2024年4月2日发(作者:段干华)
维普资讯
T D-S C D M A系统中的
手机电视技术
师延山 张爱民 林敬东 展讯通信(上海)有限公司
【摘要】文章介绍了手机电视标准的现状,基于3GPP MBMS的SFN(单频网)技术,研究了
用于TD SCDMA MBMS(TD MBMS)的UTN(同时隙网)技术,得出UTN比SFN组网方式
更灵活的结论。最后通过仿真显示,提高手机接收窗宽度会显著提高UTN的接收性能。
【关键词】TD SCDMA 手机电视TD--MBMS UTN SFN
手机电视被认为是3G时代最有希望的多媒体业务之
而MBMS在物理层的显著改进,是引入了单频网
(SFN,Single Frequency Network)。所谓单频网是指若
,
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。
干基站同时在同一频率上发射相同的信号。SFN带来的最
大好处是频谱效率的提高,同时,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。
在SFN环境下,来自于不同基站的信号,可被终端认
目前该业务的研究非常活跃,相关传输标准已有十余
种,可分为三类,分别基于地面广播、卫星广播和移动通信
技术…。
基于地面广播的技术包括欧洲的DVB—H、美国的
MediaFLO、韩国的T—DMB、日本的ISDB—T等。我国清
为是多径信号,进而进行分集处理。但在一定程度上,
CDMA单频网要求接收机能够容忍更长的时延扩展。
为迎接奥运,推动TD—SCDMA手机电视业务的发展,
TD—MBMS应运而生。TD—MBMS是3GPP MBMS的TD—
SCDMA版本,并已在3GPP获得通过。TD—MBMS在接入
技术上最主要的演进,是基于SFN,并进一步引入了同时
隙网(UTN,Union Time—Slot Network)技术。
华大学和上海交大也分别在其数字电视标准DMB—T和
ADTB—T基础上研究国内的技术。
基于卫星的技术主要包括欧洲的S—DVB和日韩的
S—DMB等。
基于移动网络的技术最初是采用移动流媒体的方式实
现的,虽在一定程度上满足了需求,但在带宽、效果、用户
教、费用等方面,还不尽如人意,因此MBMS应运而生。
MBMS f Multimedia BroadcaSt Multicas L
l 单频网(SFN)技术
单频网中,相邻基站在同时同频,发送相同的信号。这
Service)是3GPP R6开始定义的多媒体广播组播功能。对
原有网络主要改动是: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
些信号是由相同的业务数据经过相同的信道编码、信道映
射、扩频、打孔、交织、调制等过程的处理,最终形成。
如图1所示,此时对手机接收机而言,来自于不同基站
Gmb)、特有信道(如MICII、MTCH/MCCH/MSCtj)、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)[21。
的信号可等价为多径信号。因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
收稿日期:2 0 0 7年9月9日
谱利用率。
责任编辑:周霞zhouxia2006@gmaiI com
咝
2007.1—1
_ 四
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TD—SCDMA系统中的手机电视技术
隙上,参与广播的多个基站发送相同的信号,因此,UTN实
际上是一种SFN网络。
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
图1 SFN(单频网)示意图
(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
2 TD—SCDMA的N频点组网方式
时间切换到主频点的TS0。
目前TD系统采用N频点组网方式,一个小区有1个主
事实上,可将UTN时隙视为~个与N频点网络时分复
频点和(N一1)个辅频点资源。通常N=3,即5MIIz同频
用的独立的SFN无线网络。
组网,如图2所示:
UTN可以进行区域化组网。相同的UTN时隙在不同的
地域可以组成不同的UTN网络,但不同UTN
主频点
网络之间应该是地域隔离的。典型的场景是
辅频点
不同城市使用不同的UTN网络播放各自的
辅频点
电视频道。
图2 TD—SCDMA N频点组网
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
N频点系统,每帧中只有主频点以广播方式发送TS0
分配给UTN;各频点上的UrrN时隙数目不同,以适应不同
(时隙0),而辅频点则不发送该时隙。主频点通常要在相邻
速率的业务等。
小区间进行频率规划,尽量避免邻区间的主频点相同。
——一
N频点组网—————— uTN组网 _N频点组网… -H 叶 辱譬
主频点[工s Q土l生] 】 [TS_1牛1 2▲l丁s TS 4 T [Ts UTN l网络提高了对手机接收机所容忍
