LTE-advanced 系統(tǒng)級仿真方法與實(shí)現(xiàn)

蒙 玎，張祖凡，2，溫林海

(1.重慶郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院，重慶 400065;2.移動通信技術(shù)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400065)

LTE-advanced 系統(tǒng)級仿真方法與實(shí)現(xiàn)

蒙 玎1，張祖凡1，2，溫林海1

(1.重慶郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院，重慶 400065;2.移動通信技術(shù)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400065)

先進(jìn)的長期演進(jìn)技術(shù)(long term evolution advanced，LTE-advanced)是新一代無線移動通信系統(tǒng)核心技術(shù)，如何有效評估這一技術(shù)系統(tǒng)性能是當(dāng)前研究重點(diǎn)之一。在充分理解無線通信系統(tǒng)級仿真基本理論和LTE-advanced系統(tǒng)級仿真若干規(guī)范基礎(chǔ)上，梳理LTE-advanced系統(tǒng)級仿真涉及的組織結(jié)構(gòu)，采用模塊化設(shè)計(jì)方法，以此結(jié)構(gòu)為框架搭建系統(tǒng)級仿真平臺，實(shí)現(xiàn)對LTE-advanced進(jìn)行系統(tǒng)級仿真。進(jìn)一步以LTE-advanced系統(tǒng)重要性能參數(shù)平均吞吐量為考察指標(biāo)，重點(diǎn)分析對比了輪詢、最大載干比、比例公平這3種調(diào)度算法對LTE-advanced網(wǎng)絡(luò)整體性能的影響。

LTE-advanced;系統(tǒng)級仿真;仿真方法;仿真平臺

0 引言

先進(jìn)的長期演進(jìn)技術(shù)(long term evolution-advanced，LTE-advanced)是全球第四代移動通信(4th-generation，4G)標(biāo)準(zhǔn)的核心技術(shù)之一［1-4］。作為LTE的演進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，LTE-advanced應(yīng)向后兼容，這種兼容性對于從LTE平滑過渡到LTE-advanced至關(guān)重要。為了減小運(yùn)營商投資風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)營成本，先進(jìn)通信系統(tǒng)在組建網(wǎng)絡(luò)之前需要經(jīng)過充分的整體性能測試和組網(wǎng)能力評估。如何建立LTE-advanced等4G移動通信系統(tǒng)的系統(tǒng)級仿真平臺具有現(xiàn)實(shí)的意義［5-6］。本文充分理解了無線通信系統(tǒng)級仿真基本理論和LTE-advanced系統(tǒng)級仿真若干規(guī)范，梳理LTE-advanced系統(tǒng)級仿真涉及的組織結(jié)構(gòu)，采用模塊化設(shè)計(jì)方法，以此結(jié)構(gòu)為框架搭建系統(tǒng)級仿真平臺，實(shí)現(xiàn)對LTE-advanced進(jìn)行系統(tǒng)級仿真。

1 無線通信系統(tǒng)級仿真

無線通信系統(tǒng)仿真分為鏈路級仿真和系統(tǒng)級仿真。鏈路級仿真的主要目的是檢驗(yàn)不同無線傳輸技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)性能的影響，仿真數(shù)據(jù)流在單個(gè)收發(fā)鏈路的處理過程中，得到不同無線傳輸技術(shù)下信噪比(signal noise ratio，SNR)與誤比特率(bit error rate，BER)的曲線。系統(tǒng)級仿真的主要目的是根據(jù)鏈路級仿真結(jié)果，檢驗(yàn)不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)特性以及無線資源管理(radio resource management，RRM)算法等對系統(tǒng)容量和頻譜效率的影響。需要建立包含多個(gè)基站和多個(gè)終端的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，以考察整個(gè)系統(tǒng)表現(xiàn)出來的性能指標(biāo)。系統(tǒng)級仿真在研究無線通信系統(tǒng)高層算法以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、優(yōu)化方面有著廣泛的應(yīng)用和重要的意義。

