CN101184076B - 一种移动宽带系统中多播单频网子帧结构及其发送方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动宽带系统中多播单频网子帧结构及其发送方法，避免多播单频网子帧中由于空白采样点造成的资源浪费。每个多播单频网子帧MBSFN子帧包含若干个正交频分复用OFDM符号，所述方法包括：节点B构造下行MBSFN子帧时，增加OFDM符号循环前缀的长度和/或添加OFDM符号循环后缀，使该MBSFN子帧所占的所有采样点上均有数据；节点B将构造好的MBSFN子帧发送给各终端。
Description
技术领域
本发明涉及一种移动宽带系统，具体地涉及到3GPP LTE系统中多播单频网子帧结构及其发送方法。
背景技术
随着移动通信系统的发展，对数据传输速率要求越来越高，因此基于并行多载波多址接入技术在移动通信系统中的应用势在必行。正交频分复用(OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一种常见的多载波调制技术，适用于多径传输所引起的频率选择性衰落较为严重的宽带信道上的高速数据传输，具有均衡简单，且能使用快速傅立叶变换(FFT：Fast FourierTransform)实现对基带信号的调制和解调，从而具有收发信机成本低等优点。在未来的宽带无线通信系统中，世界各大公司均提出基于OFDM为物理层核心技术的演进，其中3GPP组织在基于OFDM为多址接入的演进项目LTE(Long Term Evolution)中，提出峰值数据传输速率要求的同时，也要求小区内和小区边缘的平均传输速率比Release 6的HSUPA/HSDPA提高3～4倍。
LTE的下行子帧中包括一种用来多播(Multicast)的特殊帧结构——多播单频网(MBSFN：Multi-Broadcast Single Frequency Network)子帧。MBSFN子帧一般都使用长循环前缀(Long CP：Long Cyclic Prefix or Extended CyclicPrefix)，如图1所示，一个多播子帧中包含2个时隙(slot)，每个时隙包含6个OFDM符号，共12个符号(#0-#11)。当使用30.72MHz抽样频率的时候，每个OFDM符号数据长度为2048个采样点(sample，以下简称样点)，长CP长度为512个样点。但是为了更好的进行单播(unicast)子帧的信道估计和测量等，在多播子帧的前两个OFDM符号(#0，#1)放置单播的符号。单播OFDM符号一般使用短循环前缀(Short CP：Short CyclicPrefix)，其中，第一个单播符号(#0)的CP长度为160个样点，第二个单播符号(#1)的CP长度为144个样点。这样就会造成在多播单频网子帧中，前两个单播短CP的OFDM符号和随后其他多播长CP的OFDM符号之间有一段720个样点长度的空白时间，造成了资源的浪费。对于其他带宽或采样频率也存在同样的问题。因此，需要一种能够将此空白资源充分利用的MBSFN子帧的帧结构。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种移动宽带系统中多播单频网子帧结构及其发送方法，避免多播单频网子帧中由于空白采样点造成的资源浪费。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种移动宽带系统中多播单频网子帧的发送方法，每个多播单频网子帧MBSFN子帧包含若干个正交频分复用OFDM符号，所述方法包括：节点B构造下行MBSFN子帧时，增加OFDM符号循环前缀的长度和/或添加OFDM符号循环后缀，使该MBSFN子帧所占的所有采样点上均有数据；节点B将构造好的MBSFN子帧发送给各终端。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述增加OFDM符号循环前缀的长度是指，单播符号的循环前缀长度不变，增加除单播符号外的其余OFDM符号即单播组播符号的循环前缀长度，所述单播组播符号循环前缀长度有一种或两种，该循环前缀长度为16的倍数或8的倍数或4的倍数。