报告状态信息的方法和装置

摘要

本发明中提供了一种用于报告状态信息的方法。一个业务被编码到通信信道中的至少两个层上，接收器设备通过该至少两个层的一个子集接收该业务；该接收器设备测量一个信道质量参数；响应于该信道质量参数达到一个预定阈值，该接收器设备通过所述至少两个层的一个修改后的子集接收该业务，其中根据被测的信道质量参数进行修改，并且传输该接收器设备的状态信息，从而减少信号开销。

权利要求

1.一种在组播或广播网中报告接收器设备的状态信息的方法，其在接收器设备端的特征在于以下步骤：通过至少两个层的一个子集接收一个业务，其中，所述业务被编码到通信信道中的至少两个层上；

获得所述业务的接收状况信息(201)，其包括指示所述至少两个层的接收要求的至少两个预定阈值；

测量一个信道质量参数(202)；

响应于所述信道质量参数达到至少两个预定阈值中的一个，通过所述至少两个层的一个修改后的子集接收所述业务，并且传输接收器设备的状态信息(203)，其中，子集的修改是基于所述被测的信道质量参数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取接收状况信息的步骤还包括：在MAC层建立连接期间，从一个响应消息中获得接收状况信息，所述响应消息响应于一个由接收器设备发送的请求接收所述业务的消息。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过一个改进的子集接收所述业务的步骤还包括：如果被测的信道质量达到一个表示信道质量升级的预定阈值，则接收除原子集各层外的至少一个层；和如果被测的信道质量降到一个表示信道质量降级的预定阈值，则停止接收原子集各层中的至少一个层。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少两个层包括：一个基本层，其包含可理解性的基本信息，和至少一个增强层，其包含使所述业务的整体质量逐步增强的附加信息。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，一个增强层的解码取决于所述基本层及其在前增强层，其中，基于所达到的预定阈值来选择所述至少两个层的所述子集。

6.如权利要求1至5中的任意一个所述的方法，其特征在于，所述信道质量参数是能够反映信道状况的一个参数或至少两个参数的组合。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述接收状况信息包括以下字段：信道质量参数的阈值和用于唯一地标识一个层的层标识符。

8.一种在组播或广播网中报告接收器设备的状态信息的设备，其特征在于包括：通过至少两个层的一个子集接收一个业务的部件，其中，所述业务被编码到通信信道中的至少两个层上；

获得所述业务的接收状况信息的部件，该状况信息包括指示所述至少两个层的接收要求的至少两个预定阈值；

测量信道质量参数的部件；

响应于所述信道质量参数达到至少两个预定阈值中的一个，通过所述至少两个层的一个修改后的子集接收所述业务，并且传输接收器设备的状态信息的部件，其中，子集的修改是基于所述被测的信道质量参数。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述用于响应于所述信道质量参数达到至少两个预定阈值中的一个来进行接收和传输的部件还包括以下功能：在MAC层建立连接期间从一个响应消息中获得所述业务的所述接收状况信息，该响应消息响应于一个请求接收所述业务的消息；以及在存储介质中存储所述接收状况信息。

说明书

报告状态信息的方法和装置

技术领域

[0001] 本发明涉及无线通信，具体而言，涉及一种报告接收器设备的状态信息的方法和装置。

背景技术

[0002] IEEE 802.16标准确定了用于无线城域网(Metropolitan Area Network，MAN)的固定宽带无线接入(Broadband Wireless Access，BWA)标准以及移动宽带无线接入标准。IEEE 802.16标准定义了各种对应于不同频宽的物理层技术。

[0003] 现有的通信系统中，采用组播和广播技术从一个源头向多个目的地传输数据。为了有效利用无线资源，IEEE 802.16e标准中引入了组播和广播业务(Multicast and Broadcast Service，MBS)，从而使移动网中的点到多点传输标准化。该MBS业务不但可以支持低比特率消息业务(如：文本)的组播和广播，而且可以支持高比特率多媒体业务的组播和广播。

