专利名称：用于在无线广播网络中发送多个流的方法
技术领域：
本发明主要涉及广播系统，尤其涉及从来自不同地理区域的发射机广播内容。
背景技术：
无线通信系统广泛用于提供各种类型的通信内容，如话音、数据等。这些系统可以是多址系统，其通过共享可用的系统资源(例如，带宽和发射功率)能够支持同多个用户进行通信。例如，这样的多址系统包括码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统和正交频分多址(OFDMA)系统。
无线通信系统还采用广播系统，其中，一部分前向链路资源专用于广播内容。在广播系统中，所有接收者处理通过专用的前向链路(即，构成共享信道的频率音调)接收到的数据，就好像这些信息的目标就是接收者一样。典型的广播系统不需要来自接收者的任何有关数据接收的确认。但是，系统运营商通常将AP(即，接入点)配置成使用低数据速率(例如，重复构成该内容的传输数据分组)和高功率，从而确保基站覆盖区域内的所有移动站都能接收到内容，包括远离基站的所有移动站。然而，通常情况下，仅远离当前服务基站工作的移动站才需要低数据速率。因此，在基站附近工作的所有移动站都无法享受到更高的数据速率。
因此，需要一种管理广播资源以便减少覆盖黑洞(coverage hole)的方法。
发明内容
相应地，本申请提供了一种方法和装置，其用于将收到的内容转换成第一流和第二流，用第一音调发送所述第一流，用正交方案发送所述第二流。通过阅读附图、发明详述和所附的权利要求书，可以更全面地理解本发明的所有优点和保护范围。
通过参考下面参照附图做出的详细说明，本发明的特点、本质和优点将变得更加显而易见，在这些附图中，相同的标记表示相同的部件或步骤，其中图1给出了无线多址通信系统的示意图；图2是通信系统的框图；图3给出了通信系统的示例性的帧；以及图4给出了用两个流来广播内容的流程。
具体实施例方式
在本文中所用的词语“示例性”指的是“用作示例、例子或说明”。在本文中描述成“示例性”的任何实施例或设计都不应解释为较其他实施例或设计优选或更有优势。在本文中所用的词语“收听”指的是终端接收给定信道上的数据并对其进行处理。
图1示出了采用多载波调制的无线多址通信系统100的示意图。图示的系统100包括接入点，例如102a和102b，它们与多个接入终端130a-130b进行通信。为简单起见，图1中仅给出了两个接入点102a和102b以及两个接入终端130a-130b。为便于讨论，当提及单个接入终端(AT)时，使用130x；当提及单个接入点(AP)时，将使用102x。下面参照图2描述接入终端130x和接入点102x的组成部件。
为便于说明，AP102a为服务区1提供服务，AP102b为服务区2提供服务。AP102a的服务区由106进行定义，具有半径向量120；AP102b的服务区由108进行定义，具有半径向量122。如下所述，区域106和108是用广播系统的基本流进行服务的。注意，106和108假定不存在干扰。一旦将AP102a和102b相邻地放置，如图1所示，服务区就会减小，如覆盖黑洞116所定义的那样。此外，AP102a和102b还分别定义了服务区110和112，并用分层机制进行区域服务(例如，同时使用增强流和基本流)，下面还将对此进行讨论。
如上所述，示出的覆盖黑洞116用于说明来自AP102a和AP102b的信号相互干扰的区域。为便于说明，示出的覆盖黑洞边界114定义了覆盖黑洞106。如图1所示，在覆盖黑洞边界114内工作的AT130b将无法接收到内容。
接入点102x是用于与一个或多个用户接入终端进行通信的电子设备，故也被称作基站、基本终端、固定终端、固定站、基站控制器、控制器、发射机或其他术语。在下面的描述中，接入点、基本终端和基站可以互换地使用。接入点102x可以是通用计算机、标准的膝上电脑、固定终端、电子设备，其根据OFDMA、CDMA、GSM、WCDMA等定义的空中接口方法发射、接收和处理数据，或者，是包括有计算机芯片的电子模块，其由控制器或处理器控制，根据OFDMA、CDMA、GSM、WCDMA等定义的空中接口方法发射、接收和处理数据。
