專利名稱：組播廣播單頻網(wǎng)中的多小區(qū)信號的選擇與軟合并方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于組播廣播單頻網(wǎng)中的多小區(qū)信號的選擇與軟合并方法，確切 地說，涉及一種在第三代移動通信伙伴關系項目3GPP(The 3rdGeneration Partnership Project) Release 7 中關于多媒體廣播組播業(yè)務 MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service)的組播廣播單頻網(wǎng) MBSFN(Multicast Broadcast Single Frequency Network)架 構下，如何對多個小區(qū)發(fā)送的MBMS信號進行選擇與軟合并的處理方法，屬于移動通信技術 領域。
背景技術：
多媒體廣播組播業(yè)務MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service)是 3GPP R6開始定義的多媒體廣播組播功能由一個數(shù)據(jù)源向多個用戶發(fā)送數(shù)據(jù)的點到多點業(yè)務， 實現(xiàn)網(wǎng)絡資源共享。MBMS不僅能夠實現(xiàn)純文本、低速率的消息類組播廣播，而且還能實現(xiàn)高 速多媒體業(yè)務的組播廣播，如手機電視業(yè)務。但是，對于非單頻網(wǎng)下的MBMS傳輸，由于相鄰 小區(qū)所使用的頻率或擾碼等物理資源不盡相同，于是相鄰小區(qū)的信號會造成對MBMS接收 的干擾(參見圖1所示)，影響業(yè)務傳輸性能。為了進一步提高MBMS的業(yè)務性能和適應LTE-A系統(tǒng)，MBMS對3G網(wǎng)絡架構、終端 和帶寬等方面都進行了一些改進。其中在物理層的最重要改進是引入了單頻網(wǎng)，即在一定 的地理區(qū)域內，所有小區(qū)基站在相同時間利用完全相同的物理資源(例如頻率、碼道、擾碼 和信道估計碼等)，向用戶終端發(fā)射相同的信號，構成組播廣播單頻網(wǎng)MBSFN (Multicast Broadcast Single Frequency Network)。這些小區(qū)基站發(fā)送的信號是由相同的業(yè)務數(shù)據(jù)經(jīng) 過相同的信道編碼、信道映射、擴頻、打孔、交織、調制等處理而形成的，這些同步傳輸?shù)亩?個小區(qū)就構成了一個超小區(qū)。由于相鄰小區(qū)基站都使用相同的物理資源同步發(fā)送信號，對 于用戶終端，就可以將這些來自多個小區(qū)基站的信號當成多徑信號進行疊加(參見圖2所 示)，使得原來的相鄰小區(qū)的干擾信號變成為MBMS接收信號的多徑分量，可以很簡單地實 現(xiàn)宏分集。這樣不僅消除了相鄰小區(qū)間的同頻干擾，而且，如采取G-RAKE等先進的接收機 技術，還能解決多徑傳播的時間差問題，從而消除小區(qū)內的干擾，實現(xiàn)網(wǎng)絡的可靠覆蓋。組 播廣播單頻網(wǎng)的最大好處是提高了頻譜效率，同時用戶終端在單頻網(wǎng)區(qū)域內移動時，無需 進行任何切換，大大減小了信令開銷。對于3GPP長期演進架構下的組播廣播單頻網(wǎng)，多個同步傳輸?shù)男^(qū)基站之間需 要通過X2接口連接的回程網(wǎng)絡共享用戶的廣播組播業(yè)務數(shù)據(jù)，然后進行同步發(fā)送。但是， 如果小區(qū)數(shù)量過多，會帶來過大的回程負擔和操作復雜度，而且也不可能所有小區(qū)都能夠 為用戶終端提供足夠好的服務質量。如果用戶終端接收到的信號數(shù)量過多，一方面使得接 收質量可能受到不利影響，另一方面操作也過于復雜。所以，在所有的MBMS發(fā)送小區(qū)中，通 常選擇部分增益較大的小區(qū)基站發(fā)送的信號，作為多徑信號進行接收，再進行多小區(qū)軟合 并實現(xiàn)宏分集。特別是對于處在小區(qū)覆蓋邊緣地帶的用戶終端，軟合并可以有效地改善其 通信質量，提升小區(qū)邊緣的吞吐量，這就需要對用戶終端的通信質量進行評估、再對軟合并小區(qū)的數(shù)量及其選擇準則等相關技術都要加以研究。