輸模式中之一者，以傳遞一群播與廣播服務。也就是傳輸系統在傳遞群播與廣播服務前，或是傳遞群播與廣播服務的區間內，而可動態選擇與改變整體的傳輸模式。此外，傳輸系統還包括參與傳遞該群播與廣播服務的至少一基地台。其中，每一基地台的一傳輸天線係為一全向性天線。
上述之每一傳輸模式(候選傳輸模式)是選自於由一單蜂巢點對多點傳輸架構(single cell-point to multi points，SC-PTM)、一單蜂巢點對多點中繼傳輸架構(Relay-enabled SC-PTM)、一單頻網傳輸架構(single frequency network，SFN)、一單頻網中繼傳輸架構(Relay-enabled SFN)，或上述之組合所組成的群組。也就是對於傳輸系統整體的傳輸涵蓋範圍而言，每一候選傳輸模式都可以提供傳輸系統一傳輸架構拓撲。而每一傳輸架構拓撲會顯示傳輸系統中基地台的傳輸架構組成分佈。
舉例而言，圖2A繪示根據本發明一實施例的一種全區域單蜂巢點對多點傳輸架構拓撲示意圖。請參照圖2A，傳輸系統200a中的每一個基地台(包括BS0~BS18)的傳輸架構，皆為單蜂巢點對多點傳輸架構。圖2B繪示根據本發明一實施例的一種單蜂巢點對多點中繼傳輸架構，與單蜂巢點對多點傳輸架構的複合傳輸架構拓撲之示意圖。請參照圖2B，傳輸系統200b中，位於中央區域的部份基地台(包括BS0~BS6)之傳輸架構為單蜂巢點對多點中繼傳輸架構，也就是每個基地台BS0~BS6係對應數個中繼站(relay station)204b，以在單蜂巢點對多點傳輸架構下，啟動中繼站204b來進行中繼傳輸。而位於週邊區域的部份基地台(包括BS7~BS18)的傳輸架構，係為單蜂巢點對多點傳輸架構。圖2C繪示根據本發明之一實施例的一種單頻網傳輸架構與單蜂巢點對多點傳輸架構的複合傳輸架構拓撲示意圖。請參照圖2C，在傳輸系統200c中，位於中央區域的部份基地台(包括BS0~BS6)的傳輸架構，係為單頻網傳輸架構，而位於週邊區域的部份基地台(包括BS7~BS18)的傳輸架構，則為單蜂巢點對多點傳輸架構。圖2D繪示根據本發明之一實施例的一種單頻網中繼傳輸架構與單蜂巢點對多點傳輸架構的複合傳輸架構拓撲示意圖。請參照圖2D，在傳輸系統200d中，位於中央區域的部份基地台(包括BS0~BS6)的傳輸架構，係為單頻網中繼傳輸架構，也就是每個基地台BS0~BS6會對應數個中繼站204d，以在單頻網傳輸架構下，啟動中繼站來進行中繼傳輸。而位於週邊區域的部份基地台(包括BS7~BS18)的傳輸架構，則為單蜂巢點對多點傳輸架構。
另外，值得注意的是，於單蜂巢點對多點中繼傳輸架構與單頻網中繼傳輸架構中，一基地台會對應數個中繼站，而中繼站可以例如是解碼轉送型的中繼站，其會將接收到的訊號正確解碼後轉送至目的端。
繼續，請參照圖1，於步驟S101中，統計每一基地台的一涵蓋範圍內(亦即基地台的訊號涵蓋範圍)，訂閱群播與廣播服務的訂閱用戶(subscriber)的一用戶數量。
之後，於步驟S105中，根據傳輸系統中參與傳遞群播與廣播服務的一基地台數量，與每一基地台的一涵蓋率、涵蓋範圍、用戶數量以及用戶分佈，以統計傳輸系統分別以候選傳輸模式來傳遞群播與廣播服務所對應的數個平均蜂巢效能。其中，涵蓋率是指在單一基地台的涵蓋範圍內，位於涵蓋率所對應的一服務品質保證範圍中的所有訂閱用戶，其所接收到的封包或是廣播的訊號的平均錯誤率須低於一錯誤率上限值(block error rate upper limit)。舉例而言，IEEE 802.16m規格中定義的群播與廣播服務效能評估方式是觀察在涵蓋範圍95%時，訂閱用戶所接收到的封包錯誤率小於1%的最大資料傳送速率，也就是確保在95%涵蓋範圍內的使用者服務品質。
於步驟S111中，分析候選傳輸模式傳遞群播與廣播服務所分別對應的平均蜂巢效能。於步驟S115中，選擇具有最大的該平均蜂巢效能的候選傳輸模式，以做為傳輸系統傳遞群播與廣播服務的一傳輸模式。
