TD-MBMS关键技术及UTN组网试验分析

张高山 李楠 董炎杰

（中国移动通信集团设计院有限公司 北京 100080）

1 概述

多媒体广播多播业务（MBMS，Multimedia Broadcast/ Multicast Service）是3GPP组织提出的基于通用移动通信系统（UMTS，Universal Mobile Telecommunications System）的手机电视技术方案，目的是为WCDMA和TD-SCDMA网络提供更有效的方式，以便将多媒体信息以多播或广播方式传送到各个UMTS终端。MBMS业务是3GPP R6开始定义的多媒体广播多播功能。它提供2种方式：广播方式和多播方式，不仅能实现纯文本低速率的消息类多播和广播，而且还能实现高速多媒体业务的多播和广播，提供各种丰富的视频、音频多媒体业务，为3G的发展提供更丰富更好的业务。TD-MBMS是基于现有TD-SCDMA分组网实现的IP数据广播多播业务，主要表现为多媒体数据从一个数据源传送给业务覆盖区内的多个用户[1]。

2 TD-MBMS架构及关键技术

2.1 网络架构

在核心网一侧增加了新的功能实体——广播多播业务中心（BM-SC，Broadcast/Multicast Service Center）。对已有分组域的功能实体如SGSN、GGSN、RNC 和UE 等增加TD-MBMS 功能，并定义了新的逻辑共享信道来实现空口资源共享。

BM-SC是内容提供商的入口，用于授权和在移动网中发起MBMS承载业务，并按照预定时间计划发送MBMS内容。其功能包括：对第三方的内容提供商（CP，Content Provider）的鉴权、授权和计费；向GGSN提供MBMS传输相关参数，如QoS、多播广播区域、发起和终止MBMS传输资源以及后续的MBMS数据传输；多播和广播的业务声明，包括媒体描述（如视频和音频的编码类型）、会话描述（如多播业务标识、地址、传送时间）；从外部数据源接收并使用错误响应机制传送MBMS内容，安排MBMS会话传送并通知用户等。

图1 MBMS网络架构

TD-MBMS基于现有的TD-SCDMA网络架构，

TD-MBMS的网络架构如图1所示，与UMTS的MBMS 模型一致。CP提供广播电视内容，经过BM-SC 将传输流转发给3G核心网，并进一步转发给UTRAN，通过Uu 口发送给UE[1]。

2.2 关键技术

2.2.1 同时隙网（UTN，Union Timeslot Network）宏分集

广播业务区域内所有相邻基站同步发射相同的无线信号，采用统一的扰码（包括Midamble码），可以保证各个小区发射的信号完全相同，UE只需要将多个小区发射的信号当成多径信息处理，可以简单地实现UTN宏分集。在这种情况下，当在多个小区中传输广播业务时，RNC为多个小区统一分配广播业务资源，并指定该广播业务使用的扰码和Midamble码，通过信令告知各Node B和UE；各小区使用这些特定码来形成广播业务突发，并在相同的时频资源上进行传输；UE在相应资源位置接收到多个小区同时传输的相同突发，之后采用指定的Midamble码进行联合信道估计，以及使用指定的扰码对数据进行解扰，就可解调出所要的广播业务数据[1～3]。

2.2.2 联合检测宏分集

对于内容相同MBMS业务，采用同频点、同时隙、同步发送相同内容，但是采用各小区原有的扰码和Midamble码，这种技术将相邻小区信号作为有用信号而不是干扰，通过物理层合并的方式，也能够明显改善了接收的可靠性，基本上可以弥补由于广播业务不能采用智能天线技术所带来的性能损失；然而此技术在实现上对现有系统的终端有很高的要求，需要作较大的改动，实现难度很大，并且对系统性能的改善没有UTN宏分集效果好。

3 UTN组网测试及分析

在UTN技术中，用户终端可以把不同基站的信号看作是多径信号，这样可以在一定程度上提高系统性能。在组网中，运营商可以全网采用UTN组网，也可以在部分区域进行UTN组网，同一频率的UTN网络，在不同地域（非相邻地域）此频率可以进行重用，组成另外一个区域化的UTN网络。UTN模式可与其他模式通过时分复用来进行。在TD-SCDMA 现有的N 频点系统中，可以选取部分下行时隙实现UTN 模式，该UTN时隙可以位于主频点也可以位于辅频点。

3.1 组网测试结果对比

测试数据汇总及结果对比如表1所示。

3.1.1 定点状态下UTN组网

从表1、图2的测试结果数据表明，近中远点上测量的MTCH RSCP、C/I、SIR和BLER在有邻区时都要优于无邻区的情况。中点由于测试中只考虑了PCCPCH的场强，未考虑到是远离了相邻小区，所以带来的UTN增益效果较弱，而相对较靠近相邻小区的远点和近点都能有超过3dB的UTN增益。从结果分析可以看出，UTN宏分集增益达到了很好的效果，但UTN增益效果随着用户位置的不同，以及能接收到的周围邻区数量和信号强度的不同会有一定的差异。

图2 定点状态下UTN宏分集增益

表1 定点状态下UTN宏分集增益

表2 移动状态下UTN宏分集增益

图3 移动状态下UTN宏分集增益

3.1.2 移动状态下UTN组网

从表2和图3的测试结果数据表明，测试终端在移动状态下测量的MTCH RSCP、C/I、SIR和BLER在有邻区时都要明显优于无邻区的情况，UTN增益效果大约在4dB左右。从结果分析可以看出，UTN宏分集增益达到了很好的增益效果。

3.2 对比分析及组网建议

通过对UTN宏分集的分析以及实际的组网测试，可以得出在MBMS业务的覆盖范围内，建议采用UTN方式组网，业务覆盖区域中规划出一个统一的扰码，专门用于MBMS业务。终端在该覆盖区域内能够获得UTN宏分集增益。使用UTN方式组网后，终端在定点和移动两种状态下获得的UTN的增益相当并且十分明显，不影响用户的感受。因此，采用UTN方式的组网方案，可以作为MBMS的主导方案在全网进行使用。

4 结束语

在未来的移动通信领域，TD-MBMS仍然会是增加运营收入的潜在应用业务之一。通过本文对MBMS关键技术和组网的分析验证，MBMS技术可极大地提高网络资源利用率，尤其是宝贵的空口资源，可实现多种丰富的视音频和多媒体应用业务，为3G的发展提供更为阔的空间。在未来的LTE中的MBMS被称为增强型MBMS（E-MBMS），它能够支持更高速率的多媒体数据传输和提供更好的服务质量，因此，运营商可以借助E-MBMS提供更丰富的应用业务[4]。

[1] 工信部. YD 1781.1-2008-I. 2GHz TD-SCDMA数字蜂窝移动通信网多媒体广播系统总体技术要求（第一阶段）. 2008

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

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

[4] 沈嘉. 3GPP长期演进技术原理与系统设计. 北京：人民邮电出版社，2008