背景技术
第三代合作伙伴项目(3GPP)的长期演进(LTE)项目是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目。由于在3GPP LTE中,下行技术采用了完全不同的物理层传输技术,即正交频分复用(OFDM)的传输方式,因此,该环境下的E-MBMS与WCDMA(宽带码分多址)Release6协议中的MBMS相比,具有了很多不同的全新的特征。
在3GPP LTE中,下行传输方案是采用传统的带循环前缀(CP)的正交频分复用(OFDM),每一个子载波占用15kHz。循环前缀的持续时间为4.7/16.7μs,分别对应短CP和长CP。长CP是为了应用于多小区传输的多媒体广播/组播业务和某些基站间距较大的宏小区环境。
MBMS业务的传输可以通过两种方式下发,一是多小区传输,二是单小区传输。当MBMS业务在多小区传输的情况下,小区和数据内容都是同步的,这样用户终端(UE)可以合并多个无线链路上的能量而不需要增加接收机的复杂性。上述这种合并是相关合并,也被称为射频(RF)合并。RF合并要求所有到达UE接收机的信号都处于CP定义的窗之内,因此需要小区间达到严格的同步。此外,考虑到参考(导频)信号的合并,在参考信号被设计为小区公共导频信号的情况下,由于所有小区的MBMS参考信号是一样的,因此可以做信号的RF合并。
但是,在小区之间非同步的情况,或者是在多径时延扩展比较大的糟糕城市信道(BU)的环境下,到达UE接收机的信号有可能落于CP窗之外,这些信号会导致符号间的干扰。而且,由于广播业务在导频和数据内容上都一模一样,因此信号是强相关的,如果这个信号落于CP窗之外,则所形成的小区间干扰会影响导频估计以及数据接收,所以必须对此引起重视。
3GPP LTE的标准中提出:
下行参考信号可以被用于
-下行信道质量测量
-用于UE相关解调和检测的下行信道估计
-小区搜索和初始捕获
在3GPP LTE中初步讨论的基本参考信号结构的设计如图1所示。从图1中可以看出,参考符号,又称为第一参考符号,位于分配给下行数据传输的子载波的第一个OFDM符号位置。附加参考符号,又称为第二参考符号,位于分配给下行数据传输的子载波的倒数第三个OFDM符号位置。在具体的实现中,比如MBMS的传输中,参考符号和附加参考符号可以是不同的符号,并且有不同的重复频率。
基于上述结构,已知有几种3GPP LTE中MBMS的数据发送方法。这些方法首先对MBMS数据进行信道编码和调制,之后,选择所需扰码。所选择的扰码可以是所有小区彼此相同的一个小区公共扰码,也可以是各个小区彼此不同的小区专用扰码。在所选择的基础上,利用所选扰码对导频和/或数据进行加扰后发送。经此加扰后的导频和数据结构分别如图2A、2B和2C所示。
上述三幅图分别示出选择不同扰码进行加扰后得到的数据结构,其中,横坐标表示时间域,纵坐标表示频率域,每个矩形格表示一个符号。图2A示出选择小区公共扰码对导频进行加扰后得到的导频和数据结构。图2B示出选择小区公共扰码和小区专用扰码分别对导频进行加扰后得到的导频和数据结构。图2C示出选择小区专用扰码对导频进行加扰以及选择业务扰码对MBMS中不同业务的数据进行加扰后得到的导频和数据结构。
虽然上述已有的数据发送方法能够对导频和数据进行加扰,但是它们是以假定所有的演进节点B(E-NodeB)都能严格同步作为前提的。在此情况下,周围小区的信道到达UE接收机时都能落在CP窗之内,即便是有泄漏在CP窗之外的,也会认为其功率对接收机干扰的影响可以忽略。
但是,在小区之间非同步的情况,或者在多径时延扩展比较大的糟糕城市信道环境下,此时到达UE接收机的信号有可能落于CP窗之外。而且,由于广播业务在导频和数据内容上都一模一样,因此信号是强相关的,则所形成的小区间干扰会影响导频估计以及数据接收。
为解决小区之间的不同步,到达UE接收机的信号有可能落于CP窗之外,从而产生干扰的问题,本申请人基于在演进UTRAN中E-NodeB的同步、下行宏分集和UE接收合并的考虑,提出将多个小区划分为小区组以解决上述问题。其中,具体提出了一种E-UTRAN中划分MBMS小区组的方案。该方案依据电波传播时延将所有小区划分为若干个MBMS小区组。每一个小区组包含若干个E-NodeB和属于这些E-NodeB的小区/扇区。一个小区组覆盖的区域其直径等于或略小于一个长CP窗时间电波传播的距离,即当UE位于一个小区组之内时,所有从这个小区组的E-NodeB上发出的信号,在到达UE时都处在CP窗之内。对于该MBMS小区组划分方案的详细说明,参见本申请人同一天向中国知识产权局递交的题为“ ”的专利申请(申请号:)。
