本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種LTE-A系統(tǒng)級仿真平臺。

背景技術(shù)：

無線通信系統(tǒng)的仿真分為系統(tǒng)級仿真和鏈路級仿真。鏈路級仿真關(guān)注的是點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路級性能，通過物理層建模從比特數(shù)據(jù)的層面出發(fā)，具體分析物理鏈路層相應(yīng)的物理技術(shù)給鏈路性能帶來的影響。系統(tǒng)級仿真關(guān)注點(diǎn)主要集中于更高一級的層次，以鏈路仿真為基礎(chǔ)，從系統(tǒng)層面出發(fā)，分析系統(tǒng)整體的覆蓋率、容量等性能。鏈路級仿真的目的是為了驗證分析物理層技術(shù)，系統(tǒng)仿真主要是為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，小區(qū)協(xié)同，資源調(diào)度，基站選址等提供參考依據(jù)。

目前大多系統(tǒng)級仿真中，無線遠(yuǎn)端跟基站擁有同樣的小區(qū)標(biāo)識號，僅僅作為分布式天線存在，基站與無線遠(yuǎn)端雖然共同擁有時頻資源，但是所有負(fù)載的資源調(diào)度全部由基站完成，無線遠(yuǎn)端不能分配時頻資源，無法達(dá)到負(fù)載均衡的效果，且僅側(cè)重于無線遠(yuǎn)端跟基站擁有同樣的小區(qū)標(biāo)識號的異構(gòu)網(wǎng)場景，缺少對異構(gòu)網(wǎng)更多場景的補(bǔ)充。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種LTE-A系統(tǒng)級仿真平臺，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的無線遠(yuǎn)端跟基站無法達(dá)到負(fù)載均衡的效果與缺少對異構(gòu)網(wǎng)更多場景的補(bǔ)充的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種LTE-A系統(tǒng)級仿真平臺，包括：

系統(tǒng)初始化模塊：用于部署網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和隨機(jī)生成用戶，其中部署的基站和無線遠(yuǎn)端擁有不同的小區(qū)標(biāo)識號且相互獨(dú)立，分別初始化資源網(wǎng)格和調(diào)度器并生成衰落地圖；

網(wǎng)絡(luò)模擬模塊：用于根據(jù)部署的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、隨機(jī)生成的用戶和生成的衰落地圖管理用戶并模擬網(wǎng)絡(luò)在一個仿真時間間隔內(nèi)的運(yùn)行過程，計算在每個仿真時間間隔內(nèi)的誤塊率和吞吐量，其中基站和無線遠(yuǎn)端各自分配時頻資源，進(jìn)行資源調(diào)度；

系統(tǒng)性能模塊：用于基站和無線遠(yuǎn)端根據(jù)每一個仿真時間間隔內(nèi)的誤塊率和吞吐量統(tǒng)計多個仿真時間間隔的誤塊率和吞吐量并根據(jù)統(tǒng)計值得到系統(tǒng)級誤塊率性能和吞吐量性能的仿真結(jié)果。

進(jìn)一步地，其特征在于，所述系統(tǒng)初始化模塊包括：

網(wǎng)絡(luò)部署模塊：用于部署網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和隨機(jī)生成用戶，其中部署的基站和無線遠(yuǎn)端擁有不同的小區(qū)標(biāo)識號且相互獨(dú)立，分別初始化資源網(wǎng)格和調(diào)度器；

大尺度衰落模塊：用于根據(jù)初始化后的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境生成大尺度衰落地圖；

天線模塊：用于根據(jù)初始化后的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境生成天線增益；

陰影衰落模塊：用于根據(jù)初始化后的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境生成陰影衰落地圖；

進(jìn)一步地，所述網(wǎng)絡(luò)模擬模塊包括：

移動管理模塊：用于管理隨機(jī)生成的用戶的移動速度、移動方向和移動范圍；

小尺度衰落模塊：用于根據(jù)初始化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境生成小尺度衰落，生成信道矩陣；

干擾模塊：用于干擾計算，根據(jù)部署的各個基站和無線遠(yuǎn)端的位置，天線的設(shè)置、用戶當(dāng)前的位置和當(dāng)前的衰落地圖計算各用戶所受的干擾；

資源調(diào)度模塊：部署的基站和無線遠(yuǎn)端接收用戶反饋且獨(dú)立地根據(jù)用戶反饋給每個用戶分配時頻資源，進(jìn)行資源調(diào)度；

