第 2 章 下行非正交傳輸技術
| 2.2 仿真評估方法 |
2.2.2 鍊路到系統的映射方法
2.2.3 系統仿真參數
系統仿真參數設定包含三大塊，第一塊是仿真的場景及小區的拓撲結構； 第二塊是業務模型；第三塊是具體參數的配置。
1．仿真的場景及小區的拓撲結構
在第三代無線通信和第四代無線通信的前期，系統仿真的小區拓撲一般都 是同構網絡，以宏基站為主，也就是基站間距恒定，發射功率一緻，天線朝向 統一（一個站址包含 3 個 120°的扇區）。宏站間距通常在 500～1730 m，目的 是廣域覆寫，如圖 2-5 所示。
到了第四代無線通信的後期，以及第五代無線通信，在同構網上又引入低 功率節點，其發射功率、天線功率和增益都遠比宏站的要低許多，覆寫範圍也 隻有幾十米。一個宏扇區中通常會部署多個低功率節點，它們的位置比較随機， 成簇或者均勻散布，與宏站組成異構網。低功率節點可以在與宏站相同或者不 同的載頻上發送資料，如圖 2-6 所示，異構網分為同頻異構網和異頻異構網兩 種類型。
對于下行非正交傳輸，普遍的看法是對同構網廣域覆寫的場景更加有效。 原因如下。
• 相比正交傳輸，非正交傳輸的容量增益主要展現在當遠端使用者和近端用 戶複用實體資源時。遠近效應越明顯，非正交傳輸的必要性也越大。這在前面 也分析過。而遠近效應比較容易出現在廣域覆寫場景。否則在異構網中，小區 邊緣的概念被淡化，遠近差别不明顯，采用非正交傳輸的意義不大。
• 廣域覆寫下的一個宏扇區中的使用者數通常比異構網下的無論是宏小區還 是低功率節點覆寫區域的使用者數要多。較多的使用者數有利于排程器對遠端使用者 和近端使用者進行配對，可以降低這個配對過程對其他增加容量的算法的負面影 響，如比例公平。畢竟這些排程算法本質上都是共用有限的使用者池子，池子太 小則加劇排程器的各種優化算法之間的沖突。是以廣域覆寫下的非正交更有望 提高系統的吞吐。
2．業務模型和評定名額
對于資料類業務的模型，簡單的是滿緩沖區（Full Buffer）模型，即用 戶永遠有資料要接收或者發送，而且其能傳輸的速率永遠低于資料的到達速度， 是以發送的緩沖區永遠是滿的，反映的是系統滿載下的情形。實際系統很少工 作在滿負荷情形，比較貼近現實的業務模型是 FTP。根據資料分組的平均到達間 隔和包的大小，可以調整系統的負荷水準。而負荷水準又可以反映在實體資源 的使用率上。通常條件下，資源使用率越高，表明系統負載越高，也意味着一 個扇區的等效的使用者數越多。是以，非正交在系統接近高負載時的增益更顯著。
關于系統仿真的評定名額，Full Buffer 業務模型時，評定名額包括平均用 戶吞吐量、5%邊緣使用者吞吐量和吞吐量的 CDF 曲線；FTP 業務模型時，評定 名額包括平均使用者吞吐量、5%使用者吞吐量、50%使用者吞吐量、95%使用者吞吐量、 資源使用率（RU）。
表 2-3 是非正交下行傳輸的系統仿真參數表。
2.2.4 排程算法
基站側的排程器算法一般屬于系統實作問題，不進行标準化。但是對于非 正交傳輸，排程算法較正交系統要複雜許多，而且對系統性能的影響很大，所 以在标準研究當中還是鼓勵各家公司能盡量詳細地披露，以便互相驗證。相比 正交傳輸，非正交傳輸的排程算法更加複雜，尤其是有多天線預編碼的時候。
1．配對準則
非正交傳輸是将滿足一定條件的多個使用者複用在相同的時頻資源上進行 傳輸。為了降低排程的複雜度，對于一些不滿足配對條件的使用者進行甄别，例 如當兩個使用者的預編碼矩陣的歐式距離過小，或者使用者的距離太近，也就是當 使用者間不存在明顯的遠近效應，那麼這些使用者不能配對進行非正交傳輸。為了 更清晰地描述配對使用者的預編碼矩陣之間的關系，下面舉例進行說明。
假設 UE1 的預編碼矩陣為 W1，秩為 1 r ，UE2 的預編碼矩陣為 W2，秩為 2 r ， 表示如下。
2．功率選擇
當候選配對使用者滿足配對準則時，基站側需要為該候選配對使用者配置設定傳輸 功率，以便配對使用者總吞吐量大。假設 UE1 為近端使用者，配置設定的功率為 1 p ， UE2 為遠端使用者，配置設定的功率為 2 p ，這裡的 1 p 和 2 p 為歸一化的值，滿足下面 的限制條件
3．非正交傳輸 SINR 計算
當基站側為配對使用者配置設定了傳輸功率，需要計算配對後的各自的 SINR 值， 配對後得到的 SINR 可用于計算容量和比例公平的 metric，以及重新選擇 MCS。
假設配對使用者 UE1 和 UE2，UE1 上報的 SINR 為 1 s ，配置設定的功率為 1 p ，用 戶 UE2 上報的 SINR 為 2 s ，配置設定的功率為 2 p ，配對後的 SINR 計算分别表示為
4．PF metric 計算
基站側進行資源配置設定時往往會加一定的度量來判斷，該度量不僅考慮了性能增益，還考慮了使用者曆史排程情況，以盡可能保證各使用者排程的公平性，該 度量稱為 PF metric，表示如下。
5．排程流程
基于上面的配對準則、功率選擇、SINR 計算，以及比例公平因子的計算， 進行資源排程，這裡以子帶（Sub-Band）級别的比例公平排程，排程流程如下。
步驟 1：對某一個子帶，計算使用者進行正交傳輸（SU-MIMO）傳輸時的 PF metric 值，選擇 PF metric 值大的使用者作為正交傳輸的候選使用者。
步驟 2：周遊目前扇區内所有的使用者組合及功率配置設定，計算其組合的 PF metric 值，選擇 PF metric 之和大值對應的使用者組合作為下行非正交傳輸的候 選使用者，記錄其相關資訊。
步驟 3：對比目前扇區候選的正交傳輸使用者與下行非正交傳輸使用者組合的 PF metric 值大小，如果下行非正交使用者組合的 PF metric 值大，那麼目前子帶 進行下行非正交傳輸；如果正交傳輸的 PF metric 值大，那麼目前扇區進行正交 傳輸。如果使用者目前子帶以近使用者身份進行排程，那麼該使用者在其他子帶上将 不能以遠使用者身份進行排程。允許同一使用者在不同的子帶上以不同的傳輸方式 進行傳輸。
對所有的子帶，重複上面步驟 1 至步驟 3。
| 2.3 直接符号疊加 |