为了在上述MBMS小区组划分的基础上,对MBMS进行传输,需要一种适合于该MBMS小区组划分方案的数据发送和接收方法及相应的设备和系统。
E-MBMS作为MBMS(多媒体广播和组播业务)在第三代移动通信系统中的演进,采用了与后者完全不同的物理层传输技术,即OFDM(正交频分复用)传输方式。正是由于物理层的传输技术不同,使得E-MBMS与WCDMA Release6协议中定义的MBMS相比,具有了很多全新的特征。
在3GPP LTE(长期演进的第三代移动通信)中,下行信号主要采用传统的带循环前缀(CP)的OFDM信号。每一个子载波占用15kHz带宽,循环前缀的持续时间为4.7或16.7μs,分别对应短循环前缀和长循环前缀。其中,长循环前缀主要应用于多小区传输的多媒体广播/组播业务和某些基站间距较大的宏小区环境。在大多数的情况下,通过时间复用来传输多播业务和单播业务,或者将两者分别在不同的载波上传输,这时,多播业务采用单独的长循环前缀;在那些通过频域复用来传输多播业务和单播业务的情况下,也要用长的循环前缀来优先满足多播业务的需要。
在同步的E-UTRAN(UMTS无线接入网)系统中,由于信号到达用户设备(用户设备)的接收机的时刻都处于循环前缀定义的窗之内,这些所谓的小区间的干扰不会产生很大的问题,因为循环前缀窗之内的信号的时域扩展不会引起OFDM符号的符号间干扰(ISI),这种时延扩展的信号在做快速傅立叶变换后可以在频域进行合并。但是,在其它一些情况下,来自周围小区的干扰超出了循环前缀窗的范围,由于广播业务在内容上完全相同,其信号间强相关,循环前缀窗外的信号会引起严重的ISI,存在这种问题的网络可能:
-环境包括:
小区间异步;
-多径时延较大(如,BU:糟糕城市环境)。
在通过物理层同步技术同步的异步系统中,基站的时间参考是相互独立的,小区之间有一定的时间漂移。在3GPP UMTS系统的设计中,不同小区的信道的帧结构之间存在缓慢的滑动,一个绝对的设计精度要求是:小区间时间参考的漂移须小于±0.05ppm。
基于这样的精度要求,E-UTRAN系统中两个小区的相对时间漂移每3分钟就会达到一个长循环前缀定义的窗的大小(16.7μs)。这样,理论上每3分钟就要在MBMS服务区的所有演进型的基站间做一次同步,这将会非常复杂和低效,而重同步的过程也会非常的频繁。
当所有的演进型基站是同步的,即系统为同步系统,如果无线传播的环境是在BU下且小区基站间距为1.732km时,从不同小区基站发出的同一内容的信号,其到达用户设备的时刻不一定落在循环前缀定义的窗之内。其中,BU是3GPP LTE采纳的COST 207模型中一种典型的城市信道环境,基站间距1.732km是3GPP LTE采用的一种糟糕的宏小区配置方式。根据COST 207的模型,在BU环境下,信号的第5径延迟主径5μs到达,并且其平均功率只比主径低2dB,信号的第6径延迟主径6.6μs到达,而其平均功率只比主径低4dB。因此,即便是在同步系统下,也可能有从其它基站来的可观的功率泄漏到循环前缀窗之外而形成ISI。
然而,现有的技术都假定所有的演进型基站都是严格同步的(实际并非如此),在一个很大范围内的任一基站发来的信号到达用户设备处时都能落在循环前缀窗之内,即使落在循环前缀窗之外,也认为其功率对接收机的影响可以忽略不计。很明显,这种方案由于假设场景并不真正满足,落在循环前缀窗之外的信号会对影响接收机的导频估计以及数据接收。
因此,需要一种能够避免落于循环前缀窗外的信号引起ISI的方法和相应装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当注意,这里所示出的方法的具体实现步骤以及设备的具体结构仅为示例性的,而不应当理解为是对本发明的限制。
为了便于说明,图3中示出了本申请人提出的如前所述的LTE中MBMS小区组的划分。虽然这里所示的例子是以六边形小区为模型的,但作为本发明基础的MBMS小区组的划分并不限于此。