功率分配模塊：部署的基站和無線遠(yuǎn)端用于給各個時頻資源塊分配功率；

預(yù)編碼模塊：用于生成預(yù)編碼矩陣，基站和無線遠(yuǎn)端根據(jù)用戶反饋選擇預(yù)編碼矩陣；

鏈路測量模塊：用于通信鏈路質(zhì)量測量，用戶根據(jù)權(quán)利要求2及上述模塊傳過來的數(shù)據(jù)對鏈路進(jìn)行測量，計算在各個資源塊上的信干燥比，再根據(jù)分配到的資源塊計算最佳信道質(zhì)量報告，且將結(jié)果反饋給基站和無線遠(yuǎn)端。

鏈路自適應(yīng)模塊：用于根據(jù)計算出的最佳信道質(zhì)量報告調(diào)整調(diào)制方式和編碼速率。

鏈路性能模塊：用于根據(jù)計算出的最佳信道質(zhì)量報告和信干噪比計算在一個仿真時間間隔誤塊率和吞吐量；

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)性能模塊包括：

誤塊率模塊：用于根據(jù)每一個仿真時間間隔內(nèi)的誤塊率統(tǒng)計多個仿真時間間隔的誤塊率，根據(jù)統(tǒng)計值得出系統(tǒng)級誤塊率性能的仿真結(jié)果；

吞吐量模塊：用于根據(jù)每一個仿真時間間隔內(nèi)的吞吐量統(tǒng)計多個仿真時間間隔的吞吐量，根據(jù)統(tǒng)計值得出系統(tǒng)級吞吐量性能的仿真結(jié)果。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種LTE-A系統(tǒng)級仿真平臺，所述系統(tǒng)包括三個模塊：系統(tǒng)初始化模塊、網(wǎng)絡(luò)模擬模塊和系統(tǒng)性能模塊。其中，系統(tǒng)初始化模塊用于部署網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和隨機(jī)生成用戶，其中部署的基站和無線遠(yuǎn)端擁有不同的小區(qū)標(biāo)識號且相互獨(dú)立，分別初始化資源網(wǎng)格和調(diào)度器并生成衰落地圖；網(wǎng)絡(luò)模擬模塊：用于根據(jù)部署的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、隨機(jī)生成的用戶和生成的衰落地圖管理用戶并模擬網(wǎng)絡(luò)在一個仿真時間間隔內(nèi)的運(yùn)行過程，計算在每個仿真時間間隔內(nèi)的誤塊率和吞吐量，其中基站和無線遠(yuǎn)端各自分配時頻資源，進(jìn)行資源調(diào)度；系統(tǒng)性能模塊：用于基站和無線遠(yuǎn)端根據(jù)每一個仿真時間間隔內(nèi)的誤塊率和吞吐量統(tǒng)計多個仿真時間間隔的誤塊率和吞吐量并根據(jù)統(tǒng)計值得到系統(tǒng)級誤塊率性能和吞吐量性能的仿真結(jié)果。這樣，可以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的無線遠(yuǎn)端跟基站無法達(dá)到負(fù)載均衡的效果和缺少對異構(gòu)網(wǎng)更多場景的補(bǔ)充的問題。

另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于LTE-A系統(tǒng)級仿真平臺的方法，包括：

部署網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，其中部署的基站和無線遠(yuǎn)端初始化各自資源網(wǎng)格和調(diào)度器，在地圖中隨機(jī)生成用戶，在地圖每點(diǎn)處計算相應(yīng)的大尺度衰落，天線增益，陰影衰落。

在每個仿真時間間隔，以時間為驅(qū)動，在設(shè)定的仿真時間里對用戶移動并判斷用戶是否移動出地圖，如果移動出地圖，在地圖中重新隨機(jī)生成用戶。

根據(jù)初始化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境生成小尺度衰落，生成信道矩陣；

進(jìn)行干擾計算，根據(jù)部署的各個基站和無線遠(yuǎn)端的位置，天線的設(shè)置、用戶當(dāng)前的位置和當(dāng)前的衰落地圖計算各用戶所受的干擾；

在每個仿真時間間隔，基站和無線遠(yuǎn)端接收用戶反饋。

在每個仿真時間間隔，基站和無線遠(yuǎn)端調(diào)度用戶，分配資源塊，將調(diào)度結(jié)果通過信令發(fā)送給用戶。

在每個仿真時間間隔，用戶根據(jù)信道狀態(tài)測得當(dāng)前信干燥比。

在每個仿真時間間隔，用戶根據(jù)當(dāng)前各資源塊上的信干燥比計算信道質(zhì)量報告，將其反饋給基站或無線遠(yuǎn)端。

在每個仿真時間間隔，根據(jù)用戶反饋的最佳信道質(zhì)量報告調(diào)整調(diào)制方式和編碼速率。

在每個仿真時間間隔，用戶接收基站或無線遠(yuǎn)端信令，根據(jù)調(diào)度結(jié)果和最佳信道質(zhì)量報告計算誤塊率，再根據(jù)信干噪比進(jìn)一步計算得到吞吐量。

