專利名稱：：Wcdma體制下一種高速率多媒體廣播技術(shù)的實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及數(shù)字多媒體無線傳輸
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤指WCDMA移動通信系統(tǒng)中提供實時廣播業(yè)務(wù)的方法。
背景技術(shù)：
：目前，多媒體廣播業(yè)務(wù)正成為全球關(guān)注的熱點，也是移動通信行業(yè)新的增長點，而通過手機收看多媒體廣播節(jié)目將成為"3G"時代新的殺手級應(yīng)用。對于如何提供高質(zhì)量的音視頻服務(wù)，是3G系統(tǒng)的一個軟肋，這也是制約3G系統(tǒng)發(fā)展的一個重要因素，同時也是國際上廣泛展開4G研發(fā)的重要原因之一。目前在移動終端上提供多i某體廣播業(yè)務(wù)，主要有兩種方式一種基于移動通信網(wǎng)的方式如MBMS技術(shù)，此類技術(shù)優(yōu)點共用一套覆蓋設(shè)施和運營管理平臺，但缺點也很明顯>現(xiàn)有通信系統(tǒng)的物理層采用單載波制式，其抗多徑時延能力差，難以支持廣域單頻網(wǎng)；>由于采用單載波解調(diào)技術(shù)，處理多徑干擾能力主要來自適應(yīng)均衡器。因此，由單頻網(wǎng)產(chǎn)生的強多徑時延導(dǎo)致接收終端實現(xiàn)復(fù)雜、功耗高；>頻譜利用率低，難以保證高速率(信源速率至少為384Kbps)的音視頻業(yè)務(wù)質(zhì)量；>高速率音視頻業(yè)務(wù)下的接收機靈敏度低；>系統(tǒng)實現(xiàn)復(fù)雜，需要對核心網(wǎng)、接入網(wǎng)進行軟件升級，并增加相關(guān)設(shè)備。另外一種基于廣播網(wǎng)方式，此類技術(shù)是現(xiàn)在國際上關(guān)注較多的一類技術(shù)，典型的技術(shù)包括歐洲的DVB-H、美國高通的MediaFLO、韓國的T-DMB、曰本的ISDB-T等。國內(nèi)有北京新岸線的T-MMB,清華的DMB-T/H等。上述技術(shù)的共同特點在于都采用了OFDM調(diào)制技術(shù)，優(yōu)點是對于單頻網(wǎng)具有天然的良好支持能力，能夠提供高質(zhì)量的視頻廣播節(jié)目，此類技術(shù)缺點在于>廣播網(wǎng)和移動通信網(wǎng)分別進行獨立組網(wǎng)時，至少需要20MHz的頻率保護帶以抵抗二系統(tǒng)間的干擾，造成頻率資源的嚴(yán)重浪費；>二者獨立組網(wǎng)需要兩套相互獨立的發(fā)射網(wǎng)絡(luò)和盲區(qū)補點覆蓋設(shè)施、兩套運營管理平臺，這種重復(fù)建設(shè)必然造成布網(wǎng)成本非常昂貴。上述的T-MMB技術(shù)是由北京新岸線自主研發(fā)，T-MMB系統(tǒng)的發(fā)射機、復(fù)用器、終端包括接收芯片都已經(jīng)過了外產(chǎn)大功率測試，且測試結(jié)果良好。T-MMB系統(tǒng)采用正交頻分復(fù)用(OFDM:OrthogonalFrequencyDivisionMultiplex)技術(shù)，在1.536MHz頻帶內(nèi)，為固定或移動接收，提供多路音頻、視頻和數(shù)據(jù)等多媒體業(yè)務(wù)。T-MMB的廣播信道物理層發(fā)送端完成輸入的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)到廣播信道傳輸信號的轉(zhuǎn)換。輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過能量擴散、前向糾錯編碼、時域交織、星座映射、頻域交織、差分調(diào)制及OFDM調(diào)制，復(fù)用成傳輸幀信號。該信號經(jīng)上變頻調(diào)制成發(fā)射信號(30MHz~3000MHz)。T-MMB發(fā)送端原理框圖如圖1所示。廣播信道物理層的傳輸信號由傳輸幀組成，每個傳輸幀由時間連續(xù)的同步信道、快速信息信道和主業(yè)務(wù)信道構(gòu)成。主業(yè)務(wù)信道用于傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，由公共交織幀組成，每個公共交織幀包含24毫秒的傳輸數(shù)據(jù)。根據(jù)業(yè)務(wù)和組網(wǎng)要求，廣播信道物理層有四種傳輸模式可供選擇，支持高階調(diào)制方式(QPSK、8PSK和16APSK),信道糾錯編碼采用刪余巻積編碼和低密度奇偶校驗(LDPC:LowDensityParityCheck)碼。廣播信道物理層支持固定接收和移動接收，并支持單頻網(wǎng)(SFN:SingleFrequencyNetwork)組網(wǎng)模式。系統(tǒng)工作頻率方面，T-MMB系統(tǒng)通過定義四種傳輸模式如表1所示，的頻段范圍是303000MHz。