从图3中可以看出,在LTE的小区配置中,依据电波传播时延将所有小区划分为若干个MBMS小区组。每一个小区组包含若干个属于该小区组的E-NodeB(位置处于该小区组中,以小三角形表示)和属于这些E-NodeB的小区/扇区。一个小区组覆盖的区域其直径等于或略小于一个长CP窗时间电波传播的距离,例如4km,从而使得当UE位于一个小区组之内时,所有从这个小区组的E-NodeB上发出的信号,在到达UE时都处在CP窗之内。为了能在UE接收机内不需要增加任何操作就做RF合并,在CP窗之内的信号内容和波形必须一模一样。为此,本申请提出利用一个小区组专用扰码对MBMS业务数据进行加扰的方案,该小区组专用扰码对小区组之内的所有E-NodeB是公共的,而对不同小区组来说是不相同的。
下面,结合图4详细说明根据本发明实施方式的MBMS数据的发送方法,其中具体解释了如何利用小区组专用扰码对MBMS数据进行加扰。在经上述MBMS小区组划分的演进的UMTS的E-UTRAN中,由E-NodeB将MBMS数据发送给处于小区组中的UE。
图4的流程开始,在步骤402中,接收MBMS数据。在演进的UMTS的E-UTRAN中,MBMS数据通常来自于作为核心网边界节点的接入网关(AGW)。针对该MBMS数据,E-NodeB在步骤404中对其进行信道编码和数据调制。在该步骤中,可以使用现有技术中的任意一种信道编码方法和数据调制方式,而不会对本发明构成限制。
之后,在图4所示流程的步骤406中,由发送MBMS数据的E-NodeB确定自身所属小区组的专用扰码以及MBMS小区专用扰码。小区组的专用扰码以及MBMS小区专用扰码可以在系统配置时设置在各个E-NodeB中。在本发明的实施方式中,对于图3中所示的每个小区组,都有不同于其他小区组的专用扰码。每一个处于确定的小区组中的E-NodeB都能够知晓其所属的小区组专用扰码。
可以采用现有的常规扰码序列中的任意一种伪随机序列作为小区组专用扰码,例如Gold序列或者Kasami序列等等。
在确定了所属小区组专用扰码及MBMS小区专用扰码后,在步骤408中,E-NodeB将利用所确定的小区组专用扰码及MBMS小区专用扰码对经信道编码和数据调制后的MBMS导频和/或数据进行加扰处理。具体地,针对经信道编码和数据调制后的MBMS数据,利用小区组专用扰码对MBMS数据进行加扰,并加入经小区组专用扰码加扰的参考信号以及经小区专用扰码加扰的参考信号。并且在加扰处理时,使得加扰后的导频相互间隔,并在综合考虑到数据传输的有效性以及对信道响应估计影响的情况下,使加扰的导频相隔与相关带宽和相关时间相比拟。
之后,在步骤410发送经加扰后的MBMS数据。图4所示流程结束。
从图4的示意性流程可以看出,与现有技术中仅对导频和数据使用小区专用扰码进行加扰不同,利用本发明实施方式的数据发送方法处理后的MBMS数据中还加入了经小区组专用扰码加扰的导频和数据,其结构示意图如图5所示。其中,示例性地,横坐标表示时间域,纵坐标表示频率域,每个矩形格表示一个符号。沿横轴方向以六个符号表示一个子帧,每个子帧的时间为0.5ms。沿纵轴方向排列的每横行对应一个子载波。
可以看出,图5所示信道结构包含了MBMS小区组专用扰码加扰的导频和附加的小区专用扰码加扰的导频。在这个结构中,小区专用扰码加扰的导频用于下行信道测量、小区搜索和初始捕获。MBMS小区组专用扰码加扰的导频可以用于UE相关解调和检测的下行信道估计,以及下行链路分支功率水平的测量和在小区组之间的切换。
对应于前述图1示出的3GPP LTE中的基本参考信号结构,根据本发明的MBMS数据发送方法利用小区组专用扰码对第一参考符号(导频)进行加扰,在图5中对应于相互间隔的小区组专用扰码加扰的导频;还利用小区专用扰码对第二参考符号(导频)进行加扰,在图5中对应于相互间隔的小区专用扰码加扰导频。对于MBMS数据,则利用小区组专用扰码进行加扰,在图5中表示为除加扰导频以外的矩形。
在一个小区组内,参考信号和数据都是利用一个小区组专用扰码进行加扰的,这样从组内的E-NodeB发出的导频和数据的信号到达UE接收机时都处于CP窗之内,并且信号波形都一致。因此在UE端不经过任何操作就可以实现RF合并,从而很方便地获得了分集增益。
