TD-MBMS技術(shù)及演進(jìn)

0、概述

3GPP中定義的MBMS技術(shù)分為FDD(適用于WCDMA系統)和TDD(適用于TD-SCDMA系統)兩種方式。在3GPP R6版本中，TDD MBMS和FDD MBMS的高層協(xié)議以及相關(guān)業(yè)務(wù)流程完全一致，只在物理層上稍有區別。FDD MBMS技術(shù)在3GPP R6版本中已經(jīng)基本完成標準化工作，TDD MBMS技術(shù)在3GPP R7版本繼續研究。TD-MBMS采用現TD-SCDMA系統幀結構，信道的復接、編碼，調制、交織和打孔都遵循現有信號流程規范，目前TD-MBMS采用公共信道的方式來(lái)實(shí)現的，空中接口的無(wú)線(xiàn)資源應用基于公共信道的技術(shù)方式。

1、TD-MBMS技術(shù)特點(diǎn)

1.1　宏分集技術(shù)

TDD系統中，基站要求完全同步，這恰恰是MBMS點(diǎn)對多技術(shù)的優(yōu)勢，多個(gè)小區發(fā)送完全相同的業(yè)務(wù)是多媒體廣播業(yè)務(wù)的主要特點(diǎn)之一，如果能夠保證多個(gè)小區同時(shí)發(fā)送，并且終端能夠將這些無(wú)線(xiàn)信號都作為有用信號進(jìn)行合并，則可以降低基站的發(fā)射功率，相對于FDD系統來(lái)說(shuō)，由于基站之間是異步的，為了保證多小區信號能夠合并，在基站控制器中需要定義小區組(cell group)，保證小區組內基站之間的時(shí)延在一定范圍之內，從而終端能夠進(jìn)行有用信號合并。然而在TDD系統中，只要保證所有站點(diǎn)在相同的載頻、相同的時(shí)隙上承載相同業(yè)務(wù)，則終端就可以在同一時(shí)刻接收到多個(gè)相鄰小區的同一業(yè)務(wù)信號，進(jìn)行宏分集，從而提高接收性能，以降低基站發(fā)射功率。在TD-MBMS系統中支持兩種宏分集方案[2]。一是對于內容相同的MBMS業(yè)務(wù)，采用同頻點(diǎn)、同時(shí)隙、同步發(fā)送相同內容，而且使用相同的Midamble碼和擾碼;二是對于內容相同的MBMS業(yè)務(wù)，采用同頻點(diǎn)、同時(shí)隙、同步發(fā)送相同內容，但是采用各小區原有的擾碼和Midamble碼。在傳輸廣播業(yè)務(wù)的時(shí)隙采用現有的同頻網(wǎng)配置的情況下，即擾碼和Midamble碼的配置仍舊基于現有的網(wǎng)絡(luò )配置。

1.2　信號干擾消除

在TD-SCDMA系統中，對于MBMS業(yè)務(wù)而言，將采用全向天線(xiàn)在小區內進(jìn)行全向覆蓋，而相對于一般的R4業(yè)務(wù)通過(guò)智能天線(xiàn)進(jìn)行波束賦形來(lái)為特定的用戶(hù)提供業(yè)務(wù)，消除其它用戶(hù)的信號干擾，在非MBMS業(yè)務(wù)小區內的用戶(hù)，將會(huì )受到相鄰提供MBMS業(yè)務(wù)的小區的干擾(這是因為在MBMS小區中MBMS業(yè)務(wù)時(shí)隙上無(wú)法進(jìn)行波束成形，信號全向發(fā)射)。因此，在非MBMS小區和MBMS小區之間需要一定的空間隔離，以減小或消除干擾。

1.3　基站采用隨機相位偏轉技術(shù)

由于現實(shí)網(wǎng)絡(luò )中，UE從多個(gè)小區接收的信號進(jìn)行疊加后，可能產(chǎn)生主波信號深衰落現象，會(huì )使得功率疊加增益降低。因此，為了提高小區的業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量，為了提高小區的MBMS業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量，考慮對多個(gè)小區的發(fā)送端引入不同的隨機相位旋轉，改善信道特性，使得功率疊加增益提升，且可獲得分集及交織增益。

