多点协作传输

多点协作传输（精选5篇）

多点协作传输 篇1

一、系统模型

本方案使用的Co MP系统模型:其中基站BS1、BS2、BS3配置多根天线,各用户由于体积、功耗和硬件复杂度因素的限制,只能配置单天线。各用户先计算出单链路反馈索引矢量,根据该反馈索引矢量将对应的信息反馈给基站BS1、BS2、BS3,然后基站BS1、BS2、BS3根据接收到的反馈索引矢量对各用户进行分组调度,得到最终的待服务用户集合,接着重构出该用户集合的下行信道矩阵,以实现发射端的联合预编码。

二、实现步骤

本方案的实现步骤如下:

步骤1:

基站端和用户端预先存储着离线码本Ω={W1,…Wp,…,WN},其中Wp为码本空间Ω的第p个码字,p=1,…,N,N=16为码本大小。

步骤2:

用户i估计出所有基站到它的下行信道矢量:

其中hij为基站j到用户i的单链路信道矢量,i=1,…,U,j=1,…,B,U为用户数,B为基站数,(·)T为转置运算。

步骤3:

用户i计算出对应的单链路信道方向:

步骤4:

用户i根据最小距离准则,选择内积最大的序号作为单链路信道方向hij的码字序号:

步骤5:

步骤6:

用户i将信道质量指示γij与预设门限值γth比较,得到其下行反馈索引矢量vi,其中,预设门限值th根据系统要求的平均反馈开销设置。

步骤7:

基站根据接收到的下行反馈索引矢量vi,将满足条件vi=dk的所有用户划分到第k个子组Ek内,得到第k个子组Ek所含的用户集合:

其中,用户集合U(k)的第m个元素u(k)m满足条件:

k=1,…2B,m=1,…,Uk,dk为第k个子组Ek的索引矢量,Uk为第k个子组Ek所含用户的个数。

步骤8:

基站选取待调度子组集。

步骤(8-A):

基站剔除掉第1个子组E1的索引矢量d1;

步骤(8-B):

基站根据剩余子组E2~E2"的索引矢量d2~d2"产生正交集:

步骤(8-C):

基站从正交集G中随机选择第q个元素gq作为待调度子组集。

步骤9:

本步骤的实现如下:

步骤(9-A):

步骤(9-B):

基站对该下行信道质量指示的大小进行排序,即

步骤10:

本步骤的实现如下:

步骤(10A):

基站根据单链路信道方向和用户集合重构下行信道矩:

为最终的待服务用户总数;

步骤(10B):

其中tr为预编码矩阵的列向量,r=1,…,U,(·)-1为求逆运算;

步骤(10C):

基站对列向量tr作归一化处理得到新列向量:

从而得到最终的预编码矩阵:

三、仿真结果与分析

采用新方法,基站数B=3、用户数U=3×30=90、每个基站的发射天线数M=2、每个用户的接收天线数R=1、码本大小N=16。

(1)在信噪比SNR取0d B、5d B、10d B、15d B时,对传统信噪比方案的平均反馈负载比随预设门限值变化情况进行蒙特卡罗仿真,并与理论曲线进行对比,当信噪比从0d B变化到15d B时,信噪比越大,用户的接收功率也就越大,那么信道质量指示高于门限值的概率随之增大,从而反馈开销也增大;仿真曲线与理论曲线基本一致,该仿真验证了理论分析的正确性。

(2)当预设门限值从0d B增大到20d B,对应的平均反馈负载比从3减小到0,说明本方案能够通过提高预设门限值降低系统的平均反馈开销。此外,在预设门限值为10dB处,本方案相对于传统信噪比方案其平均反馈负载比减少了0.3。

(3)在信噪比SNR取10dB时,对本方案与传统信噪比方案的平均回程负载比随平均反馈负载比变化情况进行蒙特卡罗仿真,对于传统信噪比方案,平均回程负载比恒等于1,而对于本方案的用户分组调度方法,平均回程负载比小于或等于1,且随平均反馈负载比成线性增长,与上述理论分析完全吻合。

摘要：本文提出一种Co MP系统中的新方案,以实现在保证系统吞吐量较高的同时,进一步降低了系统的平均反馈开销和平均回程开销。基站根据接收到的反馈索引矢量对用户进行分组,在每个子组内分别进行用户调度,得到待服务用户,进而对待服务用户进行预编码。

关键词：MIMO系统,多点通信传输,改进

参考文献

[1]John G.Proakis,Digital Communications,Fifth Edition,电子工业出版社,2009.

