基于Relay的LTE系統(tǒng)級下行仿真平臺詳細設計說明書

文檔編號：001-01-04中國移動基于Relay的LTE系統(tǒng)級下行仿真平臺軟件項目具體設計說明書 北京郵電高校無線理論與技術試驗室2008年1月

作者版本修改緣由修改日期曾理V0.8編寫初搞王志杰V0.9修訂黃帆V1.0完成正式稿書目TOC\o"1-4"\h\z\u1.引言 11.1編寫目的 11.2項目背景 11.3定義 11.4參考資料 22.總體設計 42.1功能概述 4鏈路級與系統(tǒng)級接口模塊 4業(yè)務模型模塊 4調度模塊 4小區(qū)模塊 4移動模型模塊 52.1.6差錯重傳模塊 62.2模塊結構： 6鏈路級與系統(tǒng)級接口模塊 7業(yè)務模型模塊 7調度模塊 7移動模型模塊 92.3類關系說明 9鏈路級與系統(tǒng)級接口模塊 9業(yè)務模型模塊 10調度模塊 10小區(qū)模塊 112.4算法說明： 11鏈路級與系統(tǒng)級接口模塊 11簡化V-BLAST系統(tǒng)模型 11二發(fā)二收V-BLAST系統(tǒng)SINR計算 13多小區(qū)V-BLAST系統(tǒng)SINR計算 13同簇子載波SINR的合并 14業(yè)務模型模塊 14VoIP 15Besteffort服務類型--FTP業(yè)務 18交互式傳輸模型：HTTP業(yè)務 19視頻流業(yè)務（VideoStreaming） 21交互式實時業(yè)務：實時嬉戲（MobileNetworkGaming） 23調度模塊 243.類定義 263.1scm函數 26函數功能描述 26函數說明 26函數運用方法示例 273.2SHADOW_FADING類 27類功能描述 27類方法說明 27方法1 27方法2 27類運用方法示例 283.3SCMEmain函數 28函數功能描述 28函數說明 28函數運用方法示例 293.4SCMEmainSectorization函數 29函數功能描述 30函數說明 30函數運用方法示例 313.5pilotSINR_DL函數 31函數功能描述 31函數說明 31函數運用方法示例 333.6servingSINR_DL函數 33函數功能描述 33函數說明 33函數運用方法示例 353.7Controler 35類功能描述 35類方法說明 35方法1：WorkSlot() 353.7.3類運用方法示例 363.8Scheduler 363.8.1類功能描述 363.8.2類方法說明 36方法1：virtualdoubleCalPriority(MSS&,int,int) 36方法2：DoControl() 373.8.3類屬性說明 37屬性1：AntennaID 37屬性2：CarrierClusterID 37屬性3：CellID 383.8.4類運用方法示例 383.9SchedulerRoundRobin 383.9.1類功能描述 383.9.2類方法說明 38方法1：CalPriority() 383.9.3類運用方法示例 383.10SchedulerMaxC2I 383.10.1類功能描述 393.10.2類方法說明 39方法1：CalPriority() 393.10.3類運用方法示例 393.11SchedulerPF 393.11.1類功能描述 393.11.2類方法說明 40方法1：CalPriority() 403.11.3類運用方法示例 403.12SchedulerM_LWDF 403.12.1類功能描述 403.12.2類方法說明 40方法1：CalPriority() 403.12.3類運用方法示例 413.13DistributeMSAlgoDiamond 413.13.1類功能描述 413.13.2類性能描述 413.13.3類的方法說明 41方法：DistributeMS(MSManager&_msm,BSManager&_bsm) 413.13.4類運用方法示例 413.14DistributeMSAlgoFile 423.14.1類功能描述 423.14.2類性能描述 423.14.3類的方法說明 42方法：DistributeMS(MSManager&_msm,BSManager&_bsm) 423.14.5類運用方法示例 423.15DistributeMSAlgoFix 423.15.1類功能描述 423.15.2類性能描述 423.15.3類的方法說明 42方法：DistributeMS(MSManager&_msm,BSManager&_bsm) 423.13.4類運用方法示例 433.16DistributeMSAlgoHex7 433.16.1類功能描述 433.16.2類性能描述 433.16.3類的方法說明 