而在小区组的边界,由于不同小区组使用了不同的小区组专用扰码,因此UE在接收到来自其他小区组,即利用其他小区组的专用扰码加扰的数据后,可以利用对扰码的识别将从其他小区组来的信号随机化,使得UE将来自其他小区组的信号视为随机白噪声予以去除。并且,由于每个UE都能够知晓周围的小区组专用扰码,当UE移动到小区组的边界时,UE通过测量会发现一个干扰信号的导频信号已经强到一定程度而可以作为有用的合并分支,为此就会在UE接收机中建立一个额外的物理层处理分支来接收这一信号,从而在FFT之后将两路信号的符号做软合并,以获得宏分集增益。
更进一步,既然采用了在FFT之后的非相关软合并,两个无线链路的时间差就不需要非常严格,如可以大于16.7μs或者更大。这样,严格的同步和重同步过程只需要在小区组之内的E-NodeB之间实施,而这种物理层的同步不需要在不同小区组的E-NodeB之间考虑。从而E-MBMS的同步和重同步过程就会是非常简单和高效。
通过上述描述,本领域的技术人员应当理解,本发明并不限于上述小区组划分方法,而是可以适用于任何将多个小区划分为不同小区组的环境。对小区组的不同划分不构成对本发明的限制。
与上述根据本发明实施方式的MBMS数据发送方法相对应,本发明还提供了一种E-MBMS数据的接收方法,其流程示意图如图6所示。在经上述MBMS小区组划分的演进的UMTS的E-UTRAN中,由UE接收经加扰的E-MBMS数据。
图6所示流程开始,在步骤602中,接收经小区组专用扰码进行了加扰的MBMS数据。当UE位于一个MBMS小区组的内部时,从其所属的这个小区组的所有E-NodeB发出的信号到达该UE时都处于CP窗之内。而当UE位于小区组的边缘时,UE将接收到两个或两个以上足够强的经加扰的MBMS数据,分别来自当前UE所处位置所属的小区组以及与当前UE所处位置最邻近的一个或多个小区组。
之后,在步骤604中,确定解扰码。在本发明的实施方式中,解扰码是小区组专用扰码和小区专用扰码。对于图3中所示的每个小区组,都有不同于其他小区组的专用扰码。每一个处于确定的小区组内的UE都能够知晓其所属小区组的专用扰码。这通过将接收多媒体广播和组播业务数据的UE所存储的小区组扰码序列与接收的加扰后的MBMS参考信号和数据中的经小区组专用扰码加扰的参考信号和数据进行相关计算,确定该小区组的专用扰码。当UE位于小区组的边缘时,其知晓当前自身所处位置所属的小区组的专用扰码(称为第一小区组专用扰码)以及与当前UE所处位置最邻近的小区组的专用扰码(称为第二小区组专用扰码)。
利用所确定的解扰码,在步骤606中针对步骤602接收的经加扰的MBMS数据进行解扰。具体地,就是利用小区组专用扰码,对经小区组专用扰码加扰的导频和数据进行解扰,以及利用小区专用扰码,对经小区专用扰码加扰的导频进行解扰。对于小区组中的UE可以容易地利用其所知晓的所属小区组的专用扰码完成该解扰。当UE位于小区组的边缘时,其将利用所确定的第一小区组专用扰码对接收信号进行解扰并存储来自自身所处小区组的数据,而利用所确定的第二小区组专用扰码对接收信号进行解扰并存储来自最邻近的小区组的数据。并可以在UE接收机中将上述两个解扰后的信号在FFT之后做符号级的软合并(非相关软合并)。
经解扰处理后的MBMS数据在步骤608中进行信道解码和数据解调,从而在步骤610获得MBMS数据。到此,图6所示数据接收方法的流程结束。
利用上述根据本发明的MBMS数据接收方法,无论UE处于小区组内还是小区组边缘都可以实现良好的RF合并或者软合并,从而获得分集增益。
为了实现上述根据本发明实施方式的数据发送和接收方法,本发明还提供了相应的设备,它们应用于与前述类似的划分了小区组的环境。图7示出根据本发明实施方式的数据发送设备700的内部结构示意图。从图7可以看出,根据本发明实施方式的数据发送设备700包括数据接收装置702、信道编码和数据调制装置704、扰码确定装置706、加扰装置708以及加扰信号发送装置710。其中扰码确定装置706包括小区组扰码确定装置7061和小区扰码确定装置7062。
下面结合图7详细说明根据本发明实施方式的数据发送设备700内部各个装置之间的相互连接和操作关系。数据接收装置702通常从作为核心网边界节点的接入网关(AGW)处接收MBMS数据。针对该MBMS数据,由信道编码和数据调制装置704进行信道编码和数据调制。信道编码和数据调制装置704可以使用现有技术中的任意一种信道编码方法和数据调制方式,而不会对本发明构成限制。
