时分双工模式下多媒体广播组播业务发射与接收的方法

摘要

本发明公开了一种TDD下多媒体广播多播业务发射和接收的方法，在各个基站中的所有小区形成完全一样的MBMS符号级数据，进行扩频加扰，形成各小区的待发射基带信号，发射时，各小区使用不同的基本训练序列；用户设备UE根据系统信息，进行信道估计得到各个小区的信道冲激响应，分别计算各小区所对应的系统矩阵，合并得到一个复合系统矩阵，对所接收的基带数据进行联合检测处理得到估计的MBMS业务符号级数据，再进行解调、译码操作，得到MBMS业务原始数据。本发明降低了业务干扰，提供分集增益，提高了MBMS业务传输性能。

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线通信系统中的MBMS(多媒体广播多播业务，Multimedia Broadcast/Multicast Service)的发射与接收技术，尤其涉及TDD(时分双工，Time Division Duplex)通讯模式下的MBMS发射与接收的方法。

背景技术

MBMS业务是一种以广播或多播形式传输的高速单向业务，它可以同时向多个用户有效的传送高速多媒体数据。MBMS要求整个小区内的任何激活该业务的用户都可以接收这个业务所发的内容。由于MBMS中的点对多点方式(PtM)以广播方式进行发射，上行没有反馈信息，基站无法获得各个用户的信道信息，所以通常的功率控制方法无法实施，下行广播在一定时间内通常以恒定的功率进行发射。

同时，在TDD无线通信系统中，由于MBMS业务的数据速率比较高，所以一个MBMS业务占用的码道数比P-CCPCH的码道数多，如果时隙功率相同，MBMS业务的S-CCPCH的单码道发射功率会比P-CCPCH的单码道发射功率小，所以，同样是广播信道，承载MBMS业务的S-CCPCH信道的覆盖范围会比P-CCPCH的覆盖范围小很多。

如果利用增加MBMS业务的发射功率的方法来弥补以上不足，那么在网络中，除了增加了本小区的信号功率，邻小区的信号功率也相应增加，这样一来，用户端的干扰信号同有效功率同时增加，用户接收信号的信干比没有得到改善。在这种情况下，处于多个小区中间的用户无法从多重干扰中得到正确的信号。

在专利号为WO2005048484的专利中提到了一种相邻小区分时隙发送相同MBMS业务的方法，这样可以在用户设备UE对这些数据进行接收解调后进行数据合并，这样可以为MBMS业务的接收提供宏分集增益。不过这种方法因分时隙发送，从而会占用过多的时隙资源，并且小区管理会比较复杂。

综上所述，应该找到一种既能避免小区间MBMS业务干扰、又能为UE接收MBMS业务提供增益的发射和接收方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，在TDD模式的移动通信系统中，提供一种MBMS业务的发射和接收方法，实现MBMS业务的发射与接收，既避免小区间MBMS业务干扰、又能为UE接收MBMS业务提供增益。

本发明提供一种时分双工模式下多媒体广播多播业务发射和接收的方法，在基站侧和用户设备之间进行多媒体广播多播业务的发射和接收，包括如下步骤：

(1)基站控制器同时向所控制的各个基站发送相同格式、相同内容的多媒体广播多播业务MBMS数据，形成完全一样的MBMS符号级数据；

(2)各个小区将步骤(1)中得到的MBMS符号级数据分别进行扩频加扰，形成各个小区的待发射基带信号，发射时，各个小区使用不同的训练序列；

(3)接收端的用户设备UE检测周围小区系统广播中的系统信息，得到各个小区的基本训练序列、扩频码和扰码信息，根据基本训练序列信息对所接收的各小区训练序列进行信道估计后得到各个小区所对应的信道冲激响应，分别计算各个小区所对应的系统矩阵；

(4)将步骤(3)中得到的各个小区所对应的系统矩阵进行合并，得到一个复合系统矩阵，将该复合系统矩阵对所接收的基带数据进行联合检测处理，得到MBMS业务原始数据。

所述基站控制器控制多个基站，其中每一基站又控制若干小区，所述各个小区是处在一个同步系统中。

步骤(1)进一步可分为：

基站控制器同时向所控制的各个基站发送相同格式、相同内容的多媒体广播多播业务MBMS数据；

基站控制器控制各个基站中的所有小区对该MBMS数据分别进行一致的业务映射处理，形成物理层比特数据流；

基站控制器控制各个基站中的所有小区对所述物理层比特数据流进行一致的数据调制过程，形成各个小区都完全一样的MBMS符号级数据。

步骤(2)进一步可分为：

各个小区将经业务映射和调制后得到的MBMS符号级数据分别进行扩频加扰，通过各个小区的扩频码[C₁，C₂，...，C_m]^T点乘扰码S_i＝[s_i1，s_i2，...，s_iSF]获得各个小区对应的复合扩频码V_i，即：

