第 3 章 下行廣播/多點傳播的非正交傳輸
| 3.2 LTE 實體多點傳播信道（PMCH）簡介 |
| 3.3 廣播/多點傳播業務的非正交傳輸 |
非正交傳輸的原理可以用在下行的廣播/多點傳播業務上，也就是不同速率的業 務在相同的時間、頻率和空間域中傳輸。每一種速率的業務分别針對 UE Geometry 在一定範圍的使用者，如圖 3-3 所示。其中速率較低（基本類）的業務 是面向大多數使用者的，可以覆寫小區邊緣，而速率較高（或稱增強類）的業務 主要适用于離基站較近的使用者。
速率較低（基本類）的業務可以是音頻類的節目或者是像素分辨率較低的 圖像和視訊節目，簽約費用較低，服務群體較大，需要覆寫區域内的多數使用者。 速率較高（增強類）的業務通常是像素分辨率較高的高清圖像和視訊節目，簽 約費用較高，服務群體不大，不必做到廣域覆寫。增強類的業務還可以指臨時 在熱點地區，如體育運動場館、露天演出和集會的場景，覆寫範圍僅僅局限于 這些臨時的熱點，給觀衆以高品質的廣播/多點傳播服務。
| 3.4 仿真性能分析 |
廣播/多點傳播業務的實體層沒有信道狀态資訊（CSI）回報，也沒有 ACK/NACK 回報，是以無法進行鍊路自适應和 HARQ 的重傳。從單鍊路角度而言，在有小 尺度衰落信道上的傳輸速率遠小于相應的香農容量界，用信道容量來描述廣播/ 多點傳播的性能沒有很大意義。一般常用的鍊路評估方法是考察在某一個平均信噪 比下的誤塊率。這裡的平均信噪比是反映一段時間内，小尺度衰落信道的平均 功率。誤塊率是長期的統計。
廣播/多點傳播業務是“一對多”的傳輸，接收使用者數不限，不存在系統容量的 含義。性能通常以某種業務速率的覆寫率來評定。在蜂窩系統，廣播/多點傳播業務 一般在同構網絡（Homogeneous Networks）中部署，參加廣播/多點傳播的單頻網絡 （MBSFN）的基站組成“簇”（Cluster），基站簇的大小可以配置[2]。如圖 3-4 所示，（b）的簇由中心基站及它周圍的一圈 6 個基站組成，（a）的簇由中心 基站及它周圍的兩圈基站組成，共（1+6+12）=19 個基站。基站簇越大，邊緣 效應越不明顯，信噪比總體來講更高，覆寫更好，但對系統的要求更高，如簇 内基站之間的同步精度，回傳網絡的信号傳輸時延等。為了能更好地反映 MBSFN 較好部署時的狀況，可以假設圖 3-4（b）中的配置，并且環繞式重複(Wrap-Around)。
由于廣播/多點傳播實體信道沒有信道狀态資訊回報，發射端無法計算有效的預 編碼矩陣來進行閉環多天線空間複用（Closed-Loop MIMO）。終端也不能回報 秩（Rank）資訊，是以開環多天線空間複用（Open-Loop MIMO）也難以使用。 一般就假設單天線或者兩天線端口，用 Rank = 1 來傳輸廣播/多點傳播的業務。鍊路 到系統的映射是基于誤塊率與長期平均的信噪比的曲線，即滿足 1%誤塊率下， 所需要的平均信幹噪比。鍊路曲線充分考慮 MBSFN 傳輸給小尺度衰落帶來的 額外頻選特性。對于增強層的傳輸，假設來自基本層傳輸的幹擾可以完全消除， 平均信幹噪比的計算公式為
式（3.3）中的系數 α 是增強層發送功率占總發射功率的比例。對于基本層 的傳輸，假設來自增強層傳輸發射功率較低，調制等級和碼率較高，其幹擾難 以消除，平均信幹噪比的計算公式為
表 3-1 是廣播/多點傳播實體信道系統仿真參數[3]。
仿真有兩種情形：（1）隻有一層的廣播/多點傳播傳輸，即所有的發射功率都 配置設定給了低速率（基本類）業務；（2）兩層的廣播/多點傳播傳輸，高速率（增強 類）業務和低速率（基本類）業務的發射功率比值有 5 種：[10% : 90%]、 [20% : 80%]、[30% : 70%]、[40% : 60%]和[50% : 50%]。圖 3-5 顯示的是單層廣 播/多點傳播傳輸情形的下行寬帶信幹噪比（Signal to Interference and Noise Ratio， SINR）的 CDF 曲線。因為隻有熱噪聲，大多數使用者的信幹噪比在 15 dB 以上。
圖 3-6 是在不同的功率配置設定下，增強層的下行寬帶信幹噪比的 CDF 曲線。 與直覺經驗相符，當配置設定給增強層的功率增大後，信幹噪比的 CDF 曲線向右 移動。
圖 3-7 是在不同的功率配置設定下，基本層的下行寬帶信幹噪比的 CDF 曲線。 注意到當配置設定給基本層的功率從 90%降低到 50%後，基本層的信幹噪比的 CDF 曲線向左有較大的移動。
圖 3-8 是頻譜效率與基本層發射功率比率的一系列曲線，分為三類。粗線 代表單層傳輸的性能。因為全部功率都分給了基本層，曲線不随功率配置設定的不 同而有變化，在 95%覆寫下能保證 4 bit/（s·Hz）的頻譜效率。
虛線代表基本層的性能，而實線代表增強層的性能。當隻有 50%功率分給 基本層時，基本層在 95%覆寫下隻能保證 0.8 bit/（s·Hz）的頻譜效率，但此 時增強層在 95%覆寫下能保證 3.1 bit/（s·Hz）的頻譜效率，在 15%覆寫下竟 然能夠保證 13.5 bit/（s·Hz）的頻譜效率。當更多功率分給基本層時，例如 80%， 則基本層在 95%覆寫下隻能保證 2.1 bit/（s·Hz）的頻譜效率，而增強層在 15% 覆寫下能保證 12.2 bit/（s·Hz）的頻譜效率。這也确實反映了當有基本層和增 強層存在不同覆寫要求時，遠端使用者（多半為基本層）與近端使用者（多半為增 強層）構成遠近效應，進而可以增加總的頻譜效率。圖 3-8 給廣播/多點傳播的蜂窩 營運商一個參考，幫助在覆寫和業務品質之間做好權衡。
| 參考文獻 |
[1] 袁弋非. LTE-Advanced 關鍵技術和系統性能[M]. 北京：人民郵電出版 社，2013.
[2] 3GPP, RP-150860. Motivation on the study of PMCH using MUST, MediaTek, RAN#68, June 2015, Malmo, Sweden.
[3] 3GPP, RP-150979. Multi-rate superposition transmission of PMCH, ZTE, RAN#68. June 2015, Malmo, Sweden.