CN101374262B - 用于多媒体广播组播业务的数据传输系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了用于多媒体广播组播业务的数据传输系统和方法，其中数据传输系统包括：数据发送装置，位于基站侧，用于将物理资源在时域上分为等长的无线帧，每个无线帧分为多个时隙，每个时隙在码域上分为多个码道，每个时隙在时域上包括一个或多个数据部分，包括一个或多个训练码部分，一个或零个时隙间保护部分，物理信道为特定频点、无线帧、时隙、码道的物理资源，并将数据流映射到物理信道上发送至数据接收装置；以及数据接收装置，位于用户终端侧，用于将接收到的数据流按照物理信道对应的时隙和码道进行串接以形成数据块，并进行后续处理。通过本发明的所述的系统和方法，提高了MBMS专用载频的无线频谱利用率。

Description

用于多媒体广播组播业务的数据传输系统及方法

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及用于多媒体广播组播业务的数据传输系统及方法。

背景技术

随着大屏幕多功能手机的普及，移动数据业务的应用越来越广泛，对移动通信的需求已不再满足于电话、消息、和手机上网浏览业务等。由于Internet的迅猛发展，大量多媒体业务涌现出来。各种高带宽多媒体业务，如视频会议、电视广播、视频点播、广告、网上教育、互动游戏等不断出现，一方面满足移动用户不断上升的业务需求，同时也为移动运营商带来新的业务增长点。这些移动多媒体业务要求多个用户能够同时接收相同数据，与一般的数据相比，具有数据量大、持续时间长、时延敏感等特点。

为了有效地利用移动网络资源，3GPP提出了多媒体广播和组播业务(即MBMS)，在移动网络中提供一个数据源向多个用户发送数据的点到多点业务，实现网络资源共享，提高网络资源(尤其是宝贵的空口接口资源)的利用率。MBMS是一种共享网络资源从一个数据源向多个目标传送数据的技术。3GPP定义的MBMS不仅能实现纯文本低速率的消息类组播和广播，而且还能实现高速多媒体业务的组播和广播，提供多种丰富的视频、音频、和多媒体业务，这无疑顺应了未来移动数据发展的趋势，为3G的发展提供更好的业务前景。

随着MBMS业务的发展，一种实现MBMS业务的方式为采用MBMS专用载频的方式来实现MBMS业务，所谓TD-SCDMA的MBMS专用载频是指在一个TD-SCDMA载频上，全部时隙资源用于发送下行MBMS业务数据和控制信息，一个显而易见的好处是在TD-SCDMA的MBMS专用载频上，全部的时隙都是下行时隙，对全下行的MBMS业务来说，实行MBMS专用载频一个显而易见的好处就是提高了频谱的利用率。

图1示出了现有协议中定义的TD-SCDMA系统中无线帧结构。如图1所示，现有的协议定义中，TD-SCDMA的无线帧结构是如下定义的，一个无线帧长为10毫秒，每个10毫秒长无线帧分为2个5毫秒无线子帧，每个无线子帧又分为常规业务时隙和特殊时隙，特殊时隙包括下行导频时隙，上行导频时隙和二者时间的保护时隙。

物理信道为在特定频点上的特定无线帧上，特定时隙的特定码道。也就是物理信道由频点、无线帧号、时隙号、码道号进行定义。

在现有协议定义的无线帧格式下，TD-SCDMA系统的物理层设备按照如下的方式将数据流映射到物理信道中：1)物理信道分段：当数据流需要映射到多个物理信道时，将数据流分段后分配到所述的物理信道。2)子帧分段：将映射到一个物理信道的数据分为两个部分，分别对应物理信道在一个无线帧的两个子帧内的两个部分。3)物理信道映射：将子帧分段后的数据块映射到子帧的时隙码道上。