[0004] 分层编码是一种把源数据分成多个层的数据表示技术。通常，这些层的排列方式为：最低层，即基本层，其中包含的可理解性的基本信息(minimum information for intelligibility)；其余各层均为增强层，其中包含了使源数据质量逐步增强的附加信息。当在视频编码译码器中应用分层编码技术时，视频数据通常被编码为多个层，其中包括一个视频质量相对较低的基本层和至少一个使得视频质量增高的增强层。在分层编码通信系统的接收器端，解码器可配置用于选择解码这些层的一个特定子集合，从而根据其选择和解码能力获得一个特定质量的视频。

[0005] 自适应MCS(modulation and coding scheme，调制编码格式)是WiMAX(微波存取全球互通)技术的一个主要特征，其中，在具有高信噪比(signal to noise ratio，SNR)的区域内采用较高等级的MCS；相反，在具有低信噪比的区域内，采用相对较低等级的MCS，从而确保连接质量和链接稳定性。基于WiMAX技术的MCS中，共有三种调制类型：QPSK(quadrature phase shift keying，正交相移键控)、16QAM(quadratureamplitude modulation，正交幅度调制)、64QAM。

[0006] 为了实现自适应MCS，其中一个重要的要求是从移动站(mobilestation，MS)获取准确的信道质量反馈报告。对于移动站向基站(base station，BS)报告DL(downlink，下行链接)的CINR(carrier to interference and noiseratio，载干比)的操作，标准中定义了两种机制：

[0007] 第一种机制是REP-RSP(channel measurement report-response，信道测量报告-响应)MAC消息。该REP-RSP消息响应于基站发出的REP-REQ消息，从移动站发送出来，用于报告关于DL的物理层CINR或有效CINR的预测情况。

[0008] 第二种机制是具有快速反馈(CQICH)信道的周期性CINR报告，其中基站可以通过CQICH控制信息元件分配一个CQICH子信道，从而为周期性CINR报告(物理层CINR或有效CINR)提供单播上行机会，进而移动站在每一个帧的分配的CQICH上传输信道质量信息。

[0009] 移动站发送的报告消息将引起与轮询频率和订阅者总数有关的一定量的信号开销。因此，有必要提供一种较少引起信号开销的报告状态信息的方法。

发明内容

[0010] 根据本发明的一个方面，其提供了一种在组播或广播网中报告接收器设备的状态信息的方法。该方法包括以下步骤：一个业务被编码到通信信道中的至少两个层上，通过所述至少两个层的一个子集接收该业务；测量一个信道质量参数(202)；响应于该信道质量参数达到一个预定阈值，通过所述至少两个层的一个改进的子集接收所述业务，并且传输接收器设备的状态信息(203)，其中，根据所述被测的信道质量参数来进行改进。

[0011] 根据本发明的一个方面，其提供了一种在组播或广播网中接收业务、并且报告状态信息的接收器设备，所述业务被编码到至少两个层上。该设备包括一个信道估测模块和一个业务管理模块。所述信道估测模块被配置用于测量下行链路信道的信道质量参数，该下行链路信道中，编码到至少两个层上的业务通过所述至少两个层的一个子集进行接收；所述业务管理模块被配置为：响应于所述被测的信道质量参数达到一个预定阈值，改为通过所述至少两个层的一个改进的子集来接收所述业务，并且传输所述接收器设备的状态信息。

[0012] 根据本发明的一个方面，其提供了用于一种用于组播或广播网中的资源分配的设备，在该组播或广播网中，一个业务被编码到通信信道中的至少两个层上。该设备包括一个第一模块和一个第二模块。所述第一模块被配置用于从至少一个接收器设备中接收状态信息，该接收器设备通过所述至少两个层的一个子集接收所述业务，其中，响应于接收器设备测量的信道质量参数达到一个预定阈值，改为通过所述至少两个层的一个改进的子集来接收所述业务，接收器设备传输状态信息；所述第二模块被配置用于根据所接收的至少一个接收器设备的状态信息来调整所有业务的资源分配。