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述MBSFN子帧长度为1ms，包含12个OFDM符号，其中，前两个符号为单播符号，其循环前缀长度与单播子帧的前两个符号的循环前缀长度配置一致，随后的10个符号为多播组播符号，所述多播组播符号的循环前缀有1种或2种长度。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述添加OFDM符号循环后缀是指，为单播符号添加循环后缀，所述循环后缀的长度为16的倍数或8的倍数或4的倍数。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，在所述MBSFN子帧中，除单播符号外的OFDM符号有10个，当带宽为20MHz，采样频率为30.72MHz时，除单播符号外的OFDM符号的循环前缀长度为以下方式之一：
(1)所述10个OFDM符号的循环前缀长度均为588个采样点；
(2)其中4个OFDM符号的循环前缀长度各为692个采样点，其余6个OFDM符号的循环前缀长度各为512个采样点；
(3)其中1个OFDM符号的循环前缀长度为1232个采样点，其余9个OFDM符号的循环前缀长度各为512个采样点；
(4)其中1个OFDM符号的循环前缀长度为656个采样点，其余9个OFDM符号的循环前缀长度各为576个采样点；
(5)其中5个OFDM符号的循环前缀长度各为592个采样点，其余5个OFDM符号的循环前缀长度各为576个采样点。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，采样频率频率不变，
当带宽为10MHz时，各单播组播符号的循环前缀长度为方式(1)或方式(2)或方式(3)或方式(4)或方式(5)中循环前缀长度的二分之一；
当带宽为5MHz时，各单播组播符号的循环前缀长度为方式(1)或方式(2)或方式(3)或方式(4)或方式(5)中循环前缀长度的四分之一；
当带宽为2.5MHz时，各单播组播符号的循环前缀长度为方式(1)或方式(3)或方式(4)或方式(5)中循环前缀长度的八分之一；
当带宽为1.25MHz时，各单播组播符号的循环前缀长度为方式(4)或方式(5)中循环前缀长度的十六分之一。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述MBSFN子帧长度为1ms，包含12个OFDM符号，其中，前两个符号为单播符号，其循环前缀长度与单播子帧的前两个符号的循环前缀长度配置一致，其中第二个单播符号还包含循环后缀，随后的10个符号为多播组播符号，所述多播组播符号的循环前缀长度相同。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，在所述MBSFN子帧中，除单播符号外的OFDM符号有10个，当带宽为20MHz，采样频率为30.72MHz时，单播符号循环后缀长度以及除单播符号外的OFDM符号的循环前缀长度为以下方式之一：
(1)某一单播符号的循环后缀长度为720个采样点，其余10个OFDM符号的循环前缀长度各为512个采样点；
(2)某一单播符号的循环后缀长度为80个采样点，其余10个OFDM符号的循环前缀长度各为576个采样点；
(3)某一单播符号的循环后缀长度为240个采样点，其余10个OFDM符号的循环前缀长度各为560个采样点；
(4)某一单播符号的循环后缀长度为400个采样点，其余10个OFDM符号的循环前缀长度各为544个采样点；
(5)某一单播符号的循环后缀长度为560个采样点，其余10个OFDM符号的循环前缀长度各为528个采样点。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，采样频率频率不变，
当带宽为10MHz时，各单播符号的循环后缀长度以及单播组播符号的循环前缀长度为方式(1)或方式(2)或方式(3)或方式(4)或方式(5)中循环前缀长度的二分之一；
当带宽为5MHz时，各单播符号的循环后缀长度以及单播组播符号的循环前缀长度为方式(1)或方式(2)或方式(3)或方式(4)或方式(5)中循环前缀长度的四分之一；
