CN101388704A

CN101388704A - 一种单播和多播业务叠加时的传输方法及移动通信***

Info

Publication number: CN101388704A
Application number: CNA2008102241219A
Authority: CN
Inventors: 张辉; 王西强
Original assignee: Innofidei Technology Co Ltd
Current assignee: BEIJING BOXIN SHITONG TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2008-10-16
Filing date: 2008-10-16
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2028-10-16
Also published as: CN101388704B

Abstract

本发明公开了一种单播和多播业务叠加时的传输方法及移动通信***；方法包括：基站每次调度一个优先级最高的单播业务终端和一组多播业务终端；根据所调度到的单播业务终端反馈的信道信息选择单播业务使用的预编码矩阵w，对该终端的单播业务的数据进行信号预编码；使用与预编码矩阵w之间干扰最小的预编码矩阵w’，对多播业务的数据进行信号预编码；发送预编码后的单播及多播业务的数据。本发明的技术方案可以使不具备MMSE－SIC功能的单播终端能够获得很好的性能增加，并且不损失MBSFN多播业务的性能。

Description

一种单播和多播业务叠加时的传输方法及移动通信***

技术领域

本发明涉及移动通信***，尤其涉及一种单播和多播业务叠加时的传输方法及移动通信***。

背景技术

在当前的移动通信***中，除了点到点的单播业务，还有点到多点的多播业务，以提供丰富的用户体验，例如时频点播等。在下一代移动通信***中，为了提高多播业务的覆盖范围和质量，MBMS(Multimedia BroadcastMulticast Service，多媒体广播组播业务)演进到MBSFN(Multicast BroadcastSingle Frequency Network，多播广播单频网)，即多个工作在相同频点的基站，同时发送内容相同的多播业务，从而提供更大的分集增益和更大的覆盖范围。在现有的3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)LTE(Long Term Evolution，长期演进)标准中，单播和多播业务之间是时分的，即单播业务和多播业务出现在不同的子帧subframe(在3GPPLTE标准中为1ms)中，或者出现在相同子帧的不同OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，正交频分复用)符号上，因此，单播业务和多播业务不存在空间上的复用。

在文献“3GPP TSG RAN WG1 Meeting#54 R1-082883，SuperpositionRelay and Superposition of Unicast and Broadcast，Samsung”中，由于在3GPPLTE***中，单播业务***是干扰受限(interference-limited)***，即***中来自邻近小区的干扰，以及本小区内不同扇区之间的干扰和相同扇区内不同用户之间的干扰等，这些干扰信号的强度比噪声强很多，因此，单纯通过提高发送功率，并不能改善***性能，因为提高发送功率在增加了有用信号的强度的同时，也增加了对邻近小区的干扰信号的功率。

因此，在上述文献中，单播业务不使用全部的发送功率，将单播业务未使用的小部分功率用来发送MBSFN多播业务，这样实现了同时传输单播业务和多播业务。可以看到，这里的单播业务和多播业务仅仅是共享了发送功率，单播业务的信号和多播业务的信号之间相对独立。单播业务和多播业务叠加的情形如图1所示，其中每个六边形代表一个小区，等号左边第一项斜纹的部分是多播业务，七个小区发送相同的多播数据；等号左边第二项标识单播业务，七个小区分别服务自己覆盖范围下的用户，分别发送不同的数据；等号右边标识单播业务和多播业务叠加之后的结果。

对于用户，可以按照图2所示的方法进行接收；对于需要接收多播业务的用户，直接检测经过多个基站发送的MBSFN业务的数据即可；对于需要检测单播业务的用户，首先利用MBSFN的宏分集特性接收并检测MBSFN多播业务的数据，然后从接收信号中将多播业务的数据减去，从而得到各自小区单播业务的数据，然后再进行信号检测。