之后,由小区组扰码确定装置7061确定发送MBMS数据的E-NodeB自身所属小区组的专用扰码及由小区扰码确定装置7062确定小区专用扰码。小区组的专用扰码以及MBMS小区专用扰码可以在系统配置时设置在各个E-NodeB中。在本发明的实施方式中,对于图3中所示的每个小区组,都有不同于其他小区组专用扰码。每一个处于确定的小区组中的E-NodeB都能够知晓其所属的小区组专用扰码。
可以采用现有的常规扰码序列中的任意一种伪随机序列作为小区组专用扰码,例如Gold序列或者Kasami序列等等。
在确定了扰码后,由加扰装置708利用所确定的扰码——小区组专用扰码和小区专用扰码对信道编码和数据调制装置704输出的MBMS数据进行加扰处理。具体地在该加扰处理中,针对经信道编码和数据调制后的MBMS数据,利用小区组专用扰码对MBMS数据进行加扰,并加入经小区组专用扰码加扰的参考信号以及经小区专用扰码加扰的参考信号。并且在加扰处理时,使得加扰后的导频相互间隔,并在综合考虑到数据传输的有效性以及对信道响应估计影响的情况下,使加扰的导频相隔与相关带宽和相关时间相比拟。之后,由加扰信号发送装置710发送经加扰后的MBMS信号。
相应地,本发明还提供了一种数据接收设备800,其内部结构示意图如图8所示。从图8可以看出,根据本发明的数据接收设备800包括加扰信号接收装置802、解扰码确定装置804、解扰装置806、信道解码和数据解调装置808以及数据获得装置810。其中解扰码确定装置804包括小区组解扰码确定装置8041和小区解扰码确定装置8042。
下面结合图8详细说明根据本发明实施方式的数据接收设备800内部各个装置之间的相互连接和操作关系。首先,由加扰信号接收装置802接收进行了加扰的MBMS数据。当UE位于一个MBMS小区组的内部时,从其所属的这个小区组的所有E-NodeB发出的信号到达该UE时都处于CP窗之内。而当UE位于小区组的边缘时,加扰信号接收装置802将接收到两个足够强的经加扰的MBMS数据,分别来自当前UE所处位置所属的小区组以及与当前UE所处位置最邻近的小区组。
之后,由小区组解扰码确定装置8041确定解扰所需的小区组专用扰码,并且由小区解扰码确定装置8042确定解扰所需的小区专用扰码。在本发明的实施方式中,对于图3中所示的每个小区组,都有不同于其他小区组的专用扰码。每一个处于确定的小区组内的UE都能够知晓其所属小区组的专用扰码。其中,小区组扰码确定装置8041通过将接收多媒体广播和组播业务数据的UE所存储的小区组扰码序列与接收的加扰后的MBMS参考信号和数据中的经小区组专用扰码加扰的参考信号和数据进行相关计算,确定该小区组的专用扰码。当UE位于小区组的边缘时,其知晓当前自身所处位置所属的小区组的专用扰码(称为第一小区组专用扰码)以及与当前UE所处位置最邻近的小区组的专用扰码(称为第二小区组专用扰码)。
利用所确定的扰码,由解扰装置806针对接收的经加扰的MBMS数据进行解扰。具体地,是利用小区组专用扰码,对经小区组专用扰码加扰的参考信号和数据进行解扰,以及利用小区专用扰码,对经小区专用扰码加扰的参考信号进行解扰。对于小区组中的UE,可以容易地利用其所知晓的所属小区组的专用扰码完成该解扰。当UE位于小区组的边缘时,其将利用所确定的第一小区组专用扰码对接收信号进行解扰并存储来自自身所处小区组的数据,而利用所确定的第二小区组专用扰码对接收信号进行解扰并存储来自最邻近的小区组的数据。并可以在UE接收机中将上述两个解扰后的信号在FFT之后做符号级的软合并(非相关软合并)。
经解扰处理后的MBMS数据在信道解码和数据解调装置808中进行信道解码和数据解调,从而由数据获得装置810获得MBMS数据。
利用前述根据本发明实施方式的数据发送设备和数据接收设备构成的系统,在MBMS小区组划分的基础上,获得MBMS演进中导频和业务数据的结构。由于根据本发明实施方式的方案中引入了一个MBMS小区组专用扰码,使得在使用其加扰后的导频信号结构中包含了MBMS小区组专用扰码加扰的导频和附加的小区专用扰码加扰的导频。MBMS业务数据也可用小区组专用扰码进行加扰。这样,在UE接收端,小区组内的E-NodeB发出的信号可以做RF的合并(相关软合并),而不同小区组间的E-NodeB发出的信号可以在FFT之后做符号级的软合并(非相关软合并)。由于软合并是在FFT之后Turbo解码之前的符号级别上,因此对同步的要求相对宽松。严格的物理层同步和重同步过程只需要在小区组之内的E-NodeB之间实施。