於上述實施例中，每一候選傳輸模式所對應的平均蜂巢效，可以例如是一平均蜂巢消息量(mutual information per cell)或一平均蜂巢頻譜使用效率(spectral efficiency per cell)。以下將舉數個實施例，以分別敘述以平均蜂巢消息量與平均蜂巢頻譜使用效率，來評估傳輸系統使用每一候選傳輸模式的整體傳輸效能。此外，表一列出以下實施例中的方程式中的參數定義。
平均蜂巢消息量
在以傳輸系統中基地台的平均蜂巢消息量，作為評估候選傳輸模式的效能基準時，當單一基地台在此候選傳輸模式中的傳輸架構為單頻網傳輸架構時，以基地台的涵蓋範圍的邊界與基地台之間的距離為計算依據，並以式(a)計算出單一基地台的於單頻網傳輸架構下的最大傳消息量I SFN ：
另外，當單一基地台在此候選傳輸模式中的傳輸架構為單頻網中繼傳輸架構時，以基地台的涵蓋範圍的邊界與基地台之間的距離，以及基地台與其所對應的中繼站之間的距離為計算依據，並以式(b)計算出單一基地台的於單頻網中繼傳輸架構下的最大傳消息量I SFN,RELAY ：
再者，當單一基地台在此候選傳輸模式中的傳輸架構為單蜂巢點對多點傳輸架構時，考量訂閱用戶於單一基地台的涵蓋範圍內的用戶分佈、用戶數量以及各種不同的涵蓋率，並以式(c)計算出單一基地台的於單蜂巢點對多點傳輸架構下的最大傳消息量I SC-PTM ：
又，當單一基地台在此候選傳輸模式中的傳輸架構為單蜂巢點對多點中繼傳輸架構時，考量訂閱用戶於單一基地台的涵蓋範圍內的用戶分佈、用戶數量以及各種不同的涵蓋率，以式(d)計算出單一基地台的於單蜂巢點對多點中繼傳輸架構下的最大傳消息量I SC-PTM,RELAY ：
值得注意的是，機率P(N,R,C,X) 可由式(e)獲得：
而機率P(N,C) 可由式(f)獲得：
P (N ,C )=(1-C ) N 　(f)
根據每個候選傳輸模式所提供的傳輸架構拓撲，分別計算出每一個基地台在不同的候選傳輸模式下的各自最大消息量。之後根據傳輸系統中參與傳遞群播與廣播服務的基地台數量，來計算出傳輸系統以每一候選傳輸模式進行傳遞群播與廣播服務所對應的平均蜂巢消息量。
舉例而言，以圖2C所提供的單頻網傳輸架構與單蜂巢點對多點傳輸架構的複合傳輸架構拓撲為例，其中位於中央區域的七個基地台(包括BS0~BS6)的傳輸架構為單頻網傳輸架構，而位於週邊區域的十二個基地台(包括BS7~BS18)的傳輸架構為單蜂巢點對多點傳輸架構，因此傳輸系統200c以圖2的候選傳輸模式傳遞群播與廣播服務的平均蜂巢消息量I average 可由式(g)運算獲得：
也就是將七個以單頻網傳輸架構傳遞訊號的基地台視為一個蜂巢，將此蜂巢的最大消息量I SFN 與十二個以單蜂巢點對多點傳輸架構傳遞訊號的基地台的最大消息量相加，最後取平均值，即是傳輸系統200c的平均蜂巢消息量。
平均蜂巢頻譜使用效率
以傳輸系統中基地台的平均蜂巢頻譜使用效率作為評估候選傳輸模式的效能基準時，前述步驟S105中之統計傳輸系統分別以候選傳輸模式傳遞該群播與廣播服務所對應的平均蜂巢效能的步驟將，將以下述數個實施例搭配相對應圖示分別描述。
圖3是繪示根據本發明之一實施例的一種統計傳輸系統分別以候選傳輸模式傳遞該群播與廣播服務所對應的平均蜂巢效能的步驟之示意簡圖。請參照圖3，於步驟S301中，計算傳輸系統以每一候選傳輸模式傳遞群播與廣播服務時，每一基地台所分別對應的訊號相對於干擾與雜訊之比(signal to interference and noise ratio，SINR)。
於一實施例中，於一傳輸模式所提供的傳輸架構拓撲下，當一基地台的一傳輸架構為單蜂巢點對多點傳輸架構或是單蜂巢點對多點中繼傳輸架構時，則是以在此基地台的涵蓋範圍內，距離基地台最遠的訂閱用戶中之一者，所接收的群播與廣播服務的訊號相對於干擾與雜訊之比，做為此基地台的訊號對干擾與雜訊比。另外，當此基地台的傳輸架構為單頻網傳輸架構或單頻網中繼傳輸架構時，則是以位在此基地台的涵蓋範圍的邊界上的訂閱用戶中之一者，所接收該群播與廣播服務的該訊號相對於干擾與雜訊之比，做為此基地台的訊號對干擾與雜訊比。