系統(tǒng)級仿真可以分為靜態(tài)仿真和動態(tài)仿真2種。1)靜態(tài)系統(tǒng)級仿真(static system simulation，SSS)是一種對多個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)快照進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)性能仿真的方法。在每個(gè)快照中，用戶的位置被靜態(tài)地隨機(jī)確定，且獨(dú)立于上一個(gè)快照中用戶的位置和速度。每個(gè)用戶連接到網(wǎng)絡(luò)的能力通過迭代過程來計(jì)算，直到滿足收斂條件，再通過使用蒙特卡羅方法對快照進(jìn)行分析，最后得到被仿真系統(tǒng)的近似實(shí)際性能。2)動態(tài)系統(tǒng)仿真(dynamic system simulation，DSS)充分考慮用戶和系統(tǒng)的各種行為，模擬真實(shí)環(huán)境中用戶和系統(tǒng)所采取的全套資源管理算法，如調(diào)度等，并包含了業(yè)務(wù)模型。隨著仿真時(shí)間的推進(jìn)，用戶位置、發(fā)送功率、路徑損耗、干擾水平等都需要動態(tài)計(jì)算。因此，DSS是一種更加精確的系統(tǒng)級建模方法。

2 LTE-Advanced系統(tǒng)級仿真建模方法

無線移動通信系統(tǒng)在建立系統(tǒng)級仿真模型時(shí)有很多共性，在此基礎(chǔ)上考慮到LTE-advanced系統(tǒng)的特性，首先將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)格化劃分，進(jìn)一步求出各個(gè)網(wǎng)格的中心點(diǎn)坐標(biāo)到所有基站坐標(biāo)之間的距離，利用路徑損耗模型求出當(dāng)前仿真場景下的路徑損耗值、陰影衰落以及快衰落值，進(jìn)而可以計(jì)算出接收功率，從而計(jì)算出各個(gè)子載波處的信號干擾噪聲比(signal interference noise ratio，SINR)。通過實(shí)現(xiàn)具體的調(diào)度算法，為當(dāng)前用戶的本次傳輸分配物理資源，并且選取調(diào)制編碼方案(modulation coding schedule，MCS)。調(diào)度后，以用戶分配到的資源塊(resource block，RB)中的子載波處的SINR為輸入，求出當(dāng)前用戶本次傳輸中在其所使用的物理資源上的等效SINR，在鏈路級仿真提供的各種調(diào)制編碼方案下的誤碼率-信噪比曲線上查出該等效信號干擾比對應(yīng)的誤碼率。以該誤碼率為依據(jù)完成正確應(yīng)答(acknowledgement，ACK)和非正確應(yīng)答(negative acknowledgement，NACK)判決，并將判決結(jié)果反饋給發(fā)送端，發(fā)送端以接收到的ACK/NACK反饋信息為依據(jù)完成混合自動重傳請求(hybrid automatic repeat-request，HARQ)的發(fā)端相應(yīng)操作，接收端進(jìn)行合并接收。

根據(jù)上述設(shè)計(jì)思路，本文針對LTE-advanced所采用無線傳輸技術(shù)的特點(diǎn)，以MATLAB為仿真工具，采用模塊化設(shè)計(jì)方法，搭建了LTE-advanced下行鏈路的動態(tài)基本仿真平臺。平臺的設(shè)計(jì)遵循各個(gè)子模塊獨(dú)立設(shè)計(jì)，并且預(yù)留出接口供后續(xù)擴(kuò)展使用的原則，增加了平臺的靈活性和后續(xù)可擴(kuò)展性。該平臺由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、無線信道建模、業(yè)務(wù)模型、調(diào)度算法、HARQ、鏈路級與系統(tǒng)級接口等子模塊構(gòu)成，仿真流程如圖1所示。