[0013] 根据本发明的一个方面，因为只有满足接收状况信息要求的移动站才发出报告消息，从而可以大幅降低信号开销。

[0014] 需要明确的是，以上对于本发明的概括性描述和下文中的具体描述都只是用于举例说明。

附图说明

[0015] 发明中包含的附图有助于对本发明进行深入理解，附图被包含在本申请中并构成本申请的一部分。附图中给出了本发明的具体实施例以及对于本发明的原理的描述。然而，本发明不局限于所述具体实施例。附图中：

[0016] 图1的块图中，根据本发明的一个具体实施例示例性地示出了基站和移动站中的功能模块。

[0017] 图2的流程图中，根据本发明的具体实施例示出了由移动站报告状态信息的方法。

[0018] 图3的示意图中，根据本发明的具体实施例示例性地示出了移动站从位置A移动到位置E的一个实例。

[0019] 图4的消息序列图中，根据本发明的具体实施例示出了对应于图3中移动站的移动而在基站和移动站之间所交换的消息。

具体实施方式

[0020] 在此，将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。为了简单明了，对于已知的功能和结构，下文中将不进行具体描述。

[0021] 该具体实施例被至于采用了分层编码技术的无线网络中进行描述。比如，在文献TM TM《IEEE 802.16e -2005标准和IEEE 802.16 -2004/Cor1-2005标准(IEEE 802.16-2004标准的补正和勘误)》(引自IEEE，美国纽约派克大街3号，NY10016-5997，发表于2006年2月28日)中，对这种无线网络的特定方面进行了限定。本文中具体实施例的描述是基于所述文献记载的网络框架的，同时该网络也被实施了一些改变，如文中所述。然而，本发明不应只限于所描述的网络。

[0022] 图1的块图中，根据本发明的具体实施例示例性地示出了基站(BS)和移动站(MS)的功能模块，该功能模块用于报告状态信息，例如：加入或离开某一特定层的状态改变信息。

[0023] 在基站端：

[0024] 当从上层中传送分层编码视频时，媒体存取控制层(MAC)中的分类器模块被配置用于把应用包的IP地址转换为业务流ID，并记录上层业务数据单元(service data unit，SDU)的QoS(quality of service，服务质量)参数信息。该QoS参数信息可包括每一层的层类型，如基本层、增强层等，以及典型的QoS参数，如：保证数据率、延迟和抖动参数等。不同层的数据包被存储在相应的用于调度的缓存器中，比如，基本层队列和至少一个增强层队列。

[0025] 调度模块被配置用于评估QoS参数信息，并且，在一个可增加系统有效性的特定的调度算法的基础上结合物理层的反馈信息来为每个节目分配带宽资源。

[0026] 链路自适应模块负责收集来自至少一个移动站的指示消息所表示的状态信息。

[0027] 在移动站端：

[0028] 信道估测模块被配置用于测量下行链路信道的一个(或多个)信道质量参数，例如，估测下行链路信道的CINR值。

[0029] 业务管理模块被配置用于在业务生成过程中与基站进行协商，并获取状况表(condition table)，同时还被配置用于基于信道估测模块所估测的下行链路信道的至少一个信道质量参数，确定是否发出指示消息。如果确定要发送消息，则向基站发送用于报告移动站状态信息的指示消息，如下文中的MBS_IND消息。其中，当一个移动站向基站发出对于一个MBS业务的动态业务添加(dynamic service addition，DSA)请求，基站将会向该移动站发送一个响应消息，该响应消息中包含：被请求的MBS业务中每个可获取的层的信息、其对应的CINR阈值和连接标识符(connectionidentifier，CID)；在整个MBS业务期间，移动站会把层类型、CINR阈值和CID作为有效的接收状况信息(reception condition information)存储在本地存储器的一个表中。相关领域的技术人员可以想到该条件表可以存储在除移动站以外的其他设备中。因此，在本申请中，接收条件提供模块被用来提供接收状况信息；如果条件表存储在移动站以外的设备中，接收条件提供模块应该可以和外部设备进行信号通讯，进而得到接收状况信息。

