2.1單頻網(wǎng)(SFN)技術(shù)

　　MBMS在物理層的顯著改進，是引入了單頻網(wǎng)(single frequency network，SFN)。隨著頻率資源的日趨緊張，單頻網(wǎng)無論是在數(shù)字電視地面廣播領(lǐng)域中還是移動通信技術(shù)中都開始受到越來越多的重視。所謂單頻網(wǎng)，即在一定的地理區(qū)域內(nèi)若干部發(fā)射機同時在同一個頻段上發(fā)射同樣的信號，以實現(xiàn)對該區(qū)域的可靠覆蓋。在MBMS中實現(xiàn)的單頻網(wǎng)即是在若干基站同時在同一頻率上發(fā)射相同的信號。SFN帶來的最大好處，是頻譜效率的提高，同時，UE(用戶設(shè)備)在SFN內(nèi)移動時無需 任何切換，大大減少了信令的開銷。

　　在傳輸廣播業(yè)務(wù)的時隙采用單頻網(wǎng)配置的情況下，多個相鄰的小區(qū)采用統(tǒng)一的擾碼(包括Mid-amble碼)，就可以保證各個小區(qū)發(fā)射的信號完全相同，UE只需將多個小區(qū)發(fā)射的信號當(dāng)成多徑處理，可以非常簡單地實現(xiàn)UTN宏分集。但在一定程度上，單頻網(wǎng)要求接收機能夠容忍更長的時延擴展。單頻網(wǎng)中，相鄰基站在同時同頻，發(fā)送相同的信號。這些信號是由相同的業(yè)務(wù)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(diào)制等過程的處理，最終形成。

　　單頻網(wǎng)應(yīng)用中最重要的技術(shù)，就是要求各個發(fā)射機所廣播的信號在頻率和時間上都保持同步。頻率同步即要求每個單頻網(wǎng)發(fā)射機的工作頻率都相同；對于多載波調(diào)制而言，還要求每個子載波的頻率相等。頻率同步可以通過與同一個參考頻率(一般使用來自GPS衛(wèi)星的10 MHz參考頻率)鎖相同步來實現(xiàn)。

　　如圖2所示，此時對手機接收機而言，來自于不同基站的信號可等價為多徑信號。因接收機無須區(qū)分信號是否來自于不同基站，復(fù)雜度大大降低。原本基站之間存在著同頻干擾，而手機需要進行復(fù)雜計算消除干擾；但SFN中，由于多徑信號豐富，反而使接收性能大大提高，進而提高了頻譜利用率。?

　　2.2單頻網(wǎng)(SFN)技術(shù)在物理層實現(xiàn)上的改進

　　2.2.1一種動態(tài)單頻網(wǎng)組網(wǎng)方法

　　在標(biāo)準(zhǔn)中初步使用的是基于O&M配置的SFN操作方法，這種操作方法靈活性較差，并且無法對接入MBMS業(yè)務(wù)的用戶進行合理的分配。這是一種靜態(tài)的MBSFN方法。靜態(tài)的MBSFN方法應(yīng)用簡單，雖然能夠顯著的降低MBSFN的復(fù)雜性，但是靜態(tài)SFN方法的缺點卻是顯而易見的：

　　(1)O&M方式的SFN區(qū)域為了覆蓋到那些難以覆蓋到的用戶位置需要把整個區(qū)域設(shè)置的非常大。所以這種方案會不可避免的會造成無線資源和傳輸資源的浪費，因為某些沒有MBMS業(yè)務(wù)UE接入的小區(qū)資源被空閑了。

　　(2)靜態(tài)SFN區(qū)域覆蓋的面積越大，就會造成越多的無線資源和傳輸資源的浪費。但是在MBSFN區(qū)域中用戶配給方案并沒有得到及時的改進。這種矛盾就可以通過動態(tài)SFN方案來解決。

　　動態(tài)SFN方法是先配置一個初始小區(qū)，當(dāng)處于邊緣地帶的申請MBMS接入業(yè)務(wù)的移動終端，當(dāng)終端處于SFN保護區(qū)域時，終端發(fā)出SFN UP-DATE INDICATION消息來請求MCE增加相鄰小區(qū)到最終的SFN區(qū)域里面去。

　　動態(tài)SFN方法是對原來的靜態(tài)SFN方法的一種進步，因為原來的靜態(tài)SFN是將提供MBMS業(yè)務(wù)區(qū)域范同內(nèi)的所有小區(qū)固定為SFN區(qū)域，雖然方法簡單但是對于緊張的無線網(wǎng)絡(luò)資源來說是一個很大的弊端。動態(tài)SFN先以當(dāng)前時刻提供MBMS業(yè)務(wù)的小區(qū)以及與他們相鄰近的小區(qū)定為初始小區(qū)，然后根據(jù)用戶終端移動過程的需求來向上級發(fā)出請求，動態(tài)的改變SFN區(qū)域范圍，雖然流程更加復(fù)雜，但是空閑出來的那些小區(qū)的無線網(wǎng)絡(luò)就被閑置出來，可以用于其他業(yè)務(wù)，這是非?？扇〉姆椒āＴ趧討B(tài)SFN方法中有一種基于簡單選擇方案的方法，是將所有與有MBMSUE接入的小區(qū)相鄰的小區(qū)全部歸入final area中，而現(xiàn)在出于提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率的目的，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和MCE的能力和可靠性，又有一種動態(tài)SFN的改進方法，就是只將與兩個有 MBMSUE接入的小區(qū)都相毗鄰的小區(qū)劃分到final area中去，而那些只與一個有MBMSUE接入的小區(qū)都相毗鄰的小區(qū)排除在外。