$V_i={[C_1,C_2,...,C_m]}^T·S_i=\left(\begin{array}{cccc}{c}_{11}{s}_{i1}& c_{12}{s}_{i2}& L& c_{1\mathrm{SF}}{s}_{\mathrm{iSF}}\\ c_{21}{s}_{i1}& c_{22}{s}_{i2}& L& c_{2\mathrm{SF}}{s}_{\mathrm{iSF}}\\ M& M& O& M\\ c_{m1}{s}_{i1}& c_{m2}{s}_{i2}& L& c_{\mathrm{mSF}}{s}_{\mathrm{iSF}}\end{array}\right)$

其中，C_i＝[c_i1，c_i2，...，c_iSF]，i＝1，...，m，SF为扩频因子；

利用各小区的复合扩频码V_i对MBMS符号级数据data_i进行扩频加扰操作，即：Tx_i＝data_i*V_i  i＝1，2，...，n，形成各个小区的待发射基带信号；

发射时，各个小区使用不同的训练序列在一个时隙同时发送该基带信号Tx_i。

步骤(3)进一步可分为：

所述用户设备UE根据各个小区的系统信息中的基本训练序列信息M₁，M₂，...，M_n对接收到的训练序列e_mid进行信道估计，根据信道估计算法计算得到各个小区的信道冲激响应，i＝1，2，...，n；

所述用户设备UE利用各个小区的复合扩频码V_i和估计出的信道冲激响应生成各个小区的系统矩阵

步骤(4)进一步可分为：

将步骤(3)中得到的各个小区所对应的系统矩阵进行合并，得到一个复合系统矩阵，即$\hat{A}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\hat{A}}_i;$

将该复合系统矩阵对所述用户设备接收的基带数据进行联合检测处理，得到估计的MBMS业务符号级业务数据

对所述MBMS业务符号级数据进行解调、译码操作，得到MBMS业务原始数据

步骤(4)中：

所述用户设备UE利用联合检测模块对所述复合系统矩阵进行联合检测处理得到估计的MBMS业务符号级数据；

所述用户设备UE利用解码模块对所述估计的MBMS业务符号级数据进行解调操作；

所述用户设备UE利用译码模块对所述估计的MBMS业务符号级数据进行译码操作。

本发明在TDD模式的移动通信系统中提供了一种有效的发射和接收MBMS业务的方法，这种方法可以大大的降低业务干扰，同时为UE端提供分集增益，从而提高TDD模式中MBMS业务传输性能。

附图说明

图1是本发明实施例的网络结构框图；

图2是本发明实施例中第i个小区的基站端基带处理流程图；

图3是本发明实施例中用户终端UE上的基带处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述。

由于TDD系统按照时间对信道资源进行分配，各个小区间是一个同步系统，利用TDD系统的同步特性，使不同的小区在同一时刻发送相同的MBMS业务，这样UE端在这个时间内可以接收到来自不同小区的同一个MBMS业务的不同副本，把这些副本在UE端进行信号检测与合并处理，从而得到原始的MBMS业务数据。从而能够提供对小区间干扰的抑制能力，并提高UE端接收增益，有效地在TDD模式的移动通信系统中实施MBMS业务。

本实施例涉及的TDD移动通信系统中的MBMS业务物理层发射与接收方法，在发射端采用多小区发射相同MBMS业务，接收端采用码片级合并处理的方法，从而实现多媒体广播多播业务的发射与接收。为实现上述目的，本实施例中提供的MBMS业务发射和接收的方法，包括如下步骤：

步骤1：在一个基站控制器下存在多个基站，基站控制器同时向各个基站发送相同格式、相同内容的MBMS业务数据，并控制各个基站中的所有小区对该MBMS数据进行相同格式的业务映射，以及进行相同模式的数据调制。这样，每个小区经过数据调制后的MBMS数据是完全一样的，也就是让这些小区在同一时刻发送数据调制后的符号级的完全一样的MBMS数据：

步骤2：各个小区将在步骤1中得到的MBMS符号级数据分别进行扩频加扰，形成各个小区待发射基带信号，最终这些小区在一个时隙同时发送该MBMS业务数据。

步骤3：接收端的用户设备UE(User Equipment)检测周围小区系统广播中的系统信息，从中得到多个小区的基本训练序列、扩频码和扰码信息；首先，根据UE接收到的MBMS基本训练序列信息，对所接收的各小区业务训练序列进行信道估计，得到各个小区所对应的信道冲激响应；接着，根据各个小区的扩频码、扰码信息和信道冲激响应分别计算各个小区所对应的系统矩阵。其中，所述系统信息是通过系统广播发送到UE的，系统信息中包含了每个小区所采用的基本训练序列、扩频码、扰码，而进行信道估计时所用到的训练序列是同MBMS业务数据同时发送的经过信道的训练序列。

步骤4：将步骤3中得到的各个小区的系统矩阵进行合并，得到一个复合系统矩阵，将这个该复合系统矩阵带入UE联合检测模块检测出MBMS业务符号数据，然后送入解调、译码模块，最终得到MBMS业务原始数据。

