论文研究-WCDMA无线网络规划中HSDPA动态仿真实现 .pdf

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WCDMA无线网络规划中HSDPA动态仿真实现,张翱,张健明,随着HSDPA技术在无线通信中的引入,蒙特卡罗静态仿真方法在无线网络规划中的局限性越来越明显。本文根据HSDPA技术的特点,设计了以TT
国科技论文在线 .若与 共载频情氿,动态功率资源分配公式: 若 单独载频,其实际可用功率为 更新小区和接入用户的仿真参数 由于一次快照中会产生多次仿真器迭代的熄因,在进入仿真前,需要更新在上一次 仿真中小区和用户计算的一些参数,避免上一次仿真对木次产生影响 小区需要更新的参数有:小区吞吐率,小区服务用户数,小区未服务用户数,小区 使用的功率,小区使用的码字。 用户需要更新的参数有:用户被服务时间,用户成功接受数据量,用户是否接受过 调度的标识,归属于用户的重传次数。 预估用户初始干扰 在仿真前预估每个用户的初始干扰有两个目的:.在第一个,使用用户所受 干扰和请求速率的日标计算小区为每个用户分配的下行发射功率。.若是选择最大 的调度算法,可利用导频信道功率和用户所受干扰,计算每个用户导颞信道的,从 而为用户的调度顺序进行排序。由于未开始仿真,没有业务信道功率,所以初始干扰只计算 导频信道和公共信道对用户造成的T扰。 计算用户调度优先级 判断用户终端是否已达最小调度间隔 中版本引入了类终端,分别从 版本又引入类终端,从 每一类终端对应有一个最小调度间隔,也就是说某一用户终端本次调度与上一次调度之间有 最小时间问隔的限制。下表给出了 终端的分类 表 终端能级列表 能级最小 间隔调制方式|峰值比特速率 版本号 国科技论文在线 综合计算用户优先级 在现网中,可能由于不同用户对业务的需求和付费方式不同,出现用户优先级和业务优 先级,网络可以优先满足高优先级用户需求,提供差异化服务,以满足不同类型业务的 在综合考虑用户优先级时,先由用户和业务优先级确定一个基本优先级,基于基本优先 级、分组调度算法再确定调度优先级。关系图如下所示 V务优先级 几户优先级 xW2 分组凋度算沄 基木优先级 W 队列调度优先 级 图 仿真整休流程 上图中 分别为三种优先缴对应的权重,权重值可通过仿真界面设定。用 户优先级和业务优先级取值范围均为连续自然薮,分组调度算法的优先级的取值范围根据不 同调度算法有所不同。在实际计算时,为了使三种优先级都处于同·量级,需要对它们进行 归一化。归一化方法如下所示: 本算法支持三种分组调度算法:轮询调度 最大载干比调度,正比公平调度 。下表是各种调度算法公式: 表调度算法 算法名称 公式 描述 :小区服务的用户 ,用户在队列中个数; 越靠前,其值越大,每个仿真结束后,将队 用户在用户列表中的 头的用户调至队尾,以形成一个循环,达到轮询效果。索引号 这里用了,而不是纯|扰,是因为 用户终端接收到的业务信道 是干扰受限系统,噪声是次要因素,而且每个功率() 终端设定的背景噪声相差不多,噪声所产生的影响可 终端的干扰加噪声() 忽畋。 国科技论文在线 :已传数据量() 小区资源调度 由业务平均速率选择承载组 小区资源调度时,需要进行承载选择, 的承载选择算法要在保证高速率的条件 ,同时考虑功率资源和码字资源的均衡。现在的承载选择分为如下两个步骤: 确定承载范围 承载范围确定分为两种情况:第一个情况、非第一个情况。 在仿真处于第一个时,以用户的业务请求速率作为条件查找出一组承载,方法是: 用请求速率确定承载的方式,即为查找承载列表中承载速率离请求速率最近的一组承 载,因为不同承载的承载速率可能相同,所以找出来的是一组。同时,还需要满足的条件是 承载速率人于业务的最低保障速率,但并不关注承载速率是否人于业务的最高速率,即只有 下限没有上限。 在仿真处于非第一个时,使用用户上一次调度时的作为条件查找出一组承载, 方法是: 无论是第一个,还是非第一个选出来的承载组,都需要经过一个共同条件筛选: 即用户终端艾持的最大码字数要比承载对应的码字数高,同时要求用户终端支持承载对应的 调制方式,若上述两个条件不满足的话,需要将承载从承载组中移除 确定承载 调用调度算法中的计算功率算法,来计算某一承载应分配的功率。然后计算已经 分配承载的所有用户占用码字资源与占用功率资源的比值 遍历用户承载列表,在所有承载对应的比值中选择最接近的值(为小区 码字资源总数与功率资源总数之比),该佶对应的承载就是最终分配给用户的承载,分配 给这个用户的功率就是 分配给这个用户的码字就是 计算用户所需功率和码字 由承载桷定岀对应的和所需码字后,由换算成,接着用、链路损 耗和用户干扰计算出用户所需功率。换算公式和计算用户功率公式如下所示: 国科技论文在线 其中,为链路损耗。包括传播路径损耗、天馈、阴影衰落等传输损耗以及快衰。 