~——一=N频喜I- 多径延迟的要求,本节研究接收机这一能
辅频点
GL
_
:: ___== N颦毒组网 =二:=_ __=: T
f
s一 ±_I TS3 s4— Ts 力对接收性能的影响
。
辅频点
N频点组网
Ts_ _Ts_
一一一—_
2~十_I—T
_— 一UTN组I
s ~_▲_ TS 4;Ys
N—一N频点
,=f 干 _l _
…一……~一
仿真场景为,各小区半径是R,均匀分
布,发射功率相同,中心小区为被研究小
图3 TD—MBMS中N频点+UTN组网
区。中心小区处UE收到的信号为各基站信
号叠加。实际上,UE接收机能够处理的时延扩展是有一定
3 TD—MBMS同时隙网(UTN)技术
范围的,设此接收窗宽度为Tw,位于接收窗宽度范围内的
TD~SCDMA是时分双工(rrDD)系统,上下行链路占
接收信号可等效为有效信号,否则为干扰信号。因此,
用相同频率。而MBMS典型业务是下行广播,显然在TD—
S胁 的计算方法为:
SCDMA中用一个单独频点组一个单频网并不合适,会面临
s 一 董 堡鉴宣 兰堡 垩兰
频谱资源和基站成本的问题;可能造成MBMS频点的时隙
落入接收窗外的多径功率之和+噪声之和
(下行)和非MBMS频点的相同时隙(上行)间的较强干扰。
设基站天线高35米,UE高2米,工作载频为2010MHz,
另外,单独频点也不利于与N频点系统进行资源规划和共用
考虑一般城区,采用大尺度衰落COST一231一Hata传播模
接收机。因此,在TD—MBMS中引入了同时隙网(UTN)[31。
型,PL(X)=135.36+34.79Log (X)。
图3给出了N频点和UTN联合组网示意图。下行时隙可 其中, 为信号收发端之间的水平距离,尸£为路径损
被配置为UTN或N频点时隙;小区中不同频点问UTN占用
耗。快衰落模型采用3GPP TS25.102所规定的Case 3l4。
时隙可以相同或不同;但相邻1J、区相同频点的UTN时隙分
图4给出了信干比(SINR)的累积分布函数(CDF)曲
配是相同的。UrrN时隙用来发送MBMS广播业务,在该时
线,其中,阴影衰落为5dB。横坐标为SIA;R,纵坐标为小
臣20秒0-77] ̄
责任编辑:周霞zhouxia2006@gmai Icorn
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TD—SCDMA系统中的手机电视技术
区中SINR小于横坐标的区域面积占整个小区面积的比例。
根据3GPP TS25.102中给出的性能要求,对于
144kb/S的数据业务,在Case 3的信道条件下,若采用8
个码道进行传输,当BLER需求为l0 时,需要的信干比为
l 1.8dB。
如图4所示,对于典型的TD—SCDMA小区半径
尺=1000米,Tw=16码片时,S[NR大于1 1.8dB的区域约为
80%:而当Tw=32码片时,大于l1.8dB的区域接近100%。
仿真显示,在SFN组网的情况下,接收机的接收窗宽
度对接收性能影响显著。在各基站发射功率相同的情况下,
接收窗宽度越大,接收信-TI:I: ̄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。
CDF of SIR(TW=16码片)
S
~
扎
一
a
SINR(dB)
CDF of SIR(Tw=(32码片)
SINR(dB)
图4 阴影衰落为5dB, 分别为l6和32码片时
S 獬的CDF曲线
责任编辑:周霞zhouxia2006@gmai}com
5结论
综上所述,可得以下结论:
(1)N频点系统与UTN联合组网的方式,提高了网络资
源规划的灵活度,且能最大限度重用现有网络和手机终端。
(2)加大接收机接收窗宽度会显著提高接收性能,极大
地发挥UTN网络的优势,进而提高频谱利用率。
参考文献
【1】朱志实.手机电视标准及其技术分析【J】.声像与电脑
23.246.MUlt iiTIedia Broadcast/
Service(MBMS)Architecture and
description,V7.2.0[S].2007:8—
131 CCSA.TC5一WG9—2007—066.TD—MBMS总体技
术方案,V0.1【S].2007:1—25.
【41 3GPP TS 25.102.User Equipment(UE)radiO
transmiSSion and reception(TDD),V5.10.0
【S】.2007:84—85. ★
【作者摘介】
师延山:毕业于北京航空航天大学.
X-学博士,现任职于展讯通信有限毯
司,长期从事于TD—SCDMA移动通信枥
一
《酲 准工作
。
张爱民:毕业于中国科学院声学研究
所信号与信息处理专业,工学博士,目
前就职于展讯通信(上海)有限公司,
从事TD—scDMA物理层算法研究X-作。
林敬东:毕业于美国波士顿东北大学
电子工程系,工学博士,现任展讯通
信(上海)有限公司首席科学家兼研
究中心副总裁。对GSM/GPRs、cDMA等
无线通信系统、数字信号处理等领域
有深入研究,发表国际论文2 0余篇,美
国专利8项,待授权专利4 0余项。
秒 通信
~一?
