??? 一、背景
隨著社會(huì)的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，用戶希望通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)隨地使用多媒體業(yè)務(wù)的需求日益明顯。目前的移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)通常提供的是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)單播模式的多媒體業(yè)務(wù)，這種方式的資源利用率低、成本高、資費(fèi)昂貴，不利于業(yè)務(wù)的推廣；而點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的多播業(yè)務(wù)目前只能開展文本格式的短消息服務(wù)，不能滿足音視頻和數(shù)據(jù)等多樣化服務(wù)的需求。
3GPP在R6版本中引入了多媒體廣播組播業(yè)務(wù)功能——MBMS，其目的是為了支持廣播業(yè)務(wù)" title="廣播業(yè)務(wù)">廣播業(yè)務(wù)，在同一時(shí)間為了多用戶提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。MBMS是FDD和TDD共有的特性，在高層協(xié)議和業(yè)務(wù)流程方面是統(tǒng)一的。為了更有效的TD-SCDMA" title="TD-SCDMA">TD-SCDMA上開展多媒體廣播業(yè)務(wù)（簡(jiǎn)稱TD-MBMS" title="TD-MBMS">TD-MBMS），在物理層引入了創(chuàng)新的增強(qiáng)技術(shù)，并體現(xiàn)在R7及其演進(jìn)版本中。大唐電信科技產(chǎn)業(yè)集團(tuán)旗下核心企業(yè)之一的大唐移動(dòng)積極推動(dòng)TD-MBMS技術(shù)研究和標(biāo)準(zhǔn)化，鼎力提供TD-MBMS全面解決方案。
二、TD-MBMS標(biāo)準(zhǔn)化情況
1、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展
2007年3月，中國(guó)公司聯(lián)名在愛沙尼亞3GPPRAN35次全會(huì)上，提交了LCRTDDMBMS物理層增強(qiáng)的WI立項(xiàng)申請(qǐng)，立項(xiàng)通過；隨后在馬耳他RAN1＃48 bis會(huì)議上和RAN1～RAN4小組日本會(huì)議上，中國(guó)公司一共提交了40多篇LCRMBMS增強(qiáng)WI相關(guān)文稿，全部通過；5月在韓國(guó) 3GPPRAN36次全會(huì)上完成LCRMBMS增強(qiáng)WI項(xiàng)目并正式發(fā)布。
至此，在TD-SCDMA的R7版本中，成功地在混合載波和單獨(dú)載波MBMS中引入SFN宏分集、聯(lián)合檢測(cè)" title="聯(lián)合檢測(cè)">聯(lián)合檢測(cè)、相位偏轉(zhuǎn)、接收分集和高階調(diào)制等物理層增強(qiáng)技術(shù)，為L(zhǎng)CRTDDMBMS的長(zhǎng)期演進(jìn)打下了良好的基礎(chǔ)。
2、國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展
在國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程上，2007年2月，信息產(chǎn)業(yè)部召開TD-SCDMA手機(jī)電視啟動(dòng)會(huì)議，并成立TD-SCDMA多媒體廣播業(yè)務(wù)方案起草組。4月在CCSATC5第12次全會(huì)WG9會(huì)議上，遞交了“TD-SCDMAMBMS總體技術(shù)要求”制修訂通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目建議書。6月在TC5WG913次會(huì)議上，TD-MBMS總體方案討論稿通過，轉(zhuǎn)為送審稿。8月在TC5WG915次會(huì)議上通過了TD-MBMS總體技術(shù)要求的送審稿。
目前，面向奧運(yùn)需求的第一版本TD-MBMS已經(jīng)基本完成，在這個(gè)版本中引入了UTN同時(shí)隙" title="時(shí)隙">時(shí)隙網(wǎng)技術(shù)。為了推動(dòng)TD-MBMS的后續(xù)發(fā)展CCSA正積極推進(jìn)TD-MBMS的第二版前期準(zhǔn)備工作。
三、TD-MBMS總體方案
TD-MBMS的實(shí)現(xiàn)方式是基于TD-SCDMA分組網(wǎng)，通過增加一些新的功能實(shí)體，如廣播組播業(yè)務(wù)中心BM-SC，對(duì)已有的分組域功能實(shí)體如SGSN、GGSN、RNC和UE等增加TD-MBMS功能，并定義了新的邏輯信道(MTCH/MCCH等)來實(shí)現(xiàn)空口資源共享。
TD-MBMS網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)見圖1。內(nèi)容提供商提供內(nèi)容，經(jīng)過廣播業(yè)務(wù)中心BM-SC將傳輸流轉(zhuǎn)發(fā)給3G核心網(wǎng)，通過Iu轉(zhuǎn)發(fā)給UTRAN，通過Uu空中接口發(fā)送給UE。
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圖1：TD-MBMS系統(tǒng)架構(gòu)
