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应用场景 | 带你读《5G非正交多址技术》之十二

简介: 下行非正交传输可以应用在广播/多播场景。系统级的性能评估表 明,基础速率业务和增强速率业务可以叠加传输,通过调节两 种业务的发射功率分配,能够得到多种的增强速率和其覆盖范围的组 合,在不显著影响基础速率业务的前提下,为运营商提供了更多的部 署选择。

| 2.7 其他技术 |

第 3 章 下行广播/多播的非正交传输

下行非正交传输可以应用在广播/多播场景。系统级的性能评估表明,基础速率业务和增强速率业务可以叠加传输,通过调节两 种业务的发射功率分配,能够得到多种的增强速率和其覆盖范围的组 合,在不显著影响基础速率业务的前提下,为运营商提供了更多的部 署选择。

## | 3.1 应用场景 |

下行广播/多播在电视业务、应急通信、车联网和机器间通信等场景有广泛 应用。
(1)电视多媒体和娱乐:超高清晰的电视节目和虚拟现实、360 度视角、 Push-to-Talk/Video。
(2)车联网:自动驾驶、驾驶信息、安全驾驶、交通标识提示。
(3)机器间通信:软件更新、公共控制信息。
(4)应急通信:灾难(地震、海啸、台风等)的预警、Amber 预警、化学/ 放射性物质泄漏预警。
在很多应用中,广播/多播所服务的对象是覆盖范围内所有的签约用户。与 单播业务不同,广播/多播业务的物理层通常不支持信道状态信息的实时反馈, 发射端无法实施有效的预编码以及链路自适应和 HARQ。再加上发给每个多播组 的所有用户的数据都是相同的,其性能衡量指标通常是对应于某一数据速率所能 覆盖的范围,而不是每个小区的吞吐量。众所周知,蜂窝通信覆盖的薄弱区域一 般是小区的边缘,原因有两个:第一,小区边缘用户离基站较远,有用信号衰减比较严重;第二,小区边缘离邻区的基站相对较近,受到的干扰也更强。
广播/多播可以是单小区的,如 Single-cell PTM,此时不同小区广播/多播不 同的内容。但在很多情况下,为了弥补小区边缘的覆盖空洞,广播/多播采用单 频网络(Single Frequency Network,SFN)的部署,即多个相邻小区保持精确的 时钟同步,同时同频向覆盖区域的用户发送相同的数据,采用同样的调制编码方 式。在用户终端接收侧,从多个相邻小区发来的信号是相同的,只不过经历了不 同的路损、阴影衰落、小尺度衰落和时延。SFN 情况下,如果是码分复用(Code Division Multiple Access,CDMA),则需要较为复杂的先进接收机来消除由于 传播时延的差异造成的信号间的干扰。在第四代的蜂窝系统中,下行采用正交频 分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM),这十分有助于 SFN 方式的广播/多播网络,因为只要是信道的时延在循环前缀以内,理论上讲, 信号在叠加过程中不会产生干扰。用数学公式来描述,假设终端能够收到从 N 个基站发送的广播/多播信号,其中从基站 i 传来的信号经历的大尺度衰落表示为 Li,小尺度衰落 Hi[k],传播时延为 τ i,相干合并后的信道在频域中的响应为:
image.png
假设参与 SFN 的小区数足够多,干扰可以忽略不计,只有热噪声,类似“无 影灯”式的多点“照射”,此时广播/多播信号在接收端的第 k 个子载波上的信 噪比可以写成
image.png
式(3.2)中的 PT 是每个子载波上的发射功率,Nthermal 是在每个子载波上 的热噪声功率。由于理论上不存在邻区干扰,UE Geometry 只取决于基站之间 的距离(Inter-Site Distance,ISD)。随着基站间距的增大,UE Geometry 的 CDF 向左偏移,覆盖率变差。

| 3.2 LTE 物理多播信道(PMCH)简介 |

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