表lT-MMB系統(tǒng)的傳輸模式<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的方案的缺陷，融合兩種方式的各自優(yōu)勢，本發(fā)明結(jié)合北京新岸線公司自主研發(fā)的T-MMB系統(tǒng)，提出一種WCDMA體制下一種高速率多媒體廣播技術(shù)的實現(xiàn)方法。本發(fā)明提供一種實時多媒體廣播技術(shù)方案，該方案能提供高質(zhì)量的視頻節(jié)目、支持單頻網(wǎng)，而且能與WCDMA移動網(wǎng)共用一套覆蓋設(shè)施，廣播網(wǎng)與移動網(wǎng)同頻段共存。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是WCDMA體制下一種高速率多媒體廣播技術(shù)的實現(xiàn)方法，其特征在于在WCDMA的無線接入網(wǎng)中增設(shè)專用于提供實時多媒體廣播業(yè)務(wù)的廣播網(wǎng)，所述的廣播網(wǎng)釆用宏蜂窩單頻廣播發(fā)射方案，和利用專有的載波頻率實現(xiàn)單頻全域覆蓋，即在任意大小的覆蓋區(qū)內(nèi)所有蜂窩小區(qū)的廣播發(fā)射機使用相同的工作頻率，發(fā)射相同的信息。移動終端在廣播工作模式下，移動終端駐留于廣播網(wǎng)的蜂窩小區(qū)，在廣播網(wǎng)中所有蜂窩小區(qū)間移動時可實現(xiàn)連續(xù)接收廣播業(yè)務(wù)節(jié)目而無需小區(qū)切換。所述的廣播網(wǎng)采用OFDM調(diào)制技術(shù)，廣播信號的波形參照WCDMA信號波形進行設(shè)計，廣播網(wǎng)的工作頻率使用WCDMA的工作頻段。所述的廣播系統(tǒng)可以是對現(xiàn)有廣播頻段中使用OFDM技術(shù)的廣播制式進行改造的廣播方案。所改造的廣播方案，廣播信號能夠在WCDMA通信帶寬內(nèi)傳輸，廣播傳輸模式適用于WCDMA工作頻段，其射頻前端可支持WCDMA工作頻段。所改造的廣播方案，進一步特征在于，若選擇T-MMB、DAB、T-DMB、DAB-IP等制式技術(shù)進行改造，改變系統(tǒng)的信道帶寬，只需重新選擇使用WCDMA頻段時的傳輸模式。所述的一種在WCDMA移動通信網(wǎng)絡(luò)中提供實時多媒體廣播的方法，進一步包括所述的廣播系統(tǒng)采用WCDMA的下行頻率，且與WCDMA使用的下行頻率同頻段共存。所述的WCDMA體制下一種高速率多媒體廣播技術(shù)的實現(xiàn)方法，還進一步包括，所述的廣播網(wǎng)與WCDMA移動網(wǎng)使用的下行頻率在同頻段共基站、共設(shè)備。所述的WCDMA體制下一種高速率多媒體廣播技術(shù)的實現(xiàn)方法，還進一步包括，單點廣播發(fā)射機采用小功率蜂窩基站，所述的廣播基站的最大輸出功率和雜散輻射值要依據(jù)兩系統(tǒng)間頻率保護帶、空間隔離度等技術(shù)指標(biāo)確定，其計算過程包括以下步驟l)確定一個工程上可實現(xiàn)的空間隔離度(共站)；2)然后確定最小耦合損耗(MCL);3)確定發(fā)射功率4)雜散輻射-MCL+WCDMA基站的接收機所應(yīng)許的干擾電平所述的WCDMA體制下一種高速率多媒體廣播技術(shù)的實現(xiàn)方法，還進一步包括廣播網(wǎng)也分為多個蜂窩小區(qū)，所有的小區(qū)都劃分為同一位置區(qū)，即無須位置區(qū)劃分。所述的WCDMA體制下一種高速率多媒體廣播技術(shù)的實現(xiàn)方法，還進一步包括就電磁兼容性和工程實施而言，所述的廣播網(wǎng)與移動網(wǎng)完全可以共享室內(nèi)分布系統(tǒng)，對原WCDMA移動網(wǎng)室內(nèi)分布系統(tǒng)的覆蓋效果不造成任何性能上的附加損失。所述的WCDMA體制下一種高速率多媒體廣播技術(shù)的實現(xiàn)方法，還進一步包括所述的終端中廣播接收模塊與原有的接收模塊的下行頻率在同頻段共存一個終端。所述的WCDMA體制下一種高速率多媒體廣播技術(shù)的實現(xiàn)方法，還進一步包括所述的終端中廣播接收模塊與原有的接收模塊可共用天線。本發(fā)明通過在現(xiàn)有的WCDMA網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置專業(yè)廣播網(wǎng)，該廣播網(wǎng)采用專用載頻和OFDM調(diào)制技術(shù)，來支持高速率多媒體廣播業(yè)務(wù)；本發(fā)明的廣播網(wǎng)中所有蜂窩小區(qū)的發(fā)射機采用相同的頻率，發(fā)射相同的信息，即實現(xiàn)單頻全域覆蓋，無須劃分位置區(qū)；本發(fā)明使用專用載頻實現(xiàn)單頻全域覆蓋時，移動終端在廣播網(wǎng)的所有蜂窩小區(qū)間移動時無須小區(qū)切換；本發(fā)明的廣播系統(tǒng)與通信系統(tǒng)的下行頻率在同頻段共存，且可共站、共設(shè)備、共室內(nèi)分布系統(tǒng)；本發(fā)明的終端中廣播接收模塊與原有的接收模塊的下行頻率在同頻段共存且可共用天線。