[2]薛超,林睿,张成强.LTE-A系统中的Co MP分簇算法[J].中国科技论文在线,2010.12.

多点协作通信系统关键技术分析 篇2

一、多点协作通信系统的技术运行

多点协作通信系统内, 上行信道模型与下行信道模型, 属于两个主体的模型, 与MIMO系统技术类似, 表现出多址接入信道的特征。多点协作通信系统运行时, 很容易在不同用户群体的单一天线内引起对偶性问题, 或者在发射端、接收端设计多副天线, 会有对偶性问题, 如:多点协作通信系统的发射端和接收端, 均配置一根独立运行的天线, 此时通信作业就存在对偶性的问题, 导致通信系统处于高风险的状态[1]。目前多点协作通信系统内的用户群体越来越多, 应该在基础上实行安全控制, 积极转化多点协作通信网络, 以便获得上线的容量, 保障多点协作通信系统的稳定与安全, 所以多点协作通信系统比较注重关键技术的运用, 用于强化多点协作通信系统的安全控制力度, 改善通信系统的运行环境。

二、多点协作通信系统的关键技术

1、OFDM-MIMO技术。

OFDM技术, 是正交频分复用技术, MIMO技术是指在多点协作通信系统的发射端和接收端, 分别采用多个发射和接收天线, 改善通信的质量。OFDM-MIMO技术的结合应用, 解决了多径衰落的问题, 直接降低了衰落的机率, 在多点协作通信系统的频域中, 把多径衰落信号改为平坦信道, 实现频率上的转化, 以此来提高通信数据的传输效率[2]。OFDM与MIMO技术, 同属于窄带技术, 应用到多点协作通信系统中, OFDM技术可以分配并调度多点协作通信系统中的资源, 配置链路试配技术, 结合信道频率, 积极提升通信的效率, MIMO技术, 以OFDM技术为基础, 使用信道空间选择, 保障系统宽带宽度的稳定, 消除潜在的干扰、冲击等风险, 促使频率得到有效的提升。

2、MIMO中继技术。

MIMO中继技术, 属于MIMO与中继技术的结合。中继技术用于处理电波衰减的问题, 维护发射端功率的稳定性, 提高多点协作通信系统的数据速率, 维持通信质量[3]。MIMO中继技术的应用, 作用在多点协作通信系统的源节点、目的节点中, 以便获取分集的增益效果。多点协作通信系统的中继节点位置, 使用MIMO节点设计, 致力于在源节点、中继节点处构成多跳节点系统。MIMO中继技术, 提高通信用户的服务水平, 减少信道衰落的发生次数, 因为此项技术涉及到多套射频设备, 所以增加的硬件会产生过多的干扰, 此时应该采用中继/天线选择技术, 保护好多点协作通信系统的运行资源, 有效规避系统干扰, 保护通信系统的运行环境。

3、干扰协调技术。

干扰协调技术在多点协作通信系统中的应用, 提高了系统自身的安全性, 排除干扰对系统安全的影响。干扰协作技术采用系统模型设计的方法, 确保其符合多点协作通信的基本需求。系统模型能够确定多点协作通信系统的状态, 分析线性及非线性的状态, 把控好系统资源的分配, 在接收端采取防干扰处理, 同样将干扰协调技术应用到后续检测内, 比对基础的信息资源, 支持通信系统的安全运行。干扰协调技术要控制好矩阵资源, 增强不同形态的矩阵编码排列, 按照排列顺序, 有效规划信息资源, 促使多点协作通信系统, 能够处于高质量的运行状态。干扰协调技术, 能够灵活的运用到多点协作通信的基础性资源管理内, 预防后续运行中出现干扰因素。

4、蜂窝系统应用技术。

蜂窝系统应用技术, 控制了多点协作通信系统的资源分布, 促使信息资源能够按照运行模式进行分布, 保障信息基础稳定性。蜂窝系统应用系统, 利用仿真试验的方法, 量化多点协作通信系统中的信息元素, 实现高质量的资源构成, 也可以应用到信息基站的处理方面[4]。例如:蜂窝系统应用技术, 根据多点协作通信系统基站的运行情况, 完善基站运行时的合作机制, 转变基站中的系统资源, 缓解通信系统的风险压力, 保证基站能够准确的指导通信系统运行, 站在实际情况的环境下, 实现基站对多点协作通信系统的资源协调与处理, 增强系统的运行性能。

结束语:多点协作通信系统的关键技术, 改善了通信运行的环境, 表现出实践性的优势, 能够在根本上完善通信系统的性能, 杜绝发生安全问题。多点协作通信系统运行中, 按照具体要求规划关键技术, 维持多点协作通信系统处于高性能、高速率的运行状态。

参考文献

[1]王辉.协作通信关键技术[D].北京邮电大学, 2015.

