LTE網(wǎng)絡長循環(huán)前綴支持eMBMS
針對LTE的演進多媒體廣播多播服務(eMBMS:Evolved Multimedia Broadcast Multicast Service),主要目標是:指定使用長循環(huán)前綴(例如大于33.33μs)的方式,以在用于大型SFN時延擴展環(huán)境(例如15km或更大的站點間距離)的混合單播/eMBMS載波中使用,從而確保在同一載波上共存?zhèn)鹘y(tǒng)前綴和新前綴,同時實現(xiàn)至少2 bps/Hz的頻譜效率。
在當前LTE規(guī)范中,雖然沒有為7.5kHz子載波間隔定義信令,但可以同時支持15kHz子載頻間隔和7.5kHz子載頻間隔。TS 36.211針對不同的小區(qū)半徑定義了兩種不同的CP長度,即正常CP和擴展CP。表1概括了TS 36.211中定義的這些OFDM參數(shù)。

對于單播傳輸,UE根據(jù)PSS和SSS之間的定時關系檢測到的小區(qū)可以配置正常CP或擴展CP??紤]到多小區(qū)傳輸造成的大時延擴展,MBSFN傳輸僅支持擴展CP。
對于15 kHz子載波間隔,擴展循環(huán)前綴(CP)長度為16.67us,而對于7.5 kHz子載頻間隔,擴展CP長度為33.33us。基于仿真,下表2中給出了頻譜效率方面的系統(tǒng)仿真結(jié)果。

從表2可以看出,當ISD(站間距)為1732m時,通過16.67us CP長度可以實現(xiàn)頻譜效率目標(即2bps/Hz)。請注意,在現(xiàn)有網(wǎng)絡中,很少部署大于1732m的ISD,LTE中的模擬普遍假設1732m為ISD值的上限。
大覆蓋范圍(如1732米ISD)可能導致不同位置UE的接收功率存在顯著差異。用于MBSFN傳輸?shù)腗CS由接收eMBMS服務的UE所經(jīng)歷的最差信道質(zhì)量決定,即使靠近基站的一些UE可能具有相當好的信道質(zhì)量。在這種情況下,可以考慮PMCH的疊加傳輸。在不損失基本層性能的情況下,使用PMCH的疊加傳輸可以提高整個系統(tǒng)的頻譜效率。
在電視服務的背景下,eMBMS部署有兩種主要場景:
場景1:傳統(tǒng)移動網(wǎng)絡運營商(MNO:mobile network operator )在其網(wǎng)絡中提供電視服務
在這種情況下,MNO利用現(xiàn)有的eNB更有意義,既可以使用現(xiàn)有的部分運營商,也可以添加新的運營商來提供eMBMS服務。
重新使用現(xiàn)有站點/eNB/天線時,系統(tǒng)僅限于當前最大發(fā)射功率和eNB的天線配置。因此,在大多數(shù)典型的蜂窩環(huán)境中,eMBMS實現(xiàn)令人滿意的頻譜效率所支持的站點間距離(ISD)不大,通常小于10km。這在LTE的物理層中已經(jīng)得到了支持。唯一缺失的是更高層的信令,以實現(xiàn)33.33 us CP的操作。
對于移動網(wǎng)絡中的小區(qū)大覆蓋范圍(ISD>10km),最相關的情況是農(nóng)村情況,在農(nóng)村,路徑損耗可以更低,eNB天線可能更高,以支持更大的覆蓋范圍。即使在這種情況下,接收機(如機頂盒)上的屋頂天線仍可能需要,以使如此大的蜂窩尺寸可行。這當然需要進一步評估。
如果具有如此大的小區(qū)大小的eMBMS是可行的,即使運營商部署了更密集的小區(qū)站點,運營商也可以選擇只升級其中一些小區(qū)站點(托管eNB或其他RAT的節(jié)點)用于eMBMS服務,這可以大大降低成本。
場景2:傳統(tǒng)電視廣播運營商使用LTE技術提供廣播電視服務
這將取代傳統(tǒng)的DVB技術。
這更可能需要eMBMS運營商的獨立運營,因為這樣的運營商通常沒有任何現(xiàn)有的LTE運營商。
廣播運營商首先需要投資收購/租賃所有站點/eNB,以支持廣播電視的全國范圍覆蓋。目前定義的eMBMS CP為16.67和33.33 us,可支持的站點間距離(ISD)限制在10公里以內(nèi)。與傳統(tǒng)的DVB廣播系統(tǒng)相比,這將需要對大量站點/eNB進行大量的初始投資,因為傳統(tǒng)的DVB-廣播系統(tǒng)的ISD可以超過30公里。這可能會限制eMBMS的廣泛部署。
廣播運營商可以為eNB提供與傳統(tǒng)MNO不同的配置。例如,它可能允許更高的傳輸功率(由于不同的法規(guī)),并且可能有更高的塔(例如,通過將一些現(xiàn)有站點重新用于DVB)。這些場地有時被稱為高功率高塔(HPHT:High Power High Tower)場地。HPHT站點可能提供更大的覆蓋范圍,因此可以為eBMS支持更大的ISD。這反過來將允許運營商部署更少的站點,并大大降低成本,前提是此類更大的ISD可以支持LTE eBMS。
在這兩種情況下,將eMBMS的ISD增加到10公里以上,可能會為廣播運營商提供經(jīng)濟高效的eMBMS部署選項。
為了適應更大的ISD,需要更長的循環(huán)前綴。CP的必要性取決于對相關場景的評估。例如,下表建議了兩種新的numerology?方法來支持更長的CP。循環(huán)前綴66.67us和100us分別可以大致容納20km和30km的ISD。之所以建議這些參數(shù),是因為它們:
保持一個PRB中的RE總數(shù)為144
1)不同CP?處理MAC/RLC保持不變
使CP的開銷小于整個符號的20%。
2)超出此范圍將降低峰值吞吐量,超出可接受的水平。