当带宽为2.5MHz时，各单播符号的循环后缀长度以及单播组播符号的循环前缀长度为方式(1)或方式(2)或方式(3)或方式(4)或方式(5)中循环前缀长度的八分之一；
当带宽为1.25MHz时，各单播符号的循环后缀长度以及单播组播符号的循环前缀长度为方式(1)或方式(2)或方式(3)或方式(4)或方式(5)中循环前缀长度的十六分之一。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，其特征在于，
当采样频率发生变化时，根据变化后的采样频率与30.72MHz的比例关系，相应的增加或减少循环前缀和/或循环后缀的长度。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种移动宽带系统中多播单频网子帧结构，每个多播单频网子帧MBSFN子帧包含若干个正交频分复用OFDM符号，包括单播符号和单播组播符号，在所述MBSFN子帧中，增加单播组播符号循环前缀的长度和/或添加单播符号循环后缀，使该MBSFN子帧所占的所有采样点上均有数据。
进一步地，上述帧结构还可具有以下特点，所述单播组播符号循环前缀的长度有一种或两种，该循环前缀长度为16的倍数或8的倍数或4的倍数；所述单播符号循环后缀的长度为16的倍数或8的倍数或4的倍数。
进一步地，上述帧结构还可具有以下特点，所述MBSFN子帧长度为1ms，包含12个OFDM符号，其中，前两个符号为单播符号，其循环前缀长度与单播子帧的前两个符号的循环前缀长度配置一致，随后的10个符号为多播组播符号，所述多播组播符号的循环前缀有1种或2种长度。
进一步地，上述帧结构还可具有以下特点，所述MBSFN子帧长度为1ms，包含12个OFDM符号，其中，前两个符号为单播符号，其循环前缀长度与单播子帧的前两个符号的循环前缀长度配置一致，其中第二个单播符号还包含循环后缀，随后的10个符号为多播组播符号，所述多播组播符号的循环前缀长度相同。
进一步地，上述帧结构还可具有以下特点，在所述MBSFN子帧中，除单播符号外的OFDM符号有10个，当带宽为20MHz，采样频率为30.72MHz时，除单播符号外的OFDM符号的循环前缀长度为以下方式之一：
(1)所述10个OFDM符号的循环前缀长度均为588个采样点；
(2)其中4个OFDM符号的循环前缀长度各为692个采样点，其余6个OFDM符号的循环前缀长度各为512个采样点；
(3)其中1个OFDM符号的循环前缀长度为1232个采样点，其余9个OFDM符号的循环前缀长度各为512个采样点；
(4)其中1个OFDM符号的循环前缀长度为656个采样点，其余9个OFDM符号的循环前缀长度各为576个采样点；
(5)其中5个OFDM符号的循环前缀长度各为592个采样点，其余5个OFDM符号的循环前缀长度各为576个采样点。
进一步地，上述帧结构还可具有以下特点，在所述MBSFN子帧中，除单播符号外的OFDM符号有10个，当带宽为20MHz，采样频率为30.72MHz时，单播符号循环后缀长度以及除单播符号外的OFDM符号的循环前缀长度为以下方式之一：
(1)某一单播符号的循环后缀长度为720个采样点，其余10个OFDM符号的循环前缀长度各为512个采样点；
(2)某一单播符号的循环后缀长度为80个采样点，其余10个OFDM符号的循环前缀长度各为576个采样点；
(3)某一单播符号的循环后缀长度为240个采样点，其余10个OFDM符号的循环前缀长度各为560个采样点；
(4)某一单播符号的循环后缀长度为400个采样点，其余10个OFDM符号的循环前缀长度各为544个采样点；
(5)某一单播符号的循环后缀长度为560个采样点，其余10个OFDM符号的循环前缀长度各为528个采样点。
采用本发明所述方法，可以对子帧中的空闲资源进行充分的利用，对单播或多播符号的接收性能有所提高，并增强抗干扰能力。
附图说明
图1为现有的MBSFN子帧的帧结构示意图；
图2为本发明第一实施例MBSFN子帧结构的示意图；
图3为本发明第二实施例MBSFN子帧结构的示意图；
具体实施方式
每个NodeB(节点B)与UE(终端)的下行MBSFN子帧中包含12个OFDM符号，其中，前两个符号(#0，#1)为单播符号，随后的10个符号(#2-#11)为多播组播符号，预先设置MBSFN子帧的帧结构，为每个OFDM符号分配样点数，将现有MBSFN子帧中的空白样点分配到各符号的循环前缀或循环后缀中。