43方法：DistributeMS(MSManager&_msm,BSManager&_bsm) 433.13.4類運用方法示例 433.17DistributeMSAlgoHexagon 443.17.1類功能描述 443.17.2類性能描述 443.17.3類的方法說明 44方法：DistributeMS(MSManager&_msm,BSManager&_bsm) 443.13.4類運用方法示例 443.18MSS 44類功能描述 44類性能描述 443.18.3類的方法說明 45方法1：voidMove() 45方法2：doubleGenerateNewDirection() 45方法3：voidUpdateActiveSet(vector<vector<double>>&) 45方法4：voidFrameEnd() 45方法5：doubleRatePrediction(inti,intj); 46方法6：voidFlagChannelIndex(intbsid,inti,intj,double_FrameRate,double_SINR_dB); 46方法7：voidRecieveRI(inti,intj); 46方法8：RecieveTF(intmcs,doublepayloadsize); 47方法9：structHARQBUFFER 47方法10：voidPowerControlProcess()； 48方法11：voidUpdateActiveSet(vector<vector<double>>&)； 48類屬性說明： 48屬性1：m_dDirection 48屬性2：m_iHomeSector 49屬性3：HARQBUFFER 49屬性4：TimetoTrans 49屬性5：intm_ID; 49屬性6：vector<pair<int,int>>m_ActiveSet; 49屬性7：pair<int,int>m_MainServBTS; 49屬性8：boolm_bIsSoftHandOff; 50屬性9：boolm_bIsOutSector; 50屬性10：intm_iChannelType 50屬性11：deque<pair<int,bool>>m_PCQueue; 50屬性12：intm_bPC; 50屬性13：intm_iTxFormat; 50屬性14：intm_iFrameOffSet; 50屬性15：doublem_dTotalTxPowerMw; 51屬性16：doublem_dPilotTxPowerMw; 51屬性17：doublem_dDRCTxPowerMw; 51屬性18：doublem_dTrafficTxPowerMw; 51屬性19：longm_lDataQueueSizetemp; 513.19WrapMS7 51類功能描述： 52類方法說明： 52方法1：PointWrapMS(MSS&_ms,constBS&_bs) 52方法2：PointWrapBS(constMSS&_ms,constBS&_bs) 52類屬性說明： 52屬性1：WrapMSTable[7][7] 52屬性2：WrapBSTable[7][7] 523.20Service 52類功能描述： 53類方法說明： 53方法1：WorkSlot() 533.20.3類運用方法示例 533.21ServiceFullQueue 533.21.1類功能描述： 533.21.2類方法說明： 54方法1：WorkSlot() 543.22ServiceVoIP 543.22.1類功能描述： 543.22.2類方法說明： 54方法1：WorkSlot() 543.23ServiceFTP 543.23.1類功能描述： 543.23.2類方法說明： 55方法1：WorkSlot() 553.24ServiceHTTP 553.24.1類功能描述： 553.24.2類方法說明： 55方法1：WorkSlot() 553.25ServiceVideo 553.25.1類功能描述： 553.25.2類方法說明： 56方法1：WorkSlot() 563.26ServiceGaming 563.26.1類功能描述： 563.26.2類方法說明： 56方法1：WorkSlot() 563.27BS 56類功能描述： 56類方法說明： 57方法1：voidAddBTSs(); 57方法2：voidHARQProcess(int_msid) 57方法3：voidReset(); 57方法4：voidConnectMS(int_msid,pair<int,int>_btsid) 57方法5：voidHARQEntity(int_msid) 58方法6：voidDisconnectMS(int_msid,pair<int,int>_btsid) 58方法7：voidWorkSlot() 58類屬性說明： 59屬性1：vector<int>m_RetransMS 59屬性2：vector<int>m_NewtransMS 59屬性3：vector<int>m_ActiveSet 59屬性4：map<int,MSRXBUFFER>m_RxBufferBS 59屬性5：vector<BTS>m_BTSs 59屬性6：BSIDm_ID 60屬性7：vector<BTS>m_BTSs 60．