更明確的說，當基地台的該傳輸架構為單蜂巢點對多點傳輸架構時，基地台所對應的該訊號相對於干擾與雜訊之比SINR SC - P TM 是根據式(h)計算出：
當基地台的傳輸架構為單蜂巢點對多點中繼傳輸架構時，基地台所對應的訊號相對於干擾與雜訊之比SINR SC-P T M , RELAY 是根據式(i)計算出：
當基地台的傳輸架構為單頻網傳輸架構時，基地台所對應的該訊號相對於干擾與雜訊之比SINR SFN 是根據式(j)計算出：
當基地台的傳輸架構為單頻網中繼傳輸架構時，基地台所對應的訊號相對於干擾與雜訊之比SINR SFN,RELAY 是根據式(k)計算出：
之後，於步驟S305中，根據每一基地台所分別對應的訊號相對於干擾與雜訊之比，而分別確認出傳輸系統分別以候選傳輸模式來傳遞該群播與廣播服務時，每一基地台所分別對應的單位符元可傳輸資料量。
於一實施例中，每一基地台所分別對應的單位符元可傳輸資料量，可被視為每一基地台所分別對應的訊號對干擾與雜訊比的函數，如式(l)所示：
DATA =MCS level (SINR )　(l)
可藉由表二的訊號相對於干擾與雜訊之比與各階級調變與編碼技術對應表，而由步驟S301所計算出來的每一基地台所對應的訊號相對於干擾與雜訊之比，來分別對應出每一基地台的單位符元可傳輸資料量。
接著，於步驟S311中，根據單位符元可傳輸資料量，計算出傳輸系統分別以不同的候選傳輸模式傳遞該群播與廣播服務時，每一基地台的單蜂巢頻譜使用效率。
於一實施例中，於每一候選傳輸模式下，每一基地台的單蜂巢效能DL ，可根據式(m)計算出：
繼之，於步驟S415中，根據傳輸系統中參與傳遞群播與廣播服務的基地台數量，以及每一基地台的單蜂巢頻譜使用效率，統計分別以不同候選傳輸模式傳遞群播與廣播服務時，傳輸系統所分別對應的平均蜂巢頻譜使用效率。
舉例而言，以圖2C所提供的單頻網傳輸架構與單蜂巢點對多點傳輸架構的複合傳輸架構拓撲為例，其中位於中央區域的七個基地台(包括BS0~BS6)的傳輸架構為單頻網傳輸架構，而位於週邊區域的十二個基地台(包括BS7~BS18)的傳輸架構，則為單蜂巢點對多點傳輸架構，因此傳輸系統200c以圖2C的候選傳輸模式傳遞群播與廣播服務的平均蜂巢頻譜使用效率DL average 可由式(n)運算獲得：
也就是把七個以單頻網傳輸架構傳遞訊號的基地台視為一個蜂巢，同時將此蜂巢的蜂巢頻譜使用效率DL SFN 與十二個以單蜂巢點對多點傳輸架構傳遞訊號的基地台的蜂巢頻譜之使用效率相加，最後取平均值即為傳輸系統200c的平均蜂巢頻譜使用效率。
於又一實施例中，考量基地台涵蓋範圍、訂閱用戶於單一基地台的涵蓋範圍內的用戶分佈、用戶數量以及各種不同的涵蓋率等因素，在前述步驟S105中統計傳輸系統分別以候選傳輸模式傳遞該群播與廣播服務所對應的平均蜂巢效能(平均蜂巢頻譜使用效率)的步驟中，當基地台的傳輸架構為單蜂巢點對多點傳輸架構或是單蜂巢點對多點中繼傳輸架構時，先參考式(l)所對應出不同最遠距離的離基地台最遠訂閱用戶的單位符元可傳輸資料量，之後以式(o)來計算基地台的涵蓋範圍內的單蜂巢頻譜使用效率DL ：
當基地台的該傳輸架構為單頻網傳輸架構或單頻網中繼傳輸架構時，則計算位在基地台的涵蓋範圍的一邊界上的訂閱用戶中之一者，所接收群播與廣播服務的訊號對干擾與雜訊比，並且根據訊號對干擾與雜訊比與前述式(m)，來計算出傳輸系統以一候選傳輸模式傳遞群播與廣播服務時，基地台的該單蜂巢頻譜使用效率DL 。
最後，如前述步驟S315，傳輸系統中參與傳遞群播與廣播服務的基地台數量，以及每一基地台的單蜂巢頻譜使用效率，統計分別以不同候選傳輸模式傳遞群播與廣播服務時，傳輸系統所分別對應的平均蜂巢頻譜使用效率。