2024年4月2日发(作者:段干华)
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T D-S C D M A系统中的
手机电视技术
师延山 张爱民 林敬东 展讯通信(上海)有限公司
【摘要】文章介绍了手机电视标准的现状,基于3GPP MBMS的SFN(单频网)技术,研究了
用于TD SCDMA MBMS(TD MBMS)的UTN(同时隙网)技术,得出UTN比SFN组网方式
更灵活的结论。最后通过仿真显示,提高手机接收窗宽度会显著提高UTN的接收性能。
【关键词】TD SCDMA 手机电视TD--MBMS UTN SFN
手机电视被认为是3G时代最有希望的多媒体业务之
而MBMS在物理层的显著改进,是引入了单频网
(SFN,Single Frequency Network)。所谓单频网是指若
,
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。
干基站同时在同一频率上发射相同的信号。SFN带来的最
大好处是频谱效率的提高,同时,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。
在SFN环境下,来自于不同基站的信号,可被终端认
目前该业务的研究非常活跃,相关传输标准已有十余
种,可分为三类,分别基于地面广播、卫星广播和移动通信
技术…。
基于地面广播的技术包括欧洲的DVB—H、美国的
MediaFLO、韩国的T—DMB、日本的ISDB—T等。我国清
为是多径信号,进而进行分集处理。但在一定程度上,
CDMA单频网要求接收机能够容忍更长的时延扩展。
为迎接奥运,推动TD—SCDMA手机电视业务的发展,
TD—MBMS应运而生。TD—MBMS是3GPP MBMS的TD—
SCDMA版本,并已在3GPP获得通过。TD—MBMS在接入
技术上最主要的演进,是基于SFN,并进一步引入了同时
隙网(UTN,Union Time—Slot Network)技术。
华大学和上海交大也分别在其数字电视标准DMB—T和
ADTB—T基础上研究国内的技术。
基于卫星的技术主要包括欧洲的S—DVB和日韩的
S—DMB等。
基于移动网络的技术最初是采用移动流媒体的方式实
现的,虽在一定程度上满足了需求,但在带宽、效果、用户
教、费用等方面,还不尽如人意,因此MBMS应运而生。
MBMS f Multimedia BroadcaSt Multicas L
l 单频网(SFN)技术
单频网中,相邻基站在同时同频,发送相同的信号。这
Service)是3GPP R6开始定义的多媒体广播组播功能。对
原有网络主要改动是: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
些信号是由相同的业务数据经过相同的信道编码、信道映
射、扩频、打孔、交织、调制等过程的处理,最终形成。
如图1所示,此时对手机接收机而言,来自于不同基站
Gmb)、特有信道(如MICII、MTCH/MCCH/MSCtj)、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)[21。
的信号可等价为多径信号。因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
收稿日期:2 0 0 7年9月9日
谱利用率。
责任编辑:周霞zhouxia2006@gmaiI com
咝
2007.1—1
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TD—SCDMA系统中的手机电视技术
隙上,参与广播的多个基站发送相同的信号,因此,UTN实
际上是一种SFN网络。
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
图1 SFN(单频网)示意图
(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
2 TD—SCDMA的N频点组网方式
时间切换到主频点的TS0。
目前TD系统采用N频点组网方式,一个小区有1个主
事实上,可将UTN时隙视为~个与N频点网络时分复
频点和(N一1)个辅频点资源。通常N=3,即5MIIz同频
用的独立的SFN无线网络。
组网,如图2所示:
UTN可以进行区域化组网。相同的UTN时隙在不同的
地域可以组成不同的UTN网络,但不同UTN
主频点
网络之间应该是地域隔离的。典型的场景是
辅频点
不同城市使用不同的UTN网络播放各自的
辅频点
电视频道。
图2 TD—SCDMA N频点组网
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
N频点系统,每帧中只有主频点以广播方式发送TS0
分配给UTN;各频点上的UrrN时隙数目不同,以适应不同
(时隙0),而辅频点则不发送该时隙。主频点通常要在相邻
速率的业务等。
小区间进行频率规划,尽量避免邻区间的主频点相同。
——一
N频点组网—————— uTN组网 _N频点组网… -H 叶 辱譬
主频点[工s Q土l生] 】 [TS_1牛1 2▲l丁s TS 4 T [Ts UTN l网络提高了对手机接收机所容忍
