TD-MBMS關(guān)鍵技術(shù)及UTN組網(wǎng)試驗分析

張高山 李楠 董炎杰

（中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司 北京 100080）

1 概述

多媒體廣播多播業(yè)務(wù)（MBMS，Multimedia Broadcast/ Multicast Service）是3GPP組織提出的基于通用移動通信系統(tǒng)（UMTS，Universal Mobile Telecommunications System）的手機(jī)電視技術(shù)方案，目的是為WCDMA和TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)提供更有效的方式，以便將多媒體信息以多播或廣播方式傳送到各個UMTS終端。MBMS業(yè)務(wù)是3GPP R6開始定義的多媒體廣播多播功能。它提供2種方式：廣播方式和多播方式，不僅能實現(xiàn)純文本低速率的消息類多播和廣播，而且還能實現(xiàn)高速多媒體業(yè)務(wù)的多播和廣播，提供各種豐富的視頻、音頻多媒體業(yè)務(wù)，為3G的發(fā)展提供更豐富更好的業(yè)務(wù)。TD-MBMS是基于現(xiàn)有TD-SCDMA分組網(wǎng)實現(xiàn)的IP數(shù)據(jù)廣播多播業(yè)務(wù)，主要表現(xiàn)為多媒體數(shù)據(jù)從一個數(shù)據(jù)源傳送給業(yè)務(wù)覆蓋區(qū)內(nèi)的多個用戶[1]。

2 TD-MBMS架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在核心網(wǎng)一側(cè)增加了新的功能實體——廣播多播業(yè)務(wù)中心（BM-SC，Broadcast/Multicast Service Center）。對已有分組域的功能實體如SGSN、GGSN、RNC 和UE 等增加TD-MBMS 功能，并定義了新的邏輯共享信道來實現(xiàn)空口資源共享。

BM-SC是內(nèi)容提供商的入口，用于授權(quán)和在移動網(wǎng)中發(fā)起MBMS承載業(yè)務(wù)，并按照預(yù)定時間計劃發(fā)送MBMS內(nèi)容。其功能包括：對第三方的內(nèi)容提供商（CP，Content Provider）的鑒權(quán)、授權(quán)和計費(fèi)；向GGSN提供MBMS傳輸相關(guān)參數(shù)，如QoS、多播廣播區(qū)域、發(fā)起和終止MBMS傳輸資源以及后續(xù)的MBMS數(shù)據(jù)傳輸；多播和廣播的業(yè)務(wù)聲明，包括媒體描述（如視頻和音頻的編碼類型）、會話描述（如多播業(yè)務(wù)標(biāo)識、地址、傳送時間）；從外部數(shù)據(jù)源接收并使用錯誤響應(yīng)機(jī)制傳送MBMS內(nèi)容，安排MBMS會話傳送并通知用戶等。

圖1 MBMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

TD-MBMS基于現(xiàn)有的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，

TD-MBMS的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示，與UMTS的MBMS 模型一致。CP提供廣播電視內(nèi)容，經(jīng)過BM-SC 將傳輸流轉(zhuǎn)發(fā)給3G核心網(wǎng)，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)發(fā)給UTRAN，通過Uu 口發(fā)送給UE[1]。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 同時隙網(wǎng)（UTN，Union Timeslot Network）宏分集

廣播業(yè)務(wù)區(qū)域內(nèi)所有相鄰基站同步發(fā)射相同的無線信號，采用統(tǒng)一的擾碼（包括Midamble碼），可以保證各個小區(qū)發(fā)射的信號完全相同，UE只需要將多個小區(qū)發(fā)射的信號當(dāng)成多徑信息處理，可以簡單地實現(xiàn)UTN宏分集。在這種情況下，當(dāng)在多個小區(qū)中傳輸廣播業(yè)務(wù)時，RNC為多個小區(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Node B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)，并在相同的時頻資源上進(jìn)行傳輸；UE在相應(yīng)資源位置接收到多個小區(qū)同時傳輸?shù)南嗤话l(fā)，之后采用指定的Midamble碼進(jìn)行聯(lián)合信道估計，以及使用指定的擾碼對數(shù)據(jù)進(jìn)行解擾，就可解調(diào)出所要的廣播業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)[1～3]。

2.2.2 聯(lián)合檢測宏分集

對于內(nèi)容相同MBMS業(yè)務(wù)，采用同頻點(diǎn)、同時隙、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，這種技術(shù)將相鄰小區(qū)信號作為有用信號而不是干擾，通過物理層合并的方式，也能夠明顯改善了接收的可靠性，基本上可以彌補(bǔ)由于廣播業(yè)務(wù)不能采用智能天線技術(shù)所帶來的性能損失；然而此技術(shù)在實現(xiàn)上對現(xiàn)有系統(tǒng)的終端有很高的要求，需要作較大的改動，實現(xiàn)難度很大，并且對系統(tǒng)性能的改善沒有UTN宏分集效果好。

