CN101222256B - 利用多天线系统发射多媒体广播多播业务的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用多天线系统发射多媒体广播多播业务的方法，该方法包括以下步骤：第一步骤，将一个中心激励的扇区等分为N个小扇区；第二步骤，对其中一个小扇区的待发射的多媒体广播多播业务时隙的数据复制N次，以形成N个时隙的数据；第三步骤，按照每个时隙对应一个波束的方式来对扇区的数据和时隙进行规划；以及第四步骤，用户设备接收N个时隙中的信号，提取出本小区的数据，对提取的数据进行合并后发送给解调模块。通过上述技术方案，本发明提高了单小区MBMS业务接收增益，消除了TDD模式中广播信道业务的同频干扰问题，使MBMS业务的可以达到全小区覆盖的要求。

Description

利用多天线系统发射多媒体广播多播业务的方法

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种无线通信系统中的MBMS(多媒体广播多播业务)的多天线传输方法，其尤其适用于TD-SCDMA(时分同步码分多址接入)系统。 

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地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)使用FACH(Forward AccessChannel，前向接入信道)传输信道，并映射到S-CCPCH(辅助公共控制物理信道)物理信道中发射，上行没有反馈信息，基站无法获得各个用户的位置信息，所以在TD-SCDMA系统中不能够对这种业务使用智能天线的下行波束赋形技术，赋形增益无法获得，这样会导致承载MBMS业务的S-CCPCH信道的覆盖范围比专用信道的小；同时，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，则MBMS业务的S-CCPCH的单码道发射功率比P-CCPCH的单码道发射功率小。 

由于上述原因，同样是广播信道，承载MBMS业务的S-CCPCH信道的覆盖范围比P-CCPCH的覆盖范围小。 

在专利号为EP1690345的专利中推荐了一种适用于TDD(测试驱动开发)模式的Simulcast Combining算法，这种利用TDD模式的时隙分隔特性，让三个扇区间进行发射数据的时隙重用，然后再利用软合并方法进行宏分集，这样在三个扇区中发射相同的一个MBMS业务，共使用3个时隙，最终达到避免干扰、获得较大的分集增益的效果。对于TD-SCDMA系统来讲，下行时隙最多为5个时隙，如果使用该传输方式，则一个无线帧只能传输一个MBMS业务，这样造成了系统资源的浪费。 

因此，为了满足MBMS业务的覆盖要求，需要一种减少MBMS发射功率或者提高MBMS业务增益的机制。 

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种利用多天线系统发射MBMS业务的方法。 

为了实现上述目的，根据本发明的实施例，提供了一种利用多天线系统发射多媒体广播多播业务的方法。 

该方法包括以下步骤：第一步骤，将中心激励的扇区等分为N个小扇区；第二步骤，对其中一个小扇区的待发射的多媒体广播多播业务时隙的数据复制N次，以形成N个时隙的数据；第三步骤，按照每个时隙对应一个波束的方式来对扇区的数据和时隙进行规划；以及第四步骤，用户设备接收N个时隙中的信号，提取出本小区的数据，对提取的数据进行合并后发送给解调模块。 

在第一步骤中，利用多天线技术产生指向N个小扇区的N个波束，N个小扇区由宽波束覆盖，每个波束分别对应一个权值w₁，w₂，…，w_N。通过使天线阵列产生N个固定方向的波束赋形权值，且每个权值产生的波束的3dB波瓣宽度等于一个扇区覆盖宽度的N分之一，将扇区等分为N个小扇区。 

在第三步骤中，通过使每个时隙的数据只覆盖扇区中的一部分，从时隙数、波束数、扇区数参数协调m个扇区中的数据发射来进行规划。根据如下公式来协调m个扇区中的数据发射： 

j＝1，2，...，N；i＝1，2，...，m；x∈[1，2，...，N]；其中， 

为第i个多媒体广播多播时隙的数据； 为通过与其它扇区协调后第C_i扇区向第x个小扇区发射所用的下行波束赋形权值。 

在第四步骤中，如果各个扇区发送的多媒体广播多播业务数据都不相同，则用户设备只进行本小区时隙间的数据合并；如果存在发送的多媒体广播多播业务数据相同的两个或两个以上扇区，则对用户设备接收到的两个或两个以上扇区的信号进行合并。 