1.4　靈活的廣播區域配置和資源配置

在TD-MBMS系統中，支持靈活的廣播區域配置，運營(yíng)商可以針對時(shí)隙配置不同大小的廣播區域，選取某個(gè)頻點(diǎn)上的某個(gè)時(shí)隙組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，來(lái)傳輸MBMS業(yè)務(wù)。另外，TDD系統支持靈活的資源分配，針對比較固定的業(yè)務(wù)如電視頻道，可以采用靜態(tài)的資源分配方式，在小區建立時(shí)配置好相應資源;對于隨機性的業(yè)務(wù)可以在業(yè)務(wù)發(fā)起前分配資源，業(yè)務(wù)結束后進(jìn)行釋放，這樣可以充分利用系統資源。

2、MBMS總體架構方案

在TD-SCDMA系統中，MBMS基于是3GPP基于以GSM/GPRS核心網(wǎng)演進(jìn)TD-SCDMA分組網(wǎng)，增加了新的功能實(shí)體，MBMS網(wǎng)絡(luò )總體架構[3]見(jiàn)圖1。為了支持MBMS服務(wù)，原UMTS網(wǎng)絡(luò )中的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，包括Gateway GPRS Support Node(GGSN)、Serving GPRS Support Node(SGSN)、Radio Network Controller (RNC)和User Equipment(UE)做了更新。內容提供商提供內容，經(jīng)過(guò)廣播業(yè)務(wù)中心BM-SC將傳輸流轉發(fā)給3G核心網(wǎng)，通過(guò)Iu轉發(fā)給UTRAN，通過(guò)Uu空中接口發(fā)送給UE。

GGSN是MBMS服務(wù)進(jìn)入UMTS核心網(wǎng)絡(luò )的進(jìn)入點(diǎn)，GGSN將MBMS內容傳送到需要的MBMS服務(wù)的SGSN。SGSN執行相關(guān)MBMS承載(MBMS Bearer Service)控制功能。它負責正確地傳送封包到使用者所在網(wǎng)絡(luò )，并且支持SGSN的移動(dòng)性能管理，使RNC有效地利用了無(wú)線(xiàn)電資源將其傳送給終端，并支持RNC移動(dòng)性管理。BM-SC廣播群播服務(wù)中心(Broadcast Multicast-Service Center;BM-SC)為新增網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，作為群播服務(wù)的內容提供者(Content Provider)，作為外界MBMS數據來(lái)源的網(wǎng)絡(luò )進(jìn)入點(diǎn)。

3、MAC層的增加的MBMS功能模塊介紹

為實(shí)現MBMS，3GPP增加了一個(gè)功能實(shí)體MAC-m，用以實(shí)現MBMS的用戶(hù)平面和控制平面的傳輸。圖2說(shuō)明了UTRAN在原有的MAC-c/sh基礎上增加了MAC-m的MAC-c/sh/m的架構和功能模塊。從圖可以看出，為實(shí)現MBMS功能，增強的MAC-c/sh/m中包含下面的模塊。

圖2　UTRAN側MAC-c/sh/m的架構和功能模塊

調度/緩沖/優(yōu)先級處理：用于根據高層的需求，管理MBMS和non-MBMS的公共傳輸資源;TCTF MUX：在MAC頭中插入TCTF域，處理邏輯信道和傳輸信道之間的映射;附加MBMS-ID：對P-t-m類(lèi)型的邏輯信道，在MAC頭中加入MBMS-ID域以區分不同的MBMS業(yè)務(wù);TFC選擇：為公共傳輸信道(FACH)選擇傳輸格式組合(TFC)。

而UE側，針對UTRAN的結構做相對修改，做相應的增加。圖3是UE側MAC層相對應的功能結構。

圖3　UE側的MAC-c/sh/m架構功能模塊

TCTF DEMUX：檢測和刪除MAC頭中的TCTF域，處理邏輯信道和傳輸信道之間的映射;MBMS-ID讀?。鹤R別特定的MBMS服務(wù)。

對于MBMS應用，UTRAN側通知指示信道(MICH)，針對每個(gè)MBMS的UE發(fā)送廣播尋呼指示，通知UE接收UTRAN發(fā)送的MBMS數據。根據這些信息，UE就可以從SCCPCH中獲取MTCH承載的MBMS信息。BCCH的SIB5/Sbis中會(huì )加入邏輯信道(MCCH)的配置信息，UE可以通過(guò)讀取該配置信息，獲取MBMS的相關(guān)信息;MSCH用于發(fā)送MTCH的調度信息;MCCH和MSCH映射到FACH和SCCPCH中;MTCH用于傳送MBMS信息，MAC頭加入MBMS-ID可以區分不同的MBMS并映射到特定的FACH中，FACH再映射到SCCPCH上中發(fā)送到空中接口。