专利名称：一种移动通信系统仿真中的用户布局实现方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种移动通信系统仿真中的用户布局 实现方法和装置。
背景技术：
在移动通信系统仿真中，需要使用用户分布模型模拟用户撒入、运动和信号接收 过程，且用户需要分布在小区范围内。现有的用户分布算法是首先随机撒入用户，然后计算出小区的计算范围，随后计 算出超出小区覆盖范围的用户，调节这些用户的半径，使其缩小至小区覆盖范围内。图1是现有技术中的2层19点拓扑的小区覆盖示意图。如图2所示，整体小区由 19各单位小区组成，分别用1-19标识，仿真坐标系的原点取位于中间位置的单位小区(小 区1)的中心点。下面以该2层19点拓扑的小区覆盖为例，对现有的用户分布算法进行说 明，包括如下步骤(a)随机确定用户的半径。用户的半径需要小于整体小区的最大半径，设单位小 区的垂直半径为cellr，用户的半径为ueradius，则从图1可以看出用户的半径需要5倍的 cellr，则用下面的公式(1)产生用户的半径ueradius ；ueradius = rand(l) X5Xcellr(1)其中，rand(1)表示生成0 1之间的随机数。(b)随机确定用户的角度。用户的角度在(0，2π)之间随机分布，即用户的角度 ueangle可以计算为ueangle = rand(l) X 2 π(2)因此可得到用户的位置u印为uep = ueradiusX (cos(ueangle)+isin(ueangle)) (3)其中，cos表示正余弦函数，sin表示正弦函数，i是虚数单位。(c)确定小区范围，找出超出范围的用户。小区的直线边界可以由y = kx+b表示，图1所示的整体小区的边界由30条直线 组成，不同直线边界的的截距、斜率和起始点不一样。根据用户位置u印的实部和虚部，即 用户在仿真坐标系中坐标判断用户的衡坐标和纵坐标是否超出小区的边界。(d)缩小超出小区范围的用户的半径，使其处于小区范围内，即uep = ueradiusXrand(1)X (cos(ueangle)+isin(ueangle))(4)本步骤中，缩小用户半径的方法是乘上一个0 1之间的随机数，因此可能第一次 乘一个随机数后用户的半径还是超出小区范围，因此继续乘0 1之间的随机数，直到用户 的半径在小区范围内为止。通过上述步骤得到一个分布在小区范围内的用户。在仿真中所有撒入的用户都通 过上述步骤进行计算。
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但现有的上述用户分布方法存在如下缺点1)需要确定小区的边界，当小区个数 和半径变化时，小区的边界也是随之变化的，因此不定性增大；2)需要判断用户半径是否 超出小区边界，这就需要判断每个小区的位置与基站之间的距离与夹角，计算复杂度高；3) 调节用户半径至小区范围内时，需要根据用户现有的距离和小区的范围为每个超出范围的 用户进行计算，且一个用户可能需要计算多次。综上所述，在移动通信系统仿真中，现有的用户布局方法计算复杂，效率低。
发明内容
本发明提供了一种移动通信系统仿真中的用户布局实现方法，该方法的运算复杂 度低，效率高。本发明还提供了一种移动通信系统仿真中的用户布局实现装置，该装置的运算复 杂度低，效率高。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的本发明公开了一种移动通信系统仿真中的用户布局实现方法，对于一个正六边形 小区，该方法包括在以所述小区的中心点为圆心，以R为半径的圆周范围内撒入一定数量的用户； 其中，R大于所述小区的垂直半径r ；设置长度均为2r的第一相量和第二相量，第一相量和第二相量之间的夹角为120 度，且第一相量和第二相量分别垂直于正六边形小区的两个边；由第一相量和第二相量为 相邻边形成一个菱形；对于所述一定数量用户中的位于所述菱形区域以外的用户，将这些用户移入所述 菱形区域中；将所述菱形以及其中的用户复制成另外的三个复制菱形，使得这三个复制菱形和 所述菱形分别有一个顶点位于所述小区的中心，且无重叠地拼接在一起；对于所述菱形中的每一个用户，从该用户以及三个复制菱形中的对应的三个用户 中，选取离所述小区中心点最近的用户作为分布于所述小区的用户，得到所述小区中的用 户布局。