下一代广播电视无线网系统及信道自适应调整方法

摘要

本发明公开了具有交互功能的下一代无线广播电视网系统及信道自适应调整方法。广播基站对节目数据按照信道状态信息进行编码和调制后向无线终端发送无线节目信号；无线终端接收无线节目信号并采集信道状态信息，将信道状态信息通过无线信号方式反馈至交互基站；交互基站将信道状态信息经广播电视骨干网子系统发送给广播基站；广播基站按照所接收的信道状态信息调整编码和调制方式，对广播电视骨干网子系统提供的节目数据进行编码和调制后，以广播或多播方式继续向无线终端发送无线节目信号。本发明通过交互方式反馈信道信息，可实现根据信道信息对信道编码与调制进行自适应调整的目的。

说明书

技术领域

本发明涉及广播电视技术领域，尤其涉及具有交互功能的下一代无线广播电视网系统及信道自适应调整方法。

背景技术

广播电视网作为我国信息基础设施的重要组成部分，是通达千家万户的最普及的信息工具和最便捷的信息载体。经过数十年的发展，我国广播电视综合覆盖率已经超过96.95％，成为世界上覆盖人口最多、中央与地方相结合、有线、无线、卫星等多种手段并用的广播电视网。同时随着数字技术、网络技术以及双向化、交互式技术的发展，传统媒体正在向新兴媒体转化，近几年来出现的数字互动电视、网络电视、地面无线数字电视、移动多媒体广播电视等新媒体形式，也为广播电视行业带来了新的发展机遇和挑战。

传统的广播电视网，由于是单向的广播网络，没有反向信息传输通道，因此，现代数字无线技术所带来的种种优点：如信号的最佳接收，频谱效率的提高，系统容量的增加等，都不能得到应用。

针对此情况，2008年底，科技部与国家广电总局签署了《国家高性能宽带信息网暨中国下一代广播电视网自主创新合作协议书》，确定了以自主创新的“高性能宽带信息网(3TNet)”核心技术为支撑，以现有有线电视数字化和移动多媒体广播电视(CMMB)的成果为基础，构建适合我国国情的、“三网融合”的、有线无线相结合的、全程全网的下一代广播电视网(NextGeneration Broadcasting network——NGB)。

随着“下一代广播电视网(NGB)”、“三网融合”进程的日益加快，人们获取广播电视媒体的渠道越来越广泛，需求的媒体内容和形式也越来越趋于多样化、个性化。原有单向、单一的广播电视服务模式越来越不能适应人们对于媒体服务的需求。新媒体技术携带传播技术、渠道、资本等优势迅速崛起，不断分流属于传统电视媒体的受众和广告，给中国传统电视媒体带来新的挑战。拥有内容资源优势和基础网络资源的传统电视媒体，也希望通过技术的不断创新，融合网络化电视媒体等新媒体形式，探索新的发展和盈利模式。

近期全球宽带无线接入领域的研究和应用十分活跃，热点不断出现，包括宽带固定无线接入技术、WLAN技术、WiMAX技术、UWB技术等等，这也给下一代广播网在有效传输和覆盖方面引入了新的技术发展方向——下一代广播电视无线网(NGB-W)。

下一代广播电视无线网结合广播电视无线传输技术和无线宽带通信技术的优势，形成全国范围内“天地一体”的传输覆盖体系，并与下一代广播电视有线网(NGB-C)横向衔接，二者之间在网络层实现无缝接入，最终实现NGB的全程全网无缝覆盖。同时，NGB-W与广电网、电信网和互联网之间也能够实现互联互通，是具有普遍连接性的泛在网。

下一代广播电视无线网的研究是以现有广播电视无线传输相关技术成果为基础，结合先进的无线回传接入技术，充分考虑广播电视业务特性，构建支持广播、组播、单播、交互相结合的下一代广播电视无线网(NGB-W)，使其具有双向互动架构、超高速带宽、可管可控可信的能力、以及开放的业务平台，可承载多种多样的三网融合业务。

在原有的广播电视无线网中，添加了交互传输信息的接入技术，这就使得在广播电视无线网中使用先进的无线通信技术(例如自适应编码调制AMC技术)成为可能。

自适应编码调制AMC是一项新兴的无线技术，它允诺实现以最小代价来获得最大的频谱效率。采用AMC技术，可通过无线链路提供大容量业务并改善链路利用状况，能降低射频(RF)设备的成本和用来维持这些大容量链路带宽的运营开销。取决于链路条件，AMC使得一条链路的调制和前向误差纠错(FEC)可动态改变，却不会在传输期间丢失任何数据，并且在任意链路条件下的任意给定时间内保持最大的链路频谱利用率。采用先进的自适应信道编码与调制技术，包括先进的LDPC码、Turbo码，HARQ和自适应编码调制技术，并针对业务和信道提出支持混合自动请求重发和自适应编码的多速率兼容编码结构。

目前，如何实现下一代广播电视无线网以及在该广播电视无线网中如何信道自适应编码调制，尚未达成统一的技术方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种下一代广播电视无线网系统及信道自适应调整的方法，用于实现可交互的对信道编码与调制进行自适应调整的目的。