对于单播业务和多播业务之间共享功率，有两种情况，第一种如图3所示：在这种情况下，单播业务是主要业务，然后利用单播业务未使用的部分功率发送MBSFN多播业务。这时，对于带有SIC(successive interferencecancellation，连续干扰消除)功能的用户来说，单播业务的性能基本不受影响，因为用户可以首先检测MBSFN多播业务的数据，然后进行干扰消除，再检测单播业务的数据，这时候剩余的单播业务的数据就与传统没有进行功率共享的单播业务的数据性能非常接近了。

第二种如图4所示：在这种情况下，MBSFN多播业务是主要业务，然后降低MBSFN多播业务的发送功率，将降低的这部分功率用于发送单播业务。对于MBSFN多播业务的用户，性能可能略有损失，包括覆盖范围、误码率等；但是由于MBSFN多播业务的用户是从多个基站接收信号，因此平均信噪比比较高，所以降低MBSFN多播业务的发送功率，对MBSFN多播业务的容量影响不大。对于带有SIC功能的单播业务用户，仍然可以首先检测MBSFN多播业务的数据，然后消除干扰，再检测剩余的单播业务的数据。这种场景，能够以MBSFN单播业务非常微小的性能损失，获得单播业务与MBSFN多播业务同时传输带来的总容量的提升。

MBSFN多播业务与单播业务共享功率，进行空分复用，在某些场景下确实能够在其中一种业务性能损失很小的情况下，获得两种业务同时传输带来的好处。现有的基于码书的多用户预编码技术包括以下步骤：

1、下行导频发送。基站发送下行预先定义好的导频序列。

2、信道估计及信道信息反馈。终端利用下行导频信息估计信道，然后利用信道估计的结果确定反馈信息。在当前3GPP LTE标准中，反馈信息包括PMI(perferred matrix index，优先矩阵索引)和CQI(channel qualityindicator，信道质量指示)。其中PMI是终端从预先定义的码书中选择的对应于CQI最好的预编码矩阵的序号，CQI就是在码书中所有可用的预编码矩阵中对应的最好的SNR(Signal to Noise Ratio，信噪比)/SINR(Signal toInterference plus Noise Ratio，信号与干扰和噪声比)。

码书W＝{w(1)，w(2)，...，w(n)}，w(k)是大小为Nt*M的矩阵，其中Nt是发送天线的数量，M是该终端传输的数据流的数量，在3GPP LTE标准中，M＝1，即在多用户MIMO(Multi-input Multi-output，多输入多输出)中，每个终端只能传输一个数据流；CQI对应于单用户只传输一个数据流的情况下对应的SNR。

SNR(k)＝P|Hw(k)|2/N0，

[CQI，PMI]＝arg Max SNR(k)，1<＝k<＝n

其中P为发送功率，H为信道响应。

3、多用户调度。基站利用终端反馈的信息，进行多用户调度，选择一组终端进行数据传输，该组被选中的终端具有最高的总调度优先级(组中各终端调度优先级之和)，该优先级依赖于具体的调度算法。由于终端反馈的时候，是假设没有干扰的情况下计算PMI和CQI，因此基站在进行多用户调度、尝试不同的终端组合的时候，终端需要根据本身的PMI和其他终端的PMI来更新本终端的CQI，然后再利用更新之后的CQI进行调度。PMI相同的两个终端无法进行空分复用，因为PMI对应于等效的空间波束，在同一个波束上面无法传输多余一个的数据流。

4、下行数据和信令传输和接收。对于调度到的一组终端，分别根据这组终端各自的PMI和CQI进行数据传输；并且将组中各终端的CQI和PMI通过信令通知终端。终端根据接收到的信令对数据进行接收、检测。通常利用线性检测技术，例如MMSE(minimum mean squre error，最小均方误差)信号检测，检测后信噪比为SNR(k)＝P/(N*N0)/[HW*(HW)H+(N*N0)/P*I]—1，其中N为同时调度到的进行MU-MIMO(多用户多输入多输出)的用户数量，W＝[w(PMI1)，，，，w(PMIN)]，其中的向量对应于调度到的N的终端对应的预编码矩阵。可以看到，同时被调度到的终端，如果已知干扰终端的PMI信息，则能够用于进行干扰抑制。

