专利名称：组播广播单频网中的多小区信号的选择与软合并方法
技术领域：
本发明涉及一种用于组播广播单频网中的多小区信号的选择与软合并方法，确切 地说，涉及一种在第三代移动通信伙伴关系项目3GPP(The 3rdGeneration Partnership Project) Release 7 中关于多媒体广播组播业务 MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service)的组播广播单频网 MBSFN(Multicast Broadcast Single Frequency Network)架 构下，如何对多个小区发送的MBMS信号进行选择与软合并的处理方法，属于移动通信技术 领域。
背景技术：
多媒体广播组播业务MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service)是 3GPP R6开始定义的多媒体广播组播功能由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。MBMS不仅能够实现纯文本、低速率的消息类组播广播，而且还能实现高 速多媒体业务的组播广播，如手机电视业务。但是，对于非单频网下的MBMS传输，由于相邻 小区所使用的频率或扰码等物理资源不尽相同，于是相邻小区的信号会造成对MBMS接收 的干扰(参见图1所示)，影响业务传输性能。为了进一步提高MBMS的业务性能和适应LTE-A系统，MBMS对3G网络架构、终端 和带宽等方面都进行了一些改进。其中在物理层的最重要改进是引入了单频网，即在一定 的地理区域内，所有小区基站在相同时间利用完全相同的物理资源(例如频率、码道、扰码 和信道估计码等)，向用户终端发射相同的信号，构成组播广播单频网MBSFN (Multicast Broadcast Single Frequency Network)。这些小区基站发送的信号是由相同的业务数据经 过相同的信道编码、信道映射、扩频、打孔、交织、调制等处理而形成的，这些同步传输的多 个小区就构成了一个超小区。由于相邻小区基站都使用相同的物理资源同步发送信号，对 于用户终端，就可以将这些来自多个小区基站的信号当成多径信号进行叠加(参见图2所 示)，使得原来的相邻小区的干扰信号变成为MBMS接收信号的多径分量，可以很简单地实 现宏分集。这样不仅消除了相邻小区间的同频干扰，而且，如采取G-RAKE等先进的接收机 技术，还能解决多径传播的时间差问题，从而消除小区内的干扰，实现网络的可靠覆盖。组 播广播单频网的最大好处是提高了频谱效率，同时用户终端在单频网区域内移动时，无需 进行任何切换，大大减小了信令开销。对于3GPP长期演进架构下的组播广播单频网，多个同步传输的小区基站之间需 要通过X2接口连接的回程网络共享用户的广播组播业务数据，然后进行同步发送。但是， 如果小区数量过多，会带来过大的回程负担和操作复杂度，而且也不可能所有小区都能够 为用户终端提供足够好的服务质量。如果用户终端接收到的信号数量过多，一方面使得接 收质量可能受到不利影响，另一方面操作也过于复杂。所以，在所有的MBMS发送小区中，通 常选择部分增益较大的小区基站发送的信号，作为多径信号进行接收，再进行多小区软合 并实现宏分集。特别是对于处在小区覆盖边缘地带的用户终端，软合并可以有效地改善其 通信质量，提升小区边缘的吞吐量，这就需要对用户终端的通信质量进行评估、再对软合并小区的数量及其选择准则等相关技术都要加以研究。然而，目前在3GPP长期演进架构下的组播广播单频网中，如何为用户实现广播组 播业务传输而对多小区信号进行选择与软合并的相关技术，至今还没有发现有研制成功的 相关技术的报道。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于组播广播单频网中的多小区信号的选择 与软合并方法，以改善位于小区边缘地区的用户通信质量，有效提高小区边缘吞吐量和系 统覆盖质量。