圖1 LTE-Advanced系統(tǒng)級仿真工作流程Fig.1 LTE-Advanced system-level simulation workflow

2.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)按照文獻(xiàn)［7］中對系統(tǒng)級仿真場景的要求，采用19小區(qū)3扇區(qū)的結(jié)構(gòu)，如圖2所示，每個(gè)小區(qū)為正六邊形結(jié)構(gòu)，如果以所有19個(gè)小區(qū)的所有扇區(qū)都作為仿真對象，則圖2中只有中心0號小區(qū)周圍具有2層干擾小區(qū)，其余的小區(qū)將不具有2層干擾小區(qū)結(jié)構(gòu)，需要采用小區(qū)卷繞技術(shù)形成如圖3所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這樣可以保證0—18號小區(qū)的所有扇區(qū)都具有2層干擾小區(qū)結(jié)構(gòu)，更加接近于網(wǎng)絡(luò)的真實(shí)干擾狀態(tài)。為了減少仿真平臺的存儲和計(jì)算開銷，本文采用圖2中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，只把中心小區(qū)作為仿真對象。

2.2 無線信道建模

為了適應(yīng)IMT-advanced新的無線傳播特性和空中接口標(biāo)準(zhǔn)，ITU提出了IMT-advanced信道模型。該模型需要覆蓋所有IMT-advanced應(yīng)用場景測試，一共定義了室內(nèi)熱點(diǎn)(indoor hotspot，InH)、市區(qū)微小區(qū)(urban micro，UMi)、市區(qū)宏小區(qū)(urban macro，UMa)、郊區(qū)宏小區(qū)(rural macro，RMa)4種應(yīng)用場景。在4種應(yīng)用場景下，分別定義了視距(line of sight，LOS)和非視距(non line of sight，NLOS)模式，共有8種測試場景。

在特定的應(yīng)用場景下，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域網(wǎng)格化成若干個(gè)正方形小區(qū)域，提前計(jì)算好每個(gè)小正方形小區(qū)域到目標(biāo)基站的目標(biāo)扇區(qū)下的路徑損耗和陰影衰落值，仿真時(shí)直接使用。快衰落的計(jì)算依賴于為當(dāng)前場景建立信道模型得到的信道矩陣，為了減少仿真運(yùn)行時(shí)間，按照文獻(xiàn)［8］中定義的IMT-advanced信道建模方法預(yù)先為各個(gè)應(yīng)用場景建立信道模型得到信道矩陣，仿真時(shí)，直接讀出信道矩陣數(shù)據(jù)并計(jì)算各個(gè)子載波處的SINR，這里計(jì)算得到的各個(gè)子載波處的SINR是后續(xù)不同調(diào)度算法的重要依據(jù)。

2.3 業(yè)務(wù)模型

LTE-advanced系統(tǒng)支持對服務(wù)質(zhì)量(quality of service，QoS)有不同要求的多種業(yè)務(wù)類型，針對不同特性的業(yè)務(wù)采用不同的調(diào)度策略。按照QoS需求不同，第3代合作伙伴計(jì)劃(the 3rd generation partnership project，3GPP)中規(guī)定的4種主要業(yè)務(wù)如下：

1)Conversational(對話類業(yè)務(wù));

2)Streaming(流業(yè)務(wù));

3)Interactive(交互類業(yè)務(wù));

4)Background(背景類業(yè)務(wù))。

本模塊的難點(diǎn)在于：如何針對業(yè)務(wù)特性以滿足QoS要求，為不同業(yè)務(wù)確定合適的優(yōu)先級，在后續(xù)的調(diào)度模塊中設(shè)計(jì)基于QoS的調(diào)度算法。本文中采用全緩沖(full buffer，F(xiàn)B)業(yè)務(wù)模型。