但是在现有的3GPP LTE标准中，下行是不通知干扰终端的PMI的，因此终端将利用最强的干扰或者平均的干扰进行数据检测。

由于MMSE信号检测的鲁棒性和较好的性能，MMSE接收机是一种很有前途的选择。因此，在该步骤中，MMSE接收机利用MMSE进行信号检测。

但是这样的做法是有限制的，即要求单播业务的用户具有SIC的功能。带有SIC功能的终端，与直接进行线性信号检测的终端相比，通常复杂度要高很多、处理延迟要大很多。而且，在实际***中，由于硬件复杂度和处理延迟的限制，或者用户本身QoS(quality of service，业务质量)的需求，用户不需要或者不具有SIC功能；对于通信***向下兼容的考虑，现有的3GPP终端、3GPP LTE终端，都不具有SIC功能，但这些终端要能够工作在下一代通信***中，因此，为了支持MBSFN业务和单播业务的复用而要求全部的单播业务终端具有SIC功能是不现实的。

另一方面，“3GPP TSG RAN WG1 Meeting#54 R1-082883，SuperpositionRelay and Superposition of Unicast and Broadcast，Samsung”中提到对于不具有SIC功能的用户来说，将与MBSFN多播业务进行频分复用，即使用不同的频域资源(子载波、子带subband)单独向这些不具有SIC功能的用户发送单播业务。这样的方法将限制调度的灵活性：即向不具有SIC功能的用户发送单播业务的同时，不能与这些用户共享功率和空间资源进行MBSFN多播业务的传输，从而导致整个***容量的下降。

在接收单播业务的时候，对于不具有SIC功能的用户，只能将MBSFN多播业务当成噪声，由于MBSFN具有较大的分集增益，因此，此时单播业务的信噪比将非常差，不具有SIC功能的用户的性能将恶化，相应的单播业务的覆盖范围也将缩小。这就是现有的单播业务和MBSFN多播业务进行空间复用的时候，不具有SIC功能的用户遇到的最大的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种单播和多播业务叠加时的传输方法及移动通信***，可应用于单播业务和多播业务共存的***中，使不具备MMSE-SIC功能的单播终端能够获得很好的性能增加，并且不损失MBSFN多播业务的性能。

为了解决上述问题，本发明提供了一种单播和多播业务叠加时的传输方法，包括：

基站每次调度一个优先级最高的单播业务终端和一组多播业务终端；

根据所调度到的单播业务终端反馈的信道信息选择单播业务使用的预编码矩阵w，对该终端的单播业务的数据进行信号预编码；

使用与预编码矩阵w之间干扰最小的预编码矩阵w’，对多播业务的数据进行信号预编码；

发送预编码后的单播及多播业务的数据。

进一步的，在基站调度前还包括：

基站发送预先定义的下行导频序列；

单播业务终端和多播业务终端根据所述下行导频序列估计信道，根据信道估计的结果反馈信道信息给基站。

进一步的，所述单播业务终端根据信道估计的结果反馈信道信息给基站具体包括：

单播业务终端根据信道估计得到信道质量指示CQI，反馈优先矩阵索引PMI给基站；所述PMI为单播业务终端从预先定义的码书中所选择的、与所述CQI对应最好的预编码矩阵的序号；

