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蒙特卡罗(MC)方法被广泛运用于无线通信系统的误码率仿真,由于信源、信道和系统发收机处理单元等存在时间相关性,仿真结果不服从经典MC估计,无法用已知结论评估其置信度,此问题目前尚缺乏一般性解决方法。文章首先提出了“平稳有限相邻相关条件”的概念,推导了该条件下MC估计置信度的若干结论,分析指出无线通信仿真通常满足该条件,最后基于该条件提出了一种通用仿真置信度分析方法,该方法在不增加仿真时间复杂度的前提下,在获得误码率估计的同时,可以给出估计的方差、置信区间、最大相对误差等置信度指标。该方法被运用于WiMAX系统的仿真中,仿真结果验证了本文结论的正确性。
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一种无线通信仿真置信度通用评估方法
梁 栋,彭木根,王文博
(北京邮电大学信息与通信工程学院,北京 100876)
摘要: 蒙特卡罗(MC)方法被广泛运用于无线通信系统的误码率仿真,由于信源、信道和系
统发收机处理单元等存在时间相关性,仿真结果不服从经典 MC 估计,无法用已知结论评估其
置信度,此问题目前尚缺乏一般性解决方法。文章首先提出了“平稳有限相邻相关条件”的
概念,推导了该条件下 MC 估计置信度的若干结论,分析指出无线通信仿真通常满足该条件,
最后基于该条件提出了一种通用仿真置信度分析方法,该方法在不增加仿真时间复杂度的前
提下,在获得误码率估计的同时,可以给出估计的方差、置信区间、最大相对误差等置信度
指标。该方法被运用于 WiMAX 系统的仿真中,仿真结果验证了本文结论的正确性。
关键词: 蒙特卡罗;置信概率;无线通信;WiMAX;平稳有限相邻相关
中图分类号:TP391.9 文献标识码:A
A General Confidence Probability Evaluation Method for Monte Carlo
Simulation on Wireless Communications
Liang Dong
,
Wang Wenbo
(School of Information Engineering, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China)
Abstract: Monte Carlo (MC) simulation was widely used for estimating bit error rate (BER)
performance on wireless communications. Due to the time correlation characteristic brought by data
source, fading channel, and other memory processing units, the simulation result does not follow
traditional MC conditions and its confidence probability cannot be evaluated by existed conclusions. A
universal method is brought forward to evaluate the variance and other confidence parameters of the MC
result based on the characteristic of wireless communication simulations that one sample can be seemed
as uncorrelated to another when the distance between them is large enough. All the conclusions made in
this paper have been demonstrated by simulations in typical WiMAX systems.
Key words:Monte Carlo; Confidence Probability; wireless communications; WiMAX; SFAC
引 言
1
近年来,无线通信技术获得了迅猛发展,许多先进技术
例如多天线(MIMO)、正交频分复用(OFDM)、协作分集
(Cooperation)、LDPC码等受到下一代移动通信的广泛关注
[1-3]
。传统的 3G系统已经商用化,3Gpp组织提出的LTE (Long
Term Evaluation)计划
[4]
和IEEE 802.16 组织提出的WiMAX
(Worldwide Interoperability for Microwave Access)方案
[5]
已成
为当前产业界的两大研究热点。
随着无线通信的迅猛发展,无线通信系统变得越来越复
收稿日期:2008-08-04 修回日期:2008-11-08
基金项目:国家自然科学基金项目(60602058,60572120);国家“863
计划”项目(2006AA01Z257);国 家“ 973 计划”项目(2007CB310602).
梁 栋(1981-), 男, 湖南长沙人, 博士, 讲师, 研究方向为移动通信;
王文博(1964-), 男 北京人, 博士, 教授, 北京邮电大学研究生院常务副
院长, 研究方向为移动通信。
杂,单纯依靠理论分析很难求得系统的各项性能指标
[6-9]
。
计算机仿真具有低成本、易实现等突出优点,已广泛运用于
通信系统的性能评估工作,其中蒙特卡罗(MC)方法最为
常用,其最典型的应用是评估系统误码率。
从本质上说,MC方法是一种概率估计
[7-9]
,按照传统估
计理论,给出估计结果后应同时对其无偏性、有效性、概率
分布、置信区间、最大相对误差等多项指标进行评价
[10]
,
这些指标在本文中统称为仿真置信度。从通信仿真的实际需
求来看,在给出误码率仿真结果后,往往期待知道这个结果
的可信程度,对于置信度低的结果应该增加样本数重新仿
真,目前这方面的工作主要依靠仿真者的经验和主观判断完
成,相关理论研究尚不多见。
本文研究了无线通信系统误码率 MC 仿真(以下均简称
无线通信仿真)置信度的评估问题,其中第一节介绍了 MC
方法和仿真置信度评价标准,分析了两类 MC 估计的置信
1
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