基于5G NR的多波束非地面网络广播业务

创新

新的无线资源管理方案：单频多波束传输方案（SF-MBT），用于在5G NR多波束NTN系统上有效地传输增强型移动宽带业务.

思想上

将波束分到专用波束区，一定的内容通过同一无线电资源时，多波束传输不会引起波束间的干扰

系统评估

总数据速率、平均吞吐量、系统频谱效率
射频在多波束间重读使用，避免波束间干扰

单频模式下多波束传输的参考体系结构

MBSFN波束区：对于两个或更多相邻波束的区域，各个波束通过执行MBSFN波束传输及时同步信息，使其通过相同的无线资源将同一内容传送到不同的目的地

5G NR 多波束NTN模型

子载波间隔、同步光束区(SBA)中包含的所有MBA的集合、分配给MBA的光束的光束总和不超过可用光束数、ADR(总数据速率)，一些公式

信道模型

40 ° 仰角下各模拟环境的 Loo 分布参数（概率密度函数的三个不同的参数）

马氏链矩阵 P 和状态概率向量什么每个模拟环境的仰角为40 ° (布拉德福德大学实验运动)

SF-MBT算法流程图

有效分配无线资源，提供更高的ADR在多波束NTN系统的频率重用方案

重叠MBA：两个或两个以上共享至少一个光束的MBA
SF-MBT:对MBA进行无线资源分配，避免波束间干扰；通过满足所有感兴趣的NTN终端改善系统ADR(总数据速率)
5G NR多波束NTN系统中配置SF-MBT

5G NR 需要选择合适的循环前缀来补偿延迟扩展，在网络端配置多波束传输同步和在接收端配置信号组合，属于不同波束的信号可以被当作同一信号的多径分量，在NTN构造得组合在一起
设计空口接口支持5G NR技术的多波束NTN系统的非地面广播/多播
支持NTN的其他特性、修改、解决方案在Rel 17 中·定义

仿真

MATLAB

仿真时间1000ms,相当于100帧
假设NTN终端的信道条件每个传输时间间隔(TTI)都不同，在每1ms的子帧内GRO-gNB向NTN终端传输
覆盖欧洲所需光束数量是71

5种环境类型：重树阴影、中间树阴影、开放、郊区、城市

两种建模：

case A：信道带宽固定为30MHz，NTN终端数量100-1000不等；
case B：信道带宽为2-30MHz不等，每束NTN终端的数量设置为1000

三种方案：SF-MBT方案；四色频率重用方案；三色频率重用方案
评估指标：平均吞吐量（NTN终端的平均数据速率）；ADR（NTN终端的吞吐量总和）；系统频谱效率（NTN终端接受比特数\参考系统的信道带宽）

结果：

SF-MBT传输依赖于信道条件较差的NTN终端，基于频率重用的传输随波束变化
NTN终端数量的增加，平均吞吐量降低，在每个波束中发现信道条件差的NTN终端的概率增加
SF-MBT方案的吞吐量保持不变，原因：在NTN系统中，连接到NTN终端只有一个不咋好的信道，它产生的调制足以用来传输信号？？确定只有一个嘛
系统频谱效率：给定信道带宽上每秒传输数据量的信息，SF-MBT在所考虑的环境中均能取得较高的频谱效率
吞吐量取决于选择的调制，使得NTN终端解码传输的数据但终端经历不同的信道，解码质量会随时间变化，在开放环境中，吞吐量更好
SF-MBT更好的利用了无线电频谱

.F. Rinaldi et al., “Broadcasting Services Over 5G NR Enabled Multi-Beam Non-Terrestrial Networks,” in IEEE Transactions on Broadcasting, vol. 67, no. 1, pp. 33-45, March 2021, doi: 10.1109/TBC.2020.2991312.

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