2.4 調(diào)度算法

調(diào)度的目的是為用戶分配系統(tǒng)鏈路資源，OFDM系統(tǒng)下，鏈路資源分配需要考慮到多用戶之間的相關(guān)性和干擾情況［9］。由于取消了專用傳輸信道，同步信號、系統(tǒng)廣播消息、參考信號、隨機(jī)接入前導(dǎo)等采用持續(xù)調(diào)度方式，在預(yù)先分配好的資源上傳輸。其他的幾乎所有的應(yīng)用與業(yè)務(wù)都使用共享信道，為了滿足不同業(yè)務(wù)的QoS需求，對基于QoS的調(diào)度算法提出了更高的挑戰(zhàn)和要求。因此，LTE-advanced調(diào)度器的設(shè)計(jì)與之前的第3代移動通信技術(shù)(3th-generation，3G)網(wǎng)絡(luò)有很大區(qū)別，實(shí)現(xiàn)的功能也更加復(fù)雜，需要考慮的因素有：不同業(yè)務(wù)的QoS需求;不同用戶之間的優(yōu)先級處理;同一用戶的不同業(yè)務(wù)的優(yōu)先級處理，這體現(xiàn)在對不同的邏輯信道的處理上;傳輸塊(transport block，TB)大小和MCS的選擇。頻域基本調(diào)度資源單位為一個(gè)RB，時(shí)域調(diào)度間隔通常選為一個(gè)傳輸時(shí)間間隔(transport time interval，TTI)。動態(tài)調(diào)度提供很大的靈活性的同時(shí)也產(chǎn)生了較高的信令負(fù)荷，對于較規(guī)則的低速業(yè)務(wù)，這種信令開銷尤為明顯。為了降低此類業(yè)務(wù)的信令負(fù)荷，3GPP定義了一個(gè)新的概念：半靜態(tài)調(diào)度(semi-persistent scheduling，SPS)。這種調(diào)度概念的思想是對于較規(guī)則的低速業(yè)務(wù)使用的資源預(yù)先進(jìn)行分配，而無需每次傳輸時(shí)都進(jìn)行動態(tài)分配，以節(jié)省信令開銷。

調(diào)度是LTE-advanced系統(tǒng)媒體接入控制(media access control，MAC)層的核心功能，也是系統(tǒng)級仿真模型中核心模塊，涉及到SINR到信道質(zhì)量指示(channel quality indication，CQI)以及CQI到MCS的映射算法。本文針對3種經(jīng)典調(diào)度算法，實(shí)現(xiàn)了MAC層的調(diào)度功能。

30例參照組患者接受擦全身麻醉處理,具體方法為:實(shí)施麻醉前0.5h接受肌注0.5mg阿托品,同時(shí)監(jiān)測患者生命體征,之后將上肢靜脈通路開放,予以患者10ml/min乳酸林格液,靜脈滴注,之后靜脈滴注8mg維庫溴胺、0.3mg/kg依托咪酯、5μg/kg芬太尼、0.04mg/kg咪達(dá)唑侖,滴注完成3min后對患者予以氣管插管,連接麻醉呼吸機(jī)行機(jī)械通氣。

2.4.1 輪詢調(diào)度算法

輪詢調(diào)度算法(round robin，RR)的基本思想是所有用戶具有相同的優(yōu)先級，調(diào)度模塊以相等的機(jī)會為每一個(gè)用戶分配資源，使用戶按照某種確定的順序使用無線資源，以犧牲吞吐量為代價(jià)，而不考慮系統(tǒng)總吞吐量應(yīng)該盡量大。RR算法不僅可以保證用戶間的長期公平性，還可以保證用戶的短期公平性;另外算法實(shí)現(xiàn)簡單。但該算法由于沒有考慮到不同用戶無線信道的具體情況，因此系統(tǒng)吞吐量很低，RR算法是公平性的上界和系統(tǒng)吞吐量的下界。核心公式為：設(shè)有用戶數(shù)目為N，則每個(gè)用戶的優(yōu)先級為