本发明还公开了一种移动通信系统仿真中的用户布局实现装置，该装置包括撒 入模块、转移模块、复制选择模块，其中撒入模块，用于在以一个正六边形小区的中心点为圆心，以R为半径的圆周范围 内撒入一定数量的用户，并将撒入的用户的位置通知转移模块；其中，R大于所述小区的垂 直半径r ；转移模块，用于设置长度均为2r的第一相量和第二相量，第一相量和第二相量之 间的夹角为120度，且第一相量和第二相量分别垂直于正六边形小区的两个边，且由第一 相量和第二相量为相邻边形成一个菱形；用于对于所述一定数量用户中的位于所述菱形区 域以外的用户，将这些用户移入所述菱形区域中；用于将菱形区域中的所有用户的位置通 知复制选择模块；复制选择模块，用于将所述菱形以及其中的用户复制成另外的三个复制菱形，使 得这三个复制菱形和所述菱形分别有一个顶点位于所述小区的中心，且无重叠地拼接在一
5起；用于对所述菱形中的每一个用户，从该用户以及三个复制菱形中的对应的三个用户中， 选取离所述小区中心点最近的用户作为分布于所述小区的用户，得到所述小区中的用户布局。由上述可见，本发明这种在以正六边形小区的中心点为圆心，以R为半径的圆周 范围内撒入一定数量的用户，其中，R大于所述小区的垂直半径r，然后设置长度均为2ι 且 分别垂直于正六边形小区的两个边的夹角为120度第一相量和第二相量，由该第一相量和 第二相量为相邻边形成一个菱形；对于所述一定数量用户中的位于所述菱形区域以外的用 户，将这些用户通过预设策略移入所述菱形区域中；将所述菱形以及其中的用户复制成另 外的三份形成对应的三个复制菱形，使得这三个复制菱形和所述菱形分别有一个顶点位于 所述小区的中心，且无重叠地拼接在一起；对于所述菱形中的每一个用户，从该用户以及三 个复制菱形中的对应的三个用户中，选取离所述小区中心点最近的用户作为分布于所述小 区的用户，得到所述小区中的用户布局的技术方案，给出了一个单位小区的用户布局实现 方法，则其他单位小区的用户布局只需要复制该单位小区的用户分布即可，这相对于现有 方法来说，实现方式不受小区个数和半径变化的影响，且计算复杂度低，效率高。
图1是现有技术中的2层19点拓扑的小区覆盖示意图；图2是本发明实施例中的一种移动通信系统仿真中的用户布局实现方法的流程 图；图3是本发明实施例中的正六边形小区以及随机撒入的用户的示意图；图4是本发明实施例中的将随机撒入的用户移入菱形区域后的示意图；图5是本发明实施例中的平移复制后的菱形的示意图；图6是本发明实施例中的一种移动通信系统仿真中的用户布局实现装置的组成 结构图。
具体实施例方式图2是本发明实施例中的一种移动通信系统仿真中的用户布局实现方法的流程 图。如图2所示，对于一个正六边形小区，该方法包括步骤201，在以所述小区的中心点为圆心，以R为半径的圆周范围内撒入一定数量 的用户；其中，R大于所述小区的垂直半径r。步骤202，设置长度均为2r的第一相量和第二相量，第一相量和第二相量之间的 夹角为120度，且第一相量和第二相量分别垂直于正六边形小区的两个边；由第一相量和 第二相量为相邻边形成一个菱形。步骤203，对于所述一定数量用户中的位于所述菱形区域以外的用户，将这些用户 移入所述菱形区域中。步骤204，将所述菱形以及其中的用户复制成另外的三个复制菱形，使得这三个复 制菱形和所述菱形分别有一个顶点位于所述小区的中心，且无重叠地拼接在一起。步骤205，对于所述菱形中的每一个用户，从该用户以及三个复制菱形中的对应的 三个用户中，选取离所述小区中心点最近的用户作为分布于所述小区的用户，得到所述小