本發(fā)明的WCDMA體制下一種高速率多媒體廣播技術(shù)的實現(xiàn)方法，與目前技術(shù)相比具有以下優(yōu)勢>廣播網(wǎng)與移動網(wǎng)共享網(wǎng)絡(luò)覆蓋設(shè)施，避免了重復(fù)投資，降低了建網(wǎng)的成本；>可提供高速率全域覆蓋的3G多媒體廣播業(yè)務(wù)，在5MHz帶寬內(nèi)，高速移動環(huán)境下至少能夠提供12套高質(zhì)量視頻節(jié)目(信源速率:384kbps，幀率2530幀/秒);>實現(xiàn)宏蜂窩單頻全域覆蓋，所有電視廣播僅僅需要一個頻率，可連續(xù)接收而無需切換；>宏蜂窩單頻廣播發(fā)射有效地降低了發(fā)射功率，改善了電磁環(huán)境，"均勻"了覆蓋場強，提高了收視質(zhì)量，有效地消除了鄰道干擾，減小了電磁污染，對保護環(huán)境有利；>宏蜂窩單頻全域組網(wǎng)有利于頻率規(guī)劃，提高頻譜利用率，在頻譜資源有限的情況下，可大大節(jié)約寶貴的頻率資源。圖1T-MMB發(fā)送端原理框圖圖2是本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明的小區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的多媒體廣播網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)部署圖。圖5是本發(fā)明的單頻網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖。圖6是本發(fā)明的單頻全域覆蓋與一般的大功率單頻網(wǎng)覆蓋的對比示意圖。圖7是同頻干擾分析示意圖。圖8是大功率廣播網(wǎng)與WCDMA移動通信網(wǎng)單獨組網(wǎng)的頻率配置示意圖。圖9是本發(fā)明廣播網(wǎng)與WCDMA通信網(wǎng)同頻段組網(wǎng)的頻率配置示意圖。圖10是WCDMA移動通信網(wǎng)基站和T-MMB廣播網(wǎng)基站共站建設(shè)的空間隔離示意圖。圖11為本發(fā)明的共享室內(nèi)分布系統(tǒng)示意圖。圖12是T-MMB接收機和WCDMAUE共存于同一終端的結(jié)構(gòu)示意圖。圖13為單天線方案結(jié)構(gòu)圖。具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的理論分析和具體實施例進行詳細(xì)描述。本發(fā)明實施，首先要在對現(xiàn)有廣播頻段中使用OFDM技術(shù)的廣播制式(如T-MMB、DVB-H、T-DMB等技術(shù))進行選擇并改造。如果利用WCDMA系統(tǒng)的工作頻點和帶寬傳輸廣播網(wǎng)的信號，則要求所選擇廣播制式滿足以下二個條件1)廣播網(wǎng)信號能夠在5MHz帶寬內(nèi)傳輸；2)廣播傳輸模式需要支持WCDMA工作頻段；如選擇DVB-H制式(該制式采用相干解調(diào)系統(tǒng)且其傳輸模式只針對UHF波段設(shè)計)，為達(dá)上述目的，就需對幀結(jié)構(gòu)、子載波數(shù)、保護間隔、子載波間隔、同步系統(tǒng)的參考符號等一系列參數(shù)改造，并要重新進行仿真和測試。如選擇T-MMB制式，T-MMB系統(tǒng)特點決定了T-MMB廣播方案只需進行簡單改造，就可滿足上述二個基本條件。T-MMB系統(tǒng)特點如下>T-MMB系統(tǒng)支持的頻率范圍(30MHz3000MHz)包含WCDMA頻段；>T-MMB系統(tǒng)有多種傳輸模式可支持不同的頻段和帶寬。在現(xiàn)有的T-MMB廣播方案中，系統(tǒng)占用帶寬1.536MHz日寸，在WCDMA頻段使用時，應(yīng)選擇傳輸模式III。WCDMA信道帶寬為5MHz約為現(xiàn)有T-MMB系統(tǒng)帶寬的三倍，對應(yīng)的OFDM符號的子載波數(shù)應(yīng)為傳輸模式III的OFDM符號的子載波數(shù)的三倍，這樣可以保持子載波間隔不變。根據(jù)表1所示的參數(shù)，T-MMB信道帶寬為5MHz時，在WCDMA頻段使用時，選擇傳輸模式IV較合適。也就是說，改變T-MMB系統(tǒng)的信道帶寬，只需重新選擇，WCDMA頻段使用時的傳輸模式。現(xiàn)有的T-MMB廣播方案目前支持的工作頻段為BandIII和L-Band的大功率發(fā)射機，本發(fā)明的實施只需對T-MMB系統(tǒng)的射頻前端進行改造。包括射頻端增加相應(yīng)的混頻電路以支持WCDMA工作頻段；減小T-MMB發(fā)射功率，采用小功率發(fā)射機以減少系統(tǒng)之間的干擾等。這些改造目前均有成熟的技術(shù)以下實施中，在WCDMA通信系統(tǒng)中增設(shè)的專業(yè)多媒體廣播網(wǎng)是基于T-MMB技術(shù)。圖2是本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成圖。圖2中包括T-MMB廣播網(wǎng)、WCDMA移動通信網(wǎng)、內(nèi)容提供商、運營平臺、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商、移動終端等。其中T-MMB廣播網(wǎng)包括總成信號復(fù)用器和T-MMB廣播網(wǎng)基站，WCDMA移動通信網(wǎng)包括核心網(wǎng)和WCDMA通信網(wǎng)基站。