於再一實施例中，於統計每一基地台的用戶數量的步驟(S101)之後，以及統計以不同候選傳輸模式傳遞群播與廣播服務所對應的平均蜂巢效能的步驟(S105)之前，還包括：進行一初步篩選，以根據每一基地台的用戶數量，由候選傳輸模式中篩選出部分候選傳輸模式，而所篩選出的候選傳輸模式則用於後續統計傳輸系統分別以這些篩選出來的候選傳輸模式，傳遞群播與廣播服務所對應的平均蜂巢效能的步驟。
圖4繪示根據本發明一實施例的一種統計傳輸系統的初步篩選步驟的示意簡圖。更明確的說，請參照圖4，在本實施例中，於步驟S401中，根據每一基地台的用戶數量，初步分類每一基地台的傳輸架構類型為單蜂巢點對多點傳輸架構類型(包含單蜂巢點對多點傳輸架構與單蜂巢點對多點中繼傳輸架構)，或是單頻網傳輸架構類型(包含單頻網傳輸架構與單頻網中繼傳輸架構)。
之後，於步驟S405中，根據傳輸系統中的每一基地台的傳輸架構類型，來建立一傳輸架構初步拓撲。於步驟S411中，根據傳輸架構初步拓撲，從候選傳輸模式中篩選出與傳輸架構初步拓撲相似的候選傳輸模式。更明確的說，當基地台的用戶數量大於等於七時，則將此基地台的傳輸架構類型分類為單頻網傳輸架構類型。然而，當基地台的用戶數量小於七時，則將基地台的傳輸架構類型分類為單蜂巢點對多點傳輸架構類型。
圖5是不同用戶數量及95%涵蓋範圍下，使用各種傳輸模式的平均蜂巢消息量趨勢圖。圖6是不同用戶數量及95%涵蓋範圍下，使用各種傳輸模式的平均蜂巢頻譜使用效率趨勢圖。圖5與圖6均是在不同中繼站擺放位置(與基地台相距0.3、0.5、0.7倍涵蓋範圍半徑)的情況下，分別統計出不同傳輸模式所對應的平均蜂巢消息量趨勢圖與平均蜂巢頻譜使用效率趨勢圖。請參照圖5與圖6，不同的傳輸模式下，平均蜂巢消息量與平均蜂巢頻譜使用效率會相似於人數增長的消長趨勢。再者，每個基地台在單蜂巢點對多點傳輸架構，與單蜂巢點對多點中繼傳輸架構下的平均蜂巢消息量與平均蜂巢頻譜使用效率，會隨著涵蓋範圍內的用戶數量增多而下降。另外，用戶數量介於5到10人之間時，在傳輸模式的選擇上，可以以平均蜂巢頻譜使用效率作為主要判斷基礎，並以平均蜂巢消息量為輔。
此外，當涵蓋範圍內之用戶數量越多時，使用單頻網傳輸架構與單頻網中繼傳輸架構可得到較好的效能，相對的當涵蓋範圍內用戶數量較少時，使用單蜂巢點對多點傳輸架構與單蜂巢點對多點中繼傳輸架構，則可得到較好的效能。舉例而言，請參照圖6，當基地台的涵蓋範圍內的用戶數量小於七時，則是以單蜂巢點對多點傳輸架構具有較好的平均蜂巢頻譜使用效率。然而，當基地台的涵蓋範圍內的用戶數量大於等於七時，則是以單頻網傳輸架構與單蜂巢點對多點傳輸架構所組成的複合傳輸架構，具有較好的平均蜂巢頻譜使用效率。
圖7是繪示根據本發明之一實施例的一種傳輸系統之示意簡圖。請參照圖7，在本實施例中，傳輸系統700係施行上述傳輸模式選擇方法，以選擇複數個候選傳輸模式中之一者，以傳遞一群播與廣播服務。也就是傳輸系統700在傳遞群播與廣播服務前，或是傳遞群播與廣播服務的區間內，可動態地選擇與改變整體的傳輸模式。傳輸模式的定義已於上述實施例中詳述，因此不在此作贅述。
接著，請參照圖7，傳輸系統700包括參與傳遞該群播與廣播服務的至少一基地台702、一記錄模組706、一統計模組708、一分析模組710以及一選擇模組712。其中，每一基地台的一傳輸天線均為一全向性天線。統計模組708，統計每一基地台702的一涵蓋範圍內(亦即基地台的訊號涵蓋範圍)，訂閱群播與廣播服務的訂閱用戶(subscriber)的一用戶數量(亦即前述實施例中的步驟S101)。
之後，根據傳輸系統700中參與傳遞群播與廣播服務的一基地台數量，與每一基地台的一涵蓋率、涵蓋範圍、用戶數量以及用戶分佈，統計模組708將可以統計傳輸系統700分別以候選傳輸模式，來傳遞群播與廣播服務所對應的數個平均蜂巢效能(步驟S105)。