[2]丁铭.多点协作通信系统的关键技术研究[D].上海交通大学, 2011.

[3]庄翔.多点协作通信系统的关键技术研究[J].科技创新与应用, 2016, 12:87.

多点协作传输 篇3

关键词：多点-多用户协作,协作切换,最小信道能量值

分布式网络支持协作多点切换。在分布式蜂窝网络中, 小区内分散部署的多个射频拉远单元 (radio remote unit, RRU) 通过光纤与室内基带处理单元 (building baseband unit, BBU) 相连接, 基带数据由BBU集中处理。持协作多点使得切换场景不再是传统的单个小区之间的切换, 而是小区集合之间的协作切换。

Yang等[1]提出了在多跳中继网络中终端的切换策略。唐德军等[2]提出了一种双协作中继切换流程, 该方法确保了在切换过程中信息传输的同步性, 此外, 该方法以信号强度和时延作为切换判决, 能够实现两个中继节点同时参与协作切换。Becvar等[3]通过对切换过程的扫描阶段进行改进, 减小了信息交互时延。Cui等[4]提出了一种分布式动态管理模式下的切换机制, 该机制可以有效减小信号和数据传输的开销, 降低切换时延及由切换导致的丢包率。Hung等[5]提出了一种Mesh网络中的无缝切换机制, 该机制以付出可接受的存储代价来换取极低的切换时延, 同时大幅降低因切换导致的丢包率。韩静[6]提出了一种基于位置信息辅助的分集集合更新方法。该方法的特点是能减小更新次数并保持接收信号强度在一个较好的水平。

目前大部分关于协作切换的研究主要针对用户端或基站端的单端协作展开, 本文考虑多点-多用户的双端协作这一场景的协作切换, 通过对“RRU/UE协作组合备份”品质进行有效地动态监测, 自适应地选择“协作软切换”或“协作硬切换”模式。可保证低的切换率, 提高切换成功率。

1 多点-多用户协作传输下的信道建模

将RRU定义为传输点, 可以将分布式蜂窝网络中存在的各种可能的传输模式统一为“多点-多用户协作”传输。传统的单点-单用户、单点-多用户和多点-单用户模式可看作是“多点-多用户协作”传输架构下的特例, 在多点之间和多用户之间都可能采用协作或非协作方式。每个多点-多用户协作组由若干个RRU和UE组成, 简称为RRU/UE协作组合。

假设基站端有N个RRU进行协作, 构成协作端集合RRU={RRU1, RRU2, …, RRUN}, 用户端有M+1个用户进行协作, 其中UE0为源节点, UEi (i=1, 2, …, M) 为中继节点, M个中继节点构成协作用户集合UE={UE1, UE2, …, UEM}。

假设每个RRUk配备有L (L≥2) 根接收天线, 而出于实际情况考虑, 每个UE只配备有一根接收天线。令表示UEp (0≤p≤M) 到RRUk (1≤k≤N) 的第q (1≤q≤L) 根天线之间的链路的复信道系数, gj表示源节点UE0到中继节点UEj (1≤j≤M) 之间的链路的复信道系数, 、gj都是服从瑞利分布的随机变量。则RRUk (1≤k≤N) 与UEp (0≤p≤M) 上行链路复信道系数向量为

在UE协作中采用AF协议, 根据AF协议, 可以把协作的过程分为两个时隙来实现。

1.1 第一个时隙

源节点UE0以功率p0向目的节点RRUk和中继节点UEp广播功率归一化信号s (t) 。则RRUk的第q (1≤q≤L) 根天线接收到的信号可以表示为经过衰减的源节点UE0的信号与噪声信号之和:

式 (2) 中为服从均值为0, 平均功率为的加性高斯白噪声。

合并RRUk端在第一个时隙所有天线接收到的信号, 得到的信号y0k (t) :

写为:

同样地, 协作用户集合UE内的每个协作点UEj (1≤j≤M) 在第一个时隙内接收到的信号 (t) 表示为

式 (5) 中nj (t) 为服从均值为0, 平均功率为的加性高斯白噪声。

对中继节点UEj (1≤j≤M) 接收到的信号 (t) 归一化, 得到:

1.2 第二个时隙

协作点UEj (1≤j≤M) 将接收到并归一化后的信息rj (t) 以放大转发方式以功率p1发送给协作端集合RRU, 那么RRUk的第q (1≤q≤L) 根天线接收到的信号可以表示为:

合并RRUk端在第二个时隙所有天线接收到的信号, 得到的信号yj'k (t)

式 (8) 中

合并RRUk在两个时隙内收到的信号为yjk (t) 。

于是RRU/UE协作组合的等效矩阵H建模为

2 最小信道能量门限约束

对于多点-多用户协作组合RRU/UE, 计算其信道矩阵估计样本的“F-范数”平方的平均值, 值描述了RRU/UE信道可以提供的平均信道能量, 表示为:

式 (11) 中Tr (*) 表示求迹, (*) H表示求共轭转置, Hj为信道矩阵的估计样本, Q为参与时间平均计算的符号周期数。

采用用户的最低SNR需求作为Qo S参数指标。信噪比 (SNR) 可由式 (12) 定义。

式 (12) 中N0表示噪声功率的总和。

根据式 (12) , 可以推导出一个最小信道能量值, 将其设定为协作切换门限。

式 (13) 中SNRL为满足用户Qo S要求的最低SNR值。

定义矩阵Am×n的行平方和范数为

式 (14) 中表示矩阵Am×n第一行元素的平方和, 其余的类似。

定义矩阵的列平方和范数为

式 (15) 中表示矩阵Am×n的第一列元素的平方和, 其余的类似。

3 支持多点-多用户协作切换算法具体流程

以RRU/UE组合备份集合为出发点, 多点-多用户协作切换流程描述如下。

第一步:动态监测与更新。

中心控制器每间隔一定时间启动监测当前协作组合的“品质”和“RRU/UE组合备份集合”中各组合的“品质”。

(a) 判断当前协作组合是否满足时频同步要求, 不满足则执行第二步操作。

(b) 若Eave

(c) 若成立 (N为矩阵H的行数) , 则表明RRUk接收到的信号的SNR已经很小, 不能满足用户通信的Qo S要求, 把RRUk从当前的协作组合中剔除。同时更新矩阵H, 把‖H‖c所确定的行n (1≤n≤N) 从矩阵H中删除。

(d) 若且M+1>1 (M+1为矩阵H的列数) 成立, 则表明所有RRU端接收到UEr发送的信号的SNR已经很小, 不能满足用户通信的Qo S要求, 把UEr从当前的协作组合中剔除。同时更新矩阵H, 把‖H‖r所确定的列m (1≤m≤M+1) 从矩阵H中删除。

(e) 判断“RRU/UE组合备份集合”中各组合是否存在不满足时频同步要求或者不满足Eave>Emin条件的RRU/UE组合, 若存在则将其从备份集合中剔除。

(f) 判断下一个启动时刻是否到达, 若未到达继续等待, 若到达, 返回 (a) 。

第二步:切换判决。

若存在满足条件的协作组合RRU/UE, 则执行协作软切换;若不存在满足条件的协作组合RRU/UE, 则执行协作硬切换。

第三步:切换执行[7]。

协作软切换:中心控制器将RRU/UE组合备份集合中对应的平均信道能量值Eave最大的RRU/UE组合分配给源节点, 作为源节点的目标切换组合, 完成软切换。

协作硬切换: (1) 中心控制器通过RTS/CTS握手协议初步建立新的RRU/UE组合空间; (2) 中心控制器对RRU/UE组合空间内的各组合进行基于两次优选算法的筛选以获得新的“RRU/UE组合备份集合”, 并将备份中“品质”最优的组合分配给源节点, 作为源节点的目标切换组合, 完成硬切换。

4 仿真结果与分析

为了验证本文提出的多点-多用户协作切换方法的性能, 通过MATLAB仿真软件进行仿真。仿真参数设置如下:场景为市区微蜂窝环境, 7个半径为500 m的小区, 每个RRU配备两根天线, 发射功率43 d B·m;小区内随机分布100个单天线空闲UE, 发射功率24 d Bm, 其运动速度和方向分布服从[30km/h, 200 km/h]和 (-π, π]的均匀分布。载波频率fc=2 GHz, 子载波间隔Δf=15 k Hz, 仿真时长600 s, 采用3GPP TR25.996的SCM信道模型。对于A3切换算法取HOM=4 d B, TTT=2 s。