T-MMB廣播網(wǎng)中總成信號復(fù)用器的功能包括以下方面首先根據(jù)內(nèi)容提供商提供的音視頻業(yè)務(wù)信息進行編碼，生成復(fù)用配置信息和業(yè)務(wù)控制信息。然后將一路或多路音頻、視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)按照信源適配的格式生成總成信號。最后按照總成信號傳輸接口的格式發(fā)送給T-MMB蜂窩基站，T-MMB蜂窩基站最終把這些內(nèi)容發(fā)送給用戶。T-MMB系統(tǒng)對于信源傳輸是透明的，支持多種音視頻編解碼格式，比如AVS、MPEG4、H.264等等。現(xiàn)有的WCDMA通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)平臺不需要改動，WCDMA通信網(wǎng)保持原有業(yè)務(wù)的功能同時還作為WCDMA廣播網(wǎng)上行鏈路，為移動終端用戶提供交互服務(wù)。圖3是本發(fā)明的小區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3中，WCDMA移動通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括載波頻率(flf4)、擾碼、基站位置等在組建廣播網(wǎng)前后保持不變，最大限度保護原有的網(wǎng)絡(luò)投資。T-MMB廣播網(wǎng)利用WCDMA的專有載波頻率f5進行廣播，廣播網(wǎng)也分為多個蜂窩小區(qū)。因為廣播網(wǎng)所有的小區(qū)使用相同頻率、發(fā)送相同的信息，即單頻全域覆蓋，所以廣播網(wǎng)所有的小區(qū)可劃分為同一位置區(qū)，即無須位置更新。圖4是本發(fā)明的多媒體廣播網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)部署圖。圖4中多媒體廣播網(wǎng)基于T-MMB技術(shù)。由于廣播網(wǎng)不受上行鏈路和容量的限制，廣播基站覆蓋范圍比WCDMA基站的覆蓋范圍大得多。圖4中每個小六邊形是一個WCDMA基站的覆蓋范圍，典型的覆蓋半徑一般為700800米。每個大六邊形是一個T-MMB廣播基站的覆蓋范圍。根據(jù)表2的理論分析結(jié)果，可以看到，T-MMB廣播基站的覆蓋半徑至少為WCDMA基站的覆蓋半徑四倍，也就是說，每個廣播基站覆蓋范圍對應(yīng)著至少16個WCDMA基站的覆蓋范圍。圖4中每個廣播基站與位于其廣播覆蓋區(qū)中心的WCDMA基站共站，如圖4中陰影部分所示。廣播網(wǎng)所有的廣播基站采用WCDMA的專有載波頻率f5進行廣播且發(fā)送相同信息如圖4所示。因此，在廣播模式下，移動終端在廣播網(wǎng)的所有小區(qū)間移動時無須進行小區(qū)切換如圖4所示。表2T-MMB鏈路預(yù)算表<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>圖5是本發(fā)明的單頻網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖。本方案提及的單頻組網(wǎng)，系指在某一大范圍地理區(qū)域內(nèi)，采用小功率基站，同時、同頻、發(fā)射同樣的信號，以實現(xiàn)對該區(qū)域的可靠覆蓋。從中可以看出單頻網(wǎng)SFN主要包括以下內(nèi)容a)總成信號復(fù)用器(包含SFN適配器)總成信號復(fù)用器可從一個或多個業(yè)務(wù)傳輸接口同時獲取業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)信息，然后再把時間戳、邏輯幀序號、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)以及根據(jù)業(yè)務(wù)信息生成的快速信息信道數(shù)據(jù)封裝成邏輯幀。其中時間戳為相對時間偏移值，表示傳輸此邏輯幀第一個比特的起始時間相對于GPS提供的秒脈沖(1PPS)參考時間的差值。b)發(fā)射crxy接收(Rx)網(wǎng)絡(luò)適配器用于提供從中心到每個本地單元的透明鏈路。c)同步系統(tǒng)同步系統(tǒng)通過比較SFN適配器插入的時間戳和本地時間(接收第一個比特的時間)參考，提供傳輸時延補償值，計算SFN同步所需要的附加延遲。單頻網(wǎng)SFN適配器和同步系統(tǒng)部分是和SFN功能相關(guān)的模塊，這部分功能既可以在單獨的設(shè)備中實現(xiàn)，也可以靈活的整合到總成信號復(fù)用器或發(fā)射機中實現(xiàn)。d)T-MMB蜂窩基站T-MMB蜂窩基站需要保證從輸入到空中接口之間有一確定延遲。在邏輯幀中插入相應(yīng)信息，用于控制各發(fā)射機參數(shù)。因為SFN需要保證各發(fā)射機的輸入比特、傳輸信號相同，所以處于不同地點的發(fā)射機的時鐘須保持同步。同步信息是由GPS提供的e)全球定位系統(tǒng)(GPS)GPS系統(tǒng)由運行在距地面20183km處，分布在互成60度角的6個軌道面上的24顆導(dǎo)航衛(wèi)星構(gòu)成，星上裝有精密原子鐘。GPS接收機可同時提供lOMHz頻率參考和一個秒脈沖(lpps)時間參考信號，供SFN同步使用。