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其中，BM-SC作為新增的網(wǎng)元提供了內(nèi)容管理、用戶管理、計(jì)費(fèi)、安全以及內(nèi)容下發(fā)等業(yè)務(wù)功能；SGSN提供對(duì)用戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制、支持TD- MBMS接收者在SGSN間的移動(dòng)以及根據(jù)GGSN發(fā)送的通知建立或釋放Iu、Gn承載等承載功能；GGSN作為TD-MBMS數(shù)據(jù)的IP組播業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)BM-SC的通知請(qǐng)求為廣播建立或釋放用戶面承載；從BM-SC或其它數(shù)據(jù)源接收IP組播內(nèi)容，并通過GTP隧道路由；以及消息通知、計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)采集、業(yè)務(wù)QoS協(xié)商。
四、TD-MBMS關(guān)鍵技術(shù)
1、宏分集技術(shù)
在TD-MBMS系統(tǒng)中支持兩種宏分集方案。方案一是對(duì)于內(nèi)容相同的MBMS業(yè)務(wù)，采用同頻點(diǎn)、同時(shí)隙、同步發(fā)送相同內(nèi)容，而且使用相同的 Midamble碼和擾碼；方案二是對(duì)于內(nèi)容相同的MBMS業(yè)務(wù)，采用同頻點(diǎn)、同時(shí)隙、同步發(fā)送相同內(nèi)容，但是采用各小區(qū)原有的擾碼和Midamble 碼。
UTN宏分集
在傳輸廣播業(yè)務(wù)的時(shí)隙采用單頻網(wǎng)配置的情況下，多個(gè)相鄰的小區(qū)采用統(tǒng)一的擾碼（包括Midamble碼），就可以保證各個(gè)小區(qū)發(fā)射的信號(hào)完全相同，UE只需將多個(gè)小區(qū)發(fā)射的信號(hào)當(dāng)成多徑處理，可以非常簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)UTN宏分集。
在這種情況下，當(dāng)在多個(gè)小區(qū)中傳輸廣播業(yè)務(wù)時(shí)，RNC為多個(gè)小區(qū)統(tǒng)一分配廣播業(yè)務(wù)資源，并指定該廣播業(yè)務(wù)使用的擾碼和midamble碼，通過信令告知各NodeB和UE；各小區(qū)使用這些特定碼來形成廣播業(yè)務(wù)突發(fā)，并在相同的時(shí)頻資源上進(jìn)行傳輸；UE在相應(yīng)資源位置接收到多個(gè)小區(qū)同時(shí)傳輸?shù)南嗤话l(fā)，之后采用指定的midamble碼進(jìn)行信道估計(jì)，以及指定的擾碼對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解擾，就可解出所要的廣播業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。
聯(lián)合檢測(cè)的宏分集
在傳輸廣播業(yè)務(wù) 的時(shí)隙采用現(xiàn)有的同頻網(wǎng)配置的情況下，即擾碼和Midamble碼的配置仍舊基于現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)配置。TD-MBMS系統(tǒng)根據(jù)廣播業(yè)務(wù)的特點(diǎn)：各小區(qū)發(fā)送的數(shù)據(jù)相同，而不是像其他干擾一樣完全無用。聯(lián)合檢測(cè)的宏分集技術(shù)充分利用這一特點(diǎn)，通過RNC統(tǒng)一控制，保證相鄰基站在相同的時(shí)間發(fā)送相同的廣播數(shù)據(jù)，終端在接收信號(hào)的時(shí)候，可以采用宏分集的聯(lián)合檢測(cè)算法，將鄰小區(qū)信號(hào)作為有用信號(hào)而不是干擾，通過物理層合并的方式，大大改善了接收可靠性。
宏分集的聯(lián)合檢測(cè)算法根據(jù)對(duì)各同頻相鄰小區(qū)的測(cè)量，選取進(jìn)行宏分集合并的相鄰小區(qū)；獲取本小區(qū)及選取的相鄰小區(qū)的廣播/組播信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行多小區(qū)信道估計(jì)，得到本小區(qū)及所述相鄰小區(qū)的信道響應(yīng)結(jié)果；根據(jù)各小區(qū)的信道響應(yīng)結(jié)果分別計(jì)算各小區(qū)的傳輸矩陣并合并，利用合并后傳輸矩陣進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)，獲得檢測(cè)數(shù)據(jù)。或者先對(duì)計(jì)算后得到的各小區(qū)的傳輸矩陣分別進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)，然后對(duì)檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行分集合并，獲得檢測(cè)數(shù)據(jù)。利用這種算法，可以大大提高同頻廣播業(yè)務(wù)的接收性能。
2、基站采用隨機(jī)相位偏轉(zhuǎn)技術(shù)
由于現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)中，UE從多個(gè)小區(qū)接收的信號(hào)進(jìn)行疊加后可能產(chǎn)生深衰落現(xiàn)象，會(huì)使得功率疊加增益降低。