仿真中使用以下指标来衡量算法的性能。

1) 单位时间内切换的次数:定义为在设定的仿真时长内发起切换的总次数与仿真时长的比值。切换次数越低性能越好。

2) 切换失败率:定义为切换失败次数与总切换次数的比值, 失败率越低性能越好。

图1描述了本文提出的基于最小信道能量的多点-多用户协作切换算法与传统A3切换算法在相同仿真条件下的单位时间内切换的次数的对比图。A3切换算法的单位时间内切换的次数为9.36次, 基于最小信道能量的多点-多用户协作切换算法的单位时间内的平均切换次数为1.74次。可以看出, 在相同的场景和时长内, 本文提出的算法比传统的A3算法单位时间内切换的次数低。

图2描述了本文提出的基于最小信道能量的多点-多用户协作切换算法与传统A3切换算法在相同仿真条件下的切换失败率的对比图。A3切换算法的切换失败率为4.31%, 基于最小信道能量的多点-多用户协作切换算法的切换失败率为1.43%。可以看出, 在相同的场景和时长内, 本文提出的算法比传统的A3算法切换失败率低。

从上面的仿真结果对比可以得出结论:本文提出的基于最小信道能量的多点-多用户协作切换算法性能上要优于传统的切换算法。

5 结束语

传统的基于单端的协作切换算法, 其切换频率较高, 切换失败率较高。针对本问题, 提出基于最小信道能量的多点-多用户协作切换算法, 仿真表明, 该方法较传统的方法有低的切换率, 高的切换成功率。

参考文献

[1] Yang Hyeonchae, Lee Hyunjeong, Lee Meejeong.A mobility management protocol for multi-hop relay networks.ICACT, 2008:37—42 , 17—20

[2] 唐德军, 陈春林, 李云.基于IEEE 802.16j的协作中继切换方法.重庆邮电大学学报, 2010;22 (3) :283—288

[3] Becvar Z, Mach P, Bestak R.Optimization of handover scanning procedure in WiMAX networks with relay stations.ISWPC, 2008:7—9 , 581—585

[4] Cui Hongyan, Tian Hui, Xu Haibo, et al.The research on handoff strategy in Beyond 3G wireless networks.The Journal of China Universities of Posts and Telecommunications on, 2006;13 (2) :26—30

[5] Vo H Q, Hong C S.A novel scheme for seamless hand-off in wireless mesh networks.IEEE RIVF, 2008:13—17, 147—153

[6] 韩静.无线中继系统中资源分配与切换机制的研究.北京:北京邮电大学, 2008

多点协作传输 篇4

LTE(长期演进)属于第三代合作伙伴组织制定的UMTS(通用移动通信系统)技术标准的长期演进范畴。在LTE系统中,OFDM(正交频分复用)和MIMO(多入多出)[1,2]等技术的引入,使得频谱效率和数据利用率得到显著提高。当LTE被应用到同频组网中时,对于同小区内的用户来说,由于RNTI(无线网络标识)序列的设定,用户之间不会产生干扰。但对于相邻小区间的用户而言,如果被分配到相同的频率资源,且又处于两个或3个小区的边界时,就很容易产生同频干扰。

本文研究了一种上行无线资源调度方式。通过设定一个门限值,将协作小区内的用户分为边缘用户和中心用户,边缘用户在服务小区和协作小区内同时进行资源协作分配,将相邻小区的相同频率资源分配给同一个用户;中心用户只在所属小区内进行频率资源分配。这样就可以有效地提高小区边缘用户的接收信噪比,减小干扰,达到降低传输误码率、提高系统吞吐量的目的。

1边缘用户与中心用户的判定

对于同一小区/扇区中的所有用户,采用门限m_thSFR()判定方法将其划分为中心用户和边缘用户。先设定某个接收信噪比值为判定门槛值,然后获取某个用户到相邻小区/扇区的RSRP(参考信号接收功率),将该用户到服务小区的RSRP值与各邻区的RSRP值进行比较,若RSRP-servecell(服务小区RSRP)与RSRP-neighborcell(相邻小区RSRP)的差值 < 门槛值,就判定该 用户为边 缘用户;若RSRP-servecell与RSRP-neighborcell的差值>门槛值,则判定该用户为中心用户。根据仿真结果适当调整门槛值,便可找到较为适宜的门槛值,并将其确定为划分中心用户和边缘用户的标准值。区分标准值的高低直接决定了边缘用户对于总用户的占比,也直接影响着频谱利用率。