3 UTN組網(wǎng)測試及分析

在UTN技術(shù)中，用戶終端可以把不同基站的信號看作是多徑信號，這樣可以在一定程度上提高系統(tǒng)性能。在組網(wǎng)中，運(yùn)營商可以全網(wǎng)采用UTN組網(wǎng)，也可以在部分區(qū)域進(jìn)行UTN組網(wǎng)，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，組成另外一個區(qū)域化的UTN網(wǎng)絡(luò)。UTN模式可與其他模式通過時分復(fù)用來進(jìn)行。在TD-SCDMA 現(xiàn)有的N 頻點(diǎn)系統(tǒng)中，可以選取部分下行時隙實現(xiàn)UTN 模式，該UTN時隙可以位于主頻點(diǎn)也可以位于輔頻點(diǎn)。

3.1 組網(wǎng)測試結(jié)果對比

測試數(shù)據(jù)匯總及結(jié)果對比如表1所示。

3.1.1 定點(diǎn)狀態(tài)下UTN組網(wǎng)

從表1、圖2的測試結(jié)果數(shù)據(jù)表明，近中遠(yuǎn)點(diǎn)上測量的MTCH RSCP、C/I、SIR和BLER在有鄰區(qū)時都要優(yōu)于無鄰區(qū)的情況。中點(diǎn)由于測試中只考慮了PCCPCH的場強(qiáng)，未考慮到是遠(yuǎn)離了相鄰小區(qū)，所以帶來的UTN增益效果較弱，而相對較靠近相鄰小區(qū)的遠(yuǎn)點(diǎn)和近點(diǎn)都能有超過3dB的UTN增益。從結(jié)果分析可以看出，UTN宏分集增益達(dá)到了很好的效果，但UTN增益效果隨著用戶位置的不同，以及能接收到的周圍鄰區(qū)數(shù)量和信號強(qiáng)度的不同會有一定的差異。

圖2 定點(diǎn)狀態(tài)下UTN宏分集增益

表1 定點(diǎn)狀態(tài)下UTN宏分集增益

表2 移動狀態(tài)下UTN宏分集增益

圖3 移動狀態(tài)下UTN宏分集增益

3.1.2 移動狀態(tài)下UTN組網(wǎng)

從表2和圖3的測試結(jié)果數(shù)據(jù)表明，測試終端在移動狀態(tài)下測量的MTCH RSCP、C/I、SIR和BLER在有鄰區(qū)時都要明顯優(yōu)于無鄰區(qū)的情況，UTN增益效果大約在4dB左右。從結(jié)果分析可以看出，UTN宏分集增益達(dá)到了很好的增益效果。

3.2 對比分析及組網(wǎng)建議

通過對UTN宏分集的分析以及實際的組網(wǎng)測試，可以得出在MBMS業(yè)務(wù)的覆蓋范圍內(nèi)，建議采用UTN方式組網(wǎng)，業(yè)務(wù)覆蓋區(qū)域中規(guī)劃出一個統(tǒng)一的擾碼，專門用于MBMS業(yè)務(wù)。終端在該覆蓋區(qū)域內(nèi)能夠獲得UTN宏分集增益。使用UTN方式組網(wǎng)后，終端在定點(diǎn)和移動兩種狀態(tài)下獲得的UTN的增益相當(dāng)并且十分明顯，不影響用戶的感受。因此，采用UTN方式的組網(wǎng)方案，可以作為MBMS的主導(dǎo)方案在全網(wǎng)進(jìn)行使用。

4 結(jié)束語

在未來的移動通信領(lǐng)域，TD-MBMS仍然會是增加運(yùn)營收入的潛在應(yīng)用業(yè)務(wù)之一。通過本文對MBMS關(guān)鍵技術(shù)和組網(wǎng)的分析驗證，MBMS技術(shù)可極大地提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率，尤其是寶貴的空口資源，可實現(xiàn)多種豐富的視音頻和多媒體應(yīng)用業(yè)務(wù)，為3G的發(fā)展提供更為闊的空間。在未來的LTE中的MBMS被稱為增強(qiáng)型MBMS（E-MBMS），它能夠支持更高速率的多媒體數(shù)據(jù)傳輸和提供更好的服務(wù)質(zhì)量，因此，運(yùn)營商可以借助E-MBMS提供更豐富的應(yīng)用業(yè)務(wù)[4]。

[1] 工信部. YD 1781.1-2008-I. 2GHz TD-SCDMA數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)多媒體廣播系統(tǒng)總體技術(shù)要求（第一階段）. 2008

[2] 3GPP TS 23.246 Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS);Architecture and Functional Description 版本號: 23.246-690

[3] 3GPP TS 22.246 Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS) User Services; Stage I 版本號:22.246-630、

[4] 沈嘉. 3GPP長期演進(jìn)技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計. 北京：人民郵電出版社，2008