一种LTE‑A系统级仿真平台的制作方法

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种LTE-A系统级仿真平台。

背景技术：

无线通信系统的仿真分为系统级仿真和链路级仿真。链路级仿真关注的是点到点的链路级性能，通过物理层建模从比特数据的层面出发，具体分析物理链路层相应的物理技术给链路性能带来的影响。系统级仿真关注点主要集中于更高一级的层次，以链路仿真为基础，从系统层面出发，分析系统整体的覆盖率、容量等性能。链路级仿真的目的是为了验证分析物理层技术，系统仿真主要是为网络规划，小区协同，资源调度，基站选址等提供参考依据。

目前大多系统级仿真中，无线远端跟基站拥有同样的小区标识号，仅仅作为分布式天线存在，基站与无线远端虽然共同拥有时频资源，但是所有负载的资源调度全部由基站完成，无线远端不能分配时频资源，无法达到负载均衡的效果，且仅侧重于无线远端跟基站拥有同样的小区标识号的异构网场景，缺少对异构网更多场景的补充。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种LTE-A系统级仿真平台，以解决现有技术所存在的无线远端跟基站无法达到负载均衡的效果与缺少对异构网更多场景的补充的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种LTE-A系统级仿真平台，包括：

系统初始化模块：用于部署网络环境和随机生成用户，其中部署的基站和无线远端拥有不同的小区标识号且相互独立，分别初始化资源网格和调度器并生成衰落地图；

网络模拟模块：用于根据部署的网络环境、随机生成的用户和生成的衰落地图管理用户并模拟网络在一个仿真时间间隔内的运行过程，计算在每个仿真时间间隔内的误块率和吞吐量，其中基站和无线远端各自分配时频资源，进行资源调度；

系统性能模块：用于基站和无线远端根据每一个仿真时间间隔内的误块率和吞吐量统计多个仿真时间间隔的误块率和吞吐量并根据统计值得到系统级误块率性能和吞吐量性能的仿真结果。

进一步地，其特征在于，所述系统初始化模块包括：

网络部署模块：用于部署网络环境和随机生成用户，其中部署的基站和无线远端拥有不同的小区标识号且相互独立，分别初始化资源网格和调度器；

大尺度衰落模块：用于根据初始化后的网络环境生成大尺度衰落地图；

天线模块：用于根据初始化后的网络环境生成天线增益；

阴影衰落模块：用于根据初始化后的网络环境生成阴影衰落地图；

进一步地，所述网络模拟模块包括：

移动管理模块：用于管理随机生成的用户的移动速度、移动方向和移动范围；

小尺度衰落模块：用于根据初始化的网络环境生成小尺度衰落，生成信道矩阵；

干扰模块：用于干扰计算，根据部署的各个基站和无线远端的位置，天线的设置、用户当前的位置和当前的衰落地图计算各用户所受的干扰；

资源调度模块：部署的基站和无线远端接收用户反馈且独立地根据用户反馈给每个用户分配时频资源，进行资源调度；

功率分配模块：部署的基站和无线远端用于给各个时频资源块分配功率；

预编码模块：用于生成预编码矩阵，基站和无线远端根据用户反馈选择预编码矩阵；

链路测量模块：用于通信链路质量测量，用户根据权利要求2及上述模块传过来的数据对链路进行测量，计算在各个资源块上的信干燥比，再根据分配到的资源块计算最佳信道质量报告，且将结果反馈给基站和无线远端。

