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TD-SCDMA MBMS技术浅谈
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摘要  随着多媒体广播组播业务的需求日益明显,TD-SCDMAMBMS提供了一种在无线蜂窝网络中低成本、高效承载此类业务的技术方案。本文简单介绍了TD-SCDMAMBMS的技术特点,并分析了多媒体广播组播业务的市场前景,以及相应的网络部署策略和方法。文中针对TD-SCDMAMBMS目前所面临的调整,并给出了后续的研究工作建议。

一、背 景

随着移动通信网络的技术发展和用户业务需求的多样化,用户希望通过移动无线网络体验多媒体广播组播类型业务的需求日益明显,例如手机电视、天气预报、新闻和杂志等业务。这种多媒体广播组播业务的特点在于:所需传输带宽高,占用大量无线资源;面向服务的用户数多,不仅仅针对个别用户。然而,无线蜂窝网络中通常采用点到点的专用信道方式提供业务,因此对于大数据量的多媒体广播业务而言会出现成本高、业务资费昂贵、规模效益差的情况,网络运营商难于推广。因此,为了实现在现有蜂窝网络中提供低成本多媒体业务的目标,需要引入新型技术来承载此类业务。

多媒体广播组播业务(MBMS:Multimedia Broadcast/Multicast Service)是3GPPR6版本中引入的一项重大功能,于2001年6月正式立项。其目的是为了支持广播业务,在同一时间为大量用户提供高速率数据业务。MBMS的技术特点在于:基于现有移动无线蜂窝网络,无需重新构建网络;基于单向下行共享信道,采用点对多点(广播/组播)的传输方式;广播/组播内容在CN和RAN每条链路只需传输一次,节约了网络资源。MBMS技术作为一个系统解决技术方案,涉及了业务管理平台、核心网、无线接入网和终端等各个领域。就无线网而言,3GPP中定义的MBMS技术也分为FDD(适用于WCDMA系统)和TDD(适用于TD-SCDMA系统)两种方式。在3GPPR6版本中,TDD MBMS和FDD MBMS的高层协议以及相关业务流程完全一致,只在物理层上稍有区别。FDD MBMS技术在3GPPR6版本中已经基本完成标准化工作,TDD MBMS技术在3GPPR7版本继续研究,重点研究LCR中物理层增强技术,其目的是为了更高效地在TD-SCDMA网络中提供多媒体广播业务。

二、TD-SCDMA MBMS技术特点

无论TDD MBMS还是FDDMBMS,其业务提供流程、信道映射、管理和分配等机制都是一致的,不同之处在于其物理层技术不同,因此承载多媒体广播业务采用的相应技术方案也有所不同。总体来说,TD-SCDMAMBMS的技术特点主要在于以下两个方面:

1.同步机制

多个小区发送完全相同的业务是多媒体广播业务的主要特点之一。如果能够保证多个小区同时发送,并且终端能够将这些无线信号都作为有用信号进行合并,则可以降低基站的发射功率,而功率正是CDMA系统中重要的无线资源。对于FDD系统来说,由于基站之间是异步的,为了保证多小区信号能够合并,在基站控制器中需要定义小区组(cellgroup),保证小区组内基站之间的时延在一定范围之内,从而终端能够进行有用信号合并。然而在TDD系统中,基站之间的同步是其技术优势之一,只要保证所有站点在相同的载频、相同的时隙上承载相同业务,则终端就可以在同一时刻接收到多个相邻小区的同一业务信号,进行宏分集,从而提高接收性能,以降低基站发射功率。这种在相同载频、相同时隙承载MBMS业务的方式可以称之为统一时隙组网(UTN:unifiedTimeslot Networking),作为TD-SCDMA承载多媒体广播业务的基本组网形式。

UTN组网中MBMS业务占用的时隙与MBMS业务所需速率和覆盖要求相关。根据目前的研究和仿真结果,在保证与现有R4业务覆盖范围相同的前提下,单个MBMS业务时隙能够提供128kbps的业务速率;若采用效率更高的编码和打孔方式,单个MBMS业务时隙能够提供192kbps的业务速率,但其覆盖范围将变小。一般来说,多媒体广播业务和R4业务一样,同样需要做到无缝的小区边缘覆盖,即多媒体广播业务的覆盖范围应当满足R4业务的覆盖要求。因此,为了满足覆盖要求,一般推荐TD-SCDMAMBMS单个时隙承载速率为128kbps。

2.消除干扰方式

在TD-SCDMA系统中,对于R4业务一般通过智能天线进行波束赋形来为特定的用户提供业务,以消除了其它用户的信号干扰。然而对于MBMS业务而言,将采用全向天线在小区内进行全向覆盖。因此,在非MBMS业务小区内的用户,将会受到相邻提供MBMS业务的小区的干扰(这是因为在MBMS小区中MBMS业务时隙上无法进行波束成形,信号全向发射)。因此,在非MBMS小区和MBMS小区之间需要一定的空间隔离。在大区域部署MBMS的情况下,这种干扰隔离带可以部署在整个MBMS业务区域的边缘;而在零散或小区域部署MBMS业务的情况下,设置这种干扰隔离带将存在一定难度。