然而，目前在3GPP長期演進架構下的組播廣播單頻網(wǎng)中，如何為用戶實現(xiàn)廣播組 播業(yè)務傳輸而對多小區(qū)信號進行選擇與軟合并的相關技術，至今還沒有發(fā)現(xiàn)有研制成功的 相關技術的報道。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種用于組播廣播單頻網(wǎng)中的多小區(qū)信號的選擇 與軟合并方法，以改善位于小區(qū)邊緣地區(qū)的用戶通信質量，有效提高小區(qū)邊緣吞吐量和系 統(tǒng)覆蓋質量。為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種組播廣播單頻網(wǎng)中的多小區(qū)信號的選 擇與軟合并方法，所述單頻網(wǎng)包括兩個或兩個以上由光纖連接的小區(qū)，每個小區(qū)的基站都 位于該小區(qū)中心，所有小區(qū)基站使用的包括頻率、碼道、擾碼和信道估計碼的物理資源都相 同；其特征在于，所述方法包括下列操作步驟(1)所述組播廣播單頻網(wǎng)中的所有小區(qū)基站發(fā)送下行導頻信號，用戶終端對其接 收到的來自多個小區(qū)基站的平均接收信號功率進行檢測，確定其中信號功率值最大的一個 小區(qū)為該用戶終端的主服務小區(qū)；(2)根據(jù)預先設置的軟合并候選小區(qū)集的門限a，用戶終端將檢測得到的來自相 鄰小區(qū)基站的平均接收信號功率與來自主服務小區(qū)基站的平均接收信號功率求差；再將差 值小于所述門限a的相鄰小區(qū)與主服務小區(qū)一同組成該用戶終端的軟合并候選小區(qū)集；(3)所述組播廣播單頻網(wǎng)中的所有小區(qū)基站同步發(fā)送多媒體廣播組播業(yè)務MBMS 信號；(4)用戶終端根據(jù)自身的軟合并候選小區(qū)集的信息接收MBMS信號。所述步驟(2)中，軟合并候選小區(qū)集中的相鄰小區(qū)數(shù)量是1 2個，選擇準則是選 擇其中差值最小的1 2相鄰小區(qū)。所述步驟(4)進一步包括下列操作內容(41)若用戶終端的軟合并候選小區(qū)集中只有其主服務小區(qū)時，則該用戶終端直接 接收其主服務小區(qū)基站發(fā)送的MBMS信號；或(42)若用戶終端的軟合并候選小區(qū)集中，除去其主服務小區(qū)外，還有其他相鄰小 區(qū)時，則該用戶終端將軟合并候選小區(qū)集中的所有小區(qū)基站發(fā)送的多個MBMS信號當作多 徑信號，進行多小區(qū)軟合并接收。所述組播廣播單頻網(wǎng)中的每個基站都以相同功率發(fā)射MBMS信號；信道為頻率選 擇性信道，每個用戶終端通過基站發(fā)送的導頻信號都已知下行鏈路的信道增益。所述組播廣播單頻網(wǎng)的網(wǎng)絡架構內的小區(qū)數(shù)量要根據(jù)實際情況進行實時調整，不 限定為某個特定結構。所述多小區(qū)軟合并是用戶終端將先后接收到的多個小區(qū)的信號都存儲在其緩存 中，直至所有小區(qū)的信號全部接收完畢時，才開始執(zhí)行合并處理，然后進行解碼，以實現(xiàn)宏 分集。本發(fā)明基于3GPP長期演進架構下組播廣播單頻網(wǎng)中的多小區(qū)信號的選擇與軟合 并方法的創(chuàng)新特點是所有用戶終端能夠共享通信系統(tǒng)的全部物理資源，不再需要進行固定的頻帶分割，而且，對于通信質量服務有不同需求的用戶終端可以分別采取不同的信號 接收模式，合理地選擇質量更好的小區(qū)基站為用戶(特別是位于小區(qū)邊緣地區(qū)的用戶)提 供服務，解決其接收信號性能明顯降低的問題，提高系統(tǒng)吞吐量，更好地適應各種用戶終端 的不同分布類型和有效利用系統(tǒng)資源，從而既滿足了傳輸業(yè)務的需求，又可以降低操作復 雜度和減少信令開銷。


