多媒体广播多播业务(MBMS:MultimediaBroadcast/MulticastService)在3GPPRe16/7/8中均已被定义。对于MBMS，目前主要定义了两种传输方式。一种是多小区方式，另一种即单小区传输方式。本文重点研究两种传输方式下，与MBMS跨层设计相关的各种技术问题。 论文首先讨论了MBMS多小区传输方式下，当基站多根发射天线时，参考信号(RS:ReferenceSignal)模板设计的问题。由于3GPPLTE(LongTermEvolution)中，MBMS多小区传输方式下，在无线接入层(AS:AccessStratum)还没有定义相应的上行信令反馈机制，因此，设计合适的跨层机制就很困难。本文选择了物理层中较为关键的技术研究点，即参考信号模板设计来进行研究。作为研究的基础，首先将证明系统配置多根发射天线的必要性。接着，结合目前这方面的研究现状、相应的设计准则及3GPPLTE中MBMS子帧内最多前3个OFDM符号用于传输下行控制信令的要求，设计给出了6种可能的参考信号模板。最后，链路级仿真结果将验证，Pattern-A、Pattern-C和Pattern-E，从平均信噪比(SNR:SignalNoiseRatio)损失与吞吐率增益对比角度，将获得更优性能。故此，推荐上述三种模板作为可能的多发天线下参考信号模板。 对于MBMS单小区传输方式，当前3GPPLTE中在AS存在可能的上行反馈信令，如ACK/NACK((Neclative)Acknowledgement)、CQI(ChannelQualityIndicator)和MIMO相关等信息。由此，可在无线接入层，特别是通过媒体接入控制子层(MAC.MediumAccessControl)与物理层(PHY:Physicallayer)的跨层机制设计，提高用户接收性能，改善系统使用各种无线资源的效率。 论文从两个方面进行了考虑。首先，现有基于NACK反馈的HARQ(HybridARQ)重传方案，当被服务用户数较大，如某些热点场所或室内体育馆等，存在上行反馈信令负载过大的问题。为有效改善该方案，提出了一种基于双门限机制的条件上行HARQ重传方案。系统级仿真结果将验证，改进方案一方面，有效降低了上行反馈信令负载，另一方面，降低重传概率的同时提高了系统吞吐率。其次，借助可能的上行MIMO相关反馈信令，提出了各种可能的用于MBMS单小区方式下的波束成型(BF:Beam-Forming)方案。现有波束成型方案基本都基于最大最小(Max-Min)准则设计。基于Max-Min，由于波束定向，最差用户接收性能被很大程度提高的同时却牺牲了其他用户的接收性能。由此，论文试图从各个可能的方面改善现有算法的缺点。结合HARQ，提出了一种混合波束成型方案。系统级仿真结果将验证，上行控制信令负载降低30％左右的同时，在90％覆盖工作点附近的SINR(SignalInterferenceNoiseRatio)获得了4.5dB左右的增益。受MU-MIMO(Multi-UserMIMO)启发，提出了一种基于用户分组的合成波束成型方案。结合专用参考信号设计(DedicatedRS)，该方案完全开环，即对现有接口信令无任何影响。系统级仿真结果将验证，该方案SINR始终优于开环发射分集与基于Max-Min的波束成型方案。将已有基于固定波束族(GoB:Grid-of-Beams)的波束成型方案推广至MBMS，提出了两种可能的用于MBMS的波束成型方案。文中，将该方案与基于DoA(Direction-of-Arrival)的方案进行了全面对比，阐述了各自优缺点。随着3GPPLTE演进至LTE-A(LTE-Advanced)，各种大天线数配置及更小基站间距将成为可能。因此，对波束成型与MIMO的结合进行了研究，提出了一种可能的方案。系统级仿真结果也将验证该方案性能。