[0030] 图2的流程图中，根据本发明的具体实施例示出了一种由移动站报告状态信息的方法。

[0031] ——在步骤201，移动站获得一个包含该移动站想要接收的MBS业务的接收状况信息的表。

[0032] 举例来说，可通过以下步骤获得该表：在MAC层中建立连接的过程中，当一个移动站向基站发送加入一个MBS业务的动态业务添加(DSA)请求时，该基站发送包含接收状况信息的DSA响应消息，使得该移动站能够从所接收的DSA响应消息中获得接收状况信息；该移动站把获得的接收状况信息存储在存储装置的表中，并在整个组播业务期间维持该表。下面是一个3层的MBS业务的样表：

[0033]层类型 CID 有效接收CINR(dB)
基本层 5000 5
增强层1 5001 14
增强层2 5002 20

[0034] 表1：3层的MBS业务的样表

[0035] 从表1可以看出，其包含了层类型、CID(connection identifier，连接标识符)和有效接收CINR等字段，以上各字段的记录值都可从DSA响应消息中获得。该MBS业务包含3个层，即：基本层、增强层1、增强层2，每一层都具有一个相关的CID和有效接收CINR。样表中包含的接收信息表明：如果当前CINR的实际值达到阈值5dB，移动站可以从所请求的MBS业务的基本层中接收数据；如果当前CINR的实际值达到另外一个阈值14dB，移动站还可从增强层1中接收数据；当达到20dB，移动站从基本层、增强层1和增强层2中均可接收数据。此表中的CID被用于识别MBS业务中的不同层。

[0036] 总之，接收状况信息被用来表示触发其他动作(如：发送指示消息)的条件。如上表所示，CINR的阈值，即：5dB、14dB、20dB，是触发移动站发送表示移动站状态变化(加入或离开某一特定的层)的消息的条件。

[0037] 图3的示意图中，根据本发明的具体实施例示例性地示出了移动站从位置A移动到位置E的一个实例。图4的消息序列表中，根据本发明的具体实施例示出了对应于图3中移动站的移动而在基站和移动站之间所交换的消息。如图3所示，共有三个接收区域，从内到外依次是增强层2的区域、增强层1的区域、基本层区域。如图4所示，处于位置A的移动站想要加入一个3层的MBS业务，因而，在建立连接期间，移动站生成一个表明所请求的MBS业务的接收状况信息的表，并且向基站发送消息以指出加入基本层的实事。当移动站移到位置B，该移动站会发现当前CINR达到了增强层1的阈值。于是移动站向基站发送消息，表明加入了增强层1.而在随后移动到位置C、D、E，移动站能够意识到当前CINR的变化，并向基站分别发送消息，表明已经离开增强层1、加入增强层1、加入增强层2。一般而言，指示消息是在WiMAX技术中的控制消息连接的基础上进行传输的，从而确保低延迟传输。由于不同基站在同一时刻传输不止一个指示消息，所以冲突是不可避免的。因此，可以在上行链路竞争区间内采用以下几个测试，从而提高可靠性。此外，如果在WiMAX中已经运行某些上行链路流量，指示消息可在现有的上行链路连接中以装载模式传输，其优势在于减少与其他移动站发生冲突的几率。

[0038] 指示消息格式的示例，如下文表2中所示：

[0039]句法 大小 备注
MBS_IND消息模式(){
管理消息类型 8比特
组播CID 16比特
类型 1比特 1：加入0：离开
}

[0040] 表2：MBS_IND消息格式

[0041] 管理模式类型字段：用于表示控制消息类型，使其和当前标准匹配。

[0042] 组播CID字段：用于表示连接的标识符，该标识符还可以专门用于识别MBS业务的一个层。

[0043] 类型字段：用于表明移动站是否加入或离开由组播CID字段的值所识别的一个层。

[0044] MBS_IND_ACK消息是基站通知移动站的确认消息，其表明正确接收了MBS_IND消息。本领域的技术人员都知道，在某些情况下，确认消息并不总是必要的。