~——一=N频喜I- 多径延迟的要求,本节研究接收机这一能
辅频点
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:: ___== N颦毒组网 =二:=_ __=: T
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辅频点
N频点组网
Ts_ _Ts_
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2~十_I—T
_— 一UTN组I
s ~_▲_ TS 4;Ys
N—一N频点
,=f 干 _l _
…一……~一
仿真场景为,各小区半径是R,均匀分
布,发射功率相同,中心小区为被研究小
图3 TD—MBMS中N频点+UTN组网
区。中心小区处UE收到的信号为各基站信
号叠加。实际上,UE接收机能够处理的时延扩展是有一定
3 TD—MBMS同时隙网(UTN)技术
范围的,设此接收窗宽度为Tw,位于接收窗宽度范围内的
TD~SCDMA是时分双工(rrDD)系统,上下行链路占
接收信号可等效为有效信号,否则为干扰信号。因此,
用相同频率。而MBMS典型业务是下行广播,显然在TD—
S胁 的计算方法为:
SCDMA中用一个单独频点组一个单频网并不合适,会面临
s 一 董 堡鉴宣 兰堡 垩兰
频谱资源和基站成本的问题;可能造成MBMS频点的时隙
落入接收窗外的多径功率之和+噪声之和
(下行)和非MBMS频点的相同时隙(上行)间的较强干扰。
设基站天线高35米,UE高2米,工作载频为2010MHz,
另外,单独频点也不利于与N频点系统进行资源规划和共用
考虑一般城区,采用大尺度衰落COST一231一Hata传播模
接收机。因此,在TD—MBMS中引入了同时隙网(UTN)[31。
型,PL(X)=135.36+34.79Log (X)。
图3给出了N频点和UTN联合组网示意图。下行时隙可 其中, 为信号收发端之间的水平距离,尸£为路径损
被配置为UTN或N频点时隙;小区中不同频点问UTN占用
耗。快衰落模型采用3GPP TS25.102所规定的Case 3l4。
时隙可以相同或不同;但相邻1J、区相同频点的UTN时隙分
图4给出了信干比(SINR)的累积分布函数(CDF)曲
配是相同的。UrrN时隙用来发送MBMS广播业务,在该时
线,其中,阴影衰落为5dB。横坐标为SIA;R,纵坐标为小
臣20秒0-77] ̄
责任编辑:周霞zhouxia2006@gmai Icorn
维普资讯
TD—SCDMA系统中的手机电视技术
区中SINR小于横坐标的区域面积占整个小区面积的比例。
根据3GPP TS25.102中给出的性能要求,对于
144kb/S的数据业务,在Case 3的信道条件下,若采用8
个码道进行传输,当BLER需求为l0 时,需要的信干比为
l 1.8dB。
如图4所示,对于典型的TD—SCDMA小区半径
尺=1000米,Tw=16码片时,S[NR大于1 1.8dB的区域约为
80%:而当Tw=32码片时,大于l1.8dB的区域接近100%。
仿真显示,在SFN组网的情况下,接收机的接收窗宽
度对接收性能影响显著。在各基站发射功率相同的情况下,
接收窗宽度越大,接收信-TI:I: ̄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。
CDF of SIR(TW=16码片)
S
~
扎
一
a
SINR(dB)
CDF of SIR(Tw=(32码片)
SINR(dB)
图4 阴影衰落为5dB, 分别为l6和32码片时
S 獬的CDF曲线
责任编辑:周霞zhouxia2006@gmai}com
5结论
综上所述,可得以下结论:
(1)N频点系统与UTN联合组网的方式,提高了网络资
源规划的灵活度,且能最大限度重用现有网络和手机终端。
(2)加大接收机接收窗宽度会显著提高接收性能,极大
地发挥UTN网络的优势,进而提高频谱利用率。
参考文献
【1】朱志实.手机电视标准及其技术分析【J】.声像与电脑
23.246.MUlt iiTIedia Broadcast/
Service(MBMS)Architecture and
description,V7.2.0[S].2007:8—
131 CCSA.TC5一WG9—2007—066.TD—MBMS总体技
术方案,V0.1【S].2007:1—25.
【41 3GPP TS 25.102.User Equipment(UE)radiO
transmiSSion and reception(TDD),V5.10.0
【S】.2007:84—85. ★
【作者摘介】
师延山:毕业于北京航空航天大学.
X-学博士,现任职于展讯通信有限毯
司,长期从事于TD—SCDMA移动通信枥
一
《酲 准工作
。
张爱民:毕业于中国科学院声学研究
所信号与信息处理专业,工学博士,目
前就职于展讯通信(上海)有限公司,
从事TD—scDMA物理层算法研究X-作。
林敬东:毕业于美国波士顿东北大学
电子工程系,工学博士,现任展讯通
信(上海)有限公司首席科学家兼研
究中心副总裁。对GSM/GPRs、cDMA等
无线通信系统、数字信号处理等领域
有深入研究,发表国际论文2 0余篇,美
国专利8项,待授权专利4 0余项。
秒 通信
~一?