6区中的用户布局。通过图2所示的方法得到一个单位小区中的用户布局后，只需要将该单位小区中 的用户布局复制到移动通信系统仿真中的其他单位小区中，即可得到该移动通信系统仿真 中的整体小区的用户布局。该方法相对于现有的方法来说，计算复杂度低，效率高。为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本发明 进行详细描述。本发明中的改进的用户布局实现方法，根据相量的运算和平移把处于正六边形以 外的用户移入正六边形以内，流程如下a)首先以正六边形小区的中心点为圆心，以R为半径的圆周范围内随机撒入一定 数量的用户，如图3所示；这里，R取大于所述小区的垂直半径r的值。这里，为了仿真的方 便R可以取r到2r之间的值。本实施例中的R = 2r，则随机撒入的每个用户的位置u印0，通过如下的公式(5) 计算uepO = 2rXrand(l) X (cos (sita)+isin (sita)) (5)其中，sita = rand(1) X 2 π。图3是本发明实施例中的正六边形小区以及随机撒入的用户的示意图。b)设置长度均为2r的第一相量和第二相量，第一相量和第二相量之间的夹角为 120度，且第一相量和第二相量分别垂直于正六边形小区的两个边；由第一相量和第二相 量为相邻边形成一个菱形；对于步骤a)中撒入的位于所述菱形区域以外的用户，将这些用 户移入所述菱形区域中，如图4所示。图4是本发明实施例中的将随机撒入的用户移入菱形区域后的示意图。如图4所 示，在本实施例中，设置的第一相量垂直于正六边形小区的最上方的边，设置第二相量位于 相对于第一相量顺时针旋转120度的位置。即第一相量用复数表示为i2r ；第二相量用复
数表示为+ i丄r。 2 2在本发明中可以采用多种方式将处于菱形区域外的用户移入菱形区域中。例如， 可以通过按一定的比例缩小用户的半径(用户与小区中心点之间的距离)、将用户以小区 中心点旋转一定角度或两者结合的方式将处于菱形区域外的用户移入菱形区域中。以下是 本实施例中的所采用的将菱形区域外的用户移入菱形区域中的方法设位于菱形区域以外的用户数量为N，并设复平面坐标系的原点位于所述正六边 形小区的中心点，则首先，根据公式(6)得到χ;Ax = b — χ = A-1b(6)其中，A为由第一相量的实部与虚部以及第二相量的实部与虚部构成的2X2的矩 阵；b为由N个用户位置的实部与虚部构成的2XN的矩阵I1为A的逆矩阵；则χ为2XN 的矩阵；然后，根据公式(7)对χ模1，得到余数y y = mod (x, 1)(7)最后，根据公式(8)得到位于所述菱形区域以外的N个用户移入所述菱形区域后
7的位置u印。即uep是由所述N个用户移入菱形区域后的位置的实部与虚部构成的矩阵；uep = AXy(8)综合公式(6)、(7)和8可得uep = AXmod (A^1Xb, 1)(9)公式(9)的含义是对于每一个用户，将该用户位置的实部和虚部分别与相量1和 相量2相乘；这样的结果是，将用户位置的实部变换成终端在相量1或其延长线上的一个相 量(称为与用户位置的实部对应的相量)，将用户位置的虚部变换成终端在相量2或其延 长线上的一个相量(称为与用户位置的虚部对应的相量)。将用户位置的实部和虚部所分 别对应的相量的长度对1取模，实现归一化处理。将用户位置的实部和虚部所对应的相量 进行相加所得到的相量即为用户移入菱形区域后的位置所对应的相量。由相量加法原理可 知，由于用户位置的实部所对应的相量与相量1重叠且其长度小于或等于相量1，用户位置 的虚部所对应的相量与相量2重叠且其长度小于或等于相量2，因此，这两个相量的和一定 是位于所述的菱形区域内。c)将所述菱形以及其中的用户复制成另外的三份，形成对应的三个复制菱形，使 得这三个复制菱形和所述菱形分别有一个顶点位于所述小区的中心，且无重叠地拼接在一 起。在本实施例中，通过对所述菱形进行平移得到复制后的三个菱形，具体为将所述菱形以及其中的用户向下平移2r，得到第一个复制菱形，第一个复制菱形 中的用户位置u印1如公式(9)所示u印 I = U印_i(2r)将所述菱形以及其中的用户向左平移再向上平移