下面以20MHz(兆赫)带宽、30.72MHz(兆赫)的采样频率为例，提供几种本发明的具体参数配置。
第一实施例
帧结构1(如图2所示)：子帧长度为1ms，包含12个OFDM符号，其中，前两个符号(#0，#1)为单播符号，和现有单播子帧的前两个符号的CP长度配置一致。随后的10个符号(#2-#11)为多播组播符号，这10个符号的CP可以有1种或2种长度。
帧结构1的几种具体的参数配置：
使用30.72MHz的采样频率，空闲时间长度为512*2-160-144＝720个样点，可以有以下典型的时隙配置：
配置A1：将空闲的720个样点平均分配到随后10个单播组播符号(#2-#11)的长CP中去，这样每个单播组播符号的CP长度为512+72＝588个样点，具体地：
符号#0：符号长度2048个样点，CP长度为160个样点；
符号#1：符号长度为2048个样点，CP长度为144个样点；
符号#2-#11：符号长度为2048个样点，CP长度为588个样点；
配置A2：将空闲的720个样点平均分配到第一个时隙的随后4个单播组播符号(#2-5)的长CP中去，这样每个单播组播符号的CP长度为512+180＝692个样点，具体地：
符号#0：符号长度2048个样点，CP长度为160个样点；
符号#1：符号长度为2048个样点，CP长度为144个样点；
符号#2-#5：符号长度为2048个样点，CP长度为692个样点；
符号#6-#11：符号长度为2048个样点，CP长度为512个样点；
配置A3：将空闲的720个样点全部分配给随后的第一个单播组播符号(#2)的长CP，这样该单播组播符号的CP长度为512+720＝1232个样点，具体地：
符号#0：符号长度2048个样点，CP长度为160个样点；
符号#1：符号长度为2048个样点，CP长度为144个样点；
符号#2：符号长度为2048个样点，CP长度为1232个样点；
符号#3-#11：符号长度为2048个样点，CP长度为512个样点；
配置A4：将空闲的720个样点中的144个分给随后的第一个单播组播符号(#2)的CP中，这样该符号(#2)的CP长度为512+144＝656个样点，剩下的单播组播符号(#3-11)平分空闲720个样点中的576个，即每个符号的CP长度为512+64＝576个样点，具体地：
符号#0：符号长度为128个样点，CP长度为160个样点；
符号#1：符号长度为128个样点，CP长度为144个样点；
符号#2：符号长度为128个样点，CP长度为656个样点；
符号#3-#11：符号长度为128个样点，CP长度为576个样点；
配置A5：将空闲的720个样点中的400个分配给随后的前5个单播组播符号(#2-#6)的CP中，这样前5个单播组播符号(#2-#6)的CP长度为512+80＝592个样点，后5个单播组播符号(#7-#11)每个符号分配64个样点，这样后5个单播组播符号的CP长度为512+64＝576个样点，具体地：
符号#0：符号长度为128个样点，CP长度为160个样点；
符号#1：符号长度为128个样点，CP长度为144个样点；
符号#2-#6：符号长度为128个样点，CP长度为592个样点；
符号#7-#11：符号长度为128个样点，CP长度为576个样点；
在本实施例中，在设置符号#2-#11的CP长度时，尽量将其设置为4或8或16的倍数，如配置A3-A5中符号#2-#11设置的两种CP长度均为16的倍数，配置A1-A2中，符号#2-#11的CP长度均为4的倍数，这样的设置使系统在实现时更加容易。在配置A3中，将某一个符号的CP长度设置的较长，使其抗干扰能力更强，此符号可以用来放置比较重要的数据。
第二实施例
帧结构2(如图3所示)：子帧长度为1ms，包含12个OFDM符号，其中，前两个符号(#0，#1)为单播符号，和现有单播子帧的前两个符号的CP长度配置一致。第一个单播符号(#0)和/或第二个单播符号(#1)还包含循环后缀。随后的10个多播组播符号(#2-#11)CP长度相同或者也可以如第一实施例中有1种或2种长度。
帧结构2的几种具体的参数配置：