圖1是非單頻網(wǎng)內，因不同小區(qū)采用不同的頻率或擾碼，相鄰小區(qū)信號對MBMS接 收的干擾示意圖。圖2是在組播廣播單頻網(wǎng)內，所有小區(qū)采用包括頻率、碼道、擾碼的物理資源完全 相同，只要所有基站發(fā)送的信息保持同步，來自相鄰小區(qū)的干擾就成為MBMS接收的多徑分 量的示意圖。圖3是本發(fā)明組播廣播單頻網(wǎng)中的多小區(qū)信號的選擇與軟合并方法的操作步驟 流程圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例組播廣播單頻網(wǎng)中的多小區(qū)信號的選擇與軟合并的技 術方案示意圖。圖5是本發(fā)明方法的一個實施例的操作步驟流程圖。圖6是本發(fā)明實施例的系統(tǒng)用戶平均吞吐量隨用戶到基站平均距離增大而變化 的性能仿真圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖和實施例對本發(fā)明 作進一步的詳細描述。本發(fā)明的組播廣播單頻網(wǎng)包括兩個或兩個以上由光纖連接的小區(qū)，每個小區(qū)基站 位于該小區(qū)中心，所有小區(qū)都使用相同的頻率、碼道、擾碼和信道估計碼等物理資源，且所 有基站發(fā)送的信息保持同步。需要說明的是，本發(fā)明單頻網(wǎng)的網(wǎng)絡結構所包括的小區(qū)數(shù)量 是根據(jù)實際情況進行調整的，不要限定為某個特定結構。參見圖3，介紹本發(fā)明組播廣播單頻網(wǎng)中的多小區(qū)信號的選擇與軟合并方法的具 體操作步驟如下步驟1、組播廣播單頻網(wǎng)系統(tǒng)中的所有小區(qū)基站發(fā)送下行導頻信號，用戶終端根據(jù) 路徑損耗情況，檢測得到來自多個小區(qū)基站的平均接收信號功率，其中信號功率值最大的 一個小區(qū)成為該用戶終端的主服務小區(qū)。步驟2、根據(jù)預先設置的軟合并候選小區(qū)集門限a，用戶終端將測得的來自相鄰 小區(qū)基站的平均接收信號功率與來自主服務小區(qū)基站的平均接收信號功率求差；再將差值 小于所述門限a且其中差值最小的1 2個相鄰小區(qū)與主服務小區(qū)一同組成該用戶終端 的軟合并候選小區(qū)集。步驟3、組播廣播單頻網(wǎng)中的所有小區(qū)基站同步發(fā)送MBMS信號；步驟4、用戶終端根據(jù)自身的軟合并候選小區(qū)集信息接收MBMS信號。該步驟進一步包括下列具體操作內容
(41)若用戶終端的軟合并候選小區(qū)集中只有其主服務小區(qū)時，則該用戶終端只直 接接收其主服務小區(qū)基站發(fā)送的MBMS信號；(42)若用戶終端的軟合并候選小區(qū)集中除去其主服務小區(qū)外，還有其他相鄰小 區(qū)，則該用戶終端將軟合并候選小區(qū)集中的所有小區(qū)基站發(fā)送的多個MBMS信號當作多徑 信號，進行多小區(qū)軟合并接收；即用戶終端將先后接收到的多個小區(qū)的信號都存儲在其緩 存中，直至所有小區(qū)的信號全部接收完畢時，才開始執(zhí)行合并處理，然后進行解碼，以實現(xiàn) 宏分集。本發(fā)明已經(jīng)進行了實施試驗，該實施例采用了本發(fā)明組播廣播單頻網(wǎng)中的多小區(qū) 信號的選擇與軟合并方法，能夠很好地消除位于小區(qū)邊緣地帶的用戶接收信號性能降低的 現(xiàn)象，提高系統(tǒng)用戶吞吐量。下面具體介紹該實施例的情況。實施例的仿真參數(shù)設置如下表所示 參見圖4，介紹實施例中組播廣播單頻網(wǎng)的網(wǎng)絡結構及信號傳輸模式。用戶隨機 分布在2層共7個小區(qū)覆蓋的區(qū)域，包括位于中心的1個小區(qū)及其周圍的6個相鄰小區(qū)，小 區(qū)中心為基站。每個小區(qū)都使用相同的頻率、碼道、擾碼和信道估計碼等物理資源，所有基 站發(fā)送的信息保持同步。該系統(tǒng)中每個基站都以相同功率發(fā)射MBMS信號，信道為頻率選擇 性信道，每個用戶終端通過基站發(fā)送的下行導頻信號獲知其下行鏈路的信道增益。所有用 戶根據(jù)軟合并候選小區(qū)集可分為兩類單小區(qū)接收用戶和多小區(qū)軟合并用戶。