頻率同步主要由GPS實現(xiàn)，一般GPS參考時鐘的穩(wěn)定度可以達(dá)到10"2量級；失鎖24小時內(nèi)頻率穩(wěn)定度仍可達(dá)到10"Q以上。網(wǎng)絡(luò)中的GPS接收機提取lOMHz的高穩(wěn)參考頻率信號。通過lOMHz的參考頻率信號，發(fā)射機可以上變頻到需要的工作頻率，實現(xiàn)頻率同步。圖中總成信號復(fù)用器產(chǎn)生的邏輯幀信號，通過分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(傳輸媒介是電纜或者光纖等)被傳送到各發(fā)射站點，經(jīng)信道編碼、調(diào)制、功率放大后，再由天線輻射出去。各路邏輯幀信號經(jīng)過不同的傳輸鏈路和各基站的處理，到達(dá)各發(fā)射天線的傳輸時延不盡相等，為確保SFN的良好覆蓋范圍與效果，各發(fā)射信號應(yīng)滿足嚴(yán)格的時間關(guān)系。這可以通過信道編碼器的入口處，加入時延補償電路來實現(xiàn)。圖6是該發(fā)明的單頻全域覆蓋與一般的大功率單頻網(wǎng)覆蓋對比示意圖。該發(fā)明釆用的單頻全域覆蓋方式與一般意義的單頻網(wǎng)不同。一般的大功率單頻網(wǎng)有覆蓋范圍限制，主要取決于OFDM符號的保護間隔，即超過保護間隔的時延信號會對接收造成影響，在此覆蓋范圍之外的區(qū)域需要另外的頻點組建單頻網(wǎng)進行覆蓋，如圖中A部分所示，由于OFDM的保護間隔決定了一個單頻網(wǎng)的覆蓋范圍如表一所示，所以超出單頻網(wǎng)1(頻點fl)的覆蓋范圍的區(qū)域2需要另外頻點的單頻網(wǎng)2(頻點G)進行覆蓋。而本發(fā)明采用的小功率單頻全域覆蓋方式只需要一個頻點即可實現(xiàn)任何大小范圍區(qū)域的覆蓋，即本發(fā)明的單頻全域覆蓋方式?jīng)]有范圍的限制，如圖中B部分所示。用一個頻點fl及可覆蓋區(qū)域1和區(qū)域2，從而節(jié)省頻率資源。同時，采用本發(fā)明的單頻全域覆蓋方式，在廣播網(wǎng)所有的蜂窩小區(qū)中可以實現(xiàn)連續(xù)接收而無需小區(qū)切換。圖7是同頻干擾分析示意圖。本發(fā)明之所以能夠采用單頻全域覆蓋是因為同頻干擾可以忽略，下面給出同頻干擾的理論分析過程。借用蜂窩小區(qū)幾何學(xué)中"簇"(相鄰小區(qū)組成的一個整體)的概念，簇的大小由組成簇的小區(qū)個數(shù)尺表征，《值越大，再用距離就越大，相應(yīng)地干擾功率就會越小。圖中假定大小為《的單頻網(wǎng)(類似于簇)中每個發(fā)射塔天線的發(fā)射功率都相同，都是S，那么在中心小區(qū)處終端接收到"載波干擾比"應(yīng)為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>上式分子是接收到的有用功率，分母表示接收的干擾總和，目前視中心小區(qū)之外的小區(qū)發(fā)射的都是干擾。這里中心小區(qū)定義為"0號小區(qū)"，產(chǎn)生千擾的小區(qū)的標(biāo)號/>0，并且有)=基站天線增益；&=小區(qū)i的天線主波束和移動終端的夾角；k二和傳播損耗成比例的常數(shù)；v'二表征傳播損耗不確定性的單位中值對數(shù)正態(tài)隨機變量；《二表示小區(qū)i的天線到移動終端的距離；"二傳播損耗的冪指數(shù)。從定義可知，c^小于或等于小區(qū)的半徑A，干擾小區(qū)和移動終端之間的距離在《/)±4范圍之內(nèi)，其中D表示再用距離。地面移動通信的傳播冪指數(shù)的典型值在r=2.7和y=4之間。天線增益可以由下面的模型得到&^)=常數(shù)，全向天線和f常數(shù)，M《;r/3lo，其他120°扇區(qū)天線考慮位于中心小區(qū)的移動終端接收來自中心小區(qū)基站發(fā)射的信號。相同頻率有可能同時在再用距離為wD的另一個基站中使用?？梢哉J(rèn)為由于傳播損耗或其它方面的原因(建筑物阻擋等)，這時的同頻干擾已經(jīng)非常小。同信道干擾最壞的情況是，所有潛在的干擾源同時使用這個頻率。如果此時移動臺距離它的基站距離也是最壞的情況，即"。=&，并且對于第"個環(huán)上的干擾小區(qū)，干擾的基站到移動臺的距離的平均值為《-W，那么最壞情況下的前向鏈路載干比中值為C/厶nngl+吼)Gd)r&丫iy吼)「&3Dring2A丫吼)Yi丫Y吼)，「lYV吼)"力g2+丄》利用D/i,V^和全向天線模式，其載干比為:y/2y/2n、6+12-—+]81+V-i/，v-i+V乂y/2式中"0是"to函數(shù)，它的表達(dá)式為:oo，y=2;r2/6=1.6449，y=31.2021，y=4;r4/90=1.0823,y=5這樣，對于蜂窩覆蓋實現(xiàn)單頻網(wǎng)的理想模型，采用全向天線，假設(shè)傳播損耗為自由空間損耗(y=2)，那么干擾數(shù)目隨著干擾環(huán)而增加，并彌補了路徑損耗，干擾增加也是沒有范圍的。但大多數(shù)的移動通信系統(tǒng)中，傳播冪指數(shù)一般為J^4。這樣，對于全向天線，前向鏈路最壞載干比的中值為C7/=6《(3)=1.2478尺2=11.23=10.5必，K=319.97=13雄,尺=461.14=17.