2.4.2 Max C/I調(diào)度算法

Max C/I調(diào)度算法(maximum carrier of interference，Max C/I)的基本思想是信道質(zhì)量最好的用戶獲得最高的優(yōu)先級，使得數(shù)據(jù)正確傳輸?shù)膸茁试黾樱e誤重傳的次數(shù)減少，整個(gè)系統(tǒng)的吞吐量得到了提升。顯然，該算法依賴于用戶側(cè)對信道質(zhì)量的反饋。雖然Max C/I能夠適應(yīng)無線信道的時(shí)變性，但是沒有考慮到用戶間的公平性。比如距離基站近的移動臺由于其信道條件好會一直得到服務(wù)，而處于小區(qū)邊緣的用戶由于C/I較低，將得不到服務(wù)機(jī)會。從占有系統(tǒng)資源的角度看，Max C/I算法是公平性的下界和系統(tǒng)吞吐量的上界。

如果在時(shí)刻t，有數(shù)目為N的用戶同時(shí)請求傳輸數(shù)據(jù)，每個(gè)用戶的SINR為uk(t)，則Max C/I調(diào)度算法選中的用戶k為

2.4.3 比例公平調(diào)度算法

比例公平調(diào)度算法(proportional fair，PF)的基本思想是為小區(qū)內(nèi)的每個(gè)用戶都分配一個(gè)優(yōu)先級。在每個(gè)調(diào)度時(shí)刻，優(yōu)先級高的用戶得到服務(wù)。這和Max C/I調(diào)度算法基于優(yōu)先級隊(duì)列的思想是一致的，但是兩者優(yōu)先級的計(jì)算方法不同。它是隨著用戶速率的提高，其優(yōu)先級降低，從而使原來優(yōu)先級低的用戶獲得更多的傳輸機(jī)會。PF調(diào)度算法一方面充分考慮用戶信道質(zhì)量，另一方面保證了系統(tǒng)中多用戶之間的公平性。因此，成為無線通信系統(tǒng)中常用的動態(tài)資源調(diào)度算法。比例公平算法的核心公式為

(4)式中，Tc為更新時(shí)間窗，其長度通常有嚴(yán)格的要求，需滿足快衰落的變化，并且滿足用戶的時(shí)延要求。

2.5AMC和HARQ

與傳統(tǒng)的3G移動通信系統(tǒng)相比，LTE-advanced不僅支持語音、圖像和數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)，而且支持多媒體和高速率分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。LTE-advanced系統(tǒng)使用自適應(yīng)調(diào)制編碼(adaptive modulation and coding，AMC)和HARQ來提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝院涂煽啃裕?0］。AMC基于 CQI反饋信息實(shí)現(xiàn)。因此，接收端測量計(jì)算各個(gè)子載波處的SINR以及由SINR到CQI的映射算法將至關(guān)重要。

HARQ是前向糾錯編碼(forward error correction，F(xiàn)EC)技術(shù)和自動請求重傳(automatic repeat request，ARQ)技術(shù)的結(jié)合。

根據(jù)重傳發(fā)生的時(shí)刻，HARQ分為同步HARQ和異步HARQ。同步HARQ是指一個(gè)HARQ進(jìn)程的傳輸(重傳)發(fā)生在固定的時(shí)刻，由于接收端預(yù)先知道傳輸?shù)陌l(fā)生時(shí)刻，因此不需要額外的信令開銷來標(biāo)示當(dāng)前HARQ進(jìn)程的序號，此時(shí)的HARQ進(jìn)程的序號可以從子幀號獲得;異步HARQ是指一個(gè)HARQ進(jìn)程的傳輸(重傳)可以發(fā)生在任何時(shí)刻，接收端預(yù)先不知道傳輸?shù)陌l(fā)生時(shí)刻。因此，發(fā)送端在控制信令中標(biāo)示當(dāng)前HARQ進(jìn)程的序號。