为了达到上述发明目的，本发明提供了一种组播广播单频网中的多小区信号的选 择与软合并方法，所述单频网包括两个或两个以上由光纤连接的小区，每个小区的基站都 位于该小区中心，所有小区基站使用的包括频率、码道、扰码和信道估计码的物理资源都相 同；其特征在于，所述方法包括下列操作步骤(1)所述组播广播单频网中的所有小区基站发送下行导频信号，用户终端对其接 收到的来自多个小区基站的平均接收信号功率进行检测，确定其中信号功率值最大的一个 小区为该用户终端的主服务小区；(2)根据预先设置的软合并候选小区集的门限a，用户终端将检测得到的来自相 邻小区基站的平均接收信号功率与来自主服务小区基站的平均接收信号功率求差；再将差 值小于所述门限a的相邻小区与主服务小区一同组成该用户终端的软合并候选小区集；(3)所述组播广播单频网中的所有小区基站同步发送多媒体广播组播业务MBMS 信号；(4)用户终端根据自身的软合并候选小区集的信息接收MBMS信号。所述步骤(2)中，软合并候选小区集中的相邻小区数量是1 2个，选择准则是选 择其中差值最小的1 2相邻小区。所述步骤(4)进一步包括下列操作内容(41)若用户终端的软合并候选小区集中只有其主服务小区时，则该用户终端直接 接收其主服务小区基站发送的MBMS信号；或(42)若用户终端的软合并候选小区集中，除去其主服务小区外，还有其他相邻小 区时，则该用户终端将软合并候选小区集中的所有小区基站发送的多个MBMS信号当作多 径信号，进行多小区软合并接收。所述组播广播单频网中的每个基站都以相同功率发射MBMS信号；信道为频率选 择性信道，每个用户终端通过基站发送的导频信号都已知下行链路的信道增益。所述组播广播单频网的网络架构内的小区数量要根据实际情况进行实时调整，不 限定为某个特定结构。所述多小区软合并是用户终端将先后接收到的多个小区的信号都存储在其缓存 中，直至所有小区的信号全部接收完毕时，才开始执行合并处理，然后进行解码，以实现宏 分集。本发明基于3GPP长期演进架构下组播广播单频网中的多小区信号的选择与软合 并方法的创新特点是所有用户终端能够共享通信系统的全部物理资源，不再需要进行固定的频带分割，而且，对于通信质量服务有不同需求的用户终端可以分别采取不同的信号 接收模式，合理地选择质量更好的小区基站为用户(特别是位于小区边缘地区的用户)提 供服务，解决其接收信号性能明显降低的问题，提高系统吞吐量，更好地适应各种用户终端 的不同分布类型和有效利用系统资源，从而既满足了传输业务的需求，又可以降低操作复 杂度和减少信令开销。
图1是非单频网内，因不同小区采用不同的频率或扰码，相邻小区信号对MBMS接 收的干扰示意图。图2是在组播广播单频网内，所有小区采用包括频率、码道、扰码的物理资源完全 相同，只要所有基站发送的信息保持同步，来自相邻小区的干扰就成为MBMS接收的多径分 量的示意图。图3是本发明组播广播单频网中的多小区信号的选择与软合并方法的操作步骤 流程图。图4是根据本发明实施例组播广播单频网中的多小区信号的选择与软合并的技 术方案示意图。图5是本发明方法的一个实施例的操作步骤流程图。图6是本发明实施例的系统用户平均吞吐量随用户到基站平均距离增大而变化 的性能仿真图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明 作进一步的详细描述。本发明的组播广播单频网包括两个或两个以上由光纤连接的小区，每个小区基站 位于该小区中心，所有小区都使用相同的频率、码道、扰码和信道估计码等物理资源，且所 有基站发送的信息保持同步。需要说明的是，本发明单频网的网络结构所包括的小区数量 是根据实际情况进行调整的，不要限定为某个特定结构。参见图3，介绍本发明组播广播单频网中的多小区信号的选择与软合并方法的具 体操作步骤如下步骤1、组播广播单频网系统中的所有小区基站发送下行导频信号，用户终端根据 路径损耗情况，检测得到来自多个小区基站的平均接收信号功率，其中信号功率值最大的 一个小区成为该用户终端的主服务小区。步骤2、根据预先设置的软合并候选小区集门限a，用户终端将测得的来自相邻 小区基站的平均接收信号功率与来自主服务小区基站的平均接收信号功率求差；再将差值 小于所述门限a且其中差值最小的1 2个相邻小区与主服务小区一同组成该用户终端 的软合并候选小区集。步骤3、组播广播单频网中的所有小区基站同步发送MBMS信号；步骤4、用户终端根据自身的软合并候选小区集信息接收MBMS信号。该步骤进一步包括下列具体操作内容
