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1、(10)申请公布号 CN 102480684 A (43)申请公布日 2012.05.30 C N 1 0 2 4 8 0 6 8 4 A *CN102480684A* (21)申请号 201010554769.X (22)申请日 2010.11.22 H04W 4/06(2009.01) H04W 28/16(2009.01) H04N 21/6405(2011.01) (71)申请人上海贝尔股份有限公司 地址 201206 上海市浦东金桥宁桥路388号 (72)发明人陈宇 杜鸿飞 胡中骥 (74)专利代理机构北京市金杜律师事务所 11256 代理人王茂华 (54) 发明名称 用于无线通信中。
2、多播的方法和设备 (57) 摘要 本发明提供了用于无线通信中多播的方法和 设备，其中方法包括：分别提取视频帧内各个视 频块中具有相同重要性等级的比特，以便形成多 个具有不同重要性等级的数据流；利用多个不同 的编码率依次循环地对所述多个数据流分别进行 编码；根据重要性等级将编码后的所述多个数据 流划分成多个组并对各个组分配不同的功率；以 及根据分配的功率对多个数据流进行多播。利用 本发明的方法和设备，可以实现接收信号的平滑 质量降级并且获得很好的频谱效率。另外，由于本 发明的分组大小、编码率以及功率分配等级都是 可配置的，因此也提供了良好的伸缩性和灵活性， 适应于运营商的不同要求。 (51)In。
3、t.Cl. 权利要求书1页 说明书6页 附图6页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 6 页 1/1页 2 1.一种用于无线通信中多播的方法，包括： 分别提取视频帧内各个视频块中具有相同重要性等级的比特，以便形成多个具有不同 重要性等级的数据流； 利用多个不同的编码率依次循环地对所述多个数据流分别进行编码； 根据重要性等级将编码后的所述多个数据流划分成多个组并对各个组分配不同的功 率；以及 根据分配的功率对多个数据流进行多播。 2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个不同的编码率是16个不同的编码率，所 述多个数据流是具有64。
4、个不同等级的数据流。 3.根据权利要求1所述的方法，其中利用多个不同的编码率依次循环地对所述多个数 据流分别进行编码包括执行前向纠错编码。 4.根据权利要求1所述的方法，其中在对数据流分配功率后，对所述多个数据流执行 帧内白化处理。 5.根据权利要求1所述的方法，其中根据分配的功率对多个数据流进行多播包括将数 据流映射到NN星座图以便进行多播，其中N4或16。 6.一种用于无线通信中多播的设备，包括： 用于分别提取视频帧内各个视频块中具有相同重要性等级的比特，以便形成多个具有 不同重要性等级的数据流的装置； 用于利用多个不同的编码率依次循环地对所述多个数据流分别进行编码的装置； 用于根据重要性。
5、等级将编码后的所述多个数据流划分成多个组并对各个组分配不同 的功率的装置；以及 用于根据分配的功率对多个数据流进行多播的装置。 7.根据权利要求6所述的设备，其中所述多个不同的编码率是16个不同的编码率，所 述多个数据流是具有64个不同等级的数据流。 8.根据权利要求6所述的设备，其中用于利用多个不同的编码率依次循环地对所述多 个数据流分别进行编码的装置进一步包括用于执行前向纠错编码的装置。 9.根据权利要求6所述的设备，进一步包括用于在对数据流分配功率后，对所述多个 数据流执行帧内白化处理的装置。 10.根据权利要求6所述的设备，其中用于根据分配的功率对多个数据流进行多播的 装置进一步包括用。
6、于将数据流映射到NN星座图以便进行多播的装置，其中N4或16。 权 利 要 求 书CN 102480684 A 1/6页 3 用于无线通信中多播的方法和设备 技术领域 0001 本发明一般地涉及无线通信，并且更具体地，涉及用于无线通信中多播的方法和 设备。 背景技术 0002 在无线通信中，信号质量和信道容量对于用户设备来说是特定的，其随着用户设 备所处的位置、无线电传播的条件等而改变。对于例如3GPP LTE(第三代合作伙伴计划长 期演进)的多播系统来说，通常对视频流配置了预定的编码和调制方案，并且对于接收视 频流所需的SNR(信噪比)或PSNR(像素信噪比)也是相同的。理想的多播系统是使用。