配置B1：将空闲的720个样点分配给第2个单播符号(#1)作为它的循环后缀，具体地：
符号#0：符号长度为2048个样点，CP长度为160个样点；
符号#1：符号长度为2048个样点，CP长度为144个样点，循环后缀长度为720个样点；
符号#2-#11：符号长度为2048个样点，CP长度为512个样点；
配置B2：将空闲的720个样点中的80个分配给第2个单播符号(#1)作为它的循环后缀，将空闲的720个样点中的640个平均分配给随后的10个单播组播符号，这样每个单播组播符号的CP长度为512+64＝576个样点，具体地：
符号#0：符号长度为2048个样点，CP长度为160个样点；
符号#1：符号长度为2048个样点，CP长度为144个样点，循环后缀长度为80个样点；
符号#2-#11：符号长度为2048个样点，CP长度为576个样点；
配置B3：将空闲的720个样点中的240个分配给第2个单播符号(#1)作为它的循环后缀，将空闲的720个样点中的480个平均分配给随后的10个单播组播符号，这样每个单播组播符号的CP长度为512+48＝560个样点，具体地：
符号#0：符号长度为2048个样点，CP长度为160个样点；
符号#1：符号长度为2048个样点，CP长度为144个样点，循环后缀长度为240个样点；
符号#2-#11：符号长度为2048个样点，CP长度为560个样点；
配置B4：将空闲的720个样点中的400个分配给第2个单播符号(#1)作为它的循环后缀，将空闲的720个样点中的320个平均分配给随后的10个单播组播符号，这样每个单播组播符号的CP长度为512+32＝544个样点，具体地：
符号#0：符号长度为2048个样点，CP长度为160个样点；
符号#1：符号长度为2048个样点，CP长度为144个样点，循环后缀长度为400个样点；
符号#2-#11：符号长度为2048个样点，CP长度为544个样点；
配置B5：将空闲的720个样点中的560个分配给第2个单播符号(#1)作为它的循环后缀，将空闲的720个样点中的160个平均分配给随后的10个单播组播符号，这样每个单播组播符号的CP长度为512+16＝528个样点，具体地：
符号#0：符号长度为2048个样点，CP长度为160个样点；
符号#1：符号长度为2048个样点，CP长度为144个样点，循环后缀长度为560个样点；
符号#2-#11：符号长度为2048个样点，CP长度为528个样点；
在本实施例中，在设置循环后缀长度以及其他符号的长度时也考虑了实现问题，均设置为16的倍数，当然，在其他实施例中，也可以设置为8的倍数或4的倍数。在设置循环后缀时，除了给第2个单播符号分配循环后缀，也可以根据需要给第1个单播符号设置循环后缀。
另外，在本实施例中，也可以如第一实施例将符号#2-#11设置为两种CP长度，例如将某一个或几个符号的CP长度设置的较长，以增强其抗干扰能力。例如在配置B2中，对于符号#2-#11，也可以将640个样点全部分配给随后的第一个单播组播符号(#2)的长CP，则：符号#2：CP长度为1152个样点；符号#3-#11：CP长度为512个样点；
以上对某个符号的CP长度设置仅为举例，并不以此局限本发明。
对于配置A1，A2，A3，可以同样使用于带宽为10MHz、5MHz的情况，对应分配的样点数分别是20MHz带宽时的1/2、1/4；配置A1、A3还可以使用于带宽为2.5MHz的情况，分配的样点数是20MHz带宽时的1/8。对于配置A4、A5、B1、B2、B3、B4、B5还可以应用于10MHz、5MHz、2.5MHz、1.25MHz带宽的情况，分配样点数为20MHz带宽时的1/2、1/4、1/8、1/16。当采样频率发生变化时，根据其与本例中30.72MHz采样频率的比例关系，相应的增加或减少样点数以避免资源浪费。
NodeB下行发送MBSFN子帧的方法包括：
NodeB构造下行MBSFN子帧时，增加OFDM符号循环前缀的长度和/或添加OFDM符号循环后缀，使该MBSFN子帧所占的所有采样点上均有数据；NodeB将构造好的MBSFN子帧发送给各终端。
熟悉本技术领域的人员应理解，以上所述仅为本发明的简单实施例，并非用来限定本发明的实施范围；凡是依本发明作等效变化与修改，都被本发明的专利范围所涵盖。