为该用户所受干扰加噪声 判断用户所需功率资源和码字资源是否小于小区剩余资源数 对于小区所剩资源数是否满足用户需求的判断可能出现四种情况 用户所需功率资源和码字资源都小于小区剩余资源数,此时该用户就调度成功 码字满足,功率受限; 码字受限,功率满足; 码字和功率都受限。 对于 三种情况,就在承载组中重选承载再进行判断。若小区剩余资源均不能满 足承载组中所有承载对资源的要求,就降低承载 降低承载 若前面选择的承载组中的承载均不能满足要求,就降低承载。降低承载的策略是:按照 前面承载组中的最低承载速率,降低一档所对应的承载作为新的承载。若降低后的承载速率 比ψ务最低保障速率低,则该用户调度失败,若人于最低保障速率,就重做承线组选择 根据 选择承载组 非第一个情况下,首先判断用户所需功率是否小」小区剩余功率,若是则沿用上 次的功率,若不是则把小区剩余功率全部分给该用户。然后用功率和用户上次受到的十扰计 算出 若该用户终端支持 当采取 方式传输时,其 方式带来 的增益直接体现在承载表中,即不同的 方式对应不同的承载信息表。 判断本次调度是否结束 判断一次调度过程是否结束,主要是通过三个指标: 信道、码资源及功 率资源的分配情况。每一个小区能够调度的最人用户数是由 信道数来决定的, 若 信道数为,则本次调度就最多能调度个用户。同时,调度时还要考虑码资源 与功率资源,两者任意一种资源被分配完毕都会导致本次调度结束。 干扰计算 每个仿真用户受到的干扰可分为本小区干扰,邻小区干扰和背景噪声,总干扰即为这 和干扰之和。各部分干扰计算方式详见下述步骤 本小区干扰计算 本小区的干扰属于同频干扰,计算公式为 上述公式中, 为正交因子,用于衡量用户所用扩频码间的正交性 为小区卜行发射功率,是木次调度时小区实际所用总功率,包含导频信道和控制信道的功率。 为分[给该用户的功率。 为下行链路损耗 国科技论文在线 邻小区干扰计算 邻小区千扰包括同制式和异制式千扰。其中,同制式干扰主要是同频、第一邻频和第二 邻频干扰;异制式干扰主要是杂散和阻塞干扰。邻小区干扰计算公式为: 背景噪声计算 噪声功率分为带宽内的热噪声和设备噪声系数,计算公式如下 上述公式中,热噪声功率谱密度, 在 系统中为 为终端噪 声系数。 当数据传输失败时,本文采用混合自动反馈重传,其特性主要体现在重传增益上,仿真 实现时为每个用户分配一个承载,一个玳蔹对应一个重传增益。建立一个承载重传增益配置 表,该表配置不同承载对应的重传增益。以用户的承载为键值,来査表获得相应的重传增益。 当数据传输成功吋,需要累加用户成功接收的数据量,同吋更新用户的请求传输速焠。 因为若本次成功传输之后还有未传完的数据,则需要把这些数据留在缓存区域,待下次调度 时一起传输,那么就需要更新下次传输的请求传输速率。下次的请求传输速率等于下次数 据量和本次剩余数据量之和,除以时长 仿真输出 木文设计了多种仿真指标,分别从小区和用户角度,对网络容量、网络状态加以分析。 这些指标分别是:小区 下行吞吐率、 层峰值速率、 使用功率、 小区服务用户数、阻塞率、调度使用码字资源平均个薮、下行功率负载、用户下行吞吐率、 用户接受服务时间、整网总吞吐率最大需求及标准差、整网总昋吐率最小需求及标准差、整 网实际总吞吐率及标准差 快衰建模 为了模拟用户移动所带来的损耗,木文采用了快哀建模ε模拟一个无线衰落信道所广氵 采用的技术是构建个来自同相和止交相位的扃斯噪声源的衰落信号。由于个复扃斯噪声 过程的包络的概率密度函数( )服从瑞利分布,所以这样 枃建的模拟器的输岀将会精确地模拟瑞利衰落的过程ε在这种技术中,要求的多谱勒频谱(由 信道的多谱勒颍移频率决定)应通过对高斯噪声源采用适当的低通滤波器来提供。在已经过 滤的复高斯噪声中建立模型的方法是通过对设定的正昡计算来近似瑞利衰落过程。实 验室的 提出了一种这样的技术来模拟移动无线信道的衰落,即众所周知的 模型。其数学模型定义如下: 国科技论文在线 () +)×+ () ()= )×+ 上述公式中 为信道快衰线性值, 为每径的相对平均功率, 为同乡分量,为正交分量,为每径的相位偏移,为多普勒频移,为工作 频率,为用户终端移动速率,为光速, 为随机相位。同时,要计算快哀 值,还需要标准信道模型支持,提供各径的相对时延相对屮均功率表。 结论 本文以 系统中版本为基础,给出了一种 系统级动态仿真的实现流 程。着重讲解了整体流程中的用户优先级计算、小区资源调度以及干扰计算三个步骤。在用 户优先级计算模垗解决了三种调度算法的编程实现。在小区资源调度模块成功解决了链跻自 适应编码的编程实现,提岀了承载选择的方法。在干扰计算中,除了解决本小区、本制式的 同频、邻频干扰外,还充分考虑了异制式干扰及计算方法。同时,快衰建模的引入使得仿真 结果更接近真实场景。此外,本文为后续 版本仿真也提供了思路。 参考文献 吴伟陵,牛凯移动通信原理北京:电子工业出版社: 技术与系统设订叶银法,等,译北京:机械工业出 版社, 无线网络规划与优化孙献璞,等,译北京: 人民邮电出版社 郭宝 混合组网容量规划电信技术,

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