TD-MBMS移动多媒体广播解决方案

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内容摘要：

TD-MBMS移动多媒体广播解决方案
一,背景
随着社会的进步和技术的发展,用户希望通过移动网络随时随地使用多媒体
业务的需求日益明显.目前的移动蜂窝网络通常提供的是点对点单播模式的多媒
体业务,这种方式的资源利用率低,成本高,资费昂贵,不利于业务的推广;而
点对多点的多播业务目前只能开展文本格式的短消息服务,不能满足音视频和数
据等多样化服务的需求.
3GPP在R6版本中引入了多媒体广播组播业务功能——MBMS,其目的是
为了支持广播业务,在同一时间为了多用户提供高速数据业务.MBMS是FDD
和TDD共有的特性,在高层协议和业务流程方面是统一的.为了更有效的
TD-SCDMA上开展多媒体广播业务(简称TD-MBMS),在物理层引入了创新
的增强技术,并体现在R7及其演进 版本中.大唐电信科技产业集团旗下核心企
业之一的大唐移动积极推动TD-MBMS技术研究和标准化,鼎力提供TD-MBMS
全面解决方案.
二,TD-MBMS标准化情况
1,国际标准化进展
2007年3月,中国公司联名在爱沙尼亚3GPPRAN35次全会上,提交了
LCRTDDMBMS物理层增强的WI立项申请,立项通过;随后在马耳他RAN1#
48 bis会议上和RAN1～RAN4小组日本会议上,中国公司一共提交了40多篇
LCRMBMS增强WI相关文稿,全部通过;5月在韩国 3GPPRAN36次全会上
完成LCRMBMS增强WI项目并正式发布.
至此,在TD-SCDMA的R7版本中,成功地在混合载波和单独载波MBMS
中引入SFN宏分集,联合检测,相位偏转,接收分集和高阶调制等物理层增强
技术,为LCRTDDMBMS的长期演进打下了良好的基础.
2,国内标准化进展
在国内标准化进程上,2007年2月,信息产业部召开TD-SCDMA手机电
视启动会议,并成立TD-SCDMA多媒体广播业务方案起草组.4月在CCSATC5
第12次全会WG9会议上,递交了"TD-SCDMAMBMS总体技术要求"制修订
通信技术标准项目建议书.6月在TC5WG913次会议上,TD-MBMS总体方案
讨论稿通过,转为送审稿.8月在TC5WG915次会议上通过了TD-MBMS总体
技术要求的送审稿.
目前,面向奥运需求的第一版本TD-MBMS已经基本完成,在这个版本中引
入了UTN同时隙网技术.为了推动TD-MBMS的后续发展CCSA正积极推进
TD-MBMS的第二版前期准备工作.
三,TD-MBMS总体方案
TD-MBMS的实现方式是基于TD-SCDMA分组网,通过增加一些新的功能
实体,如广播组播业务中心BM-SC,对已有的分组域功能实体如SGSN,GGSN,
RNC和UE等增加TD-MBMS功能,并定义了新的逻辑信道(MTCH/MCCH等)
来实现空口资源共享.
TD-MBMS网络总体架构见图1.内容提供商提供内容,经过广播业务中心
BM-SC将传输流转发给3G核心网,通过Iu转发给UTRAN,通过Uu空中接口
发送给UE.
图1:TD-MBMS系统架构
其中,BM-SC作为新增的网元提供了内容管理,用户管理,计费,安全以
及内容下发等业务功能;SGSN提供对用户进行网络控制,支持TD- MBMS接
收者在SGSN间的移动以及根据GGSN发送的通知建立或释放Iu,Gn承载等
承载功能;GGSN作为TD-MBMS数据的IP组播业务节点,根据BM-SC的通
知请求为广播建立或释放用户面承载;从BM-SC或其它数据源接收IP组播内
容,并通过GTP隧道路由;以及消息通知,计费数据采集,业务QoS协商.
四,TD-MBMS关键技术
1,宏分集技术
在TD-MBMS系统中支持两种宏分集方案.方案一是对于内容相同的MBMS
业务,采用同频点,同时隙,同步发送相同内容,而且使用相同的 Midamble
码和扰码;方案二是对于内容相同的MBMS业务,采用同频点,同时隙,同步
发送相同内容,但是采用各小区原有的扰码和Midamble 码.
UTN宏分集
在传输广播业务的时隙采用单频网配置的情况下,多个相邻的小区采用统一
的扰码(包括Midamble码),就可以保证各个小区发射的信号完全相同,UE
只需将多个小区发射的信号当成多径处理,可以非常简单地实现UTN宏分集.
在这种情况下,当在多个小区中传输广播业务时,RNC为多个小区统一分