以PRB(物理资源块)来区分两类用户的可选资源范围。由于上行业务信道所用的资源分配方式受限于LTE的上行单载波特性,必须使用连续的资源分配方式为用户分配频谱资源,所以这里选择连续的资源分配方式。通过DCI(下行控制信息)格式0进行上行调度时,将RIV(资源指示值)告知用户,用户由此解出具体的资源起始位置和分配的资源长度信息。以100PRB的带宽为例,设控制信道占用第0个和第99个PRB,小区/扇区中心用户传输共享信道的可用PRB为1至98,边缘用户共享信道的可用PRB可设为1至25。边缘用户可用PRB的占比是可以调整的,划分中心用户和边缘用户的区分标准值设定不同,边缘用户相对于总用户的占比也就不同,边缘用户可选资源占比自然也应有所区别,占比值同样可以通过仿真进行调整确定。

2资源分配模式的选择

对于扇区/小区中心用 户,采用非频 选模式的PRB分配方式;对于边缘用户,则采用非频选与频选模式共存的方式;所有用户都采用非跳频[3]的资源分配方式。

(1)非频选模式的PRB分配。非频选模式在对某个用户进行资源分配时只考虑其相应业务承载所需的PRB数和剩余PRB的数目,据此来决定实际所需的PRB数目,唯一的约 束条件是 分配的PRB数满足2x·3y·5z的关系,其中x、y、z是正整数,即某个用户被分配到的PUSCH(物理上行共享信道)传输的PRB数应当属于以下集合:

(2)频选模式的PRB分配。频选模式在对某个用户进行PRB分配之前,首先要按照频选度量值对进入调度的用户进行排序[4]。从提高频谱利用率的目的出发,如果某个用户的流量很小,传输过程中其需占用的PRB数量就不会多,那么对其进行频选调度所减少的RPB数也就很少;如果某个用户的信道质量低劣,便难以支撑高阶调制的需求,进行频选调度的效果也就不会明显。由于在实际的传输过程中,每个用户所需的PRB数不同,每个PRB传输的时间不同,经历的随机衰落也不同。因此,应按用户信道所需流量大小及信道质量的好坏对用户进行比选,根据用户所需流量和信道情况估算出每个用户的频选度量值,并按该度量值为其进行优先级排队和资源分配,这样才能有效地提高基站的频谱效率与吞吐量。

我们采用用户吞吐率与子带频谱效率的乘积作为用户频选度量值,用w_fs表示,则

式中,w_(ue-th)表示用户吞吐率,该值等于各用户承载吞吐率之和;w_(wb-se)是子带频谱效率,表示每个子载波 承载的比 特数,需注意的 是应将w_(wb-se)接近最小值的用户排除在外。

频选模式的PRB分配涉及到用户在子带上度量值的问题。对于某个确定的TTI(子帧传输时间长度),采用优先等级算法优先为在该子带上有最大度量值的用户分配资源。如果发生相邻两个子带都分配给同一个用户的情况,就将其合并作为一个包络岛处理。为便于实现,暂时只考虑Type0类型的上行资源分配,一个用户只分配给一个包络岛,如出现多于1个的情况 ,只保留一个,其余的释放。

3收发天线设置与接收数据处理

在本模型中,用户发送端的每个物理天线发送的数据,同时由接收端的两根天线接收。信号传输采用单用户MIMO[5]的传输方式,对于小区中心用户的一天线,在相应PRB处传输资源,信号同时被eNodeB的两个天线接收。对于边缘 用户,则由相邻的两个或3个小区同时接收该信号,并将相邻小区接收的信号相加,然后再进行联合解码。