分析模組710會分析候選傳輸模式傳遞群播與廣播服務，所分別對應的平均蜂巢效能(步驟S111)。選擇模組712選擇具有最大的該平均蜂巢效能的候選傳輸模式，做為傳輸系統700傳遞群播與廣播服務的一傳輸模式(步驟S115)。於上述實施例中，每一候選傳輸模式所對應的平均蜂巢效能，可以例如是一平均蜂巢消息量(mutual information per cell)或一平均蜂巢頻譜使用效率(spectral efficiency per cell)。
圖8是繪示根據本發明之一實施例的一種傳輸系統中之一統計模組的示意簡圖。以傳輸系統中之基地台的平均蜂巢頻譜使用效率，作為評估候選傳輸模式的效能基準時，圖7中的傳輸系統700中的統計模組708還包括：一訊號對干擾與雜訊比計算模組802、一對應模組804、一頻譜使用效率計算模組806以及一平均計算模組808。
訊號相對於干擾與雜訊之比的計算模組802，會計算傳輸系統700以每一候選傳輸模式傳遞群播與廣播服務時，每一基地台所分別對應的訊號相對於干擾與雜訊之比(signal to interference and noise ratio，SINR)(前述實施例中步驟S301)。
於一實施例中，於一傳輸模式所提供的傳輸架構拓撲下，當一基地台的一傳輸架構為單蜂巢點對多點傳輸架構或是單蜂巢點對多點中繼傳輸架構時，訊號相對於干擾與雜訊之比的計算模組802，可以計算在此基地台的涵蓋範圍內，距離基地台最遠的訂閱用戶所接收群播與廣播服務的訊號對干擾與雜訊比。另外，當此基地台的傳輸架構為單頻網傳輸架構或單頻網中繼傳輸架構時，訊號相對於干擾與雜訊之比的計算模組802，會計算位在此基地台的涵蓋範圍的邊界上的訂閱用戶中之一者，所接收之群播與廣播服務的訊號相對於干擾與雜訊之比。
更明確的說，當基地台的該傳輸架構為單蜂巢點對多點傳輸架構時，訊號相對於干擾與雜訊之比的計算模組802，會根據前述實施例中的式(h)，計算出基地台所對應的該訊號相對於干擾與雜訊之比SINR SC-PTM 。
而當基地台的傳輸架構為單蜂巢點對多點中繼傳輸架構時，訊號相對於干擾與雜訊之比的計算模組802，會根據前述實施例中的式(i)，計算出計算基地台所對應的訊號相對於干擾與雜訊之比SINR SC-PTM,RELAY 。
當基地台的傳輸架構為單頻網傳輸架構時，訊號相對於干擾與雜訊之比的計算模組802，會根據前述實施例中的式(j)，計算出基地台所對應的該訊號對干擾與雜訊比SINR SFN 。
當基地台的傳輸架構為單頻網中繼傳輸架構時，訊號’相對於干擾與雜訊之比的計算模組802，會根據前述實施例中的式(k)，計算出基地台所對應的訊號對干擾與雜訊比SINR SFN,RELAY 。
對應模組804會根據每一基地台所分別對應的訊號相對於干擾與雜訊之比，來分別確認出傳輸系統分別以候選傳輸模式來傳遞該群播與廣播服務時，每一基地台所分別對應的單位符元可傳輸資料量(步驟S305)。
如先前實施例中的式(l)所示，每一基地台所分別對應的單位符元可傳輸資料量，會被視為每一基地台所分別對應的訊號對干擾與雜訊比的函數。因此對應模組504會藉由表二的訊號相對於干擾與雜訊之比與各階級調變與編碼技術對應表，來將訊號相對於干擾與雜訊之比的計算模組802，所計算出來的每一基地台所對應之訊號相對於干擾與雜訊之比，分別對應至每一基地台的單位符元可傳輸資料量。
接著，頻譜使用效率計算模組806會根據單位符元可傳輸資料量，以計算出傳輸系統700分別以不同的候選傳輸模式來傳遞該群播與廣播服務時，每一基地台的單蜂巢頻譜使用效率(步驟S311)。於一實施例中，於每一候選傳輸模式下，頻譜使用效率計算模組806會根據前述實施例中的式(m)，計算出計算每一基地台的單蜂巢效能DL 。
繼之，平均計算模組808，會根據傳輸系統700中之參與傳遞群播與廣播服務的基地台數量，以及每一基地台的單蜂巢頻譜使用效率，分別統計以不同候選傳輸模式傳遞群播與廣播服務時，傳輸系統700所分別對應的平均蜂巢頻譜使用效率(步驟S315)。