有以下概念需要说明:
循环前缀窗:与OFDM符号的循环前缀对应的一个相应的时间段,这个时间段被形象地称为循环前缀窗,根据来自一个基站的信号最终到达用户设备的时刻是否处于该时间段内,称该信号落在循环前缀窗之内或落在循环前缀窗之外;
小区组:本发明利用下行OFDM信号所带循环前缀的长度,确切地说是利用循环前缀窗时间内电波传播的距离,来将无线网络的若干个小区定义为一个小区组,该距离通常为小区组的直径或相距最远的两个顶点间的距离。其特点是,在同一个小区组内的所有基站的多播信号到达处于该小区组覆盖范围内的用户设备的时刻均落在循环前缀窗之内;
归属小区组:用户设备当前处于哪个小区组的控制范围内,哪个小区组就称为归属小区组;
相邻小区组:与用户设备当前所在位置对应的小区组相邻,且其中基站发送的多播信号在用户设备当前所在位置对应的小区组内达到一定强度的一个或多个小区组;
RF合并:对于多小区传输的MBMS业务,如果小区间严格同步,即所有到达用户设备接收机的信号均落在循环前缀定义的窗之内,则用户设备可以合并多个链路上的信号,而不需要增加接受机的复杂度,这种合并称为RF合并;
专用扰码:在同一个小区组内,可能有多个基站,由于要对来自这些基站的信号进行RF合并,要求这些信号(落在循环前缀窗之内)的内容和波形完全一致,因此,这些基站必须使用相同的扰码对信号进行加扰,这个扰码称为该小区组的专用扰码,不同的小区组使用不同的专用扰码;
符号合并:对于来自相邻小区组中的基站的信号,区别于现有技术,本发明对这些落在循环前缀窗之外的信号进行选择性地合并,即,当其强度达到可以产生作用的程度时,利用与每个相邻小区组分别对应的专用扰码对属于相应相邻小区组的数据信号进行解扰,将所有小区组的解扰后的数据信号进行合并的过程称为符号合并。
图9为根据本发明的一个具体实施方式的划分为多个多播小区组的无线网络示意图。其中包括多个小区组、每个小区组内有多个基站、以及一个用户设备1,为简明起见,仅示出一个小区组A和其中的一个基站2。其中,小区组的划分小区组依据电波传播时延和一个循环前缀窗。小区组的半径等于电波在一个循环前缀窗中传播的距离。
一个等于循环前缀窗对应时间长度的单纯的电波传播时延对应的路径可以计算为
3×108m/s×16.7×10-6s≈5km
如果考虑在糟糕城市环境下的多径时延,则对应的距离为
3×108m/s×(16.7×10-6s-6.6×10-6s)≈3km
因此,在BU环境下,MBMS小区组的范围可以设置为3~4km。对应图1所示的六边形划分方式,令相距最远的两个顶点间距离为4km。这样,就能够保证在一个小区组(以小区组A为例)内的所有基站(包括基站2)发送的数据到达位于该小区组范围内的一个用户设备(以用户设备1为例)所用时间小于等于该循环前缀窗的长度,即相应信号落在循环前缀窗之内。
按照LTE规范中的小区基站间距离的基本配置,500m和1.732km,这样对于基站间距离为1.732km的网络规划,可以将包含相邻的7个演进型基站的范围划分为一个MBMS小区组;而对于基站间距离为500m的网络规划,将至少包含相邻的19个演进型基站的范围划分为一个MBMS小区组。
即便是在COST 207模型的另一个典型的城市信道环境(TU)下(时延扩展在0~2.4μs),MBMS小区组的范围也可以设置为4~5km。这样对于基站间距离为1.732km的网络规划,可以将包含相邻的19个演进型基站的范围划分为一个MBMS小区组;而对于基站间距离为500m的网络规划,将至少包含相邻的37个演进型基站的范围划分为一个MBMS小区组。
一个典型的MBMS小区组划分的配置如表1所示。
表1
|
糟糕城市环境(BU) |
典型城市环境(TU) |
小区组范围 |
3~4km |
4~5km |
基站间距离 |
1.732km |
500m |
1.732km |
500m |
演进型基站数 |
7 |
19 |
19 |
37 |
