无线通信系统仿真中基于时间驱动和事件驱动的混合驱动方法
【专利摘要】本发明提供一种无线通信系统仿真中基于时间驱动和事件驱动的混合驱动方法其包括如下步骤，步骤1，在无线通信系统仿真时长内，设置一个固定的时间步长作为时间帧；将整个无线通信系统仿真时长划分成若干个时间帧，以每一个时间帧的结束时刻作为一个仿真参考点，依次在每个仿真参考点更新用户状态；步骤2，根据每个时间帧中设定的初始事件得到对应时间帧内的事件列表和每个事件对应的时间戳；将每个事件按照自身的时间戳属性安排到对应时间帧内的事件列表中；步骤3，启动无线通信系统仿真中的驱动引擎，根据时间帧的先后顺序，依次执行每个时间帧中的事件列表内的事件，直至最后一个时间帧中的所有事件执行完毕后仿真结束。
【专利说明】
无线通信系统仿真中基于时间驱动和事件驱动的混合驱动方法
技术领域
[0001]本发明属于通讯技术领域，涉及一种系统级仿真中的驱动方法，具体为无线通信系统仿真中基于时间驱动和事件驱动的混合驱动方法。
【背景技术】
[0002]无线通信系统的仿真方法主要分为两种:链路级仿真和系统级仿真。系统级仿真共有两种主流的方法:静态仿真和动态仿真。
[0003]静态仿真，也称快照法。通过对无线移动通信系统的场景进行一定数量的快照抓拍，对每一次抓拍的快照建立一个理想的系统平衡点，通过统计分析整个系统的性能。其统计平均的精度主要取决于抓拍的次数，如果抓拍次数太少，置信度就会降低，然而如果抓拍次数太多，会大大增加仿真的复杂度。
[0004]动态系统仿真方法则考虑了多个小区下多用户的运动行为和网络业务的实时变化，需要不断地收集用户侧或网络侧的测量值，以此来统计各种业务的服务质量指标，它可以提供完整的容量与覆盖分析，但是运算量较大，且仿真周期较长，因此有必要进行简化考虑，一般情况下，动态系统的建模方法可以分为两类:时间驱动型和事件驱动型。
[0005]时间驱动型的动态仿真以时间步长为单位来更新数据，每一个时间步长作为一个参考点，系统在每个仿真参考点更新用户的运动状态、计算用户的接收功率、评估小区对用户的服务质量、根据QoS需求调整功率水平及更新用户业务等。
[0006]事件驱动的动态仿真以一个网络快照作为参考，在一定的时间段内等待驱动事件的发生，它通过模拟用户的移动性和业务过程来反映业务质量。相比于时间驱动型仿真，事件驱动型仿真的时间采样频率要低一些，对业务过程的仿真精度也较低。
[0007]现有的绝大多数无线通信系统级仿真平台都是采用单一的时间驱动方式或事件驱动方式，类似LTE-A蜂窝拓扑的系统级仿真具有明显的时间特征，适合使用时间驱动的方式，而类似WALN系统仿真则不适合时间驱动，固定的时间采样频率并不能体现出WALN的特点，这时候事件驱动就比较适合他。本发明则将时间驱动和事件驱动混合使用，在异构网络系统级仿真中充分适应不同类型网络的特点，在降低时间采样频率的同时提升对业务过程的仿真精度。
[0008]如图1所示，时间驱动方法是按照等时间间隔来划分不同的操作，每当操作指针到达了一个规定的时间点，驱动引擎相应开始执行操作，这样的话可以随着采样频率的增加而增加仿真的精确度;事件驱动方法则不然，每个事件触发的条件都不一样，每当事件的触发条件被触发驱动引擎则会开始执行该事件，所以我们只要将仿真拆分成不同的事件，并给每种事件定义属性，根据事件的时间戳来执行，这样的话就不需要像时间驱动一样通过调节采样频率来控制仿真进程，大大降低了仿真的复杂度。
【发明内容】
[0009]针对现有技术中存在的问题，本发明提供无线通信系统仿真中基于时间驱动和事件驱动的混合驱动方法，采样频率低，仿真准确度和仿真效率高。
[0010]本发明是通过以下技术方案来实现:
[0011 ]无线通信系统仿真中基于时间驱动和事件驱动的混合驱动方法，包括如下步骤，