另外，对与扇区相邻的后续m-1个扇区执行与上述扇区相同的处理。 

通过上述技术方案，本发明提高了单小区MBMS业务接收增益，消除了TDD模式中广播信道业务的同频干扰问题，使MBMS业务的可以达到全小区覆盖的要求。 

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： 

图1是根据本发明实施例的利用多天线系统发射多媒体广播多播业务的方法的流程图； 

图2是根据本发明实施例的扇区的发射端的流程图； 

图3是根据本发明实施例的扇区分割方式图；以及 

图4是根据本发明实施例的数据发射时序图。 

具体实施方式

由于TD-SCDMA是智能天线系统，所以本发明的主要发明思想是，使MBMS业务能够充分利用智能天线下行波束赋形技术带来的消除干扰、提供增益的优势，减少MBMS对系统资源的需要。 

以下将参照附图来描述本发明的实施例。 

在以下的描述中，以TD-SCDMA系统中的MBMS业务物理层发射与接收为例来描述本发明的方法，其中，发射端采用多天线下行波束以及时隙重用方法，接收端采用时隙分集或宏分集方式进行接收处理。 

如图1所示，该方法包括以下步骤：步骤S102，一个中心激励的扇区C1等分为N个小扇区(N＝3～5)；步骤S104，对其中一个小扇区的待发射的MBMS业务时隙的数据复制N次，以形成N个时隙的数据；步骤S106，按照每个时隙对应一个波束的方式来对扇区的数据和时隙进行规划；以及步骤S108，用户设备接收N个时隙中的信号，提取出本小区的数据，对提取的数据进行合并后发送给解调模块。 

以下将具体描述各个步骤。 

在步骤S102中，利用多天线技术产生指向N个小扇区方向的N个波束，N个小扇区由宽波束覆盖，每个波束分别对应一个权值 w₁，w₂，…，w_N；通过使由M根天线组成的天线阵列产生N个固定方向的波束赋形权值w₁，w₂，…，w_N，且每个权值产生的波束的3dB波瓣宽度等于一个扇区覆盖宽度的N分之一，将扇区等分为N个小扇区，每个小扇区由一个波束覆盖，各个分割区域都可以获得全向波束无法获得的赋形增益。 

同时，对与该扇区C1相邻的扇区C2～Cm也进行上述操作，其中，m在本实施例中为3。 

在步骤S104中，对一个MBMS业务时隙的数据进行时隙复制，形成同样数据内容的N个MBMS时隙的数据，DATA_TSi＝1，2，...，N。另外，把C2～Cm扇区中的待发送的MBMS业务时隙也分别进行复制，分别生成N个时隙的数据。 

在步骤S106中，通过使每个时隙的数据只覆盖扇区中的一部分，从时隙数、波束数、扇区数参数协调m个扇区中的数据发射来进行规划，尽量避免出现同一时隙覆盖相同区域，或者同一时隙覆盖之间出现交叠的情况。 

根据如下公式来协调m个扇区中的数据发射： 

${\mathrm{DATA}}_{\mathrm{TSj}}^{\mathrm{Ci}}=w_{\mathrm{Ci}\_x}^{*}\·d_{\mathrm{Ci}},j=\mathrm{1,2},...,N,;i=\mathrm{1,2},...,m;x\∈[\mathrm{1,2},...,N];$ 其中，DATA_TSj ^Ci为第i个多媒体广播多播时隙的数据；w_{Ci_x} ^*为通过与其它扇区协调后第C_i扇区向第x个区域发射所用的下行波束赋形权值；分别对N个时隙的MBMS业务数据进行波束赋形处理，  ${\mathrm{DATA}}_{\mathrm{TSi}}^{\mathrm{new}}=w_i^{*}\·{\mathrm{DATA}}_{\mathrm{TSi}},i=\mathrm{1,2},...,N;$ 从上式可以看出，这N个时隙的数分别对应不同的波束，覆盖不同的区域。值得注意的是，在本步骤中，分别对C1～Cm扇区的数据和时隙进行规划。 

这样，通过步骤S106中的调整，使得N个时隙中的m个扇区的m个MBMS业务时隙覆盖的小区之间尽量不发生交叠的情况。 

在步骤S108中，如果各个扇区发送的多媒体广播多播业务数据都不相同，则用户设备只进行本小区时隙间的数据合并，  $\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{DATA}}_{\mathrm{TSj}}^{\mathrm{Ci}},j=1,...,N;$ 如果存在发送的多媒体广播多播业务数据相同的两个或两个以上扇区，则对用户设备接收到的两个或两个以上扇区的信号进行合并，这里假设C_i扇区与C_j扇区的MBMS业务数据相同，则将用户设备接收到的这两个扇区的信号进行合并，这样就可以同时获得时隙分集增益和宏分集增益，即， 