類運用方法示例 603.28MSRXBUFFER 60類功能描述： 60類方法說明： 60方法1：MSRXBUFFER(int_id):m_iMSID(id) 60類屬性說明： 61屬性1：m_PilotC2I 61屬性2：m_iMSID 61屬性3：m_iChannelType 613.29Statistician 61類功能描述： 61類方法說明： 61方法1：voidPreProcess() 61方法2：voidPrintTable() 62類屬性說明： 62屬性1：m_MSData 62屬性2：m_BTSData 623.30NetWorkDrive 623.30.1類功能描述 623.30.2類方法說明 62方法1：voidUniformReady() 62方法2：voidSimulateRun() 63方法3：voidSystemInitialize(); 63方法4：voidSystemEnd() 63方法5：voidDropInitialize(); 64方法6：voidSlotRun(); 64方法7：NetWorkDrive&NetWorkDrive::Instance() 64方法8：voidDropEnd() 65類屬性說明： 65屬性：staticNetWorkDrive*m_pNetWorkDrive; 653.31BsManager 653.31.1類功能描述 653.31.2類方法說明 65方法：voidDistributeBSs(); 65類屬性說明： 66屬性：vector<pair<int,bool>>m_FrameRecord; 訪問屬性：公用； 663.32MsManager 663.32.1類功能描述 663.32.2類方法說明 66方法：voidDistributeMSs(BSManager&_anm) 66類屬性說明： 66屬性：shared_ptr<DistributeMSAlgo>m_pDMSA; 663.33MapRoutBtsSINR_DL函數 663.32.1函數功能描述 673.32.2函數說明 67函數運用方法示例 683.34MapRoutRelaySINR_DL函數 68函數功能描述 68函數說明 68函數運用方法示例 693.35RouterSINR_DL函數 69函數功能描述 70函數說明 70函數運用方法示例 724．文件格式 734.1文件BTS_Parameters 734.2文件FERTABLE 734.3文件Link_Parameters 744.4文件msposx，msposy 744.5文件MSS_Parameters 744.6文件Simulate_Parameters 754.7文件BSResults 764.8文件BSTotalResults 764.9文件MSResults 764.10文件MSTotalResults 774.11文件ParametersRecord 774.12文件SimulationTime 774.13其他文件 77附錄 79ARELAY介紹 80A1Relay引入背景 80A2Relay的網絡架構 81A2.1固定無線中繼 83A2.2可移動中繼 85A3無線中繼在移動網絡中的應用場景 85A3.1固定覆蓋場景 85A3.2大型建筑物室內覆蓋 86A3.3臨時性覆蓋和應急通信 86A3.4對交通工具的覆蓋 86A4無線中繼涉及的關鍵技術 86A4.1幀結構 87A4.1.1透亮中繼的幀結構 87A4.1.2非透亮中繼的幀結構 88A4.2ARQ/HARQ 88A4.3協(xié)作中繼與虛擬MIMO 89A4.4切換技術 90A4.5多級調度算法 91A5無線中繼技術的應用前景 92B基于Relay的系統(tǒng)評估方法 94B1多跳系統(tǒng)簡介 94B2MIMO協(xié)同中繼 95B3多跳系統(tǒng)的評估 97B4仿真平臺實現方案 99B5系統(tǒng)級仿真結果 1001.引言1.1編寫目的本說明書用于闡明基于無線中繼Relay技術的LTE下行系統(tǒng)級仿真平臺的設計方案，包括對平臺中各個模塊的介紹，以及鏈路級-系統(tǒng)級接口方案的設計方法和具體實現。讀者依據本書內容，可對接口實現方式進行敏捷配置，也可以對仿真參數進行實時調整，輸出最終的性能評估參數。