TD-MBMS關鍵技術及UTN組網試驗分析

張高山 李楠 董炎杰

（中國移動通信集團設計院有限公司 北京 100080）

1 概述

多媒體廣播多播業務（MBMS，Multimedia Broadcast/ Multicast Service）是3GPP組織提出的基于通用移動通信系統（UMTS，Universal Mobile Telecommunications System）的手機電視技術方案，目的是為WCDMA和TD-SCDMA網絡提供更有效的方式，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業務是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，不僅能實現純文本低速率的消息類多播和廣播，而且還能實現高速多媒體業務的多播和廣播，提供各種豐富的視頻、音頻多媒體業務，為3G的發展提供更豐富更好的業務。TD-MBMS是基于現有TD-SCDMA分組網實現的IP數據廣播多播業務，主要表現為多媒體數據從一個數據源傳送給業務覆蓋區內的多個用戶[1]。

2 TD-MBMS架構及關鍵技術

2.1 網絡架構

在核心網一側增加了新的功能實體——廣播多播業務中心（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空口資源共享。

BM-SC是內容提供商的入口，用于授權和在移動網中發起MBMS承載業務，并按照預定時間計劃發送MBMS內容。其功能包括：對第三方的內容提供商（CP，Content Provider）的鑒權、授權和計費；向GGSN提供MBMS傳輸相關參數，如QoS、多播廣播區域、發起和終止MBMS傳輸資源以及后續的MBMS數據傳輸；多播和廣播的業務聲明，包括媒體描述（如視頻和音頻的編碼類型）、會話描述（如多播業務標識、地址、傳送時間）；從外部數據源接收并使用錯誤響應機制傳送MBMS內容，安排MBMS會話傳送并通知用戶等。

圖1 MBMS網絡架構

TD-MBMS基于現有的TD-SCDMA網絡架構，

TD-MBMS的網絡架構如圖1所示，與UMTS的MBMS 模型一致。CP提供廣播電視內容，經過BM-SC 將傳輸流轉發給3G核心網，并進一步轉發給UTRAN，通過Uu 口發送給UE[1]。

2.2 關鍵技術

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

廣播業務區域內所有相鄰基站同步發射相同的無線信號，采用統一的擾碼（包括Midamble碼），可以保證各個小區發射的信號完全相同，UE只需要將多個小區發射的信號當成多徑信息處理，可以簡單地實現UTN宏分集。在這種情況下，當在多個小區中傳輸廣播業務時，RNC為多個小區統一分配廣播業務資源，并指定該廣播業務使用的擾碼和Midamble碼，通過信令告知各Node B和UE；各小區使用這些特定碼來形成廣播業務突發，并在相同的時頻資源上進行傳輸；UE在相應資源位置接收到多個小區同時傳輸的相同突發，之后采用指定的Midamble碼進行聯合信道估計，以及使用指定的擾碼對數據進行解擾，就可解調出所要的廣播業務數據[1～3]。

2.2.2 聯合檢測宏分集

對于內容相同MBMS業務，采用同頻點、同時隙、同步發送相同內容，但是采用各小區原有的擾碼和Midamble碼，這種技術將相鄰小區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，基本上可以彌補由于廣播業務不能采用智能天線技術所帶來的性能損失；然而此技術在實現上對現有系統的終端有很高的要求，需要作較大的改動，實現難度很大，并且對系統性能的改善沒有UTN宏分集效果好。

3 UTN組網測試及分析

在UTN技術中，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性能。在組網中，運營商可以全網采用UTN組網，也可以在部分區域進行UTN組網，同一頻率的UTN網絡，在不同地域（非相鄰地域）此頻率可以進行重用，組成另外一個區域化的UTN網絡。UTN模式可與其他模式通過時分復用來進行。在TD-SCDMA 現有的N 頻點系統中，可以選取部分下行時隙實現UTN 模式，該UTN時隙可以位于主頻點也可以位于輔頻點。

3.1 組網測試結果對比

測試數據匯總及結果對比如表1所示。

3.1.1 定點狀態下UTN組網

從表1、圖2的測試結果數據表明，近中遠點上測量的MTCH RSCP、C/I、SIR和BLER在有鄰區時都要優于無鄰區的情況。中點由于測試中只考慮了PCCPCH的場強，未考慮到是遠離了相鄰小區，所以帶來的UTN增益效果較弱，而相對較靠近相鄰小區的遠點和近點都能有超過3dB的UTN增益。從結果分析可以看出，UTN宏分集增益達到了很好的效果，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數量和信號強度的不同會有一定的差異。

圖2 定點狀態下UTN宏分集增益

表1 定點狀態下UTN宏分集增益

表2 移動狀態下UTN宏分集增益

圖3 移動狀態下UTN宏分集增益

3.1.2 移動狀態下UTN組網

從表2和圖3的測試結果數據表明，測試終端在移動狀態下測量的MTCH RSCP、C/I、SIR和BLER在有鄰區時都要明顯優于無鄰區的情況，UTN增益效果大約在4dB左右。從結果分析可以看出，UTN宏分集增益達到了很好的增益效果。

3.2 對比分析及組網建議

通過對UTN宏分集的分析以及實際的組網測試，可以得出在MBMS業務的覆蓋范圍內，建議采用UTN方式組網，業務覆蓋區域中規劃出一個統一的擾碼，專門用于MBMS業務。終端在該覆蓋區域內能夠獲得UTN宏分集增益。使用UTN方式組網后，終端在定點和移動兩種狀態下獲得的UTN的增益相當并且十分明顯，不影響用戶的感受。因此，采用UTN方式的組網方案，可以作為MBMS的主導方案在全網進行使用。

4 結束語

在未來的移動通信領域，TD-MBMS仍然會是增加運營收入的潛在應用業務之一。通過本文對MBMS關鍵技術和組網的分析驗證，MBMS技術可極大地提高網絡資源利用率，尤其是寶貴的空口資源，可實現多種豐富的視音頻和多媒體應用業務，為3G的發展提供更為闊的空間。在未來的LTE中的MBMS被稱為增強型MBMS（E-MBMS），它能夠支持更高速率的多媒體數據傳輸和提供更好的服務質量，因此，運營商可以借助E-MBMS提供更豐富的應用業務[4]。

[1] 工信部. YD 1781.1-2008-I. 2GHz TD-SCDMA數字蜂窩移動通信網多媒體廣播系統總體技術要求（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長期演進技術原理與系統設計. 北京：人民郵電出版社，2008