AT130x是经由通信链路与接入点进行通信的电子设备。AT130x也可被称作终端、用户终端、远程站、移动站、无线通信设备、接收方终端或其他术语。AT130x、移动终端、用户终端、终端可以在下面的描述中互换地使用。在任一给定时刻，每个AT130x可以通过下行链路和/或上行链路同一个或多个接入终端进行通信。下行链路(即，前向链路)指的是从接入点到AT130x的传输，上行链路(即，反向链路)指的是从AT130x到接入点的传输。AT130x可以是标准的膝上电脑、个人电子组织器或助理、移动电话、蜂窝电话、电子设备，其根据OFDMA、CDMA、GSM、WCDMA等系统定义的空中接口方法发射、接收和处理数据，或者，是包括有一个或多个计算机芯片的电子模块，其由控制器或处理器控制，根据OFDMA、CDMA、GSM、WCDMA等系统定义的空中接口方法发射、接收和处理数据。
系统控制器140连接到接入点，还可以连接到其他系统/网络(例如，分组数据网络)。系统控制器140协调和控制与之相连的接入点。经由接入点，系统控制器140还控制在这些终端之间以及在这些终端和与其他系统/网络相连的用户之间的数据路由。系统控制器140可用于更新基本流和增强流的发射信息。
图2的框图给出了多址多载波通信系统200中的两个接入点102x和102y以及一个AT130x的实施例。在接入点102x中，发射(TX)数据处理器214接收来自数据信源212的内容数据以及来自控制器220和调度器230的信令和其他信息。这些不同类型的数据可以通过不同的传输或广播信道进行发送。TX数据处理器214用多载波调制(例如，OFDM)对收到的数据进行编码和调制，以提供调制数据(例如，OFDM符号)。例如，控制器220将内容转换成两个数据流基本流和增强流。控制器220基于预定的方案，调制该流。然后，发射机单元(TMTR)216处理调制数据，以生成下行链路调制信号，然后将其从天线218发射出去。
终端130x通过天线252接收调制信号，并将其提供给接收机单元(RCVR)254。接收机单元254处理收到的信号，并将其数字化，从而提供采样。然后，接收(RX)数据处理器256对采样进行解调和解码，从而提供解码数据，其可能包括恢复出来的业务数据、消息、信令等。可以将业务数据提供给数据信宿258，将针对该终端发送的载波分配信息提供给控制器260。
控制器260基于AP102x在注册过程中提供的信息，处理收到的数据流。对于每个活动终端130而言，TX数据处理器274接收来自数据源272的业务数据和来自控制器260的信令和其他信息。各种类型的数据由TX数据处理器274使用分配的载波进行编码和调制，并由发射机单元276作进一步处理，以生成上行链路调制信号，然后将其从天线252发射出去。
在接入点102x，来自终端的发射和调制信号由天线218接收，由接收机单元232处理，并由RX数据处理器234解调和解码。接收机单元232可以估计针对各终端的接收信号质量(例如，接收信噪比(SNR))，并将该信息提供给控制器220。然后，控制器220可以导出针对每个终端的PC命令，从而将该终端的接收信号质量维持在可接受的范围内。RX数据处理器234将针对每个终端恢复出来的反馈信息(例如，所需的发射功率)提供给控制器220和调度器230。
为清楚起见，本文描述的技术是结合使用正交频分复用(OFDM)的OFDMA系统而展开描述的。在该系统中，对于前向链路而言，用数个帧来发送信令信息、内容数据等。图3示出了在OFDMA系统中使用的帧302。该帧由频率和时间来定义。在每个帧内，基于可用的资源，多个音调，如304、306和308，被定义用于发送数据。音调包括持续时间内的频率值。频率值由运营商基于可用的资源来确定。下面将详细说明，为了用分层调制发送流，可以使用音调304，其中，可以将两个流进行分层，来传输这些流。使用的是正交方案，其中，第一AP102x使用音调306，第二AP102x使用音调308。这样，根据AT130b的关联服务区域，在覆盖黑洞内工作的AT130b就可以丢弃在音调306或308上接收到的信息。例如，如果AT130b与服务器区域2(由第二AP102x提供服务)相关联，则AT130b将忽略第一AP102x发送的音调306。