Claims (8)
1.一种移动宽带系统中多播单频网子帧的发送方法，每个多播单频网MBSFN子帧包含若干个正交频分复用OFDM符号，其特征在于，
所述方法包括：节点B构造下行MBSFN子帧时，添加单播符号循环后缀，或增加单播组播符号循环前缀的长度和添加单播符号循环后缀，将现有MBSFN子帧中的空白样点分配到各符号的循环前缀或循环后缀中，使该MBSFN子帧所占的所有采样点上均有数据；节点B将构造好的MBSFN子帧发送给各终端。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述增加单播组播符号循环前缀的长度是指，单播符号的循环前缀长度不变，增加除单播符号外的其余OFDM符号即单播组播符号的循环前缀长度，所述单播组播符号循环前缀长度有一种或两种，该循环前缀长度为16的倍数或8的倍数或4的倍数。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述MBSFN子帧长度为1ms，包含12个OFDM符号，其中，前两个符号为单播符号，其循环前缀长度与单播子帧的前两个符号的循环前缀长度配置一致，随后的10个符号为单播组播符号，所述单播组播符号的循环前缀有1种或2种长度。
4.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，
所述添加单播符号循环后缀是指，为单播符号添加循环后缀，所述循环后缀的长度为16的倍数或8的倍数或4的倍数。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述MBSFN子帧长度为1ms，包含12个OFDM符号，其中，前两个符号为单播符号，其循环前缀长度与单播子帧的前两个符号的循环前缀长度配置一致，其中第二个单播符号还包含循环后缀，随后的10个符号为单播组播符号，所述单播组播符号的循环前缀长度相同。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，
在所述MBSFN子帧中，除单播符号外的OFDM符号有10个，当带宽为20MHz，采样频率为30.72MHz时，单播符号循环后缀长度以及除单播符号外的OFDM符号的循环前缀长度为以下方式之一：
(1)某一单播符号的循环后缀长度为720个采样点，其余10个OFDM符号的循环前缀长度各为512个采样点；
(2)某一单播符号的循环后缀长度为80个采样点，其余10个OFDM符号的循环前缀长度各为576个采样点；
(3)某一单播符号的循环后缀长度为240个采样点，其余10个OFDM符号的循环前缀长度各为560个采样点；
(4)某一单播符号的循环后缀长度为400个采样点，其余10个OFDM符号的循环前缀长度各为544个采样点；
(5)某一单播符号的循环后缀长度为560个采样点，其余10个OFDM符号的循环前缀长度各为528个采样点。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，采样频率不变，
当带宽为10MHz时，各单播符号的循环后缀长度以及单播组播符号的循环前缀长度为方式(1)或方式(2)或方式(3)或方式(4)或方式(5)中循环前缀长度的二分之一；
当带宽为5MHz时，各单播符号的循环后缀长度以及单播组播符号的循环前缀长度为方式(1)或方式(2)或方式(3)或方式(4)或方式(5)中循环前缀长度的四分之一；
当带宽为2.5MHz时，各单播符号的循环后缀长度以及单播组播符号的循环前缀长度为方式(1)或方式(2)或方式(3)或方式(4)或方式(5)中循环前缀长度的八分之一；
当带宽为1.25MHz时，各单播符号的循环后缀长度以及单播组播符号的循环前缀长度为方式(1)或方式(2)或方式(3)或方式(4)或方式(5)中循环前缀长度的十六分之一。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，
当采样频率发生变化时，根据变化后的采样频率与30.72MHz的比例关系，相应的增加或减少循环前缀和/或循环后缀的长度。
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