統(tǒng)計誤塊率和吞吐量，并用圖形用戶界面展現(xiàn)出誤塊率曲線和吞吐量曲線，得出仿真結(jié)果。

上述方案中，系統(tǒng)初始化模塊用于部署網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和隨機(jī)生成用戶，其中部署的基站和無線遠(yuǎn)端擁有不同的小區(qū)標(biāo)識號且相互獨(dú)立，分別初始化資源網(wǎng)格和調(diào)度器并生成衰落地圖；網(wǎng)絡(luò)模擬模塊用于根據(jù)部署的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、隨機(jī)生成的用戶和生成的衰落地圖管理用戶并模擬網(wǎng)絡(luò)在一個仿真時間間隔內(nèi)的運(yùn)行過程，計算在每個仿真時間間隔內(nèi)的誤塊率和吞吐量，其中基站和無線遠(yuǎn)端各自分配時頻資源，進(jìn)行資源調(diào)度；系統(tǒng)性能模塊用于基站和無線遠(yuǎn)端根據(jù)每一個仿真時間間隔內(nèi)的誤塊率和吞吐量統(tǒng)計多個仿真時間間隔的誤塊率和吞吐量并根據(jù)統(tǒng)計值得到系統(tǒng)級誤塊率性能和吞吐量性能的仿真結(jié)果。這樣，可以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的無線遠(yuǎn)端跟基站無法達(dá)到負(fù)載均衡的效果和缺少對異構(gòu)網(wǎng)更多場景的補(bǔ)充的問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的LTE-A系統(tǒng)級仿真平臺架構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的系統(tǒng)模型流程圖；

具體實(shí)施方式

本發(fā)明針對現(xiàn)有的現(xiàn)有技術(shù)所存在的無線遠(yuǎn)端跟基站無法達(dá)到負(fù)載均衡的效果與缺少對異構(gòu)網(wǎng)更多場景的補(bǔ)充問題，提供一種LTE-A系統(tǒng)級仿真平臺，包括：系統(tǒng)初始化模塊、網(wǎng)絡(luò)模擬模塊和系統(tǒng)性能模塊。

參看圖1所示，

11：部署網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和隨機(jī)生成用戶，其中部署的基站和無線遠(yuǎn)端擁有不同的小區(qū)標(biāo)識號且相互獨(dú)立，分別初始化資源網(wǎng)格和調(diào)度器并生成衰落地圖；

12：根據(jù)部署的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、隨機(jī)生成的用戶和生成的衰落地圖管理用戶并模擬網(wǎng)絡(luò)在一個仿真時間間隔內(nèi)的運(yùn)行過程，計算在一個仿真時間間隔內(nèi)的誤塊率和吞吐量，其中基站和無線遠(yuǎn)端各自分配時頻資源，進(jìn)行資源調(diào)度；

13：基站和無線遠(yuǎn)端根據(jù)每一個仿真時間間隔內(nèi)的誤塊率和吞吐量統(tǒng)計多個仿真時間間隔的誤塊率和吞吐量并展示仿真結(jié)果。

在前述的具體實(shí)施方式中，進(jìn)一步地，系統(tǒng)初始化模塊具有四個子模塊：網(wǎng)絡(luò)部署模塊、大尺度衰落模塊、天線模塊和陰影衰落模塊；網(wǎng)絡(luò)模擬模塊具有九個子模塊：移動管理模塊、小尺度衰落模塊、資源調(diào)度模塊、功率分配模塊、預(yù)編碼模塊、干擾模塊、鏈路測量模塊、鏈路性能模塊和鏈路自適應(yīng)模塊；系統(tǒng)性能模塊具有兩個子模塊：誤塊率模塊和吞吐量模塊。

網(wǎng)絡(luò)部署模塊用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的部署，完成生成地圖、在地圖中部署基站位置和無線遠(yuǎn)端位置，其中部署的基站和無線遠(yuǎn)端擁有不同的小區(qū)標(biāo)識號且相互獨(dú)立，分別初始化資源網(wǎng)格和調(diào)度器。

大尺度衰落模塊用于根據(jù)初始化后的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境生成大尺度衰落地圖。

天線模塊用于根據(jù)初始化后的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境生成天線增益。

陰影衰落模塊用于根據(jù)初始化后的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境生成陰影衰落地圖。

移動管理模塊用于管理隨機(jī)生成的用戶的移動速度、移動方向和移動范圍。

小尺度衰落模塊用于根據(jù)初始化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境生成小尺度衰落，生成信道矩陣。

干擾模塊用于干擾計算，根據(jù)部署的各個基站和無線遠(yuǎn)端的位置，天線的設(shè)置、用戶當(dāng)前的位置和當(dāng)前的衰落地圖計算各用戶所受的干擾。