爐，尺=7101.1=20.0必，夂=9179.7=22.5現(xiàn)K=12以上分析視中心小區(qū)之外的小區(qū)為干擾小區(qū)。在T-MMB系統(tǒng)中，由于每個OFDM符號都帶有保護間隔，這樣采用蜂窩覆蓋的單頻網(wǎng)方式組網(wǎng)，只要周圍小區(qū)發(fā)射的信號到達(dá)中心小區(qū)接收終端時落在保護間隔之內(nèi)，接收機視有用信號。因此，中心小區(qū)"-此時載干比為義2足范圍內(nèi)的所用基站的發(fā)射功率均為有用功率，C//=經(jīng)過化簡，并且第i環(huán)的小區(qū)中心距中心小區(qū)的距離比用2i近似，則載干比為:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage19</formula>在本系統(tǒng)中，《-i取值為最壞情況，^=4代表最惡劣的信道傳播環(huán)境。c〃的計算公式表明，c//是r的單調(diào)減函數(shù)，說明c〃的最小值出現(xiàn)在K=1和J/=2,7時，此環(huán)境下所得的^/值為系統(tǒng)在最惡劣情況下的取值，如果此時^/能滿足要求，可以保證系統(tǒng)在其他情況下滿足要求。當(dāng)小區(qū)覆蓋半徑Rc取2km(對應(yīng)T-MMB的發(fā)射功率為10瓦)時，對于采用傳輸模式m來說，為11.254:2(圖7中虛線圓覆蓋部分)，此時的載干比中值8.1506x102=2憶，/=43.7070x102=26d￡,;r=3.51.7067xl02=22d5,/=31.0798xl02=2(W5，；k=2.7根據(jù)以上分析結(jié)果可以看到，當(dāng)T-MMB系統(tǒng)采用傳輸模式III時，最大同頻覆蓋半徑所對應(yīng)的環(huán)數(shù)為"=2，我們計算得到系統(tǒng)在最惡劣情況下的"/為20dB。對于T-MMB系統(tǒng)來說，要求C/I約為14dB，即有用信號場強應(yīng)高出同頻道干擾信號14dB，因此，在宏蜂窩單頻組網(wǎng)方案中，同頻干擾可以忽略不計，即系統(tǒng)無須規(guī)定最大覆蓋半徑，可以實現(xiàn)單頻全域覆蓋。圖8是大功率廣播網(wǎng)與WCDMA移動通信網(wǎng)單獨組網(wǎng)的頻率配置示意圖。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage19</formula>從圖8中可以看出，大功率廣播網(wǎng)(發(fā)射功率幾百瓦以上)和WCDMA移動通信網(wǎng)分別進行獨立組網(wǎng)時，至少需要20MHz的頻率保護帶以抵抗干擾，造成極大的頻率資源浪費。圖9是本發(fā)明廣播網(wǎng)與WCDMA通信網(wǎng)同頻段組網(wǎng)的頻率配置示意圖。WCDMA系統(tǒng)的頻率分為上行頻率和下行頻率，為了減少系統(tǒng)間的干擾，T-MMB廣播網(wǎng)使用的頻率采用WCDMA系統(tǒng)的下行頻率。從圖9中可以看出，T-MMB廣播網(wǎng)信號能夠在WCDMA系統(tǒng)的5MHz帶寬內(nèi)傳輸，T-MMB廣播網(wǎng)采用WCDMA下行頻段的高端頻率。WCDMA系統(tǒng)和T-MMB系統(tǒng)共存且共站，其關(guān)鍵點是要根據(jù)干擾分析確定T-MMB基站在WCDMA頻段的雜散輻射和最大發(fā)射功率，具體分析過程如下。圖IO是WCDMA移動通信網(wǎng)基站和T-MMB廣播網(wǎng)基站建設(shè)的空間隔離示意圖。圖IO給出了基站側(cè)系統(tǒng)共存時工程實現(xiàn)的一種空間隔離方法，其中WCDMA移動網(wǎng)基站的天線長度為2米，天線增益lldBi，T-MMB廣播網(wǎng)基站的天線長度為2米，天線增益15dBi,從圖中可以看出，兩根天線水平隔離3米，垂直隔離3.8米。計算空間隔離度的工程經(jīng)驗公式=22+20*log(必/A)=28+40*log(,/A)其中，DH表示水平隔離度；OK表示垂直隔離度；"^表示水平隔離距離；^表示垂直隔離距離；A表示電波波長。假定系統(tǒng)在2G頻點工作，帶入上述公式可以得出水平隔離48dB，垂直隔離80dB，這樣空間衰耗Loss=128dB。系統(tǒng)的最小耦合損耗MCZ-丄o^-(7其中^是T-MMB基站天線增益取值15dBi，(是WCDMA基站天線的增益，取值lldBi?？梢缘贸鲎钚●詈蠐p耗MCL^128-15-11=102犯。在基站側(cè)，當(dāng)T-MMB系統(tǒng)和WCDMA系統(tǒng)共存時，T-MMB廣播網(wǎng)基站對于WCDMA移動通信網(wǎng)基站的干擾主要包括鄰頻干擾、雜散干擾、互調(diào)干擾和阻塞干擾等。因為T-MMB系統(tǒng)工作在WCDMA的下行頻段，所以對于WCDMA基站接收機主要是雜散干擾，如果T-MMB基站發(fā)出的信號不影響WCDMA基站的接收，則必須滿足以下條件其中，y;是研究的頻率；iU乂)是T-MMB基站在一定的發(fā)射功率范圍內(nèi)，在WCDMA上行頻段產(chǎn)生的最大雜散輻射值；MCZ是發(fā)射機和接收機之間的最小耦合損耗，取值102dB;/_(/)是在頻率/上可接受的最大干擾電平，對于WCDMA的基站，取接收底噪值-130dBm/3.84MHz。