第二个复制菱形中的用户位置u印2如公式(10)所示
uep2 = uep— V3r + ir将所述菱形以及其中的用户向左平移VIr,再向下平移
第三个复制菱形中的用户位置u印2如公式(11)所示
uep3 = uep — λ/3 r - ir通过上述方法平移复制后的各个菱形如图5所示。图5是本发明实施例中的平移复制后的菱形的示意图。如图5所示，将原始菱形 (右上角的菱形)经过平移复制后得到三个复制菱形，则对于最初撒入的每个用户，在每个 菱形(包括原始菱形和复制菱形)中都有一个对应的位置，即总共有4个对应位置。此外，原始菱形中的不同部分的用户正好分布在正六边形小区中的不同部分。例 如，处于原菱形中A12、A31、Bll和B32中的用户原本就处于正六边形中；处于原菱形中的 All和A22中的用户平移到第一复制菱形后，对应的位置为A”ll和A”22，处于正六边形中； 处于原菱形中的B31和B22中的用户平移到第二复制菱形后，对应的位置为B’31和B’22， 处于正六边形中；处于原菱形中的A21、A32、B12和B21中的用户平移到第三复制菱形后， 对应的位置为A’ 21、A’ 32、B” 12和B” 21，处于正六边形中。
(9)
r，得到第二个复制菱形，
(10)
r，得到第三个复制菱形，
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/(V
d)对于所述原始菱形中的每一个用户，从该用户以及三个复制菱形中的对应的三 个用户中，选取离正六边形小区中心点最近的用户作为分布于所述小区的用户，得到所述 小区中的用户布局。这里，从分别对应于四个菱形的四个用户位置中选取半径最短的用户，则该用户 一定处于正六边形小区中。e)依次将所述正六边形小区的用户布局复制到仿真中的其他小区中，得到整体小 区的用户布局。图6是本发明实施例中的一种移动通信系统仿真中的用户布局实现装置的组成 结构图。如图6所示，该装置包括撒入模块601、转移模块602和复制选择模块603，其中撒入模块601，用于在以一个正六边形小区的中心点为圆心，以R为半径的圆周范 围内撒入一定数量的用户，并将撒入的用户的位置通知转移模块602 ；其中，R大于所述小 区的垂直半径r;转移模块602，用于设置长度均为2r的第一相量和第二相量，第一相量和第二相 量之间的夹角为120度，且第一相量和第二相量分别垂直于正六边形小区的两个边，且由 第一相量和第二相量为相邻边形成一个菱形；用于对于所述一定数量用户中的位于所述菱 形区域以外的用户，将这些用户通过预设策略移入所述菱形区域中；用于将菱形区域中的 所有用户的位置通知复制选择模块603 ；复制选择模块603，用于将所述菱形以及其中的用户复制成另外的三份形成对应 的三个复制菱形，使得这三个复制菱形和所述菱形分别有一个顶点位于所述小区的中心， 且无重叠地拼接在一起；用于对所述菱形中的每一个用户，从该用户以及三个复制菱形中 的对应的三个用户中，选取离所述小区中心点最近的用户作为分布于所述小区的用户，得 到所述小区中的用户布局。如图6所示，该装置进一步包括仿真复制模块604 ；所述复制选择模块进一步用 于将所述小区中的用户布局通知给仿真复制模块604 ；则所述仿真复制模块604，用于将所 述小区中的用户布局复制到移动通信系统仿真中的其他所有小区中。