單小區(qū)接收 用戶是其軟合并候選小區(qū)集中只有其主服務小區(qū)，則該用戶終端對主服務小區(qū)基站發(fā)送的 MBMS信號進行單小區(qū)接收，如圖4中的用戶1 ；對于多小區(qū)軟合并用戶，其軟合并候選小區(qū) 集中除去其主服務小區(qū)之外，還有其他相鄰小區(qū)，則該用戶將軟合并候選小區(qū)集中的所有 小區(qū)基站發(fā)送的多個MBMS信號當作多徑信號，進行多小區(qū)軟合并接收，以實現(xiàn)宏分集，如 圖4中的用戶2和用戶3。參見圖5，介紹該實施例的操作步驟步驟1、在組播廣播單頻網(wǎng)系統(tǒng)中的所有小區(qū)基站發(fā)送下行導頻信號，用戶終端根 據(jù)路徑損耗情況，檢測得到來自多個小區(qū)基站的平均接收信號功率，其中信號功率值最大 的一個小區(qū)成為該用戶終端的主服務小區(qū)。步驟2、根據(jù)預先設置的軟合并候選小區(qū)集門限a，用戶終端將測得的來自相鄰 小區(qū)基站的平均接收信號功率與來自主服務小區(qū)基站的平均接收信號功率求差；再將差值 小于所述門限a且其中差值最小的1 2個最佳相鄰小區(qū)與主服務小區(qū)一同組成該用戶 終端的軟合并候選小區(qū)集。步驟3、組播廣播單頻網(wǎng)中的所有小區(qū)基站同步發(fā)送MBMS信號；步驟4、用戶終端根據(jù)自身的軟合并候選小區(qū)集信息接收MBMS信號。該步驟進一步包括下列具體操作內容(41)若用戶終端的軟合并候選小區(qū)集中只有其主服務小區(qū)時，則該用戶終端只直 接接收其主服務小區(qū)基站發(fā)送的MBMS信號；(42)若用戶終端的軟合并候選小區(qū)集中除去其主服務小區(qū)外，還有其他相鄰小 區(qū)，則該用戶終端將軟合并候選小區(qū)集中的所有小區(qū)基站發(fā)送的多個MBMS信號當作多徑 信號，進行多小區(qū)軟合并接收；即用戶終端將先后接收到的多個小區(qū)的信號都存儲在其緩 存中，直至所有小區(qū)的信號全部接收完畢時，才開始執(zhí)行合并處理，然后進行解碼，以實現(xiàn) 宏分集。最后，統(tǒng)計該實施例對用戶吞吐量的改善情況參見圖6，介紹本發(fā)明實施例的系統(tǒng)用戶平均吞吐量隨用戶到小區(qū)1基站平均距 離增大而變化的性能仿真情況。用戶到小區(qū)1基站的平均距離變化范圍為100米到1000 米。1、兩種方案的平均吞吐量整體趨勢分析(1)當用戶分布逐漸由小區(qū)1中心地帶向邊緣地帶移動時(100 400米范圍)，
受大尺度衰落影響明顯，吞吐量呈下降趨勢，約在400米處吞吐量為最低。
(2)當用戶分布更加遠離小區(qū)1基站(400 900米范圍)，即用戶開始進入外層 六個小區(qū)(小區(qū)2 7)的覆蓋地帶，并逐漸靠近外層六個小區(qū)的基站，大尺度衰落影響減 弱，于是吞吐量逐漸上升，在850 900米范圍內又達到高峰值。(3)當用戶分布距離小區(qū)1基站超過900米后，即用戶向外層六個小區(qū)(小區(qū)2 7)的外側邊緣地帶移動，吞吐量再次呈下降趨勢。2、兩種方案的平均吞吐量比較(1)當用戶分布在小區(qū)1基站附近(200米以內)，大部分用戶均為單小區(qū)接收用 戶，即其軟合并候選小區(qū)集中只有其主服務小區(qū)，采取多小區(qū)軟合并的用戶數(shù)比較少，與全 部用戶均為單小區(qū)接收時的性能沒有明顯的差別。(2)當用戶分布在小區(qū)覆蓋邊緣(200 700米范圍)，特別是當位于小區(qū)1與外 層六個小區(qū)(小區(qū)2 7)的交疊區(qū)域時(約300 600米范圍)，由于大尺度衰落的影響 增大，系統(tǒng)中的多小區(qū)軟合并用戶增多而單小區(qū)接收用戶減少，更多的用戶采取多小區(qū)軟 合并接收而帶來了吞吐量的增益，相比用戶只進行單小區(qū)接收的方案，多小區(qū)軟合并接收 信號的方案最大能夠將平均吞吐量提升了約1. 8Mbit/s(3)當用戶分布在外層六個小區(qū)(小區(qū)2 7)基站附近時(700 1000米范圍)， 大部分用戶也均為單小區(qū)接收用戶，采取多小區(qū)軟合并的用戶數(shù)比較少，同樣地，與全部用 戶均為單小區(qū)接收時的性能沒有明顯的差別。總之，本發(fā)明實施例的試驗是成功的，實現(xiàn)了發(fā)明目的。
權利要求