本仿真平臺依據3GPP相關協(xié)議模擬基于無線中繼Relay的LTE系統(tǒng)級各個模塊，達到輸出系統(tǒng)性能評估參數的最終目的。該平臺是基于無線中繼Relay的LTE下行系統(tǒng)平臺，與基于無線中繼Relay的LTE上行系統(tǒng)平臺一起綜合評估基于無線中繼Relay的LTE系統(tǒng)整體性能，兩個平臺彼此相互獨立。1.2項目背景本項目隸屬北京郵電高校無線理論與技術試驗室與中國移動探討院合作的LTE項目組。1.3定義AFAmplify-and-ForwardAPAccessPointBS BaseStationDFDecode-and-ForwardMIMO MultipleInputMultipleOutputMMSE MinimumMeanSquareErrorMS MobileStationNTRSNon—transparentRSOFDM OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexingOFDMA OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccessRSRelayStationSINR SignaltoInterferenceandNoiseRatioTRSTransparentRSVBLAST VerticalBell-labLayerSpaceTimecodingWMNWirelessMeshNetwork1.4參考資料[1]3GPPTR25.814-150,”PhysicalLayerAspectsforEvolvedUTRA”,May2006[2]3GPPTR25.892,”FeasibilityStudyforOFDMforUTRANEnhancement”,[3]3GPPTR25.913,”RequirementsforEvolvedUTRA(E-UTRA)andEvolvedUTRAN(E-UTRAN)”,2005-06[4]3GPPTR25.996,”SpatialChannelModelforMIMOSimulations”[5]3GPPR1-070674,”LTEphysicallayerframeworkforperformanceverification”,Feb,2007 G.J.Foschini.Layeredspace-timearchitectureforwirelesscommunicationinafadingenvironmentwhenusingmulti-elementantennas.BellLabsTechnicalJournal,pp.41-59,Aug.1996[6] B.Vucetic,J.Yuan.Space-TimeCoding.JohnWiley&Sons,2003[7] scm-05-07-2006,V1.21[8] scme-2006-08-30,V1.2 [9]IEEE802.16j,“Multi-hopRelaySystemEvaluationMethodology(ChannelModelandPerformanceMetric),”Sep.2006[10]MarkusHerdin,”AChunkBasedOFDMAmplify-and-ForwardRelayingSchemefor4GMobileRadioSystems,”proceedingsofICC2006,2006[11]Shiang-JiunLin,WernHoSheen,etal,“ResourceSchedulingwithDirectionalAntennasforMulti-hopRelayNetworksinManhattan-likeEnvironment,”proceedingsofIEEE[12]ISTWINNER.Deliverable3.2:descriptionofidentifiednewrelaybasedradionetworkdeploymentconceptsandfirstassessmentbycomparisonagainstbenchmarksofwellknowndeploymentconceptsusingenhancedradiointerfacetechnologies[13]ISTWINNER.Deliverable3.5:proposalofthebestsuiteddeploymentconceptsfortheidentifiedscenariosandrelatedRANprotocols[14]IEEE802.16j-06_015.Harmonizedcontributionon802.16j(mobilemulti-hoprelay)UsageModels,2006[15]IEEE802.16amendmenttoIEEEstandardforlocalandmetropolitanareanetworks-part16:airinterfaceforfixedandmobilebroadbandwirelessaccesssystems-multi-hoprelayspecification,2006[16]無線中繼在下一代移動通信系統(tǒng)中的應用張霄競(華為技術有限公司上海201206)[17]IST-2003-507581WINNER,D3.1Descriptionofidentifiednewrelaybasedradionetworkdeploymentconceptsandfirstassessmentbycomparisonagainstbenchmarksofwellknowndeploymentconceptsusingenhancedradiointerfacetechnologies,October2004[18]IST-2003-507581WINNER,D3.2Descriptionofdeploymentconceptsforfutureradioscenariosintegratingdifferentrelayingtechnologiesinacellularinfrastructureincludingdefinition,assessmentandperformancecomparisonofRANprotocolsforrelaybasedsystems,February2005[19]CCSATC5WG6-136.新一代無線通信空中接口技術綱要V4.0[20]Relay技術在B3G/4G系統(tǒng)中的應用李揚朗訊科技(中國)公司經理萬屹信息產業(yè)部電信探討院通信標準探討所無線與移動探討部主任現代電信科技[21]RELAY技術確保WiMAX性能同濟高校劉富強單聯海通信產業(yè)/2007年/5月/28日/第A07版技術2.總體設計2.1功能概述鏈路級與系統(tǒng)級接口模塊程序實現的功能包括：利用SCME程序產生信道快衰依據用戶位置產生陰影衰落疊加天線方向增益計算下行導頻信道的信干噪比選定服務基站計算業(yè)務信道的信干噪比2.1.2業(yè)務模型模塊業(yè)務模型分為人際（PTP）電路交換業(yè)務，人際（PTP）交換分組業(yè)務和內容到人（CTP）業(yè)務。PTP電路交換業(yè)務分為：AMR話音業(yè)務，可視電話業(yè)務；PTP分組交換業(yè)務分為：圖像和多媒體，PoC業(yè)務，VoIP業(yè)務.CTP業(yè)務分為：網頁閱讀，音頻和視頻流，內容下載（FTP），多媒體廣播組播業(yè)務（MBMS）。其中FullQueue，VoIP，HTTP，FTP，VideoStreaming,Gaming這幾種業(yè)務模型是仿真中重點考慮的，其中FullQueue和VoIP是重點評估對象。2.1.3調度模塊基于無線中繼Relay的LTE采納OFDM-MIMO技術，其無線資源包含空間、頻率二維資源。無線資源調度的問題就是如何合理的安排此二維資源。平臺中的調度模塊負責兩個主要功能：1.對系統(tǒng)的無線資源進行安排，2.通過查找MCS表，對各個移動臺的能夠支持的最大傳輸速率進行選定。2.1.4小區(qū)模塊我們采納了一種用有限區(qū)域來模擬無限區(qū)域(WrapAround)的小區(qū)部署模型，利用服務區(qū)內的小區(qū)在服務區(qū)外圍產生映射小區(qū)，用于計算服務區(qū)邊緣小區(qū)的相鄰小區(qū)干擾。系統(tǒng)仿真的整個區(qū)域稱為服務區(qū)，是由一個中心小區(qū)以及四周一圈的六個小區(qū)構成7小區(qū)模型。每個小區(qū)為正六邊形蜂窩形態(tài)，小區(qū)基站位于小區(qū)的幾何中心。中心小區(qū)的標號為0，四周小區(qū)依次標為1～6。其中中心小區(qū)的正東鄰小區(qū)標為1，其余的逆時針排列。整個系統(tǒng)采納直角坐標定位，且以中心小區(qū)的基站處為原點，正東方向為X軸正方向，正北方向為Y軸正方向。每個小區(qū)分為三個扇區(qū)。圖17小區(qū)模型2.1.5移動模型模塊此次平臺搭建的要求是基于移動臺實時運動的模型來搭建。為了達到這一目的，我們采納了經典的Manhattan模型。移動臺的運動分為直行、左轉、右轉三種狀況，在實際狀況中倒車的狀況較少，且倒車時車速很慢，因此不考慮后退的狀況。如下圖所示，移動臺的運動狀況在每一個仿真時隙中均有可能變動，而且滿足肯定的概率進行變更。如下圖所示，其中前進的概率為60%，左轉的概率為20％，右轉的概率為20％。