根據(jù)重傳時(shí)的傳輸參數(shù)是否發(fā)生變化，HARQ分為自適應(yīng) HARQ和非自適應(yīng) HARQ。自適應(yīng)HARQ是指在每一次重傳過程中，發(fā)送端可以根據(jù)

(3)式中：Uk(t)為用戶k在時(shí)刻t的SINR，反映用戶在當(dāng)前時(shí)刻的信道質(zhì)量;Rk(t)為用戶k的平均傳輸數(shù)據(jù)速率，Rk(t)的更新公式為實(shí)際的信道狀態(tài)信息改變傳輸參數(shù)，可改變的傳輸參數(shù)包括調(diào)制方式、資源單元的分配和傳輸?shù)某掷m(xù)時(shí)間等。因此，在每次傳輸?shù)倪^程中與傳輸參數(shù)相關(guān)的控制信息要一并發(fā)送。在非自適應(yīng)HARQ中，重傳時(shí)采用和上一次傳輸相同的傳輸參數(shù)。因此，發(fā)送端不需要傳輸與傳輸參數(shù)相關(guān)的控制信息，節(jié)省了信令開銷。經(jīng)過討論，LTE最終決定上行采用同步非自適應(yīng)HARQ，下行采用異步自適應(yīng)HARQ。對于頻分雙工(frequency division duplex，F(xiàn)DD)系統(tǒng)上下行都是支持8個(gè)并行的HARQ進(jìn)程，時(shí)分雙工(time division duplex，TDD)系統(tǒng)所支持的HARQ進(jìn)程數(shù)目與具體的上下行時(shí)隙配置有關(guān)［11］。

為了支持多個(gè)并行HARQ進(jìn)程，發(fā)送端為每一個(gè)用戶的每一個(gè)HARQ進(jìn)程建立一個(gè)HARQ處理緩存，根據(jù)接收端的反饋結(jié)果來決定當(dāng)前的HARQ進(jìn)程傳輸承載的數(shù)據(jù)是重傳還是新數(shù)據(jù)。

2.6 鏈路級和系統(tǒng)級接口模塊

為了評估LTE-advanced系統(tǒng)性能，理論上可以為系統(tǒng)中的每一個(gè)用戶建立一個(gè)精確的鏈路級仿真，但龐大的計(jì)算開銷和時(shí)間開銷使得在實(shí)際中不具有可行性。因此，需要一個(gè)鏈路級和系統(tǒng)級接口模塊利用鏈路級仿真結(jié)果—BER-SNR曲線來預(yù)測LTE-advanced系統(tǒng)中的用戶的傳輸性能。3GPP關(guān)于鏈路級和系統(tǒng)級映射方法的主要提案集中于指數(shù)有效SINR映射(exponential effective sinr mapping，EESM)和互信息有效SINR映射(mutual information effective sinr mapping，MI-ESM)。目前3GPP主要是使用EESM映射方法［12］，具體過程如圖4所示。

圖4 EESM映射方法Fig.4 EESM map method

這2種方法的主要差別在于使用的信息測度函數(shù)不一樣，(5)式給出了這2種方法的通用表達(dá)式，其中I(x)就是壓縮函數(shù)，也叫信息測度函數(shù)。在EESM映射方法中，使用的壓縮函數(shù)為(6)式，I-1(x)是I(x)的反函數(shù)，如(7)式所示。由(5)—(7)式可得EESM映射方法的具體表達(dá)式為(8)式。其中P是用戶分配到的所有RB包含的子載波數(shù)目，是總子載波數(shù)目，SINRp是子載波p處的信號功率與干擾功率之比。SINRp和P取決于具體的調(diào)度算法，β是與具體調(diào)制編碼方案有關(guān)的一個(gè)常數(shù)，文獻(xiàn)［13］中給出了β和調(diào)制編碼方案的對應(yīng)關(guān)系。