链路自适应模块：用于根据计算出的最佳信道质量报告调整调制方式和编码速率。

链路性能模块：用于根据计算出的最佳信道质量报告和信干噪比计算在一个仿真时间间隔误块率和吞吐量；

进一步地，所述系统性能模块包括：

误块率模块：用于根据每一个仿真时间间隔内的误块率统计多个仿真时间间隔的误块率，根据统计值得出系统级误块率性能的仿真结果；

吞吐量模块：用于根据每一个仿真时间间隔内的吞吐量统计多个仿真时间间隔的吞吐量，根据统计值得出系统级吞吐量性能的仿真结果。

本发明实施例提供的一种LTE-A系统级仿真平台，所述系统包括三个模块：系统初始化模块、网络模拟模块和系统性能模块。其中，系统初始化模块用于部署网络环境和随机生成用户，其中部署的基站和无线远端拥有不同的小区标识号且相互独立，分别初始化资源网格和调度器并生成衰落地图；网络模拟模块：用于根据部署的网络环境、随机生成的用户和生成的衰落地图管理用户并模拟网络在一个仿真时间间隔内的运行过程，计算在每个仿真时间间隔内的误块率和吞吐量，其中基站和无线远端各自分配时频资源，进行资源调度；系统性能模块：用于基站和无线远端根据每一个仿真时间间隔内的误块率和吞吐量统计多个仿真时间间隔的误块率和吞吐量并根据统计值得到系统级误块率性能和吞吐量性能的仿真结果。这样，可以解决现有技术所存在的无线远端跟基站无法达到负载均衡的效果和缺少对异构网更多场景的补充的问题。

另一方面，本发明实施例提供一种基于LTE-A系统级仿真平台的方法，包括：

部署网络环境，其中部署的基站和无线远端初始化各自资源网格和调度器，在地图中随机生成用户，在地图每点处计算相应的大尺度衰落，天线增益，阴影衰落。

在每个仿真时间间隔，以时间为驱动，在设定的仿真时间里对用户移动并判断用户是否移动出地图，如果移动出地图，在地图中重新随机生成用户。

根据初始化的网络环境生成小尺度衰落，生成信道矩阵；

进行干扰计算，根据部署的各个基站和无线远端的位置，天线的设置、用户当前的位置和当前的衰落地图计算各用户所受的干扰；

在每个仿真时间间隔，基站和无线远端接收用户反馈。

在每个仿真时间间隔，基站和无线远端调度用户，分配资源块，将调度结果通过信令发送给用户。

在每个仿真时间间隔，用户根据信道状态测得当前信干燥比。

在每个仿真时间间隔，用户根据当前各资源块上的信干燥比计算信道质量报告，将其反馈给基站或无线远端。

在每个仿真时间间隔，根据用户反馈的最佳信道质量报告调整调制方式和编码速率。

在每个仿真时间间隔，用户接收基站或无线远端信令，根据调度结果和最佳信道质量报告计算误块率，再根据信干噪比进一步计算得到吞吐量。

统计误块率和吞吐量，并用图形用户界面展现出误块率曲线和吞吐量曲线，得出仿真结果。

上述方案中，系统初始化模块用于部署网络环境和随机生成用户，其中部署的基站和无线远端拥有不同的小区标识号且相互独立，分别初始化资源网格和调度器并生成衰落地图；网络模拟模块用于根据部署的网络环境、随机生成的用户和生成的衰落地图管理用户并模拟网络在一个仿真时间间隔内的运行过程，计算在每个仿真时间间隔内的误块率和吞吐量，其中基站和无线远端各自分配时频资源，进行资源调度；系统性能模块用于基站和无线远端根据每一个仿真时间间隔内的误块率和吞吐量统计多个仿真时间间隔的误块率和吞吐量并根据统计值得到系统级误块率性能和吞吐量性能的仿真结果。这样，可以解决现有技术所存在的无线远端跟基站无法达到负载均衡的效果和缺少对异构网更多场景的补充的问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的LTE-A系统级仿真平台架构图；

图2为本发明实施例提供的系统模型流程图；

具体实施方式

本发明针对现有的现有技术所存在的无线远端跟基站无法达到负载均衡的效果与缺少对异构网更多场景的补充问题，提供一种LTE-A系统级仿真平台，包括：系统初始化模块、网络模拟模块和系统性能模块。

参看图1所示，

11：部署网络环境和随机生成用户，其中部署的基站和无线远端拥有不同的小区标识号且相互独立，分别初始化资源网格和调度器并生成衰落地图；

12：根据部署的网络环境、随机生成的用户和生成的衰落地图管理用户并模拟网络在一个仿真时间间隔内的运行过程，计算在一个仿真时间间隔内的误块率和吞吐量，其中基站和无线远端各自分配时频资源，进行资源调度；