进一步的，根据所调度到的单播业务终端反馈的信道信息选择单播业务使用的预编码矩阵w具体包括：

在所述预先定义的码书中，以所述PMI对应的预编码矩阵作为单播业务使用的预编码矩阵w。

进一步的，所述多播业务终端根据信道估计的结果反馈信道信息给基站具体包括：

所述多播业务终端根据信道估计得到CQI，反馈该CQI给基站。

进一步的，与预编码矩阵w之间干扰最小的预编码矩阵w’为：

在所述预先定义的码书中，与PMI之间干扰最小的PMI’所对应的预编码矩阵。

进一步的，所述的传输方法还包括：

单播业务终端及多播业务终端对基站发送的数据进行接收和检测。

进一步的，所述多播业务为多媒体广播单频网多播业务。

本发明还提供了一种移动通信***，包括：基站、至少一个单播业务终端、至少一个多播业务终端；其特征在于：

所述基站用于每次调度一个优先级最高的单播业务终端和一组多播业务终端；根据所调度到的单播业务终端反馈的信道信息选择单播业务使用的预编码矩阵w，对该终端的单播业务数据进行信号预编码；使用与预编码矩阵w之间干扰最小的预编码矩阵w’，对多播业务的数据进行信号预编码；以及发送预编码后的单播及多播业务的数据。

进一步的，基站还用于发送预先定义的下行导频序列；

所述单播业务终端和多播业务终端用于根据所述下行导频序列估计信道，根据信道估计的结果反馈信道信息给基站。

进一步的，所述单播业务终端根据信道估计的结果反馈信道信息给基站具体是指：

单播业务终端根据信道估计得到信道质量指示CQI，从预先定义的码书中选择与所述CQI对应最好的预编码矩阵，将该预编码矩阵的序号作为优先矩阵索引PMI反馈给基站。

进一步的，基站根据所调度到的单播业务终端反馈的信道信息选择单播业务使用的预编码矩阵w具体是指：

基站在所述预先定义的码书中，以单播业务终端所反馈的PMI对应的预编码矩阵作为单播业务使用的预编码矩阵w。

进一步的，所述多播业务终端根据信道估计的结果反馈信道信息给基站具体是指：

多播业务终端根据信道估计得到CQI，反馈该CQI给基站。

进一步的，基站所使用的与预编码矩阵w之间干扰最小的预编码矩阵w’为：

进一步的，所述单播业务终端及多播业务终端还用于对基站发送的数据进行接收和检测。

进一步的，所述多播业务为多媒体广播单频网多播业务。

本发明的技术方案能够使单播业务终端以低于MMSE-SIC终端的复杂度，获得更好的性能，比如覆盖范围、吞吐量等；并且不损失MBSFN多播业务的性能。本发明的优化方案进一步限定了单播业务终端所反馈的信道信息，使本发明可以更好的和现有***兼容；本发明的另一优化方案进一步限定了多播业务终端所反馈的信道信息，从而节省网络资源。

附图说明

图1是单播业务和多播业务叠加的示意图；

图2是单播业务和多播业务叠加时，用户接收的示意图；

图3是单播业务和多播业务之间共享功率的第一种情况的示意图；

图4是单播业务和多播业务之间共享功率的第二种情况的示意图；

图5是本发明的移动通信***的具体实施框图；

图6是本发明的实施例的流程示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想是：在MBSFN多播业务的数据和单播业务的数据进行空分复用的时候，根据单播业务的信道状况(比如PMI)，选择与该单播业务干扰最小的方式对同一个基站的多播业务进行预编码处理，从而使不具有MMSE-SIC功能的单播用户能够获得很好的性能增加，并且不损失MBSFN多播业务的性能。

本发明提供了一种单播和多播业务叠加时的传输方法，包括：

发送预编码后的单播及多播业务的数据。

所述多播业务可以但不限于为MBSFN多播业务。

该方法在基站调度前还可以包括：

基站发送预先定义好的下行导频序列；

单播业务终端和多播业务终端根据所述下行导频序列估计信道，然后根据信道估计的结果反馈信道信息给基站。

其中，选择优先级最高的单播业务终端、发送下行导频序列、估计信道及反馈信道信息可以但不限于使用与传统相同的方法实现。

可选的，所述单播业务终端根据信道估计的结果反馈信道信息给基站具体可以包括：

单播业务终端根据信道估计得到信道质量指示CQI，反馈优先矩阵索引PMI给基站；所述PMI为单播业务终端从预先定义的码书中所选择的、与所述CQI对应最好的预编码矩阵的序号。