資源調(diào)度模塊，部署的基站和無線遠(yuǎn)端接收用戶反饋且獨(dú)立地根據(jù)用戶反饋給每個用戶分配時頻資源，進(jìn)行資源調(diào)度。

功率分配模塊，部署的基站和無線遠(yuǎn)端用于給各個時頻資源塊分配功率；

預(yù)編碼模塊用于生成預(yù)編碼矩陣，基站和無線遠(yuǎn)端根據(jù)用戶反饋選擇預(yù)編碼矩陣。

鏈路測量模塊是本系統(tǒng)級仿真平臺的核心模塊之一，用戶根據(jù)以上十個模塊輸出的數(shù)據(jù)對鏈路進(jìn)行測量，得到在各個資源塊上的信干燥比，再根據(jù)分配到的資源塊計算最佳信道質(zhì)量報告，并將結(jié)果反饋給基站或無線遠(yuǎn)端。

鏈路自適應(yīng)模塊根據(jù)鏈路測量模塊計算出的用戶最佳信道質(zhì)量報告調(diào)整調(diào)制方式和編碼速率。

鏈路性能模塊是本系統(tǒng)級仿真平臺的另一個核心模塊，根據(jù)鏈路測量模塊計算出的用戶最佳信道質(zhì)量報告計算誤塊率，再根據(jù)信干噪比計算出吞吐量。

誤塊率模塊、吞吐量模塊統(tǒng)計誤塊率和吞吐量，并用圖形用戶界面展現(xiàn)出誤塊率曲線和吞吐量曲線，直觀的展示仿真結(jié)果。

本發(fā)明為方便LTE-A研究中的算法仿真驗證和系統(tǒng)性能評估，設(shè)計了一種LTE-A系統(tǒng)級仿真平臺。本平臺的設(shè)計采用了面向?qū)ο蟮乃枷?，在MATLAB中設(shè)計實(shí)現(xiàn)，將用戶、基站、無線遠(yuǎn)端、調(diào)度器、信道、天線和衰落模型抽象為類，并賦予相應(yīng)的屬性和方法。為實(shí)現(xiàn)LTE-A系統(tǒng)級仿真，本發(fā)明設(shè)計了3個模塊，包括系統(tǒng)初始化模塊、網(wǎng)絡(luò)模擬模塊和系統(tǒng)性能模塊。

系統(tǒng)級仿真平臺的實(shí)現(xiàn)流程參看圖2所示，

S11：設(shè)置場景、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞葏?shù)。

S12：部署網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，生成地圖，部署基站和無線遠(yuǎn)端，在地圖中隨機(jī)生成用戶。

S13：基站和無線遠(yuǎn)端相互獨(dú)立，分別初始化各自天線配置、資源網(wǎng)格和調(diào)度器。

S14：在地圖每點(diǎn)處計算相應(yīng)的大尺度衰落，天線增益和陰影衰落

以時間為驅(qū)動，在設(shè)定的仿真時間里對用戶移動，下行數(shù)據(jù)發(fā)送等進(jìn)行仿真。在每個仿真時間間隔內(nèi)的主要流程由以下步驟完成：

S21：用戶移動，移動管理模塊判斷用戶是否移動出地圖，如果移動出地圖，在地圖中重新隨機(jī)生成用戶。

S22：在每個仿真時間間隔，小尺度衰落模塊計算小尺度衰落，結(jié)合大尺度衰落、天線增益和陰影衰落生成信道矩陣。

S23：基站和無線遠(yuǎn)端接收用戶反饋。

S24：基站和無線遠(yuǎn)端調(diào)度用戶，分配資源塊，在鏈路測量模塊中計算出最佳信道質(zhì)量報告，將調(diào)度結(jié)果通過信令發(fā)送給用戶。

S25：用戶根據(jù)信道狀態(tài)測得當(dāng)前信干燥比，根據(jù)各資源塊上的信干燥比計算最佳信道質(zhì)量報告，并將結(jié)果反饋給基站或無線遠(yuǎn)端。

S26：基站和無線遠(yuǎn)端在鏈路自適應(yīng)模塊根據(jù)用戶反饋的最佳信道質(zhì)量報告調(diào)整調(diào)制方式和編碼速率。

S27：用戶接收基站或無線遠(yuǎn)端信令，根據(jù)調(diào)度結(jié)果和最佳信道質(zhì)量報告計算誤塊率，再根據(jù)信干燥比進(jìn)一步得到吞吐量。

S31：基站和無線遠(yuǎn)端根據(jù)每一個仿真時間間隔內(nèi)的誤塊率和吞吐量統(tǒng)計多個仿真時間間隔的誤塊率和吞吐量，并根據(jù)統(tǒng)計值得到系統(tǒng)級誤塊率性能和吞吐量性能的仿真結(jié)果。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。