一種組播廣播單頻網(wǎng)中的多小區(qū)信號的選擇與軟合并方法，所述單頻網(wǎng)包括兩個或兩個以上由光纖連接的小區(qū)，每個小區(qū)的基站都位于該小區(qū)中心，所有小區(qū)基站使用的包括頻率、碼道、擾碼和信道估計碼的物理資源都相同；其特征在于，所述方法包括下列操作步驟(1)所述組播廣播單頻網(wǎng)中的所有小區(qū)基站發(fā)送下行導頻信號，用戶終端對其接收到的來自多個小區(qū)基站的平均接收信號功率進行檢測，確定其中信號功率值最大的一個小區(qū)為該用戶終端的主服務小區(qū)；(2)根據(jù)預先設置的軟合并候選小區(qū)集的門限α，用戶終端將檢測得到的來自相鄰小區(qū)基站的平均接收信號功率與來自主服務小區(qū)基站的平均接收信號功率求差；再將差值小于所述門限α的相鄰小區(qū)與主服務小區(qū)一同組成該用戶終端的軟合并候選小區(qū)集；(3)所述組播廣播單頻網(wǎng)中的所有小區(qū)基站同步發(fā)送多媒體廣播組播業(yè)務MBMS信號；(4)用戶終端根據(jù)自身的軟合并候選小區(qū)集的信息接收MBMS信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(2)中，軟合并候選小區(qū)集中的 相鄰小區(qū)數(shù)量是1 2個，選擇準則是選擇其中差值最小的1 2相鄰小區(qū)。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(4)進一步包括下列操作內容(41)若用戶終端的軟合并候選小區(qū)集中只有其主服務小區(qū)時，則該用戶終端直接接收 其主服務小區(qū)基站發(fā)送的MBMS信號；或(42)若用戶終端的軟合并候選小區(qū)集中，除去其主服務小區(qū)外，還有其他相鄰小區(qū)時， 則該用戶終端將軟合并候選小區(qū)集中的所有小區(qū)基站發(fā)送的多個MBMS信號當作多徑信 號，進行多小區(qū)軟合并接收。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述組播廣播單頻網(wǎng)中的每個基站都以 相同功率發(fā)射MBMS信號；信道為頻率選擇性信道，每個用戶終端通過基站發(fā)送的導頻信號 都已知下行鏈路的信道增益。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述組播廣播單頻網(wǎng)的網(wǎng)絡架構內的小 區(qū)數(shù)量要根據(jù)實際情況進行實時調整，不限定為某個特定結構。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述多小區(qū)軟合并是用戶終端將先后接 收到的多個小區(qū)的信號都存儲在其緩存中，直至所有小區(qū)的信號全部接收完畢時，才開始 執(zhí)行合并處理，然后進行解碼，以實現(xiàn)宏分集。
全文摘要
一種組播廣播單頻網(wǎng)中的多小區(qū)信號的選擇與軟合并方法，是用戶終端根據(jù)基站發(fā)送下行導頻信號，將測得的來自相鄰小區(qū)基站的平均接收信號功率與來自主服務小區(qū)基站的平均接收信號功率求差，將差值小于預設門限中最小的1～2個相鄰小區(qū)與主服務小區(qū)組成用戶MBMS接收的軟合并候選小區(qū)集；用戶終端根據(jù)其軟合并候選小區(qū)集信息接收該單頻網(wǎng)中的所有小區(qū)基站發(fā)送的MBMS信號若候選小區(qū)集中只有主服務小區(qū)時，用戶終端只接收主服務小區(qū)發(fā)送的MBMS信號；否則，用戶終端將候選小區(qū)集中的所有小區(qū)基站發(fā)送的多個MBMS信號當作多徑信號，進行多小區(qū)軟合并接收，以實現(xiàn)宏分集。本發(fā)明可改善小區(qū)邊緣的傳輸性能和適應各種用戶終端的分布類型，滿足業(yè)務需求且操作簡單。
文檔編號H04W4/06GK101888595SQ20101022098
公開日2010年11月17日 申請日期2010年6月29日 優(yōu)先權日2010年6月29日
發(fā)明者唐名威, 張鴻濤, 李松, 王曉湘, 王玉龍, 胡靜 申請人:北京郵電大學