TD-SCDMA系统中，一个10毫秒无线帧划分为2个5毫秒子帧的一个主要目的是为了提高常规业务中上下行功率控制的频率、提高智能天线波束赋形的准确性。而对MBMS全下行的业务而言，并没有类似常规业务中的功率控制和智能天线赋形的需求。这样，将TD-SCDMA的无线帧划分为两个无线子帧就没有了其本来的意义，而且每个子帧中的特殊时隙的开销，对MBMS业务的专用载频来说是一种浪费，不利于提高MBMS专用载频的频谱利用率。

另一方面，现有TD-SCDMA系统中定义的时隙的吞吐能力并不是针对MBMS业务最优的。一个典型的例子，MBMS业务的典型业务速率为64Kbps，128Kbps，256Kbps和384Kbnps，而现在定义的一个时隙在QPSK调制方式下的传输能力超过128k，少于256k。这样用一个时隙传输一个128k业务会造成时隙传输能力的浪费。

上述的这些缺点都会影响到提高TD-SCDMA系统中MBMS专用载频的频谱利用率。

因此，重新定义无线帧的结构成为一种优化MBMS专用载频传输能力的方法。针对MBMS业务的典型带宽要求，最优的时隙大小是在一个时隙里正好能传输一个QPSK调制的128kbps业务，这就要求缩小现有的时隙大小，从而使一个无线帧中时隙个数增加。但是简单的缩小时隙长度同时带来了如下的负面影响：因为一个时隙包括隙间保护间隔GP、数据部分、训练码部分，受限于无线覆盖能力和信道估计性能的要求，保护间隔GP和训练码部分长度有一定的限制，不能任意减少。因为时隙个数的增加必然导致时隙间保护间隔、训练码部分个数的增加，这些部分并不能传输MBMS业务数据。

根据上述的理由，在现有的TD-SCDMA无线帧4层结构：无线帧、无线子帧、时隙、码道的框架下，要到达缩小时隙大小从而对MBMS业务达到最优，又不带来时隙个数增加所带来的额外开销增加的负面影响，是不可能的。

发明内容

鉴于以上所述的一个或多个问题，本发明提出了用于多媒体广播组播业务的数据传输系统及方法，可以提高MBMS专用载频的无线频谱利用率。

根据本发明的用于多媒体广播组播业务的数据传输系统包括：数据发送装置，位于基站侧，用于将物理资源在时域上分为等长的无线帧，每个无线帧分为多个时隙，每个时隙在码域上分为多个码道，每个时隙在时域上包含一个或多个数据部分，一个或多个训练码部分，一个或零个时间间保护部分，物理信道为特定频点、无线帧、时隙、信道化码的物理资源。并将数据流映射到物理信道上发送至数据接收装置；以及数据接收装置，位于用户终端侧，用于将接收到的数据流按照物理信道对应的时隙和码道进行串接以形成数据块，并进行后续处理。

在数据流需要映射到多个物理信道上的情况下，数据映射模块将数据流分为多个物理信道的个数个数据块以分配给多个物理信道，并将分配给每个物理信道的数据块映射到所分配的物理信道对应的时隙和码道的数据部分。在每个无线帧中限定一个用于用户设备的下行导频时隙。无线帧的长度为以下长度之一：5毫秒、10毫秒、20毫秒、40毫秒、80毫秒、120毫秒、以及160毫秒。在每个无线帧中限定一个用于传输多媒体广播组播业务信令消息和系统消息的多媒体广播组播信令时隙。根据传输一个多媒体广播组播业务所需带宽限定无线帧中的多媒体广播组播业务时隙的长度。

根据本发明的用于多媒体广播组播业务的数据传输方法包括以下步骤：S302，基站将物理资源在时域上分为等长的无线帧，每个无线帧分为多个时隙，每个时隙在码域上分为多个码道，每个时隙在时域上包含一个或多个数据部分，一个或多个训练码部分，一个或零个时隙保护部分，物理信道为特定无线帧、时隙、信道化码的物理资源，并将数据流映射到物理信道上发送到用户终端；以及S304，用户终端将接收到的数据流按照物理信道对应的时隙和码道进行串接以形成数据块，并进行后续处理。