设位于所述菱形区域以外的用户数量为N，并设复平面坐标系的原点位于所述小 区的中心点；则所述转移模块602，首先，根据公式Ax = b — χ = A^b得到χ ；其中，A为由 第一相量的实部与虚部以及第二相量的实部与虚部构成的2X2的矩阵；b为由N个用户位 置的实部与虚部构成的2XN的矩阵；A—1为A的逆矩阵；则χ为2XN的矩阵；然后，根据公 式y = mod (χ, 1)对χ模1，得到余数y ；最后，根据公式u印=AX y得到位于所述菱形区域 以外的N个用户移入所述菱形区域后的位置u印。在图6中，所述转移模块602，用于将所述第一相量设置成垂直于所述正六边形小 区的最上方的边，所述第二相量位于相对于第一相量顺时针旋转120度的位置；所述复制 选择模块603，用于将所述菱形以及其中的用户向下平移2r，得到第一个复制菱形；用于将 所述菱形以及其中的用户向左平移VI!·，再向上平移r，得到第二个复制菱形；用于将所述 菱形以及其中的用户向左平移7^1·，再向下平移r，得到第三个复制菱形。在图6中，所述撒入模块601，用于随机撒入所述一定数量的用户。综上所述，本发明这种根据设定的相量方向与长度，通过相量的远算更新用户位 置的技术方案，给出了一个单位小区的用户布局实现方法，则其他单位小区的用户布局只
9需要复制该单位小区的用户分布即可，这相对于现有方法来说，实现方式不受小区个数和 半径变化的影响，且计算复杂度低，效率高。 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
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权利要求
一种移动通信系统仿真中的用户布局实现方法，其特征在于，对于一个正六边形小区，该方法包括在以所述小区的中心点为圆心，以R为半径的圆周范围内撒入一定数量的用户；其中，R大于所述小区的垂直半径r；设置长度均为2r的第一相量和第二相量，第一相量和第二相量之间的夹角为120度，且第一相量和第二相量分别垂直于正六边形小区的两个边；由第一相量和第二相量为相邻边形成一个菱形；对于所述一定数量用户中的位于所述菱形区域以外的用户，将这些用户移入所述菱形区域中；将所述菱形以及其中的用户复制成另外的三个复制菱形，使得这三个复制菱形和所述菱形分别有一个顶点位于所述小区的中心，且无重叠地拼接在一起；对于所述菱形中的每一个用户，从该用户以及三个复制菱形中的对应的三个用户中，选取离所述小区中心点最近的用户作为分布于所述小区的用户，从而得到所述小区中的用户布局。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括将所述小区中的用户 布局复制到移动通信系统仿真中的其他所有小区中。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于所述一定数量用户中的位于所述菱 形区域以外的用户，将这些用户移入所述菱形区域中包括设位于所述菱形区域以外的用户数量为N，并设复平面坐标系的原点位于所述小区的 中心点；首先，根据公式Ax = b — χ = A^b得到χ ；其中，A为由第一相量的实部与虚部以及第二相量的实部与虚部构成的2X2的矩阵；b 为由N个用户位置的实部与虚部构成的2XN的矩阵；A—1为A的逆矩阵； 然后，根据公式y = mod (χ, 1)对χ模1，得到余数y ；最后，根据公式uep = AXy到位于所述菱形区域以外的N个用户移入所述菱形区域后 的位置u印。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一相量垂直于所述正六边形小区的最上方的边，所述第二相量位于相对于第一 相量顺时针旋转120度的位置；将所述菱形以及其中的用户复制成另外的三份形成对应的三个复制菱形包括 将所述菱形以及其中的用户向下平移2r，得到第一个复制菱形； 将所述菱形以及其中的用户向左平移再向上平移r，得到第二个复制菱形； 将所述菱形以及其中的用户向左平移V^r，再向下平移r，得到第三个复制菱形。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以所述小区的中心点为圆心，以R为半径 的圆周范围内撒入一定数量的用户为随机撒入。
