专利名称：多媒体多播技术中等发送速率机制下的最优机会多播方法
技术领域：
本发明属于无线通信技术领域，尤其是一种多媒体多播技术(MBMS，MultimediaBroadcast Multicast Service)中等发送速率的机会多播方案。该方案可以降低反馈，提高系统的性能。
背景技术：
随着大屏幕、高性能、低耗电便携终端的逐步普及，人们对数据业务的需求也越来越大，移动用户已经不再满足通过手机接收新闻、天气、交通和股价等这些简单的数据业务，他们希望能利用手中的移动终端收看电视节目和享受高速的流媒体业务，如视频点播、电视广播、视频会议、网上教育、互动游戏等。所以实现高速率的多媒体业务组播和广播业务，是未来移动数据发展的趋势。
无线通信系统中不同的用户由于地理位置，环境等因素的影响，使得用户的信道状态存在较大差异，这也使得系统拥有多用户分集增益。在多媒体多播系统中，同样的数据要发送给很多个用户，所以系统又存在多播增益，为了使得系统在多用户分集增益与多播增益之间有更好的折衷，在2004年提出了机会多播的概念，基站每次只选择一部分信道条件好的用户接收多播业务数据，由于无线信道时变的特点，所以每个用户都有一定的机会能够正确接收数据。经过若干次的重传或者使用纠删码就可以使所有用户都能正确收到数据。这就是就会多播。
目前大多关于机会多薄的方案共同点是所有用户每次都要将用户的信噪比反馈回基站，然后基站再对反馈来的信噪比进行排序，最后基站根据相关理论选择合适的用户进行调度并发送数据。这种方法的缺点是基站每次发送数据前需要大量的反馈，且需要对数据进行一些处理，并且每次发送的速率都不一样，这会对数据处理方面造成一些不便。也有文献在已知信道分布的条件下，通过概率论相关知识研究得到了使用RS码情况下的信噪比门限，在一定长度上降低了反馈，但是文献并没有考虑用户的公平性，这样会导致某些用户得不到服务，并且文献只考虑了所有用户的信道独立同分布，缺乏对更一般信道模型的讨论。基于以上考虑，一个好的机会多播方案应该是简单实用，且能够降低反馈且在一定程度上提高系统性能的方案。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的多媒体多播技术中机会多播方案的不合理性，在几乎没有反馈的情况下，提出一种多媒体多播技术中等发送速率机制下的最优机会多播方案，该方案能有效的降低反馈，提高系统性能，更加适用于实际系统。本发明的目的是通过以下技术方案来解决的该种多媒体多播技术中等发送速率机制下的最优机会多播方法，具体包括以下步骤I)在每个固定的发送速率rk情况下，计算需要n次所有用户都能正确接收数据的概率pnk;2)求得Pnk后，计算每个发送速率rk所对应的等效传输速率；3)选择等效传输速率最大所对应的发送速率作为基站的发送速率进行发送数据。进一步，上述步骤I)的具体方法如下假设单基站的无线通信系统一共有M个用户，用户的信道分布状态已知，第j个用户信噪比的概率密度函数为A (x)，假设单基站的发送速率是离散的，且总共有K个可供选择的离散速率，构成集合A = Iivr2,...，r J，每次都以相同的速率rk发送数据包，其中k=I-K为优化参数，直到所有用户都收到，才进行下一数据包的发送；每次传输的时间长度为T，将其定义为一个时间块；假设信道系数在一个时间块内保持不变，在不同的时间块上保持独立，定义snrk满足下式 rk=log2 (l+snrk) (k = I K) (I)可以得到snrk =2^ -1(2Pnk的计算可以分为以下几种不同的情况(I) homogeneous 网络这种场景下所有用户的信噪比独立同分布，第i个用户的接收信号表示为j. =、l Phx + UiQ ^hi表示信道系数,对应的信噪比为
P\hfSNR. = —LiLf4、
N
ivO所有用户信噪比概率密度函数相同且假设为f(x)，在这种网络场景下，以下考虑三种方案中Pnk的求解a)普通情况Pnk由下式计算得到pHi-ami-a-pr-T (5)其中P=J f{x)dx(0 ,b)釆用最大比合并技术将来自不同时间块的信号进行最大比合并，在这种情况下，Pnk =[l-fl(l-p^1RC )f - [I - ft (I - Pmc )f( 7 )其中Prc=P1 (8)