移動模塊實現移動臺依據肯定的移動模型移動，移動模型描述了移動臺移動的方向變更和速率變更(依據3GPP選定信道模型，對應的確定移動速率)。方向變更以概率產生，在[-PI/2,PI/2]之間隨機產生，變更的概率是0.3，不變的概率是0.7。切換模塊：依據移動臺移動的地理位置或者信號強度推斷是否須要切換。假如須要，則選擇新的基站，并與之建立連接，然后斷開與原基站的連接。60%60%20%20%圖2移動臺模型差錯重傳模塊平臺采納異步自適應HARQ方案。即基于MCS等級的反饋重傳，重傳的數據包依據實時的信道條件設置調制方式。反饋重傳的數據包需與下一幀重傳的數據包比較業(yè)務等級。2.2模塊結構：鏈路級與系統(tǒng)級接口模塊圖3鏈路級－系統(tǒng)級接口設計框圖業(yè)務模型模塊應用模型傳輸類型擁有用戶百分比FTPBest-effort10%網頁閱讀/HTTP交互式20%視頻流流媒體式20%VoIP實時30%嬉戲交互和實時20%調度模塊每個基站分別對各自小區(qū)內的用戶進行調度。分別依據各個移動臺在每個二維資源塊上的SNR計算出其優(yōu)先級，然后將每個資源塊安排給優(yōu)先級最高的用戶。逐天線逐載波簇地進行安排。直至安排完此小區(qū)內的全部資源。圖4模塊結構示意圖2.2.4移動模型模塊仿真結束仿真結束小于0.3設定移動速率和初始方向Pr=random()產生新方向圖5移動模型模塊依據當前移動臺的前進方向和速率，定時更新移動臺的位置實現移動。在移動臺每次更新地理位置后，推斷是否移出原來的HomeSector，假如已經移出更新HomeSetor號，利用WrapAround函數重新映射到新的地理位置上去。2.3類關系說明2.3.1鏈路級與系統(tǒng)級接口模塊各個模塊的關系如下：1．系統(tǒng)級上層程序調用SCME模型，產生時變信道沖擊響應，并將其轉換為頻域表現形式，返回給上層；2．通過二維濾波器產生二維平面上各點的陰影衰落值。3．依據給定方式，產生天線方向增益圖，4．時變衰落發(fā)生器利用SCME產生的信道沖擊響應，并結合陰影衰落的影響，對扇區(qū)內不同角度的衰落值進行加權。5．由信道衰落值和接收端噪聲，計算導頻信道上各天線各子載波簇上的SINR（信干噪比）。6．依據導頻信道的信噪比選擇服務扇區(qū)，再調用業(yè)務信道的計算模塊，得到業(yè)務信道上的信干噪比。2.3.2業(yè)務模型模塊程序中的業(yè)務模型模塊共包含七個類。包括類Service基類以及繼承它的ServiceFullQueue類、ServiceVoIP類、ServiceFTP類、ServiceHTTP類、ServiceVideo類和ServiceGaming類。2.3.3調度模塊程序中的調度模塊共包含五個類。具體說來，我們共設計了Controler基類、Scheduler類、SchedulerM_LWDF類、SchedulerMaxC2I類、SchedulerPF類、SchedulerRoundRobin類。它們之間的繼承關系如圖2所示。圖6調度模塊類之間的相互關系其中，Scheduler基類是抽象類，也就是將它里面的成員函數設計為純虛函數，如CalPriority（）函數。須要說明的是，CalPriority（）函數雖然被設計為純虛函數，但是它在SchedulerRoundRobin等派生類中給出了它的實現。沒有把CalPriority（）函數的實現干脆寫在Scheduler類里，而是采納這樣的類繼承方式的目的是：留下一個接口以便于以后進行調度算法的探討，便利的添加調度算法，在平臺上添加新的業(yè)務。我們設定Controler基類，同時讓Scheduler類由它繼承而來。Controler基類里定義了虛函數DoControl（），它的實現定義在了繼承類Scheduler中。這樣做的目的是為了便于以后對平臺升級，探討新的無線管理算法（非調度算法等）。2.3.4小區(qū)模塊程序中的撒點模塊共包含六個類。具體說來，我們共設計了DistributeMSAlgo基類、DistributeMSAlgoDiamond類、DistributeMSAlgoFile類、DistributeMSAlgoFix類、DistributeMSAlgoHex7類、DistributeMSAlgoHexagon類。它們之間的繼承關系如圖所示。圖7撒點模塊類之間的相互關系其中，DistributeMSAlgo基類是抽象類，也就是將它里面的成員函數設計為純虛函數。須要說明的是，我們設定DistributeMSAlgo基類，同時讓其他類由它繼承而來。這樣做的目的是為了便于以后對平臺升級，探討新的無線管理算法（非調度算法等）。