於又一實施例中，當基地台的傳輸架構為單蜂巢點對多點傳輸架構或單蜂巢點對多點中繼傳輸架構時，考量基地台涵蓋範圍、訂閱用戶於單一基地台的涵蓋範圍內的用戶分佈、用戶數量以及各種不同的涵蓋率等因素，統計模組708將參考前述實施例中的式(l)所對應出之不同最遠距離的離基地台最遠訂閱用戶，在不同傳輸模式下的單位符元可傳輸資料量，並且以前述實施例中的式(o)來計算基地台的涵蓋範圍內的單蜂巢頻譜使用效率DL (前述實施例中的步驟S105)。
當基地台的該傳輸架構為單頻網傳輸架構或單頻網中繼傳輸架構時，統計模組708會計算位在基地台的涵蓋範圍的一邊界上的訂閱用戶中之一者，所接收群播與廣播服務的訊號相對於干擾與雜訊比，並且根據訊號相對於干擾與雜訊之比與前述算式(m)，以計算出傳輸系統700以一候選傳輸模式來傳遞群播與廣播服務時，基地台的單蜂巢頻譜使用效率DL 。最後，以統計模組708中的平均計算模組808，傳輸系統700中參與傳遞群播與廣播服務的基地台數量，以及每一基地台的單蜂巢頻譜使用效率，會分別統計以不同候選傳輸模式傳遞群播與廣播服務時，傳輸系統700所分別對應的平均蜂巢頻譜使用效率。
圖9是繪示根據本發明之一實施例的一種傳輸系統中之一初步篩選模組的示意簡圖。於再一實施例中，請參照圖9，傳輸系統700還包括一初步篩選模組900，其會根據每一基地台的用戶數量，由候選傳輸模式中篩選出部分候選傳輸模式。更明確的說，此初步篩選模組900包含一分類模組902、一拓撲建立模組904以及一拓撲篩選模組906。初步篩選模組900中的分類模組902會根據每一基地台的用戶數量，初步將每一基地台的傳輸架構類型分類為單蜂巢點對多點傳輸架構類型(包含單蜂巢點對多點傳輸架構與單蜂巢點對多點中繼傳輸架構)，或是單頻網傳輸架構類型(包含單頻網傳輸架構與單頻網中繼傳輸架構)(步驟S401)。
之後，拓撲建立模組904，會根據傳輸系統700中的每一基地台的傳輸架構類型，來建立一傳輸架構初步拓撲(步驟S405)。拓撲篩選模組706，則會根據傳輸架構初步拓撲，從候選傳輸模式中篩選出與傳輸架構初步拓撲相似的候選傳輸模式(步驟S411)。更明確的說，當基地台的用戶數量大於等於七時，則將此基地台的傳輸架構類型分類為單頻網傳輸架構類型。然而，當基地台的用戶數量小於七時，則將基地台的傳輸架構類型分類為單蜂巢點對多點傳輸架構類型。
值得注意的是，本發明的傳輸系統中的所有模組皆可以一電腦可讀寫程式具體實施，並由一處理器來執行此電腦可讀寫程式，以執行本發明所提供的傳輸模式選擇方法。
本發明提出一種群播與廣播傳輸模式的選擇機制，其係用來選取傳輸系統中各個基地台各自的傳輸架構，以提高傳輸系統的整體傳輸效能。同時，另外加入各個基地台的涵蓋率、涵蓋範圍、訂閱用戶分佈(訂閱用戶與基地台的距離機率)與用戶數量等變數並提出各種計算公式，以推算出各種不同傳輸模式下的整體傳輸效能，進而可動態地選擇最大傳輸效能所對應的傳輸模式，來傳遞群播與廣播服務。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
S101~S115．．．方法流程步驟
200a、200b、200c、200d、700．．．傳輸系統
BS0~BS18、502．．．基地台
204b、204d．．．中繼站
S301~S315．．．方法流程步驟
S401~S411．．．方法流程步驟
706．．．記錄模組
708．．．統計模組
710．．．分析模組
712．．．選擇模組
802．．．訊號對干擾與雜訊比計算模組
804．．．對應模組
806．．．頻譜使用效率計算模組
808．．．平均計算模組
900．．．篩選模組
902．．．分類模組
904．．．拓撲建立模組
906．．．拓撲篩選模組
圖1是繪示根據本發明一實施例的一種傳輸模式選擇方法的示意簡圖。
圖2A繪示根據本發明一實施例的一種全區域單蜂巢點對多點傳輸架構拓撲示意圖。
圖2B繪示根據本發明一實施例的一種單蜂巢點對多點中繼傳輸架構與單蜂巢點對多點傳輸架構的複合傳輸架構拓撲示意圖。