3 仿真參數(shù)和仿真結(jié)果

根據(jù)上述介紹的LTE-Advanced系統(tǒng)級仿真平臺的設(shè)計(jì)方法，給出了3種不同調(diào)度算法對系統(tǒng)平均吞吐量的影響。采用的主要仿真參數(shù)如表1所示。

表1 系統(tǒng)級仿真參數(shù)Tab.1 System level simulation parameter

仿真結(jié)果如圖5，圖6所示。在圖5中，由于輪詢調(diào)度算法沒有考慮到用戶當(dāng)前的信道質(zhì)量，使得當(dāng)前信道質(zhì)量不好的用戶也得到了調(diào)度，因而系統(tǒng)平均吞吐量最低，Max C/I調(diào)度算法只讓當(dāng)前信道質(zhì)量最好的用戶得到調(diào)度，因而系統(tǒng)的平均吞吐量最高，比例公平調(diào)度算法兼顧到了效率和公平性，系統(tǒng)平均吞吐量介于輪詢調(diào)度算法和最大載干比調(diào)度算法之間。圖6中，3種調(diào)度算法下系統(tǒng)平均吞吐量的累計(jì)概率密度曲線和圖5中的仿真結(jié)果是一致的。仿真結(jié)果和理論分析基本一致，從而驗(yàn)證了本文給出的LTE-advanced系統(tǒng)級仿真平臺設(shè)計(jì)思路的正確性。

4 結(jié)束語

由于LTE-advanced網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對于3G系統(tǒng)革命性的改變，以及系統(tǒng)級仿真本身所涉及模塊的多樣性和復(fù)雜性。評估LTE-advanced網(wǎng)絡(luò)整體性能的系統(tǒng)級仿真平臺的設(shè)計(jì)還很不成熟。本文在介紹了系統(tǒng)級仿真的基本方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了LTE-advanced系統(tǒng)級基本仿真平臺，實(shí)現(xiàn)了對LTE-advanced系統(tǒng)整體性能的評估，在一定程度上為實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供理論參考，為后續(xù)進(jìn)一步設(shè)計(jì)以及改進(jìn)各模塊的具體算法提供了一個(gè)仿真平臺。

［1］3GPP.TS 36.211 V10.1.0(2010-12)，Technical Specification Group Radio Access Network;Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA);Physical Channels and Modulation(Release 10)［S］.［s.l.］:［s.n.］，2010.

［2］PARKVALL S，DAHLMAN E，F(xiàn)URUSK A.LTE-Advanced Evolving LTE towards IMT-Advanced［C］//2008 IEEE 68thVehicular Technology Conference.Alberta:IEEE Press，2008，42(2):2-4.

［3］LI Qing-hua，LI Guang-jie，WOOKBONG LEE，MOONILLEE.MIMO Techniques in WIMAX and LTE-A Feature Overview ［J］.IEEE Communications Magazine，2010，48(5):86-92.

［4］PARKVALL S，F(xiàn)RURSKAR A，DAHLMAN E，PARAVATI A.The evolution towards IMT-advanced and commercial network performance［C］//2010 IEEE International Conference on Communication System.Singapore:IEEE Press，2011:151-155.

［5］QSMAN N C，YILMAZ，SEPPO Hamalainen，et al.System Level analysis of vertical Sectorization for 3GPP LTE［C］//2009 IEEE wireless Commuciation system，Tuscany:IEEE Press，2009:453-457.

［6］JOSEP COLOM IKUNO，MARTIN WRULICH，MARKUS，RUPP.System level simulation of LTE networks［C］//IEEE 71stVehicular Technology Conference.Taipei:IEEE Press，2010:1-5.

［7］3GPP.TR 25.814 V7.1.0(2006-09)，Technical Specification Group Radio Access Network;Physical layer aspects for evolved Universal Terrestrial Radio Access(UTRA)(Release 7)［S］.［s.l.］:［s.n.］，2007.