2.4算法說明：2.4.1鏈路級與系統(tǒng)級接口模塊這里給出下行鏈路中，當VBLAST＋OFDMA系統(tǒng)采納MMSE檢測技術時接收端的postSINR的計算方法。這個計算方法是導頻信干噪比和業(yè)務信干噪比計算模塊的核心。具體算法描述如下：.1簡化V-BLAST系統(tǒng)模型為了計算SINR，我們須要對V-BLAST的系統(tǒng)模型進行簡化，具體方法如下：圖8.運用MMSE檢測的點對點V-BLAST系統(tǒng)框圖聯合考查空間信道和MMSE檢測，可以將圖8中所示的系統(tǒng)框圖等價為下面的簡化模型：圖9.等效的V-BLAST系統(tǒng)框圖圖9中各個參量的含義如下：以2發(fā)2收的V-BLAST為例，簡化后的系統(tǒng)模型可以等效為兩個獨立的鏈路，每個等效鏈路上分別有為信道增益Wii，干擾Interferencei,和噪聲Noisei。如圖10所示：圖10.等效成兩個獨立鏈路.2二發(fā)二收V-BLAST系統(tǒng)SINR計算圖4中每個等效鏈路上的SINR可以依據下面的方式獲得：.3多小區(qū)V-BLAST系統(tǒng)SINR計算下面以下行鏈路為例，將上面的點對點V-BLAST的SINR計算方法推廣到多點對一點的SINR計算。假設一共有C＋1個BS，其中只有一個是MS的ServingBS，其他的C個BS都是干擾，那么等效鏈路上的信噪比可由下面推導得到：至此，得到了MS在每個等效鏈路上的SINR。.4同簇子載波SINR的合并最終，依據協(xié)議的要求，將多個子載波的信干噪比和成簇的信干噪比。每一簇的SINR與簇內各個子載波的SINR之間的映射關系，有很多種映射方法可以運用?；谕惠d波簇的全部子載波運用相同調制編碼方案這一前提，可以利用EESM方法計算各簇的SINR。（EESM的具體過程參見3GPPTR25.892）。2.4.2業(yè)務模型模塊常見業(yè)務模型：表1幾種常見模型應用模型傳輸類型擁有用戶百分比FTP盡力而為10%網頁閱讀/HTTP交互式20%視頻流流媒體式20%VoIP實時30%嬉戲交互和實時20%.1VoIP當一個用戶的98%的分組包時延大于50ms時，就稱這個用戶不滿足。端到端最大時延設為200ms，超過則認為是丟包。系統(tǒng)容量的定義如下：當一個扇區(qū)內有95%的用戶滿足時，總的用戶數就是這個系統(tǒng)的容量。表2各傳輸模型的主要參數參數數值特征編碼方案RTPAMR12.2,源速率12.2kbps編碼幀長20ms話音啟動時間50%(c=0.01,d=0.99)SIDpayload15byte(5byte+header)每160ms一個SID包具有壓縮頭的協(xié)議開銷10bit+填充比特(RTP-pre-header)4byte(RTP/UDP/IP)

2byte(RLC/security)

16byte(CRC)空口的總話音負荷40byte(AMR12.2)VoIP傳輸模型的具體描述基本模型考慮下圖中二狀態(tài)話音啟動模型圖11二狀態(tài)話音業(yè)務模型在此模型中，當處于狀態(tài)1時從狀態(tài)1（激活狀態(tài)）向狀態(tài)0（非激活狀態(tài)）轉移概率為a,而處于狀態(tài)0時向狀態(tài)1轉移概率為c。這個模型假定話音幀率為R=1/T，這里的T表示編碼幀的時長（典型的為20ms）.B．模型的數字特征這個模型的穩(wěn)態(tài)條件要求：式(1)式(2)這里的和分別代表狀態(tài)0和狀態(tài)1。話音啟動因子（VAF）由下式確定：式(3)將一個話音突發(fā)定義成模型中進入狀態(tài)1（啟動狀態(tài)）到離開此狀態(tài)之間的時間即時間。一個話音突發(fā)能持續(xù)n個話音幀的概率表達為：式(4)相應地，在非啟動狀態(tài)下能持續(xù)n個話音幀的概率表達為：式(5)話音突發(fā)（）的均值表示為：式(6)同時非激活時間的均值可以表示為式(7)時間的分布是和兩者的聯合分布，見于下列的表達式：式(8)在這里要提到能作為一個MAC層資源間保留的向導，只要每個向導只在一個用戶用一個話音突發(fā)生成即可。在實際中，特別小的值可能不會引導一個單獨的保留懇求，但是式7仍舊供應一些潛在有用的向導作用。由于從狀態(tài)1向狀態(tài)0轉化和從狀態(tài)0向狀態(tài)1轉化是相互獨立的，兩啟動狀態(tài)間的時間可以用每個狀態(tài)的平均時間總和表達：式(9)相應地，平均到達率可以用下式表達：式(10)有關此模型的實例先考慮一個最簡潔的狀況，考慮對話幀時長為T=20ms的狀況，再假定要求的VAF參數，和要求的話音突發(fā)均值為5s。因此，由等式5，并且得到，再從等式2計算得到。依據以上的參數計算，話音突發(fā)的時長，非激活時長和兩狀態(tài)之間的時長見于下表：話音突發(fā)時間均值可以計算為即5s。