7、户设 备以其最大的信道容量来从基站接收多播数据流。然而，对于当前的多播系统来说，由于没 有来自用户设备的反馈，编码和调制方案并不能根据单个用户来改变。因此，对于针对小区 边缘用户而非小区中央用户所设计的编码和调制方案的多播系统来说，大多数的用户设备 将在低于它们的信道容量下运行。例如，在小区中央具有30dB的信噪比而在小区边缘具有 3dB的信噪比时，小区中央的用户设备将不得不以较低的信道容量来进行多播接收，这显然 造成频谱效率降低。 0003 鉴于上述问题，期望提供一种多播系统，其能够提供平滑的信号质量降级，从而处 于不同信噪比等级的用户设备可以从信道尽可能多的获得相应的多播数据。 0004 。
8、图1示出了现有技术中能够提供平滑质量降级的系统的部分结构。如图1中所示， 所要多播的信号是8比特值，其并非像当前的通信系统采用二进制，这使得该系统更像是 模拟通信系统。该8比特的数据代表了传输功率，例如9具有比4更高的传输功率。这些 信号被传送到I/Q(同相/正交)块，经I/Q变换后，传送到S/P(串/并)块进行转换，然 后直接经OFDM(正交频分复用)传输块处理后进行多播传输。可以看出，在该现有的系统 中并不存在编码和调制方案，处于小区边缘的用户设备可以接收到更高功率的信号，而处 于小区中央的用户设备则既可以接收较高功率的信号，同时也可以接收较低功率的信号， 从而用户设备可以接收到较好质量的。
9、视频数据流。 0005 尽管上述系统能够提供平滑的质量降级的多播系统，但该系统存在如下的问题。 首先，该系统类似于模拟系统，其并不与基于二进制的数字通信系统兼容。其次，如上所述， 该系统并未使用编码和调制方案，而编码和调制方案在数字通信系统中被广泛采用且十分 有效。最后，用户设备需要区分8比特，即256个功率等级，而这对于当前仅需要区分两个 或四个功率等级的用户设备来说实现起来过于复杂。 0006 因此，需要一种用于无线通信中多播的方法和设备，其能够在提供平滑的质量降 级的同时、使用编码和调制方案、兼容当前的数字通信系统、并且不会造成用户设备复杂度 的提高。 发明内容 0007 本发明的目的是。
10、提供一种用于无线通信中多播的方法和设备，其能够在数字无线 说 明 书CN 102480684 A 2/6页 4 通信系统中提供接收信号的平滑质量降级，提高了频谱效率。 0008 为了实现上述发明目的，本发明的一个方面提供了一种用于无线通信中多播的方 法，包括： 0009 分别提取视频帧内各个视频块中具有相同重要性等级的比特，以便形成多个具有 不同重要性等级的数据流； 0010 利用多个不同的编码率依次循环地对所述多个数据流分别进行编码； 0011 根据重要性等级将编码后的所述多个数据流划分成多个组并对各个组分配不同 的功率；以及 0012 根据分配的功率对多个数据流进行多播。 0013 优选地。
11、，其中所述多个不同的编码率是16个不同的编码率，所述多个数据流是具 有64个不同等级的数据流。 0014 优选地，利用多个不同的编码率依次循环地对所述多个数据流分别进行编码包括 执行前向纠错编码。 0015 进一步优选地，其中在对数据流分配功率后，对所述多个数据流执行帧内白化处 理。 0016 优选地，根据分配的功率对多个数据流进行多播包括将数据流映射到NN星座 图以便进行多播，其中N4或16。 0017 本发明的另一个方面提供一种用于无线通信中多播的设备，包括： 0018 用于分别提取视频帧内各个视频块中具有相同重要性等级的比特，以便形成多个 具有不同重要性等级的数据流的装置； 0019 用。
12、于利用多个不同的编码率依次循环地对所述多个数据流分别进行编码的装 置； 0020 用于根据重要性等级将编码后的所述多个数据流划分成多个组并对各个组分配 不同的功率的装置；以及 0021 用于根据分配的功率对多个数据流进行多播的装置。 0022 通过实施本发明的技术方案，可以实现接收信号的平滑质量降级并且获得很好的 频谱效率。另外，由于本发明的分组大小，编码速率以及功率分配等级都是可配置的，因此 也提供了良好的伸缩性和灵活性，适应于运营商的不同要求。 附图说明 0023 通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施方式的详细描述，本发明的其它特 征、目的和优点将会变得更明显。在附图中，相同和相似的附。