［8］3GPP TR 36.814 V9.0.0(2009-03)，Technical Specification Group Radio Access Network;Further Advancements for E-UTRA Physical Layer Aspects(Release 9)［S］.［s.l.］:［s.n.］，2009.

［9］張成文，張中兆，孟維曉.基于相關(guān)信道的多用戶MIMO-OFDM下行鏈路資源分配［J］.北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，31(1):75-78.

ZHANG Cheng-wen，ZHANG Zhong-zhao，MENG Wei-xiao.Multi-user MIMO-OFDM downlink resource allocation based on the relevant channel［J］.Journal of Beijing University of Posts and Telecommunications，2008，31(1):75-78.

［10］HE Zhong-qiu，ZHAO Fei.Performance of HARQ With AMC Schemes In LTE Downlink［C］//2010 IEEE International Conference on Communications and Mobile Computing.Shenzhen，China:IEEE Press，2010:250-254.

［11］3GPP TS 36.321，V9.2.0(2010-03)，Technical Specification Group Radio Access Network;Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA);Medium Access Control(MAC)protocol specification(Release 9)［S］.［s.l.］［s.n.］，2010.

［12］SONG Hui，KWAN Raymond，ZHANG Jie.On Statistical Characterization of EESM Effective SNR over Frequency Selective Channels［J］.IEEE Transactions on wireless communications，2009，8(8):3955-3960.

［13］3GPP TR 25.892，V6.0.0(2004-06)Technical Specification Group Radio Access Network;Feasibility Study for Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM)for UTRAN enhancement(Release 6) ［S］.［s.l.］:［s.n.］，2006.

LTE-advanced system-level simulation methods and implement

MENG Ding1，ZHANG Zu-fan1，2，WEN Lin-hai1

(1.School of Communications and Information Engineering，Chongqing University of Posts and Telecommunications，Chongqing 400065，P.R.China;
2.Chongqing Key Laboratory of Mobile Communication(CQUPT)，Chongqing 400065，P.R.China)

LTE-advanced is the core technology of next generation wireless mobile communication system，and one of the concentrations in current research is how to assess the performance of this technology effectively.This paper，based on the understanding of the basic theory of wireless communication system-level simulation and a number of specifications about LTE-advanced system-level simulation，cards the organizational structure involved in LTE-advanced system-level simulation，employs the modular design，taking the above mentioned structure as a framework to build the system-level simulation platform，and achieves the LTE-advanced system-level simulation.Furthermore，using key performance parameter of LTE-advanced system— average throughput as the indicators，this paper analyzes and compares the influence of round robin，best cqi and proportional fair scheduling algorithm in LTE-advanced network overall performance.

long term evolution advanced(LTE-advanced);system-level simulation;simulation methods;simulation platform

s:The Chongqing MunicipalScience ＆ Technology Development Program (CSTC，2010AC2143;CSTC，2009AA2037);The Chunhui Plan of the Ministry of Education of China(Z2009-1-63017)

TN92

A

1673-825X(2011)06-0654-07

10.3979/j.issn.1673-825X.2011.06.002

2011-05-23

2011-10-11

重慶市科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(CSTC，2010AC2143;CSTC，2009AA2037);教育部“春暉計(jì)劃”合作科研項(xiàng)目(Z2009-1-63017)

張祖凡(1972-)，男，湖北荊州人，教授，2007年獲電子科技大學(xué)博士學(xué)位，主要研究方向?yàn)闊o線移動通信理論與技術(shù)、無線資源管理和網(wǎng)絡(luò)編碼。E-mail:zhangzf@cqupt.edu.cn。

蒙 玎(1986-)，男，陜西漢中人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)闊o線移動通信理論與技術(shù)。E-mail:meng-ding-ok@126.com。

溫林海(1986-)，男，四川眉山人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)闊o線移動通信理論與技術(shù)。E-mail:wenlh361@163.com。

(

王敏琦)