根据一个实施例，在广播系统中采用分层调制(也被称为分层方案)。分层调制包括将多个流一起发送，其中每个流指向具有特定最小信道质量的一组用户。具有更好信道质量的用户(靠近AP102x的用户)将能够对一个以上的流进行解码，从而达到更高的数据速率。由于充分处于服务区域内的用户很可能有更好的信道，所以，分层调制的目标是在信道的内部提供更好的吞吐量。将此与重用提供的折衷结合起来，我们的建议背后的基本思想可以总结为在利用了分层调制的系统中，对于不同流使用不同的重用技术。
为简单起见，用OFDM系统来进行说明。注意，本文描述的方法可用于任何其他在发射机之间提供广播能力和正交化能力的系统。此外，对于一个服务区，仅仅使用一个AP102x，为便于说明，此处使用了两个服务区，如上面的图1所示。此外，广播是使用OFDM完成的，而重用是通过将不相交的音调组分配给各AP102x来实现的。每个组中的音调数量相等。假定来自各AP102x的信号穿过加性高斯白噪声(AWGN)信道，分层调制包括发送两个流，基本流指向服务区中的所有用户，增强流指向具有更好信噪比(SNR)的用户。
假设OFDM方案包括使用2N个数据音调。这2N个音调分成两个不相交的集合，Nb，1和Nb，2，它们各有N个音调。在第一AP102x，在不同音调上发送的符号表示为S1(k)=Pb,1xb,1(k)+Pe,1xe,1,k∈Nb,1]]>=Pe,1xe,1(k),k∈Nb,2]]>其中，xb，1和xb，2是来自基本流和增强流的符号(即，分层方案)，它们分别具有功率Pb，1和Pe，1。换言之，基本流和增强流都是在Nb，1个音调上发送的，而只有增强流是在剩余的Nb，2个音调上发送的。注意，分配给基本流的功率通常大于分配给增强流的功率，并且，必须满足总体约束NPb，1+2NPe，1＝常数 公式1来自第二服务区的符号可以通过类似方式进行表示，其中，基本流在Nb，2个音调上发送，增强流在所有音调上发送。
现在考虑服务区1中任何点在音调k的接收符号y(k)＝s1(k)+βs2(k)+n(k)其中，β表示来自第二AP102x的信号强度相对于来自第一AP102x的信号强度的比值，n(k)是方差为σ2的高斯噪声，参数β和σ2取决于覆盖区中的位置。因此，对于Nb，1中的音调组来说，接收机观察到的干扰来自两个服务区的增强流，但没有来自基本流2。对基本流的解码将两个增强流视为加性干扰。一旦将基本流解码，就将其从接收符号中减去，从而增强流1观察到的干扰来自所有音调上的增强流2。此外，对于Nb，2中的音调，也同样观察到来自基本流2的干扰。增强流的解码将这些视为加性干扰。来自基本流2的干扰可能会严重降低增强流1的性能，但问题的关键是，增强流1预期仅仅在内部点被解码，因此，将会大大地衰减基本流2。
我们可以基于香农容量和AWGN信道，将上述方案的性能用理论频谱效率进行表示。基本流的速率取决于服务区1中的最坏情形SINR(信号与干扰加噪声比)，其中，SINR包括来自两个增强流的干扰。假定p代表处于覆盖边缘的一点，噪声方差为σp2，干扰衰减为p。基本流的频谱效率表示为Rb,1=12log(1+Pb,1σp2+Pe,1+βpPe,2)bps/Hz]]>公式2其中，因子1/2出现了，因为我们仅使用了半数的音调。
同样，增强流的速率受制于较小覆盖区中的最坏情形SINR，其中，SINR包括基本流2和增强流2。假定对于增强流，σq2和βq是处于覆盖边缘的一点的噪声方差。注意，由于该覆盖区小于基本流的覆盖区，所以，我们得到βq＜βp和σp2＜σp2。因此，在点q的总干扰较小，基本流在q是可解码的。在点q，增强流的速率表示为Re,1=12log(1+Pe,1σq2+βqPe,2)+12(1+Pe,1σq2+βq(Pe,2+Pb,2))bps/Hz]]>公式3对于典型的干扰情况，可以看出，基本流和增强流的上述速率大于基本流没有重用情况下的速率(即，所有2N个音调用于基本流和增强流)以及重用因子为2的速率(即，在每个发射机处，只有N个音调用于基本流和增强流)。