6.一种移动通信系统仿真中的用户布局实现装置，其特征在于，该装置包括撒入模 块、转移模块、复制选择模块，其中撒入模块，用于在以一个正六边形小区的中心点为圆心，以R为半径的圆周范围内撒入一定数量的用户，并将撒入的用户的位置通知转移模块；其中，R大于所述小区的垂直半 径r;转移模块，用于设置长度均为2r的第一相量和第二相量，第一相量和第二相量之间的 夹角为120度，且第一相量和第二相量分别垂直于正六边形小区的两个边，且由第一相量 和第二相量为相邻边形成一个菱形；用于对于所述一定数量用户中的位于所述菱形区域以 外的用户，将这些用户移入所述菱形区域中；用于将菱形区域中的所有用户的位置通知复 制选择模块；复制选择模块，用于将所述菱形以及其中的用户复制成另外的三个复制菱形，使得这 三个复制菱形和所述菱形分别有一个顶点位于所述小区的中心，且无重叠地拼接在一起； 用于对所述菱形中的每一个用户，从该用户以及三个复制菱形中的对应的三个用户中，选 取离所述小区中心点最近的用户作为分布于所述小区的用户，得到所述小区中的用户布局。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括仿真复制模块；所述复制选择模块，进一步用于将所述小区中的用户布局通知给仿真复制模块；所述仿真复制模块，用于将所述小区中的用户布局复制到移动通信系统仿真中的其他 所有小区中。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，设位于所述菱形区域以外的用户数量为 N，并设复平面坐标系的原点位于所述小区的中心点；所述转移模块，首先，根据公式Ax = b — χ = A^b得到χ ；其中，A为由第一相量的实 部与虚部以及第二相量的实部与虚部构成的2X2的矩阵；b为由N个用户位置的实部与虚 部构成的2 XN的矩阵；A—1为A的逆矩阵；然后，根据公式y = mod (χ, 1)对χ模1，得到余 数y ；最后，根据公式uep = AXy得到位于所述菱形区域以外的N个用户移入所述菱形区 域后的位置u印。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述转移模块，用于将所述第一相量设置成垂直于所述正六边形小区的最上方的边， 所述第二相量位于相对于第一相量顺时针旋转120度的位置；所述复制选择模块，用于将所述菱形以及其中的用户向下平移2r，得到第一个复制菱 形；用于将所述菱形以及其中的用户向左平移再向上平移r，得到第二个复制菱形；用 于将所述菱形以及其中的用户向左平移I"，再向下平移r，得到第三个复制菱形。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述撒入模块，用于随机撒入所述一定数量的用户。
全文摘要
本发明公开了一种移动通信系统仿真中的用户布局实现方法和装置。所述方法包括在以正六边形小区的中心点为圆心，以R为半径的圆周范围内撒入一定数量的用户，R大于所述小区的垂直半径r；设置长度均为2r且夹角为120度的两个相量，由这两个相量为相邻边形成一个菱形；将位于所述菱形区域以外的用户移入所述菱形区域中；将所述菱形以及其中的用户复制成另外的三个复制菱形；对于所述菱形中的每一个用户，从该用户以及三个复制菱形中的对应的三个用户中，选取离所述小区中心点最近的用户作为分布于所述小区的用户，从而得到所述小区中的用户布局。本发明的技术方案复杂度低，效率高。
文档编号H04W16/18GK101902751SQ201010130390
公开日2010年12月1日 申请日期2010年3月23日 优先权日2010年3月23日
发明者周娇, 张连波, 毛加轩, 白杰 申请人:新邮通信设备有限公司