　　2.2.2單頻網(wǎng)(SFN)技術(shù)的發(fā)展和改進

　　單頻網(wǎng)的優(yōu)勢之處是顯而易見的，但是也有一定的局限性，TD-SCDMA是時分雙工(TDD)系統(tǒng)，上下行鏈路占用相同頻率，而MBMS典型業(yè)務(wù)是下行廣播，顯然在TD-SCDMA中用一個單獨頻點組一個單頻網(wǎng)并不合適，會面臨頻譜資源和基站成本的問題；可能造成MBMS頻點的時隙(下行)和非MBMS頻點的相同時隙(上行)間的較強干擾。另外，單獨頻點也不利于與N頻點系統(tǒng)進行資源規(guī)劃和共用接收機。因此，在TD-MBMS中引入了基于SFN的同時隙網(wǎng)(union time-slot net-work，UTN)技術(shù)，UTN網(wǎng)絡(luò)提高了對手機接收機所容忍多徑延遲的要求。

　　TD-SCDMA是3G標(biāo)準(zhǔn)越來越重要的組成部分。目前TD系統(tǒng)采用N頻點組網(wǎng)方式，一個小區(qū)有1個主頻點和(N-1)個輔頻點資源。通常N=3，即5 MHz同頻組網(wǎng)，見圖3。

?

　　N頻點系統(tǒng)，每幀中只有主頻點以廣播方式發(fā)送TS0(時隙0)，而輔頻點則不發(fā)送該時隙。主頻點通常要在相鄰小區(qū)間進行頻率規(guī)劃，盡量避免鄰區(qū)間的主頻點相同。

?

圖4給出了N頻點和UTN聯(lián)合組網(wǎng)示意圖。下行時隙可被配置為UTN或N頻點時隙；小區(qū)中不同頻點問UTN占用時隙可以相同或不同；但相鄰小區(qū)相同頻點的 UTN時隙分配是相同的。UTN時隙用來發(fā)送MBMS廣播業(yè)務(wù)， 在該時隙上，參與廣播的多個基站發(fā)送相同的信號，因此，UTN實際上是一種SFN網(wǎng)絡(luò)。

　　UTN時隙使用公共的Midamble碼、擾碼，亦即本小區(qū)和鄰小區(qū)的這些參數(shù)是相同的；在鄰區(qū)之間，該時隙所發(fā)射的數(shù)據(jù)也是由相同數(shù)據(jù)經(jīng)過相同的處理而形成。而其他的N頻點時隙，則采用本小區(qū)特定的Midamble碼和擾碼。TS6(時隙6)通常不用作UTN時隙，否則，當(dāng)手機在輔頻點接收 MBMS業(yè)務(wù)時，由于射頻器件的限制，可能沒有足夠的時間切換到主頻點的TS0。

　　事實上，可將UTN時隙視為一個與N頻點網(wǎng)絡(luò)時分復(fù)用的獨立的SFN無線網(wǎng)絡(luò)。UTN可以進行區(qū)域化組網(wǎng)。相同的UTN時隙在不同的地域可以組成不同的UTN網(wǎng)絡(luò)，但不同UTN網(wǎng)絡(luò)之間應(yīng)該是地域隔離的。典型的場景是不同城市使用不同的UTN網(wǎng)絡(luò)播放各自的電視頻道?？梢詫頻點系統(tǒng)的UTN頻點和時隙資源進行靈活的配置，例如將更多的下行時隙分配給UTN；各頻點上的UTN時隙數(shù)目不同，以適應(yīng)不同速率的業(yè)務(wù)等。

　　3結(jié)論

　　在未來移動通信中，MBMS仍然是增加運營收的主要應(yīng)用業(yè)務(wù)之一。LTE著重考慮的方面主要包括降低時延、提高用戶的數(shù)據(jù)率、增大系統(tǒng)容量和覆蓋范圍以及降低運營成本等。SFN和UTN組網(wǎng)相結(jié)合的方式的靈活性和高效性是顯而易見的。MBMS技術(shù)可極大地提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率，尤其是寶貴的空口資源，可實現(xiàn)多種豐富的視頻、音頻和多媒體應(yīng)用業(yè)務(wù)，為3G的發(fā)展提供更為廣闊的空間。

?