其中，在数据流需要映射到多个物理信道上的情况下，将数据流分为多个物理信道的个数个数据块以分配给多个物理信道，并将分配给每个物理信道的数据块映射到所分配的物理信道对应的时隙和码道的数据部分。在每个无线帧中限定一个用于用户设备的下行导频时隙。无线帧的长度为以下长度之一：5毫秒、10毫秒、20毫秒、40毫秒、80毫秒、120毫秒、以及160毫秒。在每个无线帧中限定一个用于传输多媒体广播组播业务信令消息和系统消息的多媒体广播组播信令时隙。根据传输一个多媒体广播组播业务所需带宽限定无线帧中的多媒体广播组播业务时隙的长度。

通过本发明的所述的系统和方法，提高了MBMS专用载频的无线频谱利用率。

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示出了现有协议中定义的TD-SCDMA系统中无线帧结构；

图2示出了根据本发明的用于多媒体广播组播业务的数据传输系统的框图；

图3示出了根据本发明的用于多媒体广播组播业务的数据传输的方法的流程图；

图4示出了本发明定义的TD-SCDMA系统MBMS专用载频用无线帧结构图；

图5示出了本发明的一种具体实现方式；以及

图6示出了本发明的第二种具体实现方式。

具体实施方式

下面参考附图，详细说明本发明的具体实施方式。

本发明提供了一种在TD-SCDMA系统MBMS专用载频中利用无线帧、时隙、码道的三层结构来发送接收MBMS业务数据的方法和设备，以提高MBMS专用载频的无线频谱利用率。

时分同步码分多址系统(TD-SCDMA)网路端设备在MBMS专用载频上发送MBMS业务时，采用无线帧、时隙、码道的三层结构构造无线帧。

图2示出了根据本发明的用于多媒体广播组播业务的数据传输系统的框图。如图2所示，该系统包括：数据发送装置202，位于基站侧，用于将物理资源在时域上分为等长的无线帧，每个无线帧分为多个时隙，每个时隙在码域上分为多个码道，每个时隙在时域上包含一个或多个数据部分，一个或多个训练码部分，一个或零个时隙保护部分，物理信道为特定无线帧、时隙、信道化码的物理资源，并将数据流映射到物理信道上发送至数据接收装置；以及数据接收装置204，位于用户终端侧，用于将接收到的数据流按照物理信道对应的时隙和码道进行串接以形成数据块，并进行后续处理。

用户终端UE对收到的无线帧进行如下处理：物理信道串接：将传输该MBMS业务的多个物理信道所对应的时隙、码道的数据部分按照码道序号进行串接，形成数据块S1，并传送数据块S1到下一个处理模块处理。

在数据流需要映射到多个物理信道上的情况下，数据映射模块将数据流分为多个物理信道的个数个数据块以分配给多个物理信道，并将分配给每个物理信道的数据块映射到所分配的物理信道对应的时隙和码道的数据部分。在每个无线帧中限定一个用于用户设备的下行导频时隙。无线帧的长度为以下长度之一：5毫秒、10毫秒、20毫秒、40毫秒、80毫秒、120毫秒、以及160毫秒。在每个无线帧中限定一个用于传输多媒体广播组播业务信令消息和系统消息的多媒体广播组播信令时隙。根据传输一个多媒体广播组播业务所需带宽限定无线帧中的多媒体广播组播业务时隙的长度。

根据本发明的用于多媒体广播组播业务的数据传输方法包括以下步骤：

S302，基站将物理资源在时域上分为等长的无线帧，每个无线帧分为多个时隙，每个时隙在码域上分为多个码道，每个时隙在时域上包含一个或多个数据部分，一个或多个训练码部分，一个或零个时隙保护部分，物理信道为特定无线帧、时隙、信道化码的物理资源，并将数据流映射到物理信道上发送到用户终端。