[0045] ——在步骤202，移动站测量信道质量参数，例如：下行链路信道的CINR值。

[0046] 可以采用多种方法来估测信道的CINR值。

[0047] 如果进行前导部分的CINR估测，那么所估测的CINR值将会是前导部分的副载波(subcarrier)上的CINR的一个估测值。

[0048] 如果进行一个特定排列域的CINR估测，那么所估测的CINR值将会是该域中非带动数据(non-boosted data)副载波的CINR平均值。

[0049] 估测单一消息的CINR值的另一个可行方法为：计算每个数据样本的信号功率总和与残留误差总和的比值，所采用的函数如下所示：

[0050]

[0051] 其中r[k，n]指在帧单元内的时间k处测量的消息中的接收样本n，s[k，n]是在帧单元内的时间k处测量的消息中的检测样本或试验样本n。

[0052] ——在步骤203中，如果移动站检测出被测的信道质量参数达到接收状况信息的一个预定阈值，该移动站将通过发送指示消息来报告其对应于被测的信道质量参数的状态信息。

[0053] 移动站测量信道质量参数，比如CINR值。一旦测量的CINR值达到接收状况信息中的一个阈值，该移动站将会确定其对应于被测的信道质量参数的当前状态信息，然后向基站发送指示消息，以报告其状态信息，如：加入/离开一特定层的状态改变信息。

[0054] 根据本发明的具体实施例，由于只有满足接收状况信息要求的移动站才发送报告消息，所以可以减少信号开销。此外，由于移动站在其确定信道质量满足某一接收条件时立即发送报告消息，因此，也就增强了报告机制的准确性。

[0055] 除了以上步骤，基站还可视情况在所有MBS业务的统计信息的基础上使用调度算法动态地调整资源分配，进而增加系统的有效性；其中所有MBS业务的统计信息是从移动站发送的指示消息中获取的。

[0056] 为了从整体上有效地利用MBS业务中的频谱，基站在多个MBS业务之间进行资源分配。资源调度是周期性进行的，并且我们认为不同子信道之间传输功率是固定的，其在业务传输期间不发生改变。为了方便读者，表3中列出了下文中将使用的符号。

[0057]

[0058] 表3：符号列表

[0059] 移动站的满意度可以定义为分配带宽和预期带宽的比值，表示为假设每一层的MCS模式的映射在基站中被预先定义，且其与移动站同步，
不同层中的传输分别具有不同的频谱利用率。因此，我们可以把组播组j中移动站i的利用率函数定义为

[0060]

[0061] 该函数反映了把信道频谱利用率和订阅者满意度结合起来的考虑。节目j的利用率是所有订阅者的利用率值的总和，即：

[0062]

[0063] 所以，系统利用率

[0064]

[0065] 被定义为所有节目或MBS业务的利用率值的总和。为了提高系统利用率U，需要考虑以下两个因素：

[0066] (a) 全部带宽基准；

[0067] (b) 最小保证基本层。

[0068] 通过保存每一节目的最小保证带宽，可以满足因素(b)的要求，但是利用率增强问题却是个难题。

[0069] 本发明中提出了一种称之为动态例外满意度(dynamic exceptionsatisfaction，DES)的贪婪算法，用于执行资源分配。

[0070] 首先，为每个节目预留用于基本层区域的带宽。其次，根据一个给定时间点的订阅者数量为增强层创建一个命令表：可根据以下两种方法为最常调用的节目分配更多资源：

[0071] (a)把该节目的所有增强层考虑在内

[0072] (b)为至少一个增强层分配更多资源

[0073] 另一方面，通过释放一些增强层或减少带宽分配对不常调用的节目进行降级。

[0074] 以下是所述算法的伪代码

[0075] //初始化：

[0076] 步骤1：设置可用带宽BW＝B，

[0077] 步骤2：生成MCS和层的状况表；

[0078] 步骤3：BW←BW-λb*P//每一节目预留基本层带宽

[0079] //常规调用：enhance

[0080] 步骤4：统计每个节目的接收器的数量Nj //通过反馈

[0081] 步骤5： 对Nenhancej排序//对所有节目的调用指数排序

[0082] 步骤6：l←1：从增强层1开始

[0083] 步骤7：While(可用带宽BW＞0)&&(一些节目尚未分配带宽)