(41)若用户终端的软合并候选小区集中只有其主服务小区时，则该用户终端只直 接接收其主服务小区基站发送的MBMS信号；(42)若用户终端的软合并候选小区集中除去其主服务小区外，还有其他相邻小 区，则该用户终端将软合并候选小区集中的所有小区基站发送的多个MBMS信号当作多径 信号，进行多小区软合并接收；即用户终端将先后接收到的多个小区的信号都存储在其缓 存中，直至所有小区的信号全部接收完毕时，才开始执行合并处理，然后进行解码，以实现 宏分集。本发明已经进行了实施试验，该实施例采用了本发明组播广播单频网中的多小区 信号的选择与软合并方法，能够很好地消除位于小区边缘地带的用户接收信号性能降低的 现象，提高系统用户吞吐量。下面具体介绍该实施例的情况。实施例的仿真参数设置如下表所示 参见图4，介绍实施例中组播广播单频网的网络结构及信号传输模式。用户随机 分布在2层共7个小区覆盖的区域，包括位于中心的1个小区及其周围的6个相邻小区，小 区中心为基站。每个小区都使用相同的频率、码道、扰码和信道估计码等物理资源，所有基 站发送的信息保持同步。该系统中每个基站都以相同功率发射MBMS信号，信道为频率选择 性信道，每个用户终端通过基站发送的下行导频信号获知其下行链路的信道增益。所有用 户根据软合并候选小区集可分为两类单小区接收用户和多小区软合并用户。单小区接收 用户是其软合并候选小区集中只有其主服务小区，则该用户终端对主服务小区基站发送的 MBMS信号进行单小区接收，如图4中的用户1 ；对于多小区软合并用户，其软合并候选小区 集中除去其主服务小区之外，还有其他相邻小区，则该用户将软合并候选小区集中的所有 小区基站发送的多个MBMS信号当作多径信号，进行多小区软合并接收，以实现宏分集，如 图4中的用户2和用户3。参见图5，介绍该实施例的操作步骤步骤1、在组播广播单频网系统中的所有小区基站发送下行导频信号，用户终端根 据路径损耗情况，检测得到来自多个小区基站的平均接收信号功率，其中信号功率值最大 的一个小区成为该用户终端的主服务小区。步骤2、根据预先设置的软合并候选小区集门限a，用户终端将测得的来自相邻 小区基站的平均接收信号功率与来自主服务小区基站的平均接收信号功率求差；再将差值 小于所述门限a且其中差值最小的1 2个最佳相邻小区与主服务小区一同组成该用户 终端的软合并候选小区集。步骤3、组播广播单频网中的所有小区基站同步发送MBMS信号；步骤4、用户终端根据自身的软合并候选小区集信息接收MBMS信号。该步骤进一步包括下列具体操作内容(41)若用户终端的软合并候选小区集中只有其主服务小区时，则该用户终端只直 接接收其主服务小区基站发送的MBMS信号；(42)若用户终端的软合并候选小区集中除去其主服务小区外，还有其他相邻小 区，则该用户终端将软合并候选小区集中的所有小区基站发送的多个MBMS信号当作多径 信号，进行多小区软合并接收；即用户终端将先后接收到的多个小区的信号都存储在其缓 存中，直至所有小区的信号全部接收完毕时，才开始执行合并处理，然后进行解码，以实现 宏分集。最后，统计该实施例对用户吞吐量的改善情况参见图6，介绍本发明实施例的系统用户平均吞吐量随用户到小区1基站平均距 离增大而变化的性能仿真情况。用户到小区1基站的平均距离变化范围为100米到1000 米。1、两种方案的平均吞吐量整体趋势分析(1)当用户分布逐渐由小区1中心地带向边缘地带移动时(100 400米范围)，
受大尺度衰落影响明显，吞吐量呈下降趋势，约在400米处吞吐量为最低。
(2)当用户分布更加远离小区1基站(400 900米范围)，即用户开始进入外层 六个小区(小区2 7)的覆盖地带，并逐渐靠近外层六个小区的基站，大尺度衰落影响减 弱，于是吞吐量逐渐上升，在850 900米范围内又达到高峰值。(3)当用户分布距离小区1基站超过900米后，即用户向外层六个小区(小区2 7)的外侧边缘地带移动，吞吐量再次呈下降趋势。2、两种方案的平均吞吐量比较(1)当用户分布在小区1基站附近(200米以内)，大部分用户均为单小区接收用 户，即其软合并候选小区集中只有其主服务小区，采取多小区软合并的用户数比较少，与全 部用户均为单小区接收时的性能没有明显的差别。