這樣可以求出T-MMB基站在WCDMA上行頻段的最大雜散干擾值為-28dBm73.84MHz，即要求T-MMB基站在WCDMA下行頻段上以一定的功率發(fā)射，落入WCDMA上行頻段的雜散輻射不能超過-28dBm/3.84MHz。實際工程實現(xiàn)中，發(fā)射功率小于25瓦時，系統(tǒng)使用的頻段雜散輻射值一般低于-62dBm/4kHz。所以，T-MMB的發(fā)射功率取值10~20瓦，在WCDMA上行頻段的雜散輻射取值-62dBm/4kHz。圖ll為本發(fā)明的共享室內(nèi)分布系統(tǒng)示意圖。圖ll中，T-MMB廣播網(wǎng)可以共用WCDMA移動通信網(wǎng)的盲區(qū)覆蓋和室內(nèi)覆蓋的資源，提供良好的覆蓋，克服了傳統(tǒng)廣播網(wǎng)中采用廣播技術(shù)的布網(wǎng)成本高、難以提供良好的覆蓋等缺陷。如圖11中所示，基于T-MMB技術(shù)的WCDMA廣播網(wǎng)可以與WCDMA移動通信覆蓋系統(tǒng)共享室內(nèi)分布系統(tǒng)的主纜、天線等設(shè)施。對于WCDMA移動通信室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)無需任何改動。對于T-MMB廣播網(wǎng)，其干放從主纜上耦合入很小強度的信號(耦合度為-20-30dB)，這樣處理對原WCDMA移動通信覆蓋系統(tǒng)的下行通道信號不會產(chǎn)生任何影響；同時在T-MMB干放的輸出端加接帶通濾波器，以提高T-MMB信號對原WCDMA移動通信覆蓋系統(tǒng)干放的上行通道的抑制性能。在下行通道方向上，原TD-SCDMA覆蓋系統(tǒng)干放與T-MMB覆蓋系統(tǒng)干放釆用耦合度為-3dB的定向耦合器進行信號合成，對原TD-SCDMA覆蓋系統(tǒng)的覆蓋場強等效減小了3dB。考慮到現(xiàn)有直放機產(chǎn)品實際輸出能力的富裕量，通過調(diào)節(jié)原TD-SCDMA覆蓋系統(tǒng)干放的下行輸出，補充此減小的3dB覆蓋場強。圖12是T-MMB接收機和WCDMAUE共存于同一終端的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖12所示，WCDMAUE和T-MMB接收機結(jié)構(gòu)相似，前面由接收天線、射頻Tuner、中頻電路、A/D轉(zhuǎn)換器、基帶處理器、應(yīng)用處理器、音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換、顯示器、鍵盤等構(gòu)成。二者的基帶處理器可以共享一個應(yīng)用處理器，其中T-MMB的音視頻碼流經(jīng)過應(yīng)用處理器處理后把音頻和視頻數(shù)據(jù)分別送給音頻數(shù)模轉(zhuǎn)化器和顯示器供用戶欣賞。為了防止WCDMAUE在上行時隙干擾T-MMB的接收，可以采取干擾解決措施，包括在WCDMA射頻前端加載一個帶通濾波器(如圖中陰影部分所示)，分別使用獨立的接收天線、增大WCDMA和T-MMB工作頻點的距離等。圖13為單天線方案結(jié)構(gòu)圖。由于T-MMB和WCDMA的接收終端屬于同一頻段，所以可以共用一套接收天線。圖13給出了共存于同一終端時的單天線接收方案。從終端應(yīng)用角度來說，T-MMB終端需要一直接收手機電視信號。而在此期間，移動通信終端可能也要通信，進行接收、發(fā)射操作等。在這種情況下，若共用一根天線，則此天線需要完成兩種功能a)在同一時刻接收移動通信系統(tǒng)和T-MMB系統(tǒng)的信號；b)在同一時刻發(fā)射移動通信系統(tǒng)信號而接收T-MMB系統(tǒng)信號。對此，可以利用環(huán)形器結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)上述功能。環(huán)形器可以實現(xiàn)收發(fā)雙工，利用Diplexer中的高Q值，高帶外抑制能力的兩個濾波器將移動通信系統(tǒng)的接收信號和T-MMB系統(tǒng)的接收信號分離開來。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.WCDMA體制下一種高速率多媒體廣播技術(shù)的實現(xiàn)方法，其特征在于在WCDMA的無線接入網(wǎng)中增設(shè)專用于提供實時多媒體廣播業(yè)務(wù)的廣播網(wǎng)，所述的廣播網(wǎng)采用宏蜂窩單頻廣播發(fā)射方案，和利用專有的載波頻率實現(xiàn)單頻全域覆蓋，即在任意大小的覆蓋區(qū)內(nèi)所有蜂窩小區(qū)的廣播發(fā)射機使用相同的工作頻率，發(fā)射相同的信息。移動終端在廣播工作模式下，移動終端駐留于廣播網(wǎng)的蜂窩小區(qū)，在廣播網(wǎng)中所有蜂窩小區(qū)間移動時可實現(xiàn)連續(xù)接收廣播業(yè)務(wù)節(jié)目而無需小區(qū)切換。