通常情况下，服务提供商规定AP的物理位置。此后，识别出多个AP有可能具有覆盖黑洞，如上所述。对于这些AP，用于执行所公开实施方式的音调可以预先选定，无线地修改，或者由接入控制器动态地控制。
图4给出的流程400不出了用两个流来广播内容。AP102x执行流程400的步骤，其使用图2描述的各种部件中的至少一个，例如，控制器220、调度器230、存储器222、TX数据处理器214、RX数据处理器234等。在一个实施例中，预先选择AP102x使用上述的技术。在步骤402，AP102x将内容转换成两个流，第一流(即，增强流)和第二流(即，基本流)。这些流可以是内容的数据分组系列。对增强流进行调制，以便在比基本流小的覆盖区内提供附加的数据速率。在步骤404，AP102x使用分层方案将两个流发射出去，如上所述。在步骤406，AP102x使用预先选定的音调来发射基本流。预先选定的音调的频率与一个或多个相邻AP102x所用的音调的频率正交。在另一实施例中，相同的频率可用于发射基本流，其中，发射的时间(符号)正交于相邻的AP102x。
本文描述的技术可通过多种手段来实现。例如，这些技术可以用硬件、软件或软硬件结合的方式来实现。对于硬件实现，用于这些技术的处理单元(例如，控制器220和270，TX处理器214和RX处理器234，等等)可以实现在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本文所述功能的其他电子单元或其组合中。
对于软件实现，本文描述的这些技术可用执行本文所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元(如，图2中的存储器222)中，并由处理器(如控制器220)执行。存储器单元可以实现在处理器内或处理器外，在后一种情况下，它经由本领域中公知的各种手段，可通信地连接到处理器。
本文包括的小标题用于参考和便于查找特定的部分。这些小标题并不限定其下面描述的概念的范围，这些概念可应用于整篇说明书的其他部分。
所公开实施例的上述描述可使本领域的技术人员实现或者使用本发明。对于本领域技术人员来说，这些实施例的各种修改是显而易见的，并且这里定义的通用原理也可以在不脱离本发明的精神和范围的基础上应用于其他实施例。因此，本发明并不限于这里给出的实施例，而是与符合这里公开的原理和新颖特征的最广范围相一致。
权利要求
1.一种用于在无线通信系统中广播内容的方法，所述方法包括下列动作将所述内容转换成第一流和第二流；用第一音调发送所述第一流；以及用正交方案发送所述第二流。
2.如权利要求1所述的方法，其中，用正交方案发送所述第二流的所述动作还包括下列动作利用与相邻接入点所用的音调正交的第二音调。
3.如权利要求1所述的方法，还包括下列动作用所述第一音调将所述第二流随同所述第一流一起发送出去。
4.如权利要求1所述的方法，其中，发送所述第一流的所述动作包括以第一数据速率发送所述第一流的动作；以及发送所述第二流的所述动作包括以第二数据速率发送所述第一流的动作。
5.如权利要求3所述的方法，其中，发送所述第一流的所述动作包括以第一数据速率发送所述第一流的动作；以及发送所述第二流的所述动作包括以低于所述第一数据速率的第二数据速率发送所述第一流的动作。
6.如权利要求1所述的方法，其中，发送所述第二流的动作还包括下列动作对于第二流，使用与用于第一流的功率电平不同的功率电平。
7.如权利要求3所述的方法，还包括下列动作在所述第一音调上将所述第一流和所述第二流进行分层。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述发送动作还包括根据码分多址(CDMA)方案进行发送的动作。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述发送动作还包括根据正交频分复用(OFDM)方案进行发送的动作。