(2)当用户分布在小区覆盖边缘(200 700米范围)，特别是当位于小区1与外 层六个小区(小区2 7)的交叠区域时(约300 600米范围)，由于大尺度衰落的影响 增大，系统中的多小区软合并用户增多而单小区接收用户减少，更多的用户采取多小区软 合并接收而带来了吞吐量的增益，相比用户只进行单小区接收的方案，多小区软合并接收 信号的方案最大能够将平均吞吐量提升了约1. 8Mbit/s(3)当用户分布在外层六个小区(小区2 7)基站附近时(700 1000米范围)， 大部分用户也均为单小区接收用户，采取多小区软合并的用户数比较少，同样地，与全部用 户均为单小区接收时的性能没有明显的差别。总之，本发明实施例的试验是成功的，实现了发明目的。
权利要求
一种组播广播单频网中的多小区信号的选择与软合并方法，所述单频网包括两个或两个以上由光纤连接的小区，每个小区的基站都位于该小区中心，所有小区基站使用的包括频率、码道、扰码和信道估计码的物理资源都相同；其特征在于，所述方法包括下列操作步骤(1)所述组播广播单频网中的所有小区基站发送下行导频信号，用户终端对其接收到的来自多个小区基站的平均接收信号功率进行检测，确定其中信号功率值最大的一个小区为该用户终端的主服务小区；(2)根据预先设置的软合并候选小区集的门限α，用户终端将检测得到的来自相邻小区基站的平均接收信号功率与来自主服务小区基站的平均接收信号功率求差；再将差值小于所述门限α的相邻小区与主服务小区一同组成该用户终端的软合并候选小区集；(3)所述组播广播单频网中的所有小区基站同步发送多媒体广播组播业务MBMS信号；(4)用户终端根据自身的软合并候选小区集的信息接收MBMS信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(2)中，软合并候选小区集中的 相邻小区数量是1 2个，选择准则是选择其中差值最小的1 2相邻小区。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(4)进一步包括下列操作内容(41)若用户终端的软合并候选小区集中只有其主服务小区时，则该用户终端直接接收 其主服务小区基站发送的MBMS信号；或(42)若用户终端的软合并候选小区集中，除去其主服务小区外，还有其他相邻小区时， 则该用户终端将软合并候选小区集中的所有小区基站发送的多个MBMS信号当作多径信 号，进行多小区软合并接收。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述组播广播单频网中的每个基站都以 相同功率发射MBMS信号；信道为频率选择性信道，每个用户终端通过基站发送的导频信号 都已知下行链路的信道增益。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述组播广播单频网的网络架构内的小 区数量要根据实际情况进行实时调整，不限定为某个特定结构。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述多小区软合并是用户终端将先后接 收到的多个小区的信号都存储在其缓存中，直至所有小区的信号全部接收完毕时，才开始 执行合并处理，然后进行解码，以实现宏分集。
全文摘要
一种组播广播单频网中的多小区信号的选择与软合并方法，是用户终端根据基站发送下行导频信号，将测得的来自相邻小区基站的平均接收信号功率与来自主服务小区基站的平均接收信号功率求差，将差值小于预设门限中最小的1～2个相邻小区与主服务小区组成用户MBMS接收的软合并候选小区集；用户终端根据其软合并候选小区集信息接收该单频网中的所有小区基站发送的MBMS信号若候选小区集中只有主服务小区时，用户终端只接收主服务小区发送的MBMS信号；否则，用户终端将候选小区集中的所有小区基站发送的多个MBMS信号当作多径信号，进行多小区软合并接收，以实现宏分集。本发明可改善小区边缘的传输性能和适应各种用户终端的分布类型，满足业务需求且操作简单。
文档编号H04W4/06GK101888595SQ20101022098
公开日2010年11月17日 申请日期2010年6月29日 优先权日2010年6月29日
发明者唐名威, 张鸿涛, 李松, 王晓湘, 王玉龙, 胡静 申请人:北京邮电大学