S304，用户终端将接收到的数据流按照物理信道对应的时隙和码道进行串接以形成数据块，并进行后续处理。

其中，在数据流需要映射到多个物理信道上的情况下，将数据流分为多个物理信道的个数个数据块以分配给多个物理信道，并将分配给每个物理信道的数据块映射到所分配的物理信道对应的时隙和码道的数据部分。在每个无线帧中限定一个用于用户设备的下行导频时隙。无线帧的长度为以下长度之一：5毫秒、10毫秒、20毫秒、40毫秒、80毫秒、120毫秒、以及160毫秒。在每个无线帧中限定一个用于传输多媒体广播组播业务信令消息和系统消息的多媒体广播组播信令时隙。根据传输一个多媒体广播组播业务所需带宽限定无线帧中的多媒体广播组播业务时隙的长度。

图4示出了本发明定义的TD-SCDMA系统MBMS专用载频用无线帧结构的框图。一个无线帧长为10毫秒。一个无线帧划分为14个时隙。其中包括12个常规业务时隙，每个长度为1008码片，一个下行导频时隙，长128码片。一个信令时隙，长576码片。因为没有了上行信道，所以不需要上行导频信道。

图5示出了本发明的一种具体实现方式。如图5所示，根据本发明的一个实施例中，在一个无线帧的12800码片里，一共有12096个码片用于传输MBMS业务的时隙。一个无线帧内传输MBMS数据和信令的时隙的码片总数为12096+576＝12672码片。

在现有协议定义的无线帧结构中，每个5毫秒子帧定义了下行导频，上行导频和之间的保护时隙，一共占用了352码片，这样在一个无线帧里共占用了702码片用于特殊时隙，用于传输MBMS业务和信令的时隙共占用12096码片，该数值小于本实施例。

另外，在现有无线帧结构中，每个时隙包括16码片的保护间隔和144码片的训练码开销，有效数据部分为704码片，因为在一个无线帧的两个子帧中分别有7个常规时隙，这样，在一个无线帧中，有效的数据部分为14×704＝9856码片。

而用本发明的实施例子中，考虑到信令时隙和常规时隙一共有13个时隙，按照16码片的时间保护间隔和144码片的训练码开销，每个常规时隙的有效数据部分为1008-16-144＝848码片，12个常规时隙共有10176码片。信令时隙的有效数据部分为576-14-144＝416码片，这样一个无线帧总的有效数据部分总长为10176+416＝10592码片。该数值大于现有协议中的有效数据部分总长度。

在这个例子中，时隙间保护间隔和训练码长度均假设采用现有系统定义的长度，考虑在MBMS专用载频上减少这二者的长度开销，可以进一步的提高频谱利用率。

进一步的，在这个例子中，1008码片的时隙在一定的时间保护间隔和训练码开销下，可以传输一个QPSK调制的128kbps业务，这样合理的时隙长度可以避免分配资源时出现带宽碎片，最大可能的利用无线帧的数据传输能力。在这个结构下，一个无线帧可以传输12个128kbps业务，6个256kbps业务，4个384k业务。

图6示出了本发明的另一种具体实现方式。如图6所示，一个无线帧分为11个时隙，其中包括一个信令时隙，长608码片，10个业务时隙，每个长1216码片。信令时隙分为训练码部分和一个数据部分，业务时隙分为两个训练码部分和两个数据部分，每个数据部分长512码片，每个训练码部分长96码片。

在该实现例中，用于传输MBMS业务数据和信令的总码片长为10752码片。该数量大于现有系统定义的结构的有效数据部分总长。

进一步的，在这个例子中，一个时隙可以传输一个QPSK调制的128kbps业务，这样合理的时隙长度可以避免分配资源时出现带宽碎片，最大可能的利用无线帧的数据传输能力。在这个结构下，一个无线帧可以传输10个128kbps业务，5个256kbps业务，3个384k业务。和实现例一相比，每个传输128k业务的时隙长度更长，一个无线帧能支持的MBMS业务数量有所减少，但是训练码更多，更有利于信道估计，从而更有利于高速移动的应用场景。