_ _ MRC _ Pi ~ Pi-]，^、Pt — --(z - 2)(9)
1 - Pi-I
Pi的计算如下P1=P
权利要求
1.一种多媒体多播技术中等发送速率机制下的最优机会多播方法，其特征在于，包括以下步骤 1)在每个固定的发送速率rk情况下，计算需要η次所有用户都能正确接收数据的概率P k .丄η2)求得Pnk后，计算每个发送速率rk所对应的等效传输速率； 3)选择等效传输速率最大所对应的发送速率作为基站的发送速率进行发送数据。
2.根据权利要求I所述的多媒体多播技术中等发送速率机制下的最优机会多播方法，其特征在于，步骤I)的具体方法如下 假设单基站的无线通信系统一共有M个用户，用户的信道分布状态已知，第i个用户信噪比的概率密度函数为fi(x)，假设单基站的发送速率是离散的，且总共有K个可供选择的离散速率，构成集合A= Ir1, r2. . .，r κ}，每次都以相同的速率rk发送数据包，其中k = I K为优化参数，直到所有用户都收到，才进行下一数据包的发送；每次传输的时间长度为T，将其定义为一个时间块；假设信道系数在一个时间块内保持不变，在不同的时间块上保持独立，定义snrk满足下式rk=log2(l+snrk) (k=l K) (I) 可以得到
3.根据权利要求2所述的多媒体多播技术中等发送速率机制下的最优机会多播方法，其特征在于，在heterogeneous网络场景下,在已知用户到基站距离d的情况下,信噪比的概率密度函数为f(x|d)是可以知道的，假设用户均匀分布在小区内，小区的半径为Rd，所以用户到基站的概率密度函数也是可以求得的；因此所有用户信噪比的概率密度函数可以统一表示为
4.根据权利要求2所述的多媒体多播技术中等发送速率机制下的最优机会多播方法，其特征在于，在heterogeneous网络场景下，已知用户与基站的距离后,在heterogeneous网络中分三种情况 d)普通情况 此时，发送速率rk所对应的Pnk
5.根据权利要求2所述的多媒体多播技术中等发送速率机制下的最优机会多播方法，其特征在于，当基站与用户间的距离未知，假设用户每次都将信噪比能够反馈会基站，这时相当于知道信噪比分布，此时根据反馈回来的数据预测分布的参数，用数据拟合的方法来求得近似参数，求得每个用户的信噪比分布参数。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的多媒体多播技术中等发送速率机制下的最优机会多播方法，其特征在于，步骤2)的具体方法如下 Α、求得Pnk后，当系统采用普通情况或者使用最大比合并技术时，发送速率rk所对应的等效传输速率为Reqk == r,xMxis|l|(26) 其中E\-\ =t~Pnk(27)UJa- =i B、当系统使用喷泉码时，发送速率rk所对应的等效传输速率为^{到广爷喵(28) ￡{丄} =Z1Pk(29)。
n=i n
7.根据权利要求1-5任意一项所述的多媒体多播技术中等发送速率机制下的最优机会多播方法，其特征在于，步骤3)的具体方法如下 最优的的发送速率索引可以表示为 Kpt = argmax{Reqk} (i<k<K)(30) k 然后选择作为基站的发送速率进行数据的传输。
全文摘要
本发明公开了一种多媒体多播技术中等发送速率机制下的最优机会多播方法，具体包括1)在每个固定的发送速率rk情况下，计算需要n次所有用户都能正确接收数据的概率Pnk；2)求得Pnk后，计算每个发送速率rk所对应的等效传输速率；3)选择等效传输速率最大所对应的发送速率作为基站的发送速率进行发送数据。本发明在已知信道分布的条件下，几乎不需要反馈数据的情况下，给出了等发送速率机会多播机制，并且根据概率论与随机过程相关知识，提出了如何获得最优的发送速率R的方案。该方案极大的降低了反馈的同时有效的提高了系统的容量，使其更加适用于实际系统，并且本发明考虑了多种场景，多种情况下的最优方案，使得方案更加具有通用性。
文档编号H04W4/06GK102711047SQ20121015156
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月16日 优先权日2012年5月16日
发明者孟卫博, 杜威, 王小鹏, 邓建国, 钱鹏, 陈志刚 申请人:西安交通大学