对于边缘用户来说,为了对某一时刻接收到的所有TB(传输块)进行解码,不同小区的接收处理数据应该汇聚在一起。在计算机系统仿真中,相邻基站接收数据的合并可以借鉴以增量冗余方式对重传数据进行处理的方式,直接将协作集内小区接收SINR(信号与干扰加噪声比)累加作为服务小区等效接收SINR的方式建模,以实现上述的上行分集增益。对于1用户联合接收而言,在服务小区对用户的数据进行接收时,将分别计算本小区收到的该用户的SINR值以及协 作小区收 到的该用 户的SINR值,并进行合 并操作,将合并后 的结果用 于rightReception(正确接收)的判决;对于2用户联合接收而言,只在用户的服务小区进行与1用户联合接收类似的操作(但需要考虑虚拟多用户MIMO时基站接收天线的分配),在用户的协作小区则不再进行处理。

4仿真结果

仿真中具体参数设定如表1所示,所有小区均按三扇区小区考虑。

在上述参数设定条件下,分别对每扇区10用户、总计210用户,以及每扇区25用户、总计625用户两种场景进行了仿真。

4.1判定门槛值与边缘用户比例关系

不同门槛值与CoMP (多点协作)用户数量及比例之间的关系的仿真结果分别如表2、表3所示,CoMP用户数量指边缘用户数量。

从表中可发现,在两种场景下边缘用户比例都随门槛值设置的提高而快速增加,边缘用户比例过大或过小都不利于频谱资源的有效利用,需通过多次仿真和测试找到比较合理的门槛值。

4.2CoMP方式对系统吞吐量的影响

仍按每扇区10用户和每扇区25用户两种场景进行仿真,仿真结果分别如图1、图2所示。

图1和图2表明,在特定的误码率范围内,当误码率一定时,采用CoMP的联合接收方式对系统吞吐量有比较明显的提升作用。

5结束语

多点协作传输 篇5

一原有模拟传输系统的状况

原有的传输系统存在这样一些问题:送江西全省有线网络的传输平台以模拟设备为主, 无法适应国家发展数字电视的要求;经过长距离传输视音频信号严重劣化, 到达用户终端时, 收听收看质量较差, 难以满足观众需求;多个频道的备份设备质量较差, 指标劣化, 传输的可靠性难以得到保障;到江西广播电视网络公司、卫星地球站的路由单一, 安全性及可靠性较差, 不能满足广电总局新出台《广播电视安全播出管理规定》的要求。

二数字传输系统的设计需求

江西电视台需要将各个频道播出的信号利用光缆传输至江西广播电视网络公司中心机房, 江西电视台播控中心机房将SDI信号作为信号源输入, 通过信号编码、复用后, 江西广播电视网络公司中心机房将接收四路ASI流信号, 两端之间距离约为2公里;

江西广播电视网络公司中心机房将CCTV-1信号采用ASI方式通过光缆传输至江西电视台播控中心机房, 由播控中心机房对信号进行解码, 输出SDI信号, 与总控系统接收的CCTV-1卫星信号一同送至2选1自动倒换器, 经自动倒换器输出至播出系统;

江西电视台新闻素材由播控中心机房利用光缆传输至江西广播电视网络公司中心机房, 最终传送至中央台, 信号传输端将两路SDI作为信号源输入, 江西广播电视网络公司中心机房接收两路SDI信号;

江西广播电视网络公司中心机房利用光缆传输两路江西全省各地市新闻信号至江西电视台播控中心, 信号传输采用SDI格式;

江西广播电视网络有限公司机房接收到江西电视台播出部传输的ASI信号后, 再通过光分配器将主、备ASI光信号传输至南昌市广播电视网络有限公司中心机房;

为配合省卫星地球站系统改造, 与省卫星地球站系统对接, 江西电视台播控中心机房传送四路ASI信号到卫星地球站, 分两路路由, 构成主备四路信号;

江西电视台播控中心机房传送四路SDI信号至发射机房;

江西电视台播控中心机房加装IPTV复用板后以IPTV格式传送所有节目至江西电视台官网网站, 用户可用机顶盒接收收看;

传输所需两路光缆经过不同的路由到省网络公司和地球站机房, 避免了外界施工和自然灾害对电视信号传输的影响, 有力地保证了信号传输的安全可靠。光缆为单模36芯, 路由为:一路走玉带河, 12芯到地球站, 24芯熔接后到省网络公司;另一路走家属区, 24芯到省网络公司, 12芯熔接后到地球站。传输系统如图1所示。

三数字传输系统的技术要求

z扩展性要求:传输设备必须可以以多种方式进行规模扩展, 扩展过程必须简单易行、平滑无缝, 不影响系统正常播出, 可满足今后传输高清信号的升级要求;

z可靠性要求:系统必须具有安全可靠的备份方案。传输设备必须有冗余备份, 备份切换过程可由系统自动完成, 并且在切换完成后, 系统能提供紧急声、光、电提示;