13、图标记代表相同或相似的装置 或方法步骤，其中： 0024 图1是示意性示出现有技术中用于提供多播传输的系统的简化框图； 0025 图2是示意性示出根据本发明的用于无线通信中多播的方法的简化流程图； 0026 图3是示意性示出根据本发明的用于无线通信中多播的方法的详细流程图； 0027 图4是示出根据本发明的方法对数据流进行第一次分组以便编码的示意图； 0028 图5是示出根据本发明的方法对数据流进行第二次分组以便功率分配的示意图； 0029 图6是示出根据本发明的方法对数据流执行映射的示意图； 说 明 书CN 102480684 A 3/6页 5 0030 图7是示意性示出根据本发明的方法的S。
14、NR对频谱效率的曲线图； 0031 图8是示意性示出根据本发明的方法的相对于常规接收性能的两种可控的接收 性能的曲线；以及 0032 图9是示意性示出根据本发明的方法用于实现期望的接收PSNR对距离的曲线的 流程图。 具体实施方式 0033 下面将结合附图来详细描述本发明的实施方式。 0034 图2是示意性示出根据本发明的用于无线通信中多播的方法200的简化流程图。 如图中所示，该方法200开始于步骤S201。在步骤S202，方法200分别提取视频帧内各个 视频块中具有相同重要性等级的比特，以便形成多个具有不同重要性等级的数据流。接着， 方法200前进到步骤S203。在步骤S203中，利用多个。
15、不同的编码率依次循环地对所述多个 数据流分别进行编码。接着方法200前进到步骤S204，其中根据重要性等级将编码后的所 述多个数据流划分成多个组并对各个组分配不同的功率。接着方法200前进到步骤S205。 在该步骤S205中，根据分配的功率对多个数据流进行多播。最后，方法200在步骤S206处 结束。 0035 图3是示意性示出根据本发明的用于无线通信中多播的方法300的详细流程图。 如图中所示，在步骤S301中，对经过DCT(离散余弦变换)后的视频块进行第一次分组。该 第一次分组在图4中绘出。下面先结合图4来描述本发明的第一次分组操作。 0036 图4是示出根据本发明的方法对数据流进行第一次。
16、分组以便编码的示意图。首先 将待多播的视频帧划分成多个小的视频块。接着针对每个小的视频块进行DCT变换，从而 获得各个小块中每个比特的重要性等级，其在图4左侧以例如88的块示出，其中第1重 要性等级最高，而第64重要性等级最低。接着，选择不同视频小块中具有相同重要性等级 的比特，如图中左侧细箭头所示出的，从各个块中选择具有第1等级的比特，从而构成第1 比特流。类似地，从不同视频块中选择具有相同的第2、3、64重要性等级的比特，从 而总共形成64个比特流。该64个比特流即形成了64个码字，同时也就构成了视频帧的64 个不同质量等级的数据流。 0037 下面对这64个具有不同重要性等级的比特流进行。
17、第一次分组，以便进行编码。在 本发明的实施方式中示例性地规定了总共16种编码速率，即码率1到码率16，将第1比特 流编码成码率1、将第2比特流编码成码率2，以此类推，直到将第16比特流编码成码率16 后，循环将第17比特流编码成码率1、将第18比特流编码成码率2。以上述方式完 成64个码字的编码后，可以看出，第1、17、33和49比特流具有相同的码率1，第2、18、34和 50具有相同的码率2，以此类推，总共形成了16个组，每个组内的四个比特流具有相同的码 率。这就完成了本发明的第一次分组操作。需要注意的是这里的16种码率仅仅是示例性 地，本领域技术人员在本发明的教导下可以根据需要选择更多或更。
18、少的编码速率等级，从 而提供相应的编码速率。 0038 返回到图3，在完成了步骤S301后，方法300前进到步骤S302。优选地，在步骤 S302中，可以对具有不同编码速率的比特流进行块间的前向纠错编码(FEC)，这使得组内 不同的块具有不同的编码速率，从而提高了本发明系统的鲁棒性。接着，方法300前进到步 说 明 书CN 102480684 A 4/6页 6 骤S303。在该步骤S303中，将执行本发明的第二次分组。该第二次分组在图5中绘出。下 面结合图5来描述本发明的第二次分组操作。 0039 图5是示出根据本发明的方法对数据流进行第二次分组以便功率分配的示意图。 如图5中所示，根据重要性。