[0012]步骤I，在无线通信系统仿真时长内，设置一个固定的时间步长作为时间帧；将整个无线通信系统仿真时长划分成若干个时间帧，以每一个时间帧的结束时刻作为一个仿真参考点，依次在每个仿真参考点更新用户状态；
[0013]步骤2，根据每个时间帧中设定的初始事件得到对应时间帧内的事件列表和每个事件对应的时间戳;将每个事件按照自身的时间戳属性安排到对应时间帧内的事件列表中；
[0014]步骤3，启动无线通信系统仿真中的驱动引擎，根据时间帧的先后顺序，依次执行每个时间帧中的事件列表内的事件，直至最后一个时间帧中的所有事件执行完毕后仿真结束。
[0015]优选的，步骤I中，时间步长内能够遍历无线通信系统仿真中若干个LTE-A蜂窝网络的时隙TTI和无线通信系统仿真中WALN网络内全部非重复的驱动事件。
[0016]优选的，步骤I中，所述的用户状态包括用户的运动状态、信道状态、用户业务、实时的用户信息、小区对用户的服务质量以及相应的功率水平。
[0017]优选的，步骤2中，根据每个时间帧中设定的初始事件得到对应时间帧内的事件列表时，具体包括如下步骤，
[0018]步骤2.1，将时间帧中设定的初始事件和结束事件排列到事件列表内；
[0019]步骤2.2，将除结束事件以外的其他事件产生的新事件根据新事件的时间戳排列到事件列表内，得到对应时间帧内的事件列表。
[0020]进一步，事件列表内同一时间执行的事件，按照先进先出的顺序排列。
[0021]与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果:
[0022]本发明通过将时间驱动和事件驱动结合起来实现混合驱动，先确定一个较大的采样间隔，也就是等时间长度的时间帧，确保每个时间帧有相似的特征并能够由不同事件组成，形成结合有时间驱动特点和事件驱动特点的并以时间帧为单位的事件列表，这样能同时体现时间驱动和事件驱动的优势，不仅降低了采样频率，还提高了仿真的准确度和仿真效率。
[0023]进一步的，混合驱动在系统级仿真中尤为适合由不同网络构成的异构网络，能够将不同网络系统完美结合起来，达到性能仿真的要求。
【附图说明】
[0024]图1是本发明实例中所述的混合驱动与现有技术中时间驱动和事件驱动的基本原理对比图。
[0025]图2是本发明实例中所述的事件驱动的事件列表形成框图。
[0026]图3是本发明实例中所述的混合驱动方法的流程图。
[0027]图4是本发明实例中所述的一个时间帧内事件操作流程图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
[0029]首先介绍下事件驱动器，事件驱动器通过不断处理事件的方式来完成整个仿真流程，图2是事件驱动器中事件列表的形成框图。事件驱动器(Simulator)的主要组成模块包括事件(Event)的定义、生成(MakeEvent)、插入(Insert)、调度(Schedu Ie)与处理(Process)。各模块的主要分工如下:Event主要负责事件的基本定义，MakeEvent使用大量的模板元编程，实现事件与操作的绑定，并且返回事件供插入函数调用;Calendar作为事件收集器负责事件排序和储存;事件调度器将事件列表中的事件取出后交给处理器执行;处理器对事件的具体响应操作，往往要到实现阶段才完全确定。这样通过完成系统仿真过程中不同事件的定义，生成，插入队列，调度并执行不同的响应操作，最终多个事件的组合完成就实现了事件驱动下的系统仿真过程。
[0030]以下结合附图及我们开发的LTE-A系统级仿真平台实施例对本发明作进一步的详细描述，如图3所示，包括以下步骤:
[0031]I)网络拓扑配置，配置包含两步:选择场景、生成用户分布和对应的场景信息并进行系统参数配置，设定仿真参数；
[0032]2)划分整个无线通信系统仿真的时间帧；
[0033]3)根据每个时间帧中设定的初始事件得到对应时间帧内的事件列表和每个事件对应的时间戳;将每个事件按照自身的时间戳属性安排到对应时间帧内的事件列表中；