此时，根据所调度到的单播业务终端反馈的信道信息选择单播业务使用的预编码矩阵w具体可以包括：

在所述预先定义的码书中，以所述序号PMI对应的预编码矩阵作为单播业务使用的预编码矩阵w。

也可以采取另一种实现方式，该实现方式中，所述单播业务终端根据信道估计的结果反馈信道信息给基站具体也可以包括：

单播业务终端根据信道估计得到信道质量指示CQI，反馈该CQI给基站。

根据CQI从预先定义的码书中选择与该CQI对应最好的预编码矩阵，作为单播业务使用的预编码矩阵w。

其中，根据CQI在码书中选择预编码矩阵可以但不限于使用与传统相同的方法实现。单播业务终端反馈PMI的话可以更好的与现有***兼容。

可选的，所述多播业务终端根据信道估计的结果反馈信道信息给基站具体包括：

所述多播业务终端根据信道估计得到CQI，反馈该CQI给基站。

当然，多播业务终端所反馈的信道信息也可以包括PMI，但由于基站不需要使用多播业务终端反馈的PMI，因此如果规定多播业务终端只反馈CQI，就可以节省网络资源。

可选的，与预编码矩阵w之间干扰最小的预编码矩阵w’可以为：

该方法还可以包括：

单播业务终端和多播业务终端对基站发送的数据进行接收和检测。

其中，可以但不限于使用与传统相同的方法发送、接收、检测进行预编码后的数据。

对于具有MMSE功能而不具有MMSE-SIC功能的单播业务终端，可以直接进行MMSE线性检测，由于从同一个基站发送出来的干扰信号(MBSFN多播业务数据)已经使用了与单播业务PMI干扰最小的PMI’进行预处理，因此，单播业务的终端能够以较低的终端复杂度(与MMSE-SIC相比)，获得更好的性能(覆盖范围、吞吐量)。

对于MBSFN多播业务的终端，由于对某个小区内的一组多播业务终端使用了相同的PMI’，而该PMI’可能会与某些终端的信道相应不匹配，从而造成性能恶化。但是，事实上这种情况是不会发生的。因为MBSFN多播业务的终端同时接收多个基站的信号，来自不同基站的信号之间是相互叠加，因此能够提供较大的分集作用，而来自不同基站的MBSFN业务使用的PMI’也是相互独立的，因此，在MBSFN多播业务的终端，经过叠加的来自多个基站的MBSFN业务的数据，某个基站的PMI’的影响就非常小了，因此，使用传统的MRC(Maximum Ratio Combination，最大比合并)接收机就能接收MBSFN多播业务的数据。