当用户设备1位于小区中心附近时,由于来自其它小区组中基站的信号强度较低,可以不考虑对这部分信号作符号合并。
图10为根据本发明的一个具体实施方式的在划分为多个多播小区组的无线网络的用户设备中用于对所接收的来自多个基站的多路多播信号进行合并处理的方法流程图。下面参照图10并结合图9对该方法进行描述,所述方法起始于步骤S101:
在步骤S101中,用户设备1将经过恢复处理的多路多播信号分离为导频信号和数据信号,为了简明起见,未在图中示出对信号进行恢复处理的步骤。在本发明的一个具体实施方式中,该恢复处理包括:模拟/数字转换-FFT(快速傅里叶变换)-子帧收集等。
该经过恢复处理的多路多播信号被分离为导频信号和数据信号后,进到步骤S102;
在步骤S102中,用户设备1利用其预存的多个扰码(对应小区组A和它的各个相邻小区组的专用扰码)分别对所述导频信号进行相关处理,分别生成多个经过相关处理的信号,进到步骤S103;
在步骤S103中,由于来自小区组A的导频信号的信号强度通常大于来自相邻小区组的导频信号;进一步地,由于小区A内的各个基站发送导频信号前,利用相同的扰码(小区A的专用扰码)对其进行解扰和相关处理,来自小区组A内各个基站的导频信号的内容和波形完全一致,于是,就有RF合并的存在,信号在空间叠加,强度增加,因此,来自小区组A内的基站的导频信号(组)的信号强度明显强于相邻小区
发来的导频信号。那么,用户设备在此对通过比较各个导频信号的强度,获得一个强度最大的第一信号,很明显,该第一信号即为上述的来自小区组A内的基站的导频信号(组),将其所对应的扰码作为所归属小区组的专用扰码,用于之后的解扰步骤,进到步骤S104;
在步骤S104中,利用在步骤S103中预先确定的小区组A的专用扰码对所述数据信号(包括从来自小区组A和相邻小区组的基站的信号中分离出的多路数据信号)进行解扰处理。由于各个小区组所用的专用扰码各不相同,很容易理解,由于解扰所用的扰码为小区组A所对应的专用扰码,因此,来自相邻小区组的数据信号经过该专用扰码参与的解扰过程后,全部随机化为白噪声,被滤波器过滤掉了,剩下的信号即为来自小区组A内的基站的数据信号的总合,即归属小区组的相关合并信号。此后,进到步骤S105;
在步骤S105中,由所述导频信号来确定与每个相邻小区组对应的各个专用扰码,用于后续操作,进到步骤S106;
在步骤S106中,利用在步骤S105中为各个相邻小区组确定的其各自的专用扰码对所述数据信号(包括从来自小区组A和各个相邻小区组的信号中分离出的数据信号)进行解扰处理,该解扰处理的次数与相邻小区组的个数对应,每次解扰处理利用其中一个相邻小区组的专用扰码对数据信号进行解扰,与前面的描述相类似地,经过解扰,来自与参与解扰的专用扰码相对应的小区组中的基站的信号成功解扰,而其它小区组(包括小区组A)中基站发送的信号则被随机化为白噪声,被过滤掉了。经过相应的解扰,生成了相邻小区组的相关合并信号,接着,进到步骤S107;
在步骤S107中,将所述归属小区组的相关合并信号与所述相邻小区组的相关合并信号相加,生成符号合并信号。
图11为根据本发明的一个具体实施方式的在划分为多个多播小区组的无线网络中用于对所接收的来自多个基站的多路多播信号进行合并处理的用户设备框图。下面参照图11并结合图9对该方法进行描述,该用户设备1包括,一个相关合并装置101和一个符号合并装置102,其中,该相关合并装置101包括一个分离装置1011、一个第一确定装置1012和一个第一解扰装置1013,所述第一确定装置1012进一步包括一个相关装置10121和一个比较装置10122,所述符号合并装置包括一个第二确定装置1021和一个第二解扰装置1022以及一个相加装置1023。
具体地,所述分离装置1011将经过恢复处理的多路多播信号分离为导频信号和数据信号,为了简明起见,未在图中示出对信号进行恢复处理的相应装置。在本发明的一个具体实施方式中,该恢复处理包括:模拟/数字转换-FFT(快速傅里叶变换)—子帧收集等。
该经过恢复处理的多路多播信号被分离为导频信号和数据信号后,由分离装置1011传递给该相关装置10121;
相关装置10121利用用户设备1预存的多个扰码(对应小区组A和它的各个相邻小区组的专用扰码)分别对所述分离后的信号中的导频信号进行相关处理,分别生成多个经过相关处理的信号,将生成的信号传递给该比较装置10122;