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圖2.微小區(qū)同步MBMS無線信號(hào)的接收效果
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因此，為了提高小區(qū)的MBMS業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量，考慮對(duì)多個(gè)小區(qū)的發(fā)送端分別引入不同的隨機(jī)相位旋轉(zhuǎn)，改善信道特性，使得產(chǎn)生深衰落的地理位置隨機(jī)變化，避免了某些地理位置上的用戶始終出于深衰落狀態(tài)。（圖3）。
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圖3.微小區(qū)人為改變信道特性后無線信號(hào)接收效果
由于人為改變信道特性僅僅是針對(duì)基站設(shè)備的更改，對(duì)終端設(shè)備無任何影響。
3、支持靈活的配置
支持靈活的廣播區(qū)域配置
可以針對(duì)時(shí)隙配置不同大小的廣播區(qū)域，比如足球賽開戰(zhàn)之前在足球賽場(chǎng)及周邊區(qū)域廣播本次比賽雙方隊(duì)員的介紹、歷史戰(zhàn)績(jī)等，運(yùn)營(yíng)商可以在這片區(qū)域內(nèi)選取某個(gè)頻點(diǎn)上的某個(gè)時(shí)隙組成一個(gè)UTN網(wǎng)絡(luò)，來傳輸這個(gè)業(yè)務(wù)。
支持靈活的資源配置
系統(tǒng)支持靈活的資源分配，針對(duì)比較固定的業(yè)務(wù)如電視頻道，可以采用靜態(tài)的資源分配方式，在小區(qū)建立時(shí)配置好相應(yīng)資源；對(duì)于隨機(jī)性的業(yè)務(wù)可以在業(yè)務(wù)發(fā)起前分配資源，業(yè)務(wù)結(jié)束后進(jìn)行釋放，這樣可以充分利用系統(tǒng)資源。
4、Iub口傳輸共享
在以前的產(chǎn)品中，同一個(gè)NodeB中的不同小區(qū)，即使傳送相同的MBMS業(yè)務(wù)也需要建立和使用不同的傳輸承載，這對(duì)Iub的資源造成很大的浪費(fèi)。通過對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的Iub接口進(jìn)行升級(jí)，在同一個(gè)NodeB下的多個(gè)小區(qū)同時(shí)傳輸相同MBMS業(yè)務(wù)的情況下，可以實(shí)現(xiàn)FACH信道承載共享，這樣可以大大節(jié)省 Iub接口的傳輸資源。
五、TD-MBMS業(yè)務(wù)組網(wǎng)方案
TD-MBMS基于現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行平滑升級(jí)，對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋不產(chǎn)生影響。
根據(jù)MBMS業(yè)務(wù)的特性，由運(yùn)營(yíng)商確定業(yè)務(wù)的廣播區(qū)域，通過配置系統(tǒng)資源，可以全網(wǎng)采用UTN進(jìn)行組網(wǎng)，見圖4；也可以在區(qū)域地區(qū)采用UTN組網(wǎng)，見圖5。6所示為同一頻率的UTN網(wǎng)絡(luò)，在不同地域（非相鄰地域），此頻率可以進(jìn)行重用，組成另外一個(gè)區(qū)域化的UTN網(wǎng)絡(luò)。
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圖4：全網(wǎng)UTN組網(wǎng)
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圖5：區(qū)域化UTN組網(wǎng)
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圖6：區(qū)域化UTN組網(wǎng)的頻率資源重用
六、展望
在3GPPRAN35次全會(huì)上，中國(guó)公司聯(lián)合提交了LCRTDDMBMS物理層增強(qiáng)的workitem立項(xiàng)申請(qǐng)，主要是引入了SFN的傳輸方式、并提出專用載波的概念，同時(shí)推出了聯(lián)合檢測(cè)的應(yīng)用場(chǎng)景。
該WorkItem主要包含兩種模式：混合載波模式和專用載波模式。混合載波模式和本文介紹的TD-MBMS系統(tǒng)基本相同，采用現(xiàn)有載波中的一個(gè)或多個(gè)時(shí)隙實(shí)現(xiàn)SFN傳輸（多個(gè)小區(qū)在該時(shí)隙上使用相同的擾碼和midamble碼）。
為滿足系統(tǒng)傳輸效率和大區(qū)覆蓋的需求，提出采用專門的載波用于承載MBMS業(yè)務(wù)，終端使用雙接收機(jī)進(jìn)行接收，該專用載波采用全下行發(fā)射，并且對(duì)時(shí)隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，大大提高了傳輸效率，并且可以支持大區(qū)覆蓋。目前該方案設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成，并以大唐移動(dòng)為主正在3GPP進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化推動(dòng)工作。