圖2C繪示根據本發明一實施例的一種單頻網傳輸架構與單蜂巢點對多點傳輸架構的複合傳輸架構拓撲示意圖。
圖2D繪示根據本發明一實施例的一種單頻網中繼傳輸架構與單蜂巢點對多點傳輸架構的複合傳輸架構拓撲示意圖。
圖3是繪示根據本發明一實施例的一種統計傳輸系統分別以候選傳輸模式傳遞該群播與廣播服務所對應的平均蜂巢效能的步驟的示意簡圖。
圖4繪示根據本發明一實施例的一種統計傳輸系統的初步篩選步驟的示意簡圖。
圖5是不同用戶數量及95%涵蓋範圍下使用各種傳輸模式的平均蜂巢消息量趨勢圖。
圖6是不同用戶數量及95%涵蓋範圍下使用各種傳輸模式的平均蜂巢頻譜使用效率趨勢圖。
圖7是繪示根據本發明一實施例的一種傳輸系統的示意簡圖。
圖8是繪示根據本發明一實施例的一種傳輸系統中的一統計模組的示意簡圖。
圖9是繪示根據本發明一實施例的一種傳輸系統中的一初步篩選模組的示意簡圖。
S101~S115．．．方法流程步驟

Claims (12)

  1. 一種傳輸模式選擇方法，其係用於一傳輸系統以選擇複數個候選傳輸模式中之一者，來傳遞一群播與廣播服務，其中該傳輸系統包括參與傳遞該群播與廣播服務的至少一基地台，該方法包括：統計每一該些基地台的一涵蓋範圍內，訂閱該群播與廣播服務的複數個訂閱用戶之一用戶數量；根據該傳輸系統中參與傳遞該群播與廣播服務的一基地台數量，與每一該些基地台的一涵蓋率、該涵蓋範圍、該用戶數量以及一用戶分佈，來統計該傳輸系統分別以該些候選傳輸模式，來傳遞該群播與廣播服務所對應的複數個平均蜂巢效能；分析該些候選傳輸模式於傳遞該群播與廣播服務時，所分別對應的該些平均蜂巢效能；以及選擇具有最大的該平均蜂巢效能之該候選傳輸模式，以做為該傳輸系統傳遞該群播與廣播服務的一傳輸模式。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之傳輸模式選擇方法，其中每一該些傳輸模式所對應的該平均蜂巢效能，包括一平均蜂巢消息量或一平均蜂巢頻譜使用效率。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之傳輸模式選擇方法，其中當每一該些傳輸模式所對應的該平均蜂巢效能為該平均蜂巢頻譜使用效率時，統計該傳輸系統分別以該些候選傳輸模式，來傳遞該群播與廣播服務所對應的該些平均蜂巢效能之步驟包括：計算該傳輸系統以每一該些候選傳輸模式傳遞該群播與廣播服務時，每一該些基地台所分別對應的複數個訊號相對於干擾與雜訊之比；根據該些訊號相對於干擾與雜訊之比，分別確認出該傳輸系統分別以該些候選傳輸模式，來傳遞該群播與廣播服務時，每一該些基地台所分別對應的複數個單位符元可傳輸資料量；根據該些單位符元可傳輸資料量，計算出該傳輸系統分別以該些候選傳輸模式，來傳遞該群播與廣播服務時，每一該些基地台的一單蜂巢頻譜使用效率；以及根據該基地台數量以及每一該些基地台的該單蜂巢頻譜使用效率，分別統計以該些候選傳輸模式來傳遞該群播與廣播服務時，該傳輸系統所分別對應的該些平均蜂巢頻譜使用效率。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之傳輸模式選擇方法，其中每一該些傳輸模式是選自於由一單蜂巢點對多點傳輸架構、一單蜂巢點對多點中繼傳輸架構、一單頻網傳輸架構、一單頻網中繼傳輸架構或上述傳輸架構之組合所組成的群組。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之傳輸模式選擇方法，其於統計每一該基地台的該用戶數量的步驟之後，與統計以該些候選傳輸模式來傳遞該群播與廣播服務，所對應的該些平均蜂巢效能的步驟之前，還包括：進行一初步篩選，以根據每一該些基地台的該用戶數量，由該些候選傳輸模式中篩選出部分的該些候選傳輸模式，其中所篩選出之部分的該些候選傳輸模式，將用於後續統計該傳輸系統分別以該些候選傳輸模式，來傳遞該群播與廣播服務所對應的該些平均蜂巢效能的步驟。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之傳輸模式選擇方法，其中該初步篩選包括：根據每一該些基地台的該用戶數量，將每一該些基地台的一傳輸架構類型，分類為一單蜂巢點對多點傳輸架構類型或一單頻網傳輸架構類型；以及根據該傳輸系統中的每一該些基地台的該傳輸架構類型，所建立的一傳輸架構初步拓撲，從該些候選傳輸模式中篩選出與該傳輸架構初步拓撲，相似的部分該些候選傳輸模式。