10.如权利要求1所述的方法，其中，所述发送动作还包括根据正交频分多址(OFDMA)方案进行发送的动作。
11.一种用于在无线通信系统中广播内容的装置，所述装置包括将所述内容转换成第一流和第二流的模块；用第一音调发送所述第一流的模块；以及用正交方案发送所述第二流的模块。
12.如权利要求11所述的装置，其中，发送所述第二流的所述模块包括利用与相邻接入点所用的音调正交的第二音调的模块。
13.如权利要求11所述的装置，还包括用所述第一音调将所述第二流随同所述第一流一起发送出去的模块。
14.如权利要求11所述的装置，其中，发送所述第一流的所述模块包括以第一数据速率发送所述第一流的模块；以及发送所述第二流的所述模块包括以第二数据速率发送所述第一流的模块。
15.如权利要求13所述的装置，其中，发送所述第一流的所述模块包括以第一数据速率发送所述第一流的模块；以及发送所述第二流的所述模块包括以低于所述第一数据速率的第二数据速率发送所述第一流的模块。
16.如权利要求11所述的装置，还包括使用与用于第一流的功率电平不同的功率电平来发送所述第二流的模块。
17.如权利要求13所述的装置，还包括在所述第一音调上将所述第一流和所述第二流进行分层的模块。
18.如权利要求11所述的装置，其中，所述发送模块还包括根据码分多址(CDMA)方案进行发送的模块。
19.如权利要求11所述的装置，其中，所述发送模块还包括根据正交频分复用(OFDM)方案进行发送的模块。
20.如权利要求11所述的装置，其中，所述发送模块还包括根据正交频分多址(OFDMA)方案进行发送的模块。
21.无线通信系统中的一种装置，包括电子设备，所述电子设备将收到的内容转换成第一流和第二流，用第一音调发送所述第一流，以及，用正交方案发送所述第二流。
22.如权利要求21所述的装置，其中，所述电子设备利用与相邻接入点所用的音调正交的第二音调。
23.如权利要求21所述的装置，所述电子设备还用所述第一音调将所述第二流随同所述第一流一起发送出去。
24.如权利要求21所述的装置，其中，所述电子设备还以第一数据速率发送所述第一流；以及所述电子设备还以第二数据速率发送所述第一流。
25.如权利要求23所述的装置，其中，所述电子设备还以第一数据速率发送所述第一流；以及所述电子设备还以低于所述第一数据速率的第二数据速率发送所述第一流。
26.如权利要求21所述的装置，其中，所述电子设备还使用与用于第一流的功率电平不同的功率电平。
27.如权利要求23所述的装置，所述电子设备还在所述第一音调上将所述第一流和所述第二流进行分层。
28.一种包括有指令的机器可读介质，当由机器执行时所述指令使所述机器执行下列操作将内容转换成第一流和第二流；用第一音调发送所述第一流；以及用正交方案发送所述第二流。
29.如权利要求28所述的机器可读介质，其中，导致用正交方案发送所述第二流的所述机器可读指令还包括下列指令利用与相邻接入点所用的音调正交的第二音调。
30.一种广播系统，所述系统包括第一接入点和相邻接入点；所述第一接入点将内容转换成第一流和第二流，用第一音调发送所述第一流，以及，用第二音调发送所述第二流。
31.如权利要求30所述的广播系统，其中，第一接入点所用的所述第二音调与所述相邻接入点所用的音调正交。
全文摘要
相应地，本发明提供了一种方法和装置，其用于将收到的内容转换成第一流和第二流，用第一音调发送所述第一流，用正交方案发送所述第二流。一种分层方案用于发送覆盖较小区域的基本流，增强流用于覆盖大的利用正交方案。
文档编号H04L5/06GK1939025SQ200580009898
公开日2007年3月28日 申请日期2005年1月28日 优先权日2004年1月28日
发明者阿肖克·曼特拉瓦迪, 阿南德·D·苏布拉马尼亚姆, 达南杰伊·阿肖克·戈尔 申请人:高通股份有限公司