应用实例：

下面以TD-SCDMA通信系统中的MBMS业务为例进行具体的描述：

图1是本实施例中多媒体广播多播业务MBMS的发射端和接收端的系统流程框图。在TD-SCDMA系统中，一个基站控制器控制多个基站(基站1，...，基站m)，一个基站又可以控制多个小区。在本实施例中，基站控制器向各个小区传送相同的MBMS业务数据流，并控制各个小区在同一时隙的业务映射和调制方式完全一样，然后各个小区分别对该MBMS业务数据进行扩频加扰，每个小区使用不同扰码，同时使用不同的基本训练序列，接着各个小区同时把MBMS业务数据发送出去；在用户终端UE，通过检测所有小区的系统信息，然后根据本实施例的码片级合并算法对数据进行检测、解调、译码，最终得到原始MBMS业务数据。

图2是本实施例中第i个小区发射端处理流程图。本实施例的发射端利用TD-SCDMA系统为同步系统的特点，使得多个小区在同一时间发射相同的MBMS业务数据d_MBMS。

在步骤201中，各个小区的基站端基带对该数据分别进行业务映射处理，形成物理层比特数据流。

在步骤202中，对比特数据流进行数据调制，形成符号级数据data_i，各个小区的符号级数据都一样，即：

data＝data₁＝data₂＝...＝data_n

其中，n代表一个目标用户终端UE所能接收到一定强度信号的小区的数目，data_n则表示所述UE从第n个小区中所接收的一定强度信号的符号级数据。

在步骤203中，第i个小区一个时隙中m个码道扩频码为：[C₁，C₂，...，C_m]^T，其中C_i＝[c_i1，c_i2，...，c_iSF]，i＝1，...，m，SF为扩频因子，设第i个小区的扰码为S_i＝[s_i1，s_i2，...，s_iSF]，这样可以将扩频码与小区i的扰码组成第i个小区的复合扩频码V_i，如下所示：

$V_i={[C_1,C_2,...,C_m]}^T·S_i=\left(\begin{array}{cccc}{c}_{11}{s}_{i1}& c_{12}{s}_{i2}& L& c_{1\mathrm{SF}}{s}_{\mathrm{iSF}}\\ c_{21}{s}_{i1}& c_{22}{s}_{i2}& L& c_{2\mathrm{SF}}{s}_{\mathrm{iSF}}\\ M& M& O& M\\ c_{m1}{s}_{i1}& c_{m2}{s}_{i2}& L& c_{\mathrm{mSF}}{s}_{\mathrm{iSF}}\end{array}\right)$

据此，利用本小区的复合扩频码V_i对符号级数据data_i进行扩频加扰操作，即：

Tx_i＝data_i·V_i  i＝1，2，...，n

由此，可以得到第i个小区的待发射基带信号Tx_i，其它各个小区也采用上述步骤201-203得到各个小区的待发射基带信号，各个小区在同一时刻发射基带信号。发射时，每个小区使用不同的基本训练序列：M₁，M₂，...，M_n。

图3是本实施例中接收端的基带处理流程图。在接收端，用户终端UE的接收信号可以表示为：

$R=\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\mathrm{Tx}}_j·H_j=\mathrm{data}·\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}(V_j*H_j)=\mathrm{data}·A$

其中，$A=\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}(V_j*H_j)$是接收端所表现的复合系统矩阵，(*)表示卷积操作。

在步骤301中，UE首先根据各个小区的系统信息对接收到的训练序列e_mid进行信道估计，设第i个小区的基本训练序列为M_i，根据信道估计算法可以得到各个小区的信道冲激响应：

即：

${\hat{H}}_i=\mathrm{IFFT}\left(\frac{\mathrm{FFT}\left(e_{\mathrm{mid}}\right)}{\mathrm{FFT}\left(M_i\right)}\right)$

系统信息是在单独的系统广播信道中发射，所以不包括在图2中步骤203中各个小区所发的基带信号中。在小区所发的基带信号中插入了用于信道估计的训练序列，所以UE接收到这些基带信号，首先对其中的训练序列进行信道估计。

在步骤302中，利用各个小区的复合扩频码V₁，V₂，...，V_n和估计出的信道冲激响应生成各个小区的系统矩阵，分别记为：

即：

${\hat{A}}_i={\hat{H}}_i*V_i,i=\mathrm{1,2},...,n$

其中(*)表示卷积操作。

在步骤303中，将这些系统矩阵进行合并，构成一个复合系统矩阵

即：$\hat{A}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\hat{A}}_i$

在步骤304中，将UE接收到的数据部分e_data和复合系统矩阵进行联合检测处理，得到估计的符号级MBMS业务数据

其中(·^H)表示共轭转置操作。

在步骤305中，将估计的行解调、译码操作，得到最终的MBMS业务原始数据：

综上所述，本发明一方面可以避免TDD模式下MBMS广播业务之间的同频干扰问题，另外，可以利用码片级合并提供处理增益；由于该方式可以在一个时隙中发送高速的MBMS业务，所以系统利用率比较高。采用本发明的方法，可以在TD-SCMDA系统中高效的支持MBMS业务。