由于来自小区组A的导频信号的信号强度通常大于来自相邻小区组的导频信号;进一步地,由于小区A内的各个基站发送导频信号前,利用相同的扰码(小区A的专用扰码)对其进行加扰,来自小区组A内各个基站的导频信号的内容和波形完全一致,于是,就有RF合并的存在,信号在空间叠加,强度增加,因此,来自小区组A内的基站的导频信号(组)的信号强度明显强于相邻小区发来的导频信号。那么,比较装置10122在此通过比较各个导频信号的强度,可以获得一个强度最大的第一信号,很明显,该第一信号即为上述的来自小区组A内的基站的导频信号(组),将其所对应的扰码作为所归属小区组的专用扰码,用于之后的解扰;
所述第一解扰装置1013利用该比较装置10122预先确定的小区组A的专用扰码对所述数据信号(包括从来自小区组A和相邻小区组的基站的信号中分离出的多路数据信号)进行解扰处理。由于各个小区组所用的专用扰码各不相同,很容易理解,由于解扰所用的扰码为小区组A所对应的专用扰码,因此,来自相邻小区组的数据信号经过该专用扰码参与的解扰过程后,全部随机化为白噪声,被滤波器过滤掉了,剩下的信号即为来自小区组A内的基站的数据信号的总合,即归属小区组的相关合并信号;
该第二确定装置1021由所述分离装置1011分离出的各路导频信号来确定与每个相邻小区组对应的各个专用扰码,并交由一个第二解扰装置1022;
该第二解扰装置1022利用第二确定装置1021此前为各个相邻小区组确定的其各自的专用扰码对所述数据信号(包括从来自小区组A和各个相邻小区组的信号中分离出的数据信号)进行解扰处理,该解扰处理的次数与相邻小区组的个数对应,每次解扰处理利用其中一个相邻小区组的专用扰码对数据信号进行解扰,与前面的描述相类似地,经过解扰,来自与参与解扰的专用扰码相对应的小区组中的基站的信号成功解扰,而其它小区组(包括小区组A)中基站发送的信号则被随机化为白噪声,被过滤掉了。经过相应的解扰,生成了相邻小区组的相关合并信号,接着,将先后得到的各个小区组的相关合并信号传递给该相加装置1023;
由该相加装置1023将所述归属小区组(小区组A)的相关合并信号与所述相邻小区组的相关合并信号相加,生成符号合并信号。
通常,非相关符号合并可以获得额外的宏分集增益,但是,它会为用户设备接收机引入附加的接收复杂度。
图12为根据本发明的一个具体实施方式的为单播业务和组播业务交错地分配时间域资源的方法示意图。
由于在各个小区单播业务的内容是不一致的,因此到达用户设备接收机的相应的单播干扰信号是非相关的。这样,由其它小区组的单播业务引起的小区间干扰可以减弱很多,即便是没有非相关符号合并也可以达到信噪比的要求。
对多播业务和单播业务交错分配TDM资源可以通过层2的调度来实现。这个层2调度的策略是由aGW(接入网关)来固定配置,例如一个预先定义好的TDM图谱从aGW分发到各个演进型基站,多播业务在每一个小区组的起始时刻在初始时就已被交错。
更进一步地,既然采用了在FFT之后的非相关符号合并,两个无线链路的时间差就不需要非常严格,如16.7μs或者更小。这个同步要求只与用户设备的能力相关,因而物理层的同步就不需要在小区组间的演进型基站之间考虑。
图13为根据本发明的一个具体实施方式的用于对采用OFDM信号的多播信号进行合并处理的方法流程图。下面参照图13并结合图9对该方法进行描述。
在图中,包括来自小区组A和各个相邻小区组中的基站的信号先经过模拟/数字变换后,生成经模拟/数字变换的信号;
对所述经模拟/数字变换的信号进行去CP操作,生成经去CP操作的信号;
经过子帧收集和对信号的分离操作,利用分离出的导码,得到各个小区组的专用扰码;
利用得到的专用扰码分别对来自小区组A和各个相邻小区组的信号数据信号进行解扰;
将解扰后的数据信号进行符号合并(软合并),再经并联/串联转换,生成经并联/串联转换的信号;
经过解码和解交织操作,得到最终的业务数据。
本领域的技术人员通过前述描述将会理解,本发明并不限于3GPPLTE的MBMS系统,而是可以应用到所有以OFDM作为下行传输技术的广播多播系统。
应当理解,上述描述仅为示例性的而非限制性的。不脱离本发明的构思和范围,本领域的技术人员可以做出多种改变和变型,而这些都落入了本发明的范围之内。本发明的保护范围由所附权利要求书限定。