19、等级对第1-64个码字进行分组，其中将码字1到码字16分组 成具有功率等级1，将码字17到码字32分组成具有功率等级2、将码字33到码字48分组 成具有功率等级3并且将码字49到码字64分组成具有功率等级4，从而在第一次分组后， 将64个比特流根据重要性等级依次分组成四个组，各个组分配有不同的功率等级，即而每 组内的16个码字将分配相同的功率等级。这就完成了本发明的第二次分组操作。需要注 意的是该功率等级可以是线性的关系，例如可以成1、2、3、4或1、2、4或8的比例关系。由 于PSNR和对数域的发射功率是线性的关系，所以如果线性地分配发射功率，则最终所获得 的接收PSNR也是线性的。另外，基。
20、于上面的描述，本领域技术人员能够理解本发明并不限 于分组成四个组，即而分配四种不同的功率，其他任意合适数目的分配方式也是可以的。例 如，在本发明的教导下，也可以采用8或16种功率分配方式，即将64个码字分组成8组或 16组，每组内具有8个或4个具有不同编码率的码字。 0040 接着返回到图3，在完成步骤S303的第二次分组后，在步骤S304处对四组码字分 别分配如上不同的功率，例如对于具有较高重要性等级的码字1到码字16分配将高的发射 功率，而对于具有较低重要性等级的码字49到码字64分配较低的发射功率。通过这样的 功率分配方式，可以有效地控制功率的阶数。接着，方法300前进到步骤S305。在。
21、该步骤 S305中，优选地对经过功率分配后的码字进行帧内白化处理。正如本领域技术人员所知，由 于一个视频帧的数据量较大，通常需要在OFDM系统上分多次进行传输。在本发明的实施方 式中，利用帧内白化对具有不同发射功率的数据进行打散处理，并在打散后再次重新组合， 可以使每次发射的数据的平均功率保持一致，从而可以降低对功放的要求。 0041 在经过帧内白化处理后，方法300前进到步骤S306，在这里对数据流进行常规的 I(同相)/Q(正交)转换和S(串)/P(并)转换。接着，方法300前进到步骤S307，在此处 将数据流根据所分配的功率直接映射到星座图，例如44或1616的星座图。该星座图 的映射也。
22、保证了功率阶数能够得到有效的控制。然后，方法300前进到步骤S308，此处执行 OFDM传输，例如进行OFDM IFFT(快速傅里叶逆变换)。从图6中所示的示例性星座图可以 看出，在同相分量为8，正交分量为5时，可以将合成的信号(图中的圆点)映射到OFDM传 输中，即在其中进行OFDM IFFT。接着，可以将得到的OFDM符号发送到射频以便进行多播传 输。 0042 图7是示出根据本发明的方法的SNR对频谱效率的曲线图。为了简化起见，图中仅 示出了具有不同功率分配(大约5dB的功率偏移)的两个组，组1和组2，该组1和组2具 有不同的频谱效率。在每个组中，存在四种不同的编码率，该四种不同的编码率。
23、能够实现大 约12dB的SNR差异。该两个组所具有的频谱频率如图中的粗黑线示出。在常规的系统 中，仅配置有一种调制和编码方式，因此只能实现如图中虚线所示出的信噪比对频谱频率 的曲线。在该虚线所示出的大约12.5dB的SNR以下，用户设备几乎接收不到任何的数据，而 在虚线以上又浪费了太多的资源。而利用本发明的方法可以看出，用户设备可以适应于图 中所示出的8种曲线，即，尽管接收信号的信噪比比较低，但用户设备仍能够接收到多播信 号，而不像现有技术那样，在信噪比低于某个值时将完全接收不到多播数据。例如，在信道 说 明 书CN 102480684 A 5/6页 7 条件好时，用户设备具有较高的PSNR时。
24、，则用户设备可以接收到更多的码字，而在信道条 件差，用户设备具有较低的PSNR时，则其可以仅接收那些与其接收能力相应的重要性等级 相对高的数据流，而对于重要性等级低且无法处理的码字则不接收。因此，根据本发明的方 法，用户设备基于其信道容量可以获得更多的多播数据，这也提高了信道和频谱的利用率。 0043 图8是示出根据本发明的方法的相对于常规接收性能的两种可控的接收性能的 曲线。通常信号质量将随着用户设备远离基站而降级，接收的SNR通常服从系数为-3或-4 的指数级衰落，可以在30dB到5dB的范围内变化。利用本发明的方法，不仅用户设备可以 在任意的SNR处接收信号，并且接收的性能也是可以控制的。