兼容性要求:系统设备可以兼容第三方厂商的设备。为节约空间及经费, 光端机、编码器、复用器、2×1切换器等设备可共享相同机箱。

经过技术论证和技术交流, 结合各台的实践经验, 决定选用GVG公司的编码设备和光传输设备。

编码器选用Thomson VIBE系统编码器;光传输设备选用Thomson GV 8900系列光发光收板。编码系统设备和传输系统设备均为模块化产品, 配备双电源工作, 具有很高的安全可靠性。设备均采用GVG产品, 用原厂软件即可以实现统一网管, 并且所选的传输设备与广电网络公司和卫星地球站的分配、倒换设备属同一品牌产品, 有很高的系统兼容性。

四数字传输系统的创新点

1. 采用多点多格式网络化技术架构

多点多格式传输方式可同时在多个地点之间进行信号的单、双向传输, 支持SD-SDI、HD-SDI、ASI、IPTV等多种格式的信号;各点均可同时接收光、电信号, 具有光信号分配和中继的功能, 不需要接收后再转发, 光电结合的形式构成了功能强大的信号传输、分配、中继、检测体系。目前传输系统组网点对点的传输方式较为普遍, 但是网络多点多格式信号光传输及分配系统在国内还不多见。

其系统框图如图2所示。

2. 采用高安全、具备智能化自动倒换的交叉热备份连接方式

传统的1+1热备份的连接方式基本上采用的都是链路连接方式。该方式的特点是主备路系统各自独自运行、相互独立, 当主系统出现故障时要用整个备份系统代替输出;当主、备路各有一个设备故障时, 则系统整体瘫痪。所以此连接方式存在严重的安全漏洞, 在当今对系统有高安全要求的情况下, 这种架构方式已不适用。江西台数字传输平台系统采用了交叉热备份技术方案, 在关键点使用了智能化自动倒换器, 把主备编码器输出的四路ASI信号交叉输入到两个自动倒换器中, 倒换器的两路输出输入到下一环节的主备设备中, 从而实现了系统关键环节的交叉热备份。该连接方式大大提高了系统的安全系数, 第一个优点是切换的准确性大大提高, 每一个节点都可以实现上一个节点主备切换, 从而当某一个节点故障时只需针对该节点完成切换, 避免了全系统切换带来的隐患;第二个优点是大大提高了容错率, 由于采用了交叉备份连接, 系统中的信号从原有的主备通路方式扩展到主备系统交叉连接的多种方式。其原理图如图3所示。

3. 设备监控和网络化控制

系统采用网管形式监控, 支持以太网控制、SNMP协议。网管系统能提供传输系统每个环节的性能监测与控制功能, 自动采集设备性能参数并能进行统计分析, 可提供声光告警, 告警信息精确到每一块电路插板, 便于技术人员进行故障诊断、定位、校正和排除。

五应用情况

1. 丰富的信号构成了多路备份

数字传输平台系统建成以后, 加上原有路由, 江西电视台到省卫星地球站的信号有四个路由共八路信号, 最高级别地保证了上星节目的播出安全。江西电视台到省网络公司中心机房的数字电视信号有四个路由共八路信号, 主备信号都通过了不同的路由。这种多备份构架方式避免了外界施工和自然灾害对传输信号的影响, 使得系统的可靠性得到了强有力的保障。

2. 解决了CCTV-1及新闻回传信号质量不好的问题

数字传输平台系统建成之前, CCTV-1和新闻回传的信号是通过模拟传输系统来的, 所以信号质量较差, 影响了江西台的收视率。新系统建成后, CCTV-1和新闻回传信号图像质量有了较大的提升。同时为了保证转播中央台《新闻联播》和其他一些重要转播的安全, 该传输系统将由光缆送来的CCTV-1信号和卫星接收机接收的CCTV-1信号接入到2选1自动倒换器, 若某一路出现信号丢失等问题时, 系统会自动切换到另一路, 从而保障了转播重要节目的安全性。

3. 配备备份板

每个机箱中都配备一块备份板, 这块备份板接入到总控矩阵的输出, 当机箱中编码板出现故障时, 就可以通过矩阵将相应的频道的信号调入备份编码板, 从而保障播出信号的安全。

六结束语