[0034]4)启动无线通信系统仿真中的驱动引擎，根据时间帧的先后顺序，依次执行每个时间帧中的事件列表内的事件，直至最后一个时间帧中的所有事件执行完毕后仿真结束。
[0035]进一步，第3步中每个时间帧使用事件驱动器，核心是事件驱动器中的事件调度器，调度器里维护一个链表，里面维护了所有希望完成的事件和该事件将要发生的时间，并且按时间先后顺序排列。同一时间执行的事件，按照先进先出(FIFO)的顺序排列。
[0036]对于LTE-A系统，如图4所示，将整个LTE-A系统的仿真流程由定义的3个大型事件的组合执行来完成，这3个事件分别为:用户更新事件，时间帧操作事件，数据统计事件，这3个事件在事件列表中会根据每个事件的时间戳依次完成各自操作直至调度器事件列表中无事件为止。
[0037]位置更新事件包含用户位置信息、相应基站信息、信道信息的更新，它每隔一定时间间隔更新用户位置，从而确定:
[0038](I)用户移动模型更新(方向、速率)；
[0039](2)激活状态控制；
[0040](3)基站匹配更新(涉及基站交接操作)；
[0041](4)确定信道信息(大、小尺度衰落、阴影衰落)。
[0042]时间帧操作事件，它主要完成一个时间帧期间的操作，分成基站端循环和用户端循环两个部分。基站端循环首先进行链路端传输前预处理操作，它主要是进行发送端的HARQ处理，然后进行基站端传输前预处理操作，它包含资源分配、用户调度、AMC和功率分配，最后进行链路协议栈发送端处理，它产生传输块并HARQ到发送端处理。用户端循环首先计算并统计用户在该次传输中性能，读取传输块和信道的信息，计算信干噪比并完成链路映射，最后进行链路协议栈接收端处理，恢复传输数据。
【主权项】
1.无线通信系统仿真中基于时间驱动和事件驱动的混合驱动方法，其特征在于，包括如下步骤， 步骤I，在无线通信系统仿真时长内，设置一个固定的时间步长作为时间帧；将整个无线通信系统仿真时长划分成若干个时间帧，以每一个时间帧的结束时刻作为一个仿真参考点，依次在每个仿真参考点更新用户状态； 步骤2，根据每个时间帧中设定的初始事件得到对应时间帧内的事件列表和每个事件对应的时间戳;将每个事件按照自身的时间戳属性安排到对应时间帧内的事件列表中； 步骤3，启动无线通信系统仿真中的驱动引擎，根据时间帧的先后顺序，依次执行每个时间帧中的事件列表内的事件，直至最后一个时间帧中的所有事件执行完毕后仿真结束。2.根据权利要求1所述的无线通信系统仿真中基于时间驱动和事件驱动的混合驱动方法，其特征在于，步骤I中，时间步长内能够遍历无线通信系统仿真中若干个LTE-A蜂窝网络的时隙TTI和无线通信系统仿真中WALN网络内全部非重复的驱动事件。3.根据权利要求1所述的无线通信系统仿真中基于时间驱动和事件驱动的混合驱动方法，其特征在于，步骤I中，所述的用户状态包括用户的运动状态、信道状态、用户业务、实时的用户信息、小区对用户的服务质量以及相应的功率水平。4.根据权利要求1所述的无线通信系统仿真中基于时间驱动和事件驱动的混合驱动方法，其特征在于，步骤2中，根据每个时间帧中设定的初始事件得到对应时间帧内的事件列表时，具体包括如下步骤， 步骤2.1，将时间帧中设定的初始事件和结束事件排列到事件列表内； 步骤2.2，将除结束事件以外的其他事件产生的新事件根据新事件的时间戳排列到事件列表内，得到对应时间帧内的事件列表。5.根据权利要求4所述的无线通信系统仿真中基于时间驱动和事件驱动的混合驱动方法，其特征在于，事件列表内同一时间执行的事件，按照先进先出的顺序排列。
【文档编号】H04W24/06GK105898788SQ201610210733
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月6日
【发明人】李国兵, 欧文超, 吕刚明, 杜清河, 任品毅, 刘猛
【申请人】西安交通大学