TD-MBMS终端设计方案介绍

TD-MBMS终端设计方案介绍,第1张

  手机电视被认为是3G时代最有希望的多媒体业务之一,融合了多媒体、实时、交互等诸多媒体特征,终端轻巧可移动,用户可方便地获得服务。MBMS(MulTImedia Broadcast MulTIcast Service)是3GPP R6开始定义的多媒体广播组播功能,可在移动通信系统中提供手机电视业务。

  MBMS导致的主要改动是:增加BM-SC网元;对现有分组域相关网元进行功能升级,以支持MBMS特有接口功能(如Gmb)、特有信道(如MICH、 MTCH / MCCH / MSCH)、特有物理层过程(FACH信道选择性合并、PTM与PTP切换)和特有业务流程(如订阅)。在物理层引入了单频网(Single Frequency Network,即SFN),若干基站同时在同一频率上发射相同的信号。使频谱效率提高,UE(用户设备)在SFN内移动时无需任何切换,大大减少了信令的开销。

  TD-MBMSTD-SCDMA的手机电视标准,并且已在CCSA和3GPP获得通过。TD-MBMS基于3GPP MBMS,并基于SFN,进一步引入了UTN(Union TIme-slot Network,同时隙网)技术。

  1 TD-MBMS简介

  见图 1,在SFN环境中,来自于不同基站的信号可等价为多径信号。接收机无须区分信号是否来自于不同基站,复杂度大大降低。原本基站之间存在着同频干扰,而手机需要进行复杂计算消除干扰;但SFN中,由于多径信号丰富,反而使接收性能大大提高,进而提高了频谱利用率。

  TD- SCDMA是时分双工(TDD)系统,上下行链路占用相同频率。TD-SCDMA中用单独频点组单频网并不合适,面临频谱资源问题;可能造成MBMS频点的时隙(下行)和非MBMS频点的相同时隙(上行)间的较强干扰。单独频点也不利于与N频点系统进行资源规划和共用接收机。因此,在TD-MBMS中引入了同时隙网(UTN)。

  TD-MBMS终端设计方案介绍,SFN,第2张

  图 1 SFN(单频网)示意图

  图 2给出了N频点和UTN联合组网示意图。下行时隙可被配置为UTN或N频点时隙;小区中不同频点间UTN占用时隙可以相同或不同;但相邻小区相同频点的 UTN时隙分配是相同的。UTN时隙用来发送MBMS广播业务,在该时隙上,参与广播的多个基站发送相同的信号。事实上,可将UTN时隙视为一个与N频点网络时分复用的独立的SFN无线网络。[1]

  TD-MBMS终端设计方案介绍,TD-MBMS中N频点,第3张

  图 2 TD-MBMS中N频点+UTN组网

  UTN时隙使用公共的Midamble码、扰码,亦即本小区和邻小区的这些参数是相同的;在邻区之间,该时隙所发射的数据也是由相同数据经过相同的处理而形成。而其他的N频点时隙,则采用本小区特定的Midamble码和扰码。TS6(时隙6)通常不用作UTN时隙,否则,当手机在辅频点接收MBMS业务时,由于射频器件的限制,可能没有足够的时间切换到主频点的TS0。

  可以对N频点系统的 UTN频点和时隙资源进行灵活的配置,例如将更多的下行时隙分配给UTN;各频点上的UTN时隙数目不同,以适应不同速率的业务等。

  2 时延扩展对性能的影响

  UTN网络提高了对手机接收机所容忍多径延迟的要求,参考文献[2]对此进行了研究。仿真显示,SFN情况下,接收机的接收窗宽度对接收性能影响显著。接收窗宽度越大,接收信干比越大。在相同接收机窗宽的情况下,小区半径越小,信干比大于给定门限的区域所占小区面积的比例就越大。

  TD-SCMDA的帧结构和接收机均是针对16码片的时延扩展而设计的。参见参考文献[3],仿真进一步显示,16码片(12.5微秒)的接收窗能够容忍SFN环境下的多径延迟扩展。尤其是在城区,小区半径小,基站密度大,障碍物密集,大大降低了落到16码片之外的延迟信号能量。

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