3.TD-SCDMA MBMS市场前景和部署策略

多媒体广播业务的特点在于业务速率高、服务用户数多,因此TD-SCDMA MBMS技术可能承载的业务类型如下:

 

对于不同类型业务,网络部署方式也有所不同。例如:

 (1)对于手机电视类型业务,一方面要为其分配足够的承载时隙以满足高速率要求,另一方面需要做到大区域的无缝覆盖。对于时隙分配而言,由于上下行的时隙数目分配需要基于TD-SCDMA的整体组网策略(例如,若TD-SCDMA定位主要承载语音业务,则TDD分配方式可为3:3;若TD-SCDMA定位主要承载下行数据业务,则TDD分配方式可为2:4或1:5),因此可承载MBMS业务的下行时隙数目相应地受到一定限制,即在单个载波上承载的手机电视业务速率将受到一定限制。对于大覆盖要求而言,在采用UTN组网的方式下:可以在覆盖区域中规划出一个统一的扰码,专门用于该手机电视业务,则终端在该覆盖区域内对所有小区信号进行宏分集即可,无需其它操作;此外需要在该区域边缘统一规划干扰隔离带,与边缘的非MBMS小区进行空间隔离。

 (2)对于区域性播放类型业务,例如商场广告、旅游景点介绍:此类业务一方面所需业务速率相对较低,另一方面覆盖区域比较零散。对于时隙分配而言,由于此类业务所需速率低,可能单个时隙就能够满足业务需求,因此可以在一个载波上使用多个时隙来承载多个业务。对于覆盖而言,由于覆盖区域比较零散,难于规划整体的干扰隔离区,只能做到尽可能地在空间上隔离MBMS区域和非MBMS区域。此外,在这种零散区域内也难于规划统一扰码,可以采用MBMS小区MBMS业务时隙上仍使用原小区的扰码,要求终端对多个相邻小区进行多小区联合检测,以对相邻多小区的相同MBMS信号进行接收和合并。

 综上所述,网络部署和实际MBMS业务应用紧密相关。就目前市场前景而言,08年奥运会将是发展MBMS业务的一个契机。08年奥运会期间,奥运赛事直播、奥运夺金报道、天气预报以及商业广告等多种多媒体广播组播业务需求将层出不穷,如何切实并且高效地利用TD-SCDMAMBMS来承载这些业务并合理部署网络,是TD-SCDMA网络技术发展所面临的一项新的研究课题。

4.TD-SCDMA MBMS面临的挑战

就承载多媒体广播类型业务而言,无线蜂窝通信系统最主要的竞争和挑战来自于广播电视网络。广播电视网络本身就是为提供多媒体广播业务而设计的,在使用频率、发射功率、物理层技术等各个方面的设计上都充分体现了多媒体广播业务承载能力的优势。这种承载能力的优势主要体现在业务速率和覆盖范围上:广电网络中普遍采用OFDM技术,相比目前3G蜂窝网络所使用的CDMA技术而言频率利用率高,即在占用相同频率带宽的前提下,能够提供更高的业务速率;广电网络使用的频率一般相比3G蜂窝网络的2G频段要低,无线传播距离远,而且OFDM技术中符号周期长,相比CDMA系统能够显著增大覆盖范围。

然而对于移动运营商而言,使用TD-SCDMAMBMS技术提供多媒体广播组播业务也在其它方面具备一定的优势:可以利用已有的蜂窝无线通信网络,无需重新构建和部署广播电视网络;由于可以以小区为粒度部署MBMS业务,便于提供区域性的多媒体广播业务;具备上行反馈信道,一方面易于开展在线游戏类型业务,另一方面利用实时用户统计;移动终端普及率高,易于基于移动业务客户群推广多媒体广播业务。因此,在推动TD-SCDMAMBMS技术成熟以及产业化的进程中,应当一方面充分发挥自身优势,另一方面能够在承载能力方面有所改进,尽量弥补与广电网络的差距。

5.后续工作建议

TD-SCDMAMBMS作为承载多媒体广播业务的新技术,面临着许多有待进一步研究和推进的工作和课题。首先,应当尽快确定UTN组网方式下TD-SCDMAMBMS的具体技术要求和部署策略,推动相关产品的商用化。其次,为了弥补承载能力方面的劣势,应当针对TD-SCDMA专用载波MBMS的技术方案研究和标准化,使用单独载波承载多媒体广播业务,以增强覆盖和提高频率效率为目的优化TD-SCDMA的帧格式和时隙格式。此外,还需要进一步推动终端的产业化能力,吸引更多国外厂参与其中,充分利用高普及率的移动终端来推广相关业务的开展。
  

 
来源:中国联通网站

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