13：基站和无线远端根据每一个仿真时间间隔内的误块率和吞吐量统计多个仿真时间间隔的误块率和吞吐量并展示仿真结果。

在前述的具体实施方式中，进一步地，系统初始化模块具有四个子模块：网络部署模块、大尺度衰落模块、天线模块和阴影衰落模块；网络模拟模块具有九个子模块：移动管理模块、小尺度衰落模块、资源调度模块、功率分配模块、预编码模块、干扰模块、链路测量模块、链路性能模块和链路自适应模块；系统性能模块具有两个子模块：误块率模块和吞吐量模块。

网络部署模块用于网络环境的部署，完成生成地图、在地图中部署基站位置和无线远端位置，其中部署的基站和无线远端拥有不同的小区标识号且相互独立，分别初始化资源网格和调度器。

大尺度衰落模块用于根据初始化后的网络环境生成大尺度衰落地图。

天线模块用于根据初始化后的网络环境生成天线增益。

阴影衰落模块用于根据初始化后的网络环境生成阴影衰落地图。

移动管理模块用于管理随机生成的用户的移动速度、移动方向和移动范围。

小尺度衰落模块用于根据初始化的网络环境生成小尺度衰落，生成信道矩阵。

干扰模块用于干扰计算，根据部署的各个基站和无线远端的位置，天线的设置、用户当前的位置和当前的衰落地图计算各用户所受的干扰。

资源调度模块，部署的基站和无线远端接收用户反馈且独立地根据用户反馈给每个用户分配时频资源，进行资源调度。

功率分配模块，部署的基站和无线远端用于给各个时频资源块分配功率；

预编码模块用于生成预编码矩阵，基站和无线远端根据用户反馈选择预编码矩阵。

链路测量模块是本系统级仿真平台的核心模块之一，用户根据以上十个模块输出的数据对链路进行测量，得到在各个资源块上的信干燥比，再根据分配到的资源块计算最佳信道质量报告，并将结果反馈给基站或无线远端。

链路自适应模块根据链路测量模块计算出的用户最佳信道质量报告调整调制方式和编码速率。

链路性能模块是本系统级仿真平台的另一个核心模块，根据链路测量模块计算出的用户最佳信道质量报告计算误块率，再根据信干噪比计算出吞吐量。

误块率模块、吞吐量模块统计误块率和吞吐量，并用图形用户界面展现出误块率曲线和吞吐量曲线，直观的展示仿真结果。

本发明为方便LTE-A研究中的算法仿真验证和系统性能评估，设计了一种LTE-A系统级仿真平台。本平台的设计采用了面向对象的思想，在MATLAB中设计实现，将用户、基站、无线远端、调度器、信道、天线和衰落模型抽象为类，并赋予相应的属性和方法。为实现LTE-A系统级仿真，本发明设计了3个模块，包括系统初始化模块、网络模拟模块和系统性能模块。

系统级仿真平台的实现流程参看图2所示，

S11：设置场景、网络拓扑等参数。

S12：部署网络环境，生成地图，部署基站和无线远端，在地图中随机生成用户。

S13：基站和无线远端相互独立，分别初始化各自天线配置、资源网格和调度器。

S14：在地图每点处计算相应的大尺度衰落，天线增益和阴影衰落

以时间为驱动，在设定的仿真时间里对用户移动，下行数据发送等进行仿真。在每个仿真时间间隔内的主要流程由以下步骤完成：

S21：用户移动，移动管理模块判断用户是否移动出地图，如果移动出地图，在地图中重新随机生成用户。

S22：在每个仿真时间间隔，小尺度衰落模块计算小尺度衰落，结合大尺度衰落、天线增益和阴影衰落生成信道矩阵。

S23：基站和无线远端接收用户反馈。

S24：基站和无线远端调度用户，分配资源块，在链路测量模块中计算出最佳信道质量报告，将调度结果通过信令发送给用户。

S25：用户根据信道状态测得当前信干燥比，根据各资源块上的信干燥比计算最佳信道质量报告，并将结果反馈给基站或无线远端。

S26：基站和无线远端在链路自适应模块根据用户反馈的最佳信道质量报告调整调制方式和编码速率。

S27：用户接收基站或无线远端信令，根据调度结果和最佳信道质量报告计算误块率，再根据信干燥比进一步得到吞吐量。

S31：基站和无线远端根据每一个仿真时间间隔内的误块率和吞吐量统计多个仿真时间间隔的误块率和吞吐量，并根据统计值得到系统级误块率性能和吞吐量性能的仿真结果。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。