为了解决上述问题，本发明提出了一种下一代广播电视无线网系统，包括：

广播电视骨干网子系统，用于向广播基站提供节目数据以及无线终端反馈的信道状态信息；

广播基站，用于对所接收的节目数据按照无线终端反馈的信道状态信息进行编码和调制后，以广播或多播方式向无线终端发送无线节目信号；

无线终端，用于接收广播基站发送的无线节目信号，并采集信道状态信息，将信道状态信息通过无线信号方式反馈至交互基站；

交互基站，用于将无线终端反馈的信道状态信息上报至所述广播电视骨干网子系统，由广播电视骨干网子系统将所述信道状态信息发送给广播基站。

所述信道状态信息包括下述信息中的一种或它们的组合：信噪比，误码率，载干比，信号功率，载波/干扰和噪声比。

所述广播基站对所接收的节目数据按照信道状态信息进行编码和调制时，若根据信道状态信息判断信道状况低于设定标准，则降低调制编码方式的阶数；否则，提高调制编码方式的阶数。

所述无线终端是手机，或无线数据卡，或个人数字助理PDA，或电视机。所述无线终端与所述交互基站之间进行无线交互的网络是宽带固定无线接入网、或无线局域网WLAN、或全球微波接入互操作性WiMAX网络、或超宽带无线UWB网络。

本发明还提供一种下一代广播电视无线网系统中自适应信道调整的方法，包括：

广播基站对广播电视骨干网子系统提供的节目数据按照信道状态信息进行编码和调制后，以广播或多播方式向无线终端发送无线节目信号；

无线终端接收广播基站发送的无线节目信号并采集信道状态信息，将信道状态信息通过无线信号方式反馈至交互基站；

交互基站将无线终端反馈的信道状态信息上报至所述广播电视骨干网子系统，由广播电视骨干网子系统将所述信道状态信息发送给广播基站；

广播基站按照所接收的信道状态信息调整编码和调制方式，对广播电视骨干网子系统提供的节目数据进行编码和调制后，以广播或多播方式继续向无线终端发送无线节目信号。

其中，所述信道状态信息包括下述信息中的一种或它们的组合：信噪比，误码率，载干比，信号功率，载波/干扰和噪声比。

所述广播基站调整编码和调制方式时，若根据信道状态信息判断信道状况低于设定标准，则降低调制编码方式的阶数；否则，提高调制编码方式的阶数。

所述无线终端是手机，或无线数据卡，或个人数字助理PDA，或电视机。所述无线终端与所述交互基站之间进行无线交互的网络是宽带固定无线接入网、或无线局域网WLAN、或全球微波接入互操作性WiMAX网络、或超宽带无线UWB网络。

与现有技术相比较，本发明在原有的广播电视无线网中，利用下一代广播电视无线网增加的反向信道的回传接入技术，回传反映广播电视无线信号质量的信道参数，根据无线终端反馈的信道状态信息，对无线信号的调制与编码方式进行自适应的调整，它能实现以最小代价来获得最大的频谱效率。采用自适应编码调制AMC技术，可通过无线链路提供大容量业务并改善链路利用状况，能降低射频(RF)设备的成本和用来维持这些大容量链路带宽的运营开销。取决于链路条件，自适应编码调制AMC使得一条链路的调制和前向误差纠错(FEC)可动态改变，却不会在传输期间丢失任何数据，并且在任意链路条件下的任意给定时间内保持最大的链路频谱利用率。

附图说明

图1是本发明的下一代广播电视无线网络架构示意图；

图2是本发明自适应调整编码与调制的方法的流程图。

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，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。

下一代广播电视无线网系统及信道自适应调整的方法，可实现交互功能，通过无线终端到交互基站的反向信道发送的反馈信息，所述反馈信息是信道状态信息，经骨干网下发至广播基站后，广播基站根据信道状态信息对广播电视发射的无线信号的编码和调试方式进行自适应调整，满足不同信道误码性能和实时性要求的同时，提高整体性能。

如图1所示，显示了下一代广播电视无线网系统的架构图。所述下一代广播电视无线网系统包括：广播电视骨干网子系统(即NGB-W骨干网)、广播基站、无线终端、交互基站，其中：

广播电视骨干网子系统，用于向广播基站提供节目数据以及无线终端反馈的信道状态信息；

广播基站，用于对所接收的节目数据按照信道状态信息进行编码和调制后，以广播或多播形式向无线终端发送无线节目信号；

无线终端，接收广播基站发送的无线节目信号，并采集信道状态信息，将信道状态信息通过无线信号方式反馈至交互基站；

交互基站，用于将无线终端反馈的信道状态信息上报至所述广播电视骨干网子系统。

所述交互基站和广播基站组成NGB-W接入网，在无线终端与NGB-W骨干网之间，用于对无线终端进行空口接入。

下面对图1所示的各个部分进行详细说明。

无线终端，用于从广播基站接收无线数字广播电视节目，通过交互基站进行网络接入，进行交互式的业务，在接收无线节目信号时采集信道状态信息，将信道状态信息反馈至交互基站；所述无线终端可以是手机、无线数据卡、或个人数字助理PDA、或电视机等。无线终端与广播基站的空中无线接口标准可以是中国移动多媒体CMMB协议，也可以是无线IP网络协议。