  7. 一種傳輸系統，其係用於傳遞一群播與廣播服務，該傳輸系統包括：參與傳遞該群播與廣播服務的至少一基地台；一記錄模組，其會記錄於每一該些基地台的一涵蓋範圍內，訂閱該群播與廣播服務的複數個訂閱用戶的一用戶數量；一統計模組，其係根據該傳輸系統中參與傳遞該群播與廣播服務的一基地台數量，與每一該些基地台的一涵蓋率、該涵蓋範圍、該用戶數量以及一用戶分佈，來統計該傳輸系統分別以該些候選傳輸模式，來傳遞該群播與廣播服務所對應的複數個平均蜂巢效能；一分析模組，其會分析該些候選傳輸模式於傳遞該群播與廣播服務時，所分別對應的該些平均蜂巢效能；以及一選擇模組，其會選擇具有最大的該平均蜂巢效能的該候選傳輸模式，以做為該傳輸系統傳遞該群播與廣播服務的一傳輸模式。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之傳輸系統，其中每一該些傳輸模式所對應的該平均蜂巢效能，包括一平均蜂巢消息量或一平均蜂巢頻譜使用效率。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之傳輸系統，其中當每一該些傳輸模式，所對應的該平均蜂巢效能為該平均蜂巢頻譜使用效率時，該統計模組包括：一訊號相對於干擾與雜訊之比計算模組，計算該傳輸系統以每一該些候選傳輸模式傳遞該群播與廣播服務時，每一該些基地台所分別對應的複數個訊號相對於干擾與雜訊之比；一對應模組，其會根據該些訊號相對於干擾與雜訊之比，分別確認出該傳輸系統分別以該些候選傳輸模式來傳遞該群播與廣播服務時，每一該些基地台所分別對應的複數個單位符元可傳輸資料量；一頻譜使用效率計算模組，其會根據該些單位符元可傳輸資料量，來計算出該傳輸系統分別以該些候選傳輸模式傳遞該群播與廣播服務時，每一該些基地台的一單蜂巢頻譜使用效率；以及一平均計算模組，其會根據該基地台數量以及每一該些基地台的該單蜂巢頻譜使用效率，而分別統計以該些候選傳輸模式傳遞該群播與廣播服務時，該傳輸系統所分別對應的該些平均蜂巢頻譜使用效率。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之傳輸系統，其中每一該些傳輸模式是選自於由一單蜂巢點對多點傳輸架構、一單蜂巢點對多點中繼傳輸架構、一單頻網傳輸架構、一單頻網中繼傳輸架構或上述之傳輸架構組合所組成的群組。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之傳輸系統，還包括：一初步篩選模組，其會根據每一該些基地台的該用戶數量，而由該些候選傳輸模式中篩選出部分該些候選傳輸模式。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之傳輸系統，其中該初步篩選模組包括：一分類模組，其會根據每一該些基地台的該用戶數量，將每一該些基地台的一傳輸架構類型，分類為一單蜂巢點對多點傳輸架構類型或是一單頻網傳輸架構類型；一拓撲建立模組，其會根據該傳輸系統中的每一該些基地台的該傳輸架構類型，來建立一傳輸架構初步拓撲；以及一拓撲篩選模組，其會根據該傳輸架構初步拓撲，而從該些候選傳輸模式中篩選出與該傳輸架構初步拓撲相似的部分該些候選傳輸模式。
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