[0084]

[0085] 步骤8：Case对于最高调用率为α％的节目： break

[0086] 步骤9：Case对于最低调用率为β％的节目：if break

[0087] 步骤10：Case对于一般节目：if break；

[0088] End Switch

[0089] 步骤11：计算该节目的bj，BW←BW-bj

[0090] 步骤12：l←l+1//移到下一层

[0091] End While

[0092] 考虑到因素(b)的要求，我们首先在步骤3为每个视频节目或MBS业务的基本层预留资源λmin，其由QPSK1/2固定调制。

[0093] 贪婪算法采用以下步骤4至12，基于节目调用率来分配剩余带宽，节目调用率是由位于增强层区域内具有有效接收能力的订阅者的数量来表示的。在每个调度进程开始时，在步骤4计算每个节目的订阅者分布情况的统计值。然后，按照增强层的次序来分配带宽，在每一轮调度中，根据不断增加的调用率来为一个节目分配资源。这些具有较多可接收增强层的订阅者的节目将通过增加一个增强层或增加资源而进入升级进程，一直等达到λmax为止(步骤8)。相反，具有较少接收器的低调用率的节目可通过把数据率降低到λminl来释放资源。如果一个层的λmin＝0，该层将被移除。对于一个一般节目，其λj 值可被设定在边界值λmin和λmax之间，比如：可使用平均值或成比例公平算法来分配带宽(步骤10中)。考虑到层与层之间的相关性，如果移除一个层，与其连续的更高的层也会被消除。所述视频节目之间的迭代将一直进行到所有的可用带宽都用完或者所有节目都已经被分配带宽(步骤7)。

[0094] DES算法可在多项式时间内运行。复杂性包括两个分量，第一个是调用率的排序，其取决于O(P*lg(P))，此处P是组播节目的数量。第二个每层的带宽分配，第二分量的复杂性取决于O(P*L)。因此，总复杂性为O(P*lg(P))+O(P*L)。一般而言，系统中的节目数量是一个有限数值，且可得到lg(P)的常数边界E，lg(P)＜E，所以能够在多项式时间内运行所提出的算法，从而提高系统的有效性。

[0095] 根据本实施例的一个备选实施例，接收状况信息在建立连接期间不被传输，而是建立连接后在一个专用消息中进行传输。

[0096] 根据本实施例的一个备选实施例，在移动站生成一个表之后，该移动站通过移动站和基站之间的信号通信对该表进行周期性地更新。

[0097] 根据本实施例的一个备选实施例，触发报告行为的条件要把移动站的配置考虑进来。例如，一些移动站通过订阅更多层来提高视频质量，而其他移动主机由于考虑到功率消耗或解码能力，所以只订阅了有限的层数。

[0098] 根据本实施例的一个备选实施例，报告的消息并不局限于表示加入/离开某一特定层的消息。相关领域的技术人员能够理解可以使用其他种类的信息来表示移动站的状态信息。

[0099] 根据本实施例的一个备选实施例，相关领域的技术人员可以理解，为了更加精确地进行控制，移动站可以测量两个或更多的信道质量参数。比如说，除了CINR以外，还可使用降低/升级变化率作为触发报告行为的标准。相应地，接收状况信息也应该包括上述相应的两个或多个信道质量参数。

[0100] 根据本实施例的一个备选实施例，接收状况信息只包括以下字段：有效接收CINR和可唯一地识别一个层的标志符。而报告消息中包括一个表示层的动作的字段，例如：加入或离开一个层。

[0101] 虽然已经对一些实施方案进行了描述，但是还应该明确的是这些方案可以进行各种改动。例如，可以对不同实施方案进行组合、增补、修改、或移除，进而形成其他实施方案。此外，普通技术人员能够理解可以使用其他结构或方法替代已公开的结构和方法，而所得到的实施方案与已公开的实施方案相比，起到了基本相同的作用、采用基本相同的方法，并获得了基本相同的结果。总之，上述实施方案涵盖于本发明，且限于本发明的范围内。