配广播业务资源,并指定该广播业务使用的扰码和midamble码,通过信令告知
各NodeB和UE;各小区使用这些特定码来形成广播业务突发,并在相同的时
频资源上进行传输;UE在相应资源位置接收到多个小区同时传输的相同突发,
之后采用指定的midamble码进行信道估计,以及指定的扰码对数据进行解扰,
就可解出所要的广播业务数据.
联合检测的宏分集
在传输广播业务 的时隙采用现有的同频网配置的情况下,即扰码和
Midamble码的配置仍旧基于现有的网络配置.TD-MBMS系统根据广播业务的
特点:各小区发送的数据相同,而不是像其他干扰一样完全无用.联合检测的宏
分集技术充分利用这一特点,通过RNC统一控制,保证相邻基站在相同的时间
发送相同的广播数据,终端在接收信号的时候,可以采用宏分集的联合检测算法,
将邻小区信号作为有用信号而不是干扰,通过物理层合并的方式,大大改善了接
收可靠性.
宏分集的联合检测算法根据对各同频相邻小区的测量,选取进行宏分集合并
的相邻小区;获取本小区及选取的相邻小区的广播/组播信号,并对其进行多小
区信道估计,得到本小区及所述相邻小区的信道响应结果;根据各小区的信道响
应结果分别计算各小区的传输矩阵并合并,利用合并后传输矩阵进行联合检测,
获得检测数据.或者先对计算后得到的各小区的传输矩阵分别进行联合检测,然
后对检测的结果进行分集合并,获得检测数据.利用这种算法,可以大大提高同
频广播业务的接收性能.
2,基站采用随机相位偏转技术
由于现实网络中,UE从多个小区接收的信号进行叠加后可能产生深衰落现
象,会使得功率叠加增益降低.
图2.微小区同步MBMS无线信号的接收效果
因此,为了提高小区的MBMS业务服务质量,考虑对多个小区的发送端分
别引入不同的随机相位旋转,改善信道特性,使得产生深衰落的地理位置随机变
化,避免了某些地理位置上的用户始终出于深衰落状态.(图3).
图3.微小区人为改变信道特性后无线信号接收效果
由于人为改变信道特性仅仅是针对基站设备的更改,对终端设备无任何影
响.
3,支持灵活的配置
支持灵活的广播区域配置
可以针对时隙配置不同大小的广播区域,比如足球赛开战之前在足球赛场及
周边区域广播本次比赛双方队员的介绍,历史战绩等,运营商可以在这片区域内
选取某个频点上的某个时隙组成一个UTN网络,来传输这个业务.
支持灵活的资源配置
系统支持灵活的资源分配,针对比较固定的业务如电视频道,可以采用静态
的资源分配方式,在小区建立时配置好相应资源;对于随机性的业务可以在业务
发起前分配资源,业务结束后进行释放,这样可以充分利用系统资源.
4,Iub口传输共享.
在以前的产品中,同一个NodeB中的不同小区,即使传送相同的MBMS业
务也需要建立和使用不同的传输承载,这对Iub的资源造成很大的浪费.通过对
现有系统的Iub接口进行升级,在同一个NodeB下的多个小区同时传输相同
MBMS业务的情况下,可以实现FACH信道承载共享,这样可以大大节省 Iub
接口的传输资源.
五,TD-MBMS业务组网方案
TD-MBMS基于现有系统进行平滑升级,对现有系统的网络覆盖不产生影
响.
根据MBMS业务的特性,由运营商确定业务的广播区域,通过配置系统资
源,可以全网采用UTN进行组网,见图4;也可以在区域地区采用UTN组网,
见图5.6所示为同一频率的UTN网络,在不同地域(非相邻地域),此频率
可以进行重用,组成另外一个区域化的UTN网络.
图4:全网UTN组网
图5:区域化UTN组网
图6:区域化UTN组网的频率资源重用
六,展望
在3GPPRAN35次全会上,中国公司联合提交了LCRTDDMBMS物理层增
强的workitem立项申请,主要是引入了SFN的传输方式,并提出专用载波的概
念,同时推出了联合检测的应用场景.
该WorkItem主要包含两种模式:混合载波模式和专用载波模式.混合载波
模式和本文介绍的TD-MBMS系统基本相同,采用现有载波中的一个或多个时隙
实现SFN传输(多个小区在该时隙上使用相同的扰码和midamble码).
为满足系统传输效率和大区覆盖的需求,提出采用专门的载波用于承载
MBMS业务,终端使用双接收机进行接收,该专用载波采用全下行发射,并且
对时隙结构进行优化,大大提高了传输效率,并且可以支持大区覆盖.目前该方
案设计已经基本完成,并以大唐移动为主正在3GPP进行标准化推动工作.

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