广播基站，用于以广播或多播方式向无线终端发送广播电视信号，其传输信道是单向的下行信道，并没有无线终端至广播基站的回传信道。所述广播基站可以是基于CMMB协议向无线终端发送移动数字多媒体广播信号的基站。

交互基站，是基于宽带无线接入技术的基站，其与无线终端可以通过宽带固定无线接入技术、WLAN技术、WiMAX技术、UWB技术等无线空口标准进行交互，为用户提供无线网络接入服务，同时为整个广播电视无线网提供交互通道。利用与无线终端间的无线交互信道，可以从无线终端接收其反馈的信道状态信息，并可将信道状态信息上报给骨干网。

所述广播基站和交互基站可以共同组成NGB-W接入网。NGB-W接入网，采用各种先进的无线接入技术使得用户终端能够快速便捷可靠的接入到NGB无线系统中。NGB-W接入网是架设在无线终端与骨干网节点之间实施传送承载能力的系统实体，它的任务是把用户接入到骨干网，提供用户最近业务点的连接。

NGB-W骨干网，骨干网负责广播电视系统中的大部分功能，大致可以分为三个层次，分别为承载层、控制层和业务支撑层，提供多业务管理平台、运维平台、安全/管理平台、接入管理平台等，并具备相应的NGB体系接口，实现与NGB-C的互联互通。在本发明中，为实现自适应编码与调制，除向广播基站提供节目数据之外，还将交互基站上报的无线终端反馈的信道状态信息下发给广播基站，由广播基站根据无线终端反馈的信道状态信息，进行编码与调制的调整，如此循环，达到自适应编码与调制的目的。

对于广播网络，骨干网还可提供有线接入网络，有线接入网络是基于NGB-C的下一代广播电视有线网部分，与NGB-W在网络层融合互通。有线终端通过有线接入网络接收节目数据，所述有线终端是用户端使用的有线接收设备，例如电视机，线缆调制解调器等。

其中，无线终端设备通过空中无线接口接收NGB-W接入网发送的无线信号，此无线信号又分为两部分，一部分是通过广播基站接收的以多媒体电视广播为主的广播信号，为单向广播形式；另一部分是通过交互基站接收的以无线IP网络接入为主的无线接入网信号，为双向交互式无线网，所述无线IP网络是指通过交互基站的空口信号接入的无线数据服务网络。

如图2所示，本发明下一代广播电视无线网的信道自适应调整方法，包括如下步骤：

步骤201.由NGB-W骨干网生成无线广播电视节目数据，所述节目数据由广播基站经过一定的编码与调制后，发送无线节目信号给无线终端，用户的无线终端接收并处理该无线节目信号；

步骤202.用户的无线终端接收由广播基站发送的无线节目信号，收集无线节目信号接收过程中的相关信道参数，例如信噪比，误码率、载干比，信号功率，载波/干扰和噪声比等信道状态信息；

其中，无线终端可以接收由广播基站发送的免费节目信号，或者收费节目信号。接收免费节目时，若不需要交互，直接接收广播基站发送的数字广播电视节目信号即可；接收收费节目时，先通过交互基站，经过一定的交互机制，获得节目授权，然后从广播基站接收无线节目信号。无线终端接收并处理广播基站发出的无线节目信号，经过解码解调，还原成视频，音频，数据等信号，通过屏幕展现给用户。

步骤203：无线终端在接收广播基站的无线节目信号的过程中，将检测获得的接收信号的相关信道参数(即信道状态信息)，如信噪比，误码率、载干比，信号功率，载波/干扰和噪声比等信道状态信息发送给交互基站。

步骤204.交互基站收到无线终端发送来的信道状态信息，交互基站将信道状态信息发送给NGB-W骨干网；

步骤205.NGB-W骨干网将无线终端反馈的信道状态信息转发给广播基站。

步骤206.广播基站综合处理所有用户反馈来的信道参数等相关信道状态信息后，调整合适的调制和编码方式；对发出的无线广播电视信号的调制和编码方式进行调整时，可依据设定的判决条件或判决门限判断信道状况，若信道状况不好，则降低调制编码方式的阶数，增加可靠度，减少误码率，降低图像清晰度；若信道状况比较好，则提高调制编码方式的阶数，增加信道带宽，提高图像清晰度。

步骤207.对于随后需发送的NGB-W骨干网生成的无线广播电视节目，广播基站按照调整后的编码与调制方式进行处理后，发送无线节目信号，无线终端接收并处理该无线节目信号；

步骤208.无线终端收到广播基站发送的新的调制编码方式调制过的无线广播电视信号，即无线节目信号后，返回步骤202，继续反馈信道状态信息，重复上述过程。

本发明的自适应信道编码与调制调整方法中，对于编码与调制方法，可采用包括先进的LDPC码、Turbo码，HARQ和自适应编码调制技术，并针对业务和信道提出支持混合自动请求重发和自适应编码的多速率兼容编码结构。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。