${\mathrm{DATA}}_{\mathrm{TS}}^{\mathrm{UE}}=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{DATA}}_{\mathrm{TSk}}^{\mathrm{Ci}}+\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{DATA}}_{\mathrm{TSk}}^{\mathrm{Cj}}.$

以下将结合具体实例来进一步描述本实施例中提供的方法。 

设发射单元的阵列为8天线均匀线阵，扇区覆盖角度为120度，共有三个(m＝3)中心激励的扇区，对于TD-SCDMA系统中，采用上下时隙比为1∶5，这样就有五个下行时隙作为MBMS业务时隙。 

对于每个扇区，如201所示，设输入一个时隙的MBMS业务数据；接着，如202所示，使用TD-SCDMA系统的一个5ms子帧的5个下行时隙作为重用时隙，对输入的MBMS数据进行时隙复制，生成5个相同数据的时隙；如203所示，对于扇区利用宽波束赋形方法产生五个3dB宽度为24度的波束的权值W₁，W₂，…，W₅，这五个波束的中心角度分别为：-48°，-24°，0°，24°，48°(取线阵法线方向为0°，法线方向的左边为负角度，右边为正角度，)，分别在5个不同时隙覆盖5个区域；如204所示，协调其他扇区的发射时序和 时隙覆盖区域，选择一个覆盖区域所对应的权值对相应时隙的数据进行波束赋形。 

在UE侧，需要对每个时隙进行侦听，然后根据UE具体的能力对这些数据执行不同的合并算法。 

扇区划分： 

如图3所示，三个中心激励的扇区都分别被分为五个小的覆盖区域(即，小扇区)，每一个覆盖区域由一个固定波束的权值定义，每个扇区的五个区域按照顺时针方向进行编号；三个扇区按照逆时针顺序编号。 

发射时序设计： 

如图3所示，每个扇区都发射一个MBMS业务，不同扇区间的业务内容可以一样，也可以不同。 

从图3中可以看出，三个扇区编号为3区域重叠比较严重，所以这三个编号为3的区域的数据发射需要用不同的时隙，不同扇区编号为1、5的区域重叠比较严重，但是本扇区的1、5空间上分隔比较大，同时1、5区域与3区域的空间隔离也比较大；本扇区2、4区域空间隔离也比较大，但是同3区域空间隔离较小，所以2、4区域不能在一个时隙同时出现。 

综上所述，协调扇区数、空间间隔、以及时隙数，得到如图4所示：第一时隙，BS1、BS2、BS3的MBMS数据分别发向各自扇区的第3、1、2区域，依次类推，可以得到五个MBMS时隙的发射时序。 

综上所述，本发明的技术方案一方面可以避免TDD模式下广播业务之间的同频干扰问题，另外可以利用智能天线的下行波束技术提供的赋形增益，同时也可以利用时隙分集或者宏分集为UE侧带来的接收增益，从而可以在TD-SCMDA系统中高效的支持MBMS业务。 

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (8)

1.一种利用多天线系统发射多媒体广播多播业务的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步骤，将中心激励的扇区等分为N个小扇区，利用多天线技术产生指向所述N个小扇区的N个波束，所述N个小扇区由宽波束覆盖，每个波束分别对应一个权值w₁，w₂，…，w_N；

第二步骤，对其中一个小扇区的待发射的多媒体广播多播业务时隙的数据复制N次，以形成N个时隙的数据；以及第三步骤，按照每个时隙对应一个波束的方式来对所述扇区的数据和时隙进行规划。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一步骤中，每个权值产生的波束的3dB波瓣宽度等于一个扇区覆盖宽度的N分之一。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第三步骤中，通过使每个时隙的数据只覆盖扇区中的一部分，从时隙数、波束数、扇区数参数协调m个扇区中的数据发射来进行所述规划。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据如下公式来协调所述m个扇区中的数据发射：

j＝1，2，...，N；i＝1，2，...，m；x∈[1，2，...，N]；其中，

为第i个多媒体广播多播时隙的数据；

为通过与其它扇区协调后第C_i扇区向第x个小扇区发射所用的下行波束赋形权值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括以下步骤：

第四步骤，用户设备接收所述N个时隙中的信号，提取出本小区的数据，对提取的数据进行合并后发送给解调模块。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，如果各个扇区发送的多媒体广播多播业务数据都不相同，则所述用户设备只进行本小区时隙间的数据合并。

7.根据权要求5所述的方法，其特征在于，如果存在发送的多媒体广播多播业务数据相同的两个或两个以上扇区，则对所述用户设备接收到的所述两个或两个以上扇区的信号进行合并。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，对与所述扇区相邻的后续m-1个扇区执行与所述扇区相同的处理。

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