25、。例如，如图8中所示，左图绘 出了利用本发明的方法优化小区边缘用户的接收性能，从而比传统的传输方案(如黑实线 所示出的)具有更高的接收PSNR，而右图绘出利用本发明的方法随用户设备距离基站的远 近而获得线性接收性能。从图8中可以看出，利用本发明的方法，可以在需要时，牺牲小区 中央用户设备的接收PSNR而提高小区边缘用户设备的接收PSNR，从而利用本发明的方法， 可以随着用户设备距离基站的远近而获得更加平滑的信号质量降级。由于本发明可以通过 配置编码速率、功率分配等级和数据流的组大小来获得如上的不同效果，因此可以为具有 不同的网络部署、策略优选以及商业模式的多个运营商提供更多的选择，体现出本发明。
26、方 法的可扩展性和灵活性。 0044 图9是示意性示出根据本发明的方法用于实现期望的接收PSNR对距离的曲线的 流程图。图9左侧的坐标图是利用常规方法所获得的接收PSNR对距离的曲线图。首先，先 定义一个需要的性能曲线，该曲线由多个预先设定的兴趣点连接而成，并估计出在不同的 点处所需的PSNR。接着，通过曲线的复杂度以及形状来确定本发明的方法中的第一次分组 和第二次分组中的组大小，该组大小可以确定出曲线的大致步长。例如，根据目标接收机的 处理能力，处理能力强就多分配几组，即用户设备有能力同时接收高重要性等级的比特流 和低重要性等级的比特流。再例如根据接收信号质量进行分配，信号每下降几个dB就分。
27、配 新的质量组，从而用户设备可以接收到较低重要性等级的比特流。然后，通过分配功率来确 保满足各个兴趣点的不同接收PSNR要求，例如在小区中央处或小区边缘处。在该功率分配 阶段，曲线类似于图9中部坐标图中的虚线所绘出的，可以看出，该性能曲线有了大致的形 态和走势。接着，通过调整每个组内的各个数据流(即各个码字)的编码率，从而平滑每个 步幅内的曲线，最终可以获得如图9右侧的坐标图中虚线所示出的平滑曲线。 0045 本领域技术人员应该理解，在实际环境中，可以对上述实施方式及其变型中的各 个特征和步骤进行任意组合。另外，需要指出的是本发明的思想是通过对数据流进行两次 分组，通过分配不同的编码速率和功率。
28、等级，从而提供多种质量等级的视频流供多播传输 使用。为了简明和清楚起见，同时也为了避免将本发明的技术方案与现有技术混淆，本说明 书省略或仅简要描述了对于本领域技术人员所知的技术细节。申请人相信基于本申请的公 开，本领域技术人员能够实现本发明的技术方案，并且获得本发明的优势技术效果。 0046 本发明的实施例可以通过硬件、软件、固件或者其结合来实现。本领域技术人员应 该认识到，也可以在供任何合适数据处理系统使用的信号承载介质上所设置的计算机程序 产品中体现本发明。这种信号承载介质可以是传输介质或用于机器可读信息的可记录介 质，包括磁介质、光介质或其他合适介质。可记录介质的示例包括：硬盘驱动器中的。
29、磁盘或 软盘、用于光驱的光盘、磁带，以及本领域技术人员所能想到的其他介质。本领域技术人员 说 明 书CN 102480684 A 6/6页 8 应该认识到，具有合适编程装置的任何通信终端都将能够执行如程序产品中体现的本发明 方法的步骤。 0047 应当注意，为了使本发明更容易理解，上面的描述省略了对于本领域的技术人员 来说是公知的、并且对于本发明的实现可能是必需的更具体的一些技术细节。 0048 提供本发明的说明书的目的是为了说明和描述，而不是用来穷举或将本发明限制 为所公开的形式。对本领域的普通技术人员而言，许多修改和变更都是显而易见的。 0049 因此，选择并描述实施方式是为了更好地解释本。
30、发明的原理及其实际应用，并使 本领域普通技术人员明白，在不脱离本发明实质的前提下，所有修改和变更均落入由权利 要求所限定的本发明的保护范围之内。 说 明 书CN 102480684 A 1/6页 9 图1 说 明 书 附 图CN 102480684 A 2/6页 10 图2 说 明 书 附 图CN 102480684 A 10 3/6页 11 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102480684 A 11 4/6页 12 图5 图6 图7 说 明 书 附 图CN 102480684 A 12 5/6页 13 图8 说 明 书 附 图CN 102480684 A 13 6/6页 14 图9 说 明 书 附 图CN 102480684 A 14 。