本发明还提供了一种移动通信***，如图5所示，包括：基站、至少一个单播业务终端、至少一个多播业务终端；

所述多播业务可以但不限于为MBSFN多播业务。

基站还可以用于发送预先定义好的下行导频序列；

可选的，所述单播业务终端根据信道估计的结果反馈信道信息给基站具体可以是指：

此时，基站根据所调度到的单播业务终端反馈的信道信息选择单播业务使用的预编码矩阵w具体可以是指：

也可以采用另一种实现方式，该实现方式中，所述单播业务终端根据信道估计的结果反馈信道信息给基站具体也可以是指：

此时，基站根据所调度到的单播业务终端反馈的信道信息选择单播业务使用的预编码矩阵w具体包括：

基站根据单播业务终端所反馈的CQI从预先定义的码书中选择与该CQI对应最好的预编码矩阵，作为单播业务使用的预编码矩阵w。

可选的，基站所使用的与预编码矩阵w之间干扰最小的预编码矩阵w’为：在所述预先定义的码书中，与PMI之间干扰最小的PMI’所对应的预编码矩阵。

可选的，所述多播业务终端所反馈的信道信息仅包括根据信道估计得到的CQI。

所述单播业务终端和多播业务终端还可以用于对基站发送的数据进行接收和检测。

对于具有MMSE功能而不具有MMSE-SIC功能的单播业务终端，可以直接进行MMSE线性检测。

对于MBSFN多播业务的终端，使用传统的MRC接收机就能接收MBSFN多播业务的数据。

下面用一个具体实施例来进一步说明。

该实施例如图6所示，包括以下步骤：

601、下行导频发送：基站发送下行预先定义好的导频序列。

602、信道估计及信道信息反馈：终端利用所述下行导频序列估计信道，然后利用信道估计的结果确定反馈信息。对于MBSFN多播业务的终端，由于MBSFN不使用预编码，因此该类用户仅反馈CQI；对于单播业务的终端，利用预编码进行信道反馈，包括CQI和PMI，计算方法与现有方法中的步骤2一致。

603、调度：基站进行调度，通过该步骤，调度相应的单播业务终端和一组多播业务终端。由于每次调度中，仅有一个单播用户被调度到，因此，使用相应的调度算法，选择优先级最高的单播业务用户。

604、下行数据和信令传输和接收：对于调度到的单播业务终端，使用该终端反馈的PMI所对应的预编码矩阵对该终端的单播业务数据进行信号预处理；对于调度到的MBSFN多播业务终端，使用与同时调度到的单播业务对应的PMI之间干扰最小的PMI’所对应的预编码矩阵，对MBSFN多播业务的数据进行信号预处理；

使用与传统相同的方法进行信令和数据的发送、接收、检测。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种单播和多播业务叠加时的传输方法，包括：

发送预编码后的单播及多播业务的数据。

2.如权利要求1所述的传输方法，其特征在于，在基站调度前还包括：

基站发送预先定义的下行导频序列；

3.如权利要求2所述的传输方法，其特征在于，所述单播业务终端根据信道估计的结果反馈信道信息给基站具体包括：

单播业务终端根据信道估计得到信道质量指示CQI，反馈优先矩阵索引PMI给基站；所述PMI为单播业务终端从预先定义的码书中所选择的、与所述CQI对应最好的预编码矩阵的序号；。

4.如权利要求3所述的传输方法，其特征在于，根据所调度到的单播业务终端反馈的信道信息选择单播业务使用的预编码矩阵w具体包括：

5.如权利要求2所述的传输方法，其特征在于，所述多播业务终端根据信道估计的结果反馈信道信息给基站具体包括：

所述多播业务终端根据信道估计得到CQI，反馈该CQI给基站。

6.如权利要求1到5中任一项所述的传输方法，其特征在于，与预编码矩阵w之间干扰最小的预编码矩阵w’为：

7.如权利要求1到5中任一项所述的传输方法，其特征在于，还包括：

8.如权利要求1到5中任一项所述的传输方法，其特征在于：

所述多播业务为多媒体广播单频网多播业务。

9.一种移动通信***，包括：基站、至少一个单播业务终端、至少一个多播业务终端；其特征在于：

10.如权利要求9所述的移动通信***，其特征在于：

基站还用于发送预先定义的下行导频序列；

11.如权利要求10所述的移动通信***，其特征在于，所述单播业务终端根据信道估计的结果反馈信道信息给基站具体是指：

12.如权利要求10所述的移动通信***，其特征在于，基站根据所调度到的单播业务终端反馈的信道信息选择单播业务使用的预编码矩阵w具体是指：

13.如权利要求12所述的移动通信***，其特征在于，所述多播业务终端根据信道估计的结果反馈信道信息给基站具体是指：

多播业务终端根据信道估计得到CQI，反馈该CQI给基站。

14.如权利要求9到13中任一项所述的移动通信***，其特征在于，基站所使用的与预编码矩阵w之间干扰最小的预编码矩阵w’为：

15.如权利要求9到13中任一项所述的移动通信***，其特征在于：

所述单播业务终端及多播业务终端还用于对基站发送的数据进行接收和检测。

16.如权利要求9到13中任一项所述的移动通信***，其特征在于：

所述多播业务为多媒体广播单频网多播业务。