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的WCDMA體制下一種高速率多媒體廣播技術(shù)的實現(xiàn)方法，其進一步特征在于所述的廣播網(wǎng)釆用OFDM調(diào)制技術(shù)，廣播信號的波形參照WCDMA信號波形進行設(shè)計，廣播網(wǎng)的工作頻率使用WCDMA的工作頻段。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的WCDMA體制下一種高速率多媒體廣播技術(shù)的實現(xiàn)方法，其進一步特征在于，所述的廣播系統(tǒng)可以是對現(xiàn)有廣播頻段中使用OFDM技術(shù)的廣播制式進行改造的廣播方案。4.根據(jù)權(quán)利要求1和3所述的WCDMA體制下一種高速率多媒體廣播技術(shù)的實現(xiàn)方法，所改造的廣播方案，進一步特征在于，廣播信號適合在WCDMA通信帶寬5MHz內(nèi)傳輸，廣播傳輸模式適用于WCDMA工作頻段，其射頻前端可支持WCDMA工作頻段。5.根據(jù)權(quán)利要求1和3所述的WCDMA體制下一種高速率多媒體廣播技術(shù)的實現(xiàn)方法，所改造的廣播方案，進一步特征在于，若選擇T-MMB、DAB、T-DMB、DAB-IP等制式技術(shù)進行改造，改變系統(tǒng)的信道帶寬，只需重新選擇使用WCDMA頻段時的傳輸模式。6.沖艮據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在WCDMA移動通信網(wǎng)絡(luò)中提供實時多媒體廣播的方法，其特征在于，所述的廣播系統(tǒng)釆用WCDMA的下行頻率且與WCDMA系統(tǒng)的下行頻率同頻)殳共存。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的WCDMA體制下一種高速率多媒體廣播技術(shù)的實現(xiàn)方法，其進一步特征在于，所述的廣播網(wǎng)與WCDMA移動網(wǎng)共站、共設(shè)備。8.根據(jù)權(quán)利要求1、5和6所述的WCDMA體制下一種高速率多媒體廣播技術(shù)的實現(xiàn)方法，其進一步特征在于，單點廣播發(fā)射機采用小功率蜂窩基站，所述的廣播基站的雜散輻射和發(fā)射功率要依據(jù)兩系統(tǒng)間頻率保護帶、射頻輻射特性、空間隔離度等技術(shù)指標(biāo)確定，其計算過程包括以下步驟1)確定一個工程上可實現(xiàn)的空間隔離度(共站)；2)然后確定最小耦合損耗(MCL);3)雜散輻射二MCL+WCDMA基站接收機所允許的干擾電平9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的WCDMA體制下一種高速率多4某體廣播技術(shù)的實現(xiàn)方法，其進一步特征在于廣播網(wǎng)也分為多個蜂窩小區(qū)，所有的小區(qū)都劃分為同一位置區(qū)，即無須位置更新。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的WCDMA體制下一種高速率多媒體廣播技術(shù)的實現(xiàn)方法，其進一步特征在于就電磁兼容性和工程實施而言，所述的廣播網(wǎng)與移動網(wǎng)完全可以共享室內(nèi)分布系統(tǒng)，對原WCDMA移動網(wǎng)室內(nèi)分布系統(tǒng)的覆蓋效果不造成任何性能上的附加損失。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的WCDMA體制下一種高速率多媒體廣播技術(shù)的實現(xiàn)方法，所述的終端的廣播接收模塊與原有的接收模塊的下行頻率在同頻段共存一個終端中。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的WCDMA體制下一種高速率多媒體廣播技術(shù)的實現(xiàn)方法，所述的終端中廣播接收模塊與原有的接收模塊可共用天線。全文摘要本發(fā)明涉及一種在WCDMA移動通信網(wǎng)絡(luò)中提供實時廣播業(yè)務(wù)的方法，通過在現(xiàn)有的WCDMA網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置專業(yè)廣播網(wǎng)，該廣播網(wǎng)采用專用載頻和OFDM調(diào)制技術(shù)，來支持高速率多媒體廣播業(yè)務(wù)；廣播網(wǎng)中所有蜂窩小區(qū)的發(fā)射機采用相同的頻率，發(fā)射相同的信息，即實現(xiàn)單頻全域覆蓋，無須劃分位置區(qū)；使用專用載頻實現(xiàn)單頻全域覆蓋時，移動終端在廣播網(wǎng)的所有蜂窩小區(qū)間移動時無須小區(qū)切換；本發(fā)明的廣播系統(tǒng)與通信系統(tǒng)同頻段共存，且可共站、共設(shè)備、共室內(nèi)分布系統(tǒng)；本發(fā)明的終端中廣播接收模塊與原有的接收模塊同頻段共存且可共用天線。文檔編號H04N7/24GK101360269SQ200710142838公開日2009年2月4日申請日期2007年7月31日優(yōu)先權(quán)日2007年7月31日發(fā)明者健張,李旭明,凱王,盛鮑,鮑東山申請人:北京新岸線移動多媒體技術(shù)有限公司