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 (12)

1.一种用于多媒体广播组播业务的数据传输系统，其特征在于，包括：

数据发送装置，位于基站侧，用于将物理资源在时域上分为等长的无线帧，每个无线帧分为多个时隙，每个时隙在码域上分为多个码道，每个时隙在时域上包括一个或多个数据部分，包括一个或多个训练码部分，一个或零个时隙间保护部分，物理信道为特定频点、无线帧、时隙、码道的物理资源，并将数据流映射到所述物理信道上发送至数据接收装置，其中，所述特定频点为TD-SCDMA系统多媒体广播组播业务MBMS专用载频；以及

所述数据接收装置，位于用户终端侧，用于将接收到的数据流按照物理信道对应的时隙和码道进行串接以形成数据块，并进行后续处理。

2.根据权利要求1所述的数据传输系统，其特征在于，在所述数据流需要映射到多个物理信道上的情况下，数据映射模块将数据流分为所述多个物理信道的个数个数据块以分配给所述多个物理信道，并将分配给每个物理信道的数据块映射到所分配的物理信道对应的时隙和码道的数据部分。

3.根据权利要求1所述的数据传输系统，其特征在于，在每个无线帧中限定一个用于用户终端的下行导频时隙。

4.根据权利要求1所述的数据传输系统，其特征在于，所述无线帧的长度为以下长度之一：5毫秒、10毫秒、20毫秒、40毫秒、80毫秒、120毫秒、以及160毫秒。

5.根据权利要求1所述的数据传输系统，其特征在于，在每个无线帧中限定一个用于传输多媒体广播组播业务信令消息和系统消息的多媒体广播组播信令时隙。

6.根据权利要求1所述的数据传输系统，其特征在于，根据传输一个多媒体广播组播业务所需带宽限定所述无线帧中的多媒体广播组播业务时隙的长度。

7.一种用于多媒体广播组播业务的数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

S302，基站将物理资源在时域上分为等长的无线帧，每个无线帧分为多个时隙，每个时隙在码域上分为多个码道，每个时隙在时域上包括一个或多个数据部分，包括一个或多个训练码部分，一个或零个时隙间保护部分，物理信道为特定频点、无线帧、时隙、码道的物理资源，并将数据流映射到所述物理信道上发送到用户终端，其中，所述特定频点为TD-SCDMA系统多媒体广播组播业务MBMS专用载频；以及

S304，所述用户终端将接收到的数据流按照物理信道对应的时隙和码道进行串接以形成数据块，并进行后续处理。

8.根据权利要求7所述的数据传输方法，其特征在于，在所述数据流需要映射到多个物理信道上的情况下，将数据流分为所述多个物理信道的个数个数据块以分配给所述多个物理信道，并将分配给每个物理信道的数据块映射到所分配的物理信道对应的时隙和码道的数据部分。

9.根据权利要求7或8所述的数据传输系统，其特征在于，在每个无线帧中限定一个用于用户终端的下行导频时隙。

10.根据权利要求7或8所述的数据传输方法，其特征在于，所述无线帧的长度为以下长度之一：5毫秒、10毫秒、20毫秒、40毫秒、80毫秒、120毫秒、以及160毫秒。

11.根据权利要求7或8所述的数据传输方法，其特征在于，在每个无线帧中限定一个用于传输多媒体广播组播业务信令消息和系统消息的多媒体广播组播信令时隙。

12.根据权利要求7或8所述的数据传输方法，其特征在于，根据传输一个多媒体广播组播业务所需带宽限定所述无线帧中的多媒体广播组播业务时隙的长度。

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