相應地，非激活時長幀,3.33s。啟動時長為8.33s,故而平均到達率為.圖12VoIP案例參數圖.2Besteffort服務類型--FTP業(yè)務圖13FTP傳輸模型結構下面的描述均針對下行FTP業(yè)務。對于上行，可以運用相同的業(yè)務模型。一個FTP會話（session）是由一些閱讀時間（ReadingTime）隔開的一系統(tǒng)文件（File）組成的。FTP業(yè)務模型的兩個主要的參數是：1)即將被傳輸的文件的大小S2)閱讀時間D，例如上個檔剛被下完到這個用戶要求起先另一個文件下載之間的間隔。表3FTP傳輸模型數字特征參數統(tǒng)計特征文件大小S截短對數正態(tài)分布,均值=2Mbytes,標準差=0.722Mbytes,最大值=5Mbytes,(截短前),概率密度函數:,閱讀時間D指數分布,均值=180s概率密度函數:,.3交互式傳輸模型：HTTP業(yè)務圖14HTTP傳播模型上圖表達了一個典型的Web閱讀會話的包軌跡。會話被分成ON和OFF兩個時期代表頁面的下載和過度閱讀時間。在上圖中，頁面的下載被比作是分組呼叫。這些ON和OFF時期是人的交互的結果，而分組呼叫代表著一個用戶獲得信息的懇求，同時閱讀時辰表明著須要去消化網頁所須要的時間。眾所周知，網頁閱讀傳輸模型是自相像的。用另一句話來講，在不同的時間范圍內，此傳輸模型表現出相同的統(tǒng)計特征。因此，一個分組呼叫，就像一個分組會話，如上圖那樣被劃分成OFF和ON兩個時期。但不像分組會話，ON/OFF時期更多依靠于機器交互而不是人的交互。一張網頁包括一個主組件和一些嵌入式組件（例如圖片，廣告之類）。在用戶這側接收完主組件之后，網頁閱讀器將解析附組件，或者說是嵌入式組件。其中主附組件的參數特征有如下幾個方面：主組件的大小SM，嵌入式組件的大小SE，嵌入式組件的個數ND，閱讀時間D，解析時間TP表4HTTP傳輸模型的數字特征參數統(tǒng)計特征主組件大小SM截短對數正態(tài)分布,均值=10710Bytes,標準差=25032Bytes,最小值=100Bytes,最大值=2Mbytes(在截短前)概率密度函數:,嵌入式組件大小SE截短對數正態(tài)分布,均值=7758Bytes,標準差=126168Bytes,最小值=50Bytes,最大值=2Mbytes(在截短前)概率密度函數:,每頁的嵌入式組件個數=ND截短對數正態(tài)分布，均值=5.64,最大值=53(在截短之前),概率密度函數:,,留意:將產生的隨機值減去K以得到ND閱讀時間D指數分布,均值=30seconds,概率分布函數:,解析時間TP指數分布,均值=0.13seconds概率分布函數:,圖15HTTP會話組成圖.4視頻流業(yè)務（VideoStreaming）圖16視頻流業(yè)務模型一個視頻流會話定義為整個視頻流的呼叫時間，相當于對于此模型的仿真時間。參數在移動臺中的緩沖器窗口時間長度，此窗口用來保證視頻流數據的連接播放。這個參數與整個傳輸模型的分布無關，但是對推斷不能滿足實時要求的時期很有作用。在這個仿真的起先時，假定移動終端的緩沖器里已經具有最大容量的數據比特。在接下來的仿真時間內，數據會溢出源數據緩沖器而當下行鏈路到達移動臺時又會裝滿。作為一特性能指針，移動臺當緩沖器為空時能記錄時間的長度。對于視頻流業(yè)務，緩沖器的窗口時間長度為5秒。在一個32Kbps的數據源存在的狀況下，視頻流的傳輸模型參數定義如下：表5視頻流模型參數定義信息類型每幀起先時間差一幀內包（切片）數包（切片）大小一幀內包的時間距分布定值定值截短柏拉圖分布（均值＝50Mbytes,最大值＝125bytes）截短柏拉圖分布（均值＝6ms最大值＝12.5ms）分布參數100ms8K=20bytes=1.2K=2.5ms=1.2視頻數據每幀以相同的間隔T到達，T由每秒的幀數確定。每幀被分解成很多的切片，每個切片作為一個數據包傳送。這此包的大小聽從截短柏拉圖分布（截短柏拉圖分布）下表的概率分布表達了64kbp的視頻資源：表664kbp的視頻流數字特征參數統(tǒng)計特征每幀起先時間間隔確定性,100ms(基于每秒10幀的狀況)每幀內的數據個數定值,每個幀8個資料包包（切片）大截短柏拉圖分布,均值=10Bytes,最大值=250Bytes(在截短之前)概率密度函數:,,在一幀內包到達時間差截短柏拉圖分布,均值=m=6ms,最大值=12.5ms(在截短之前)概率刻度函數:,,.5交互式實時業(yè)務：實時嬉戲（MobileNetworkGaming）表7實時嬉戲業(yè)務上行數字特征參數數字特征初始包到達勻稱分布,,包到達時間定值,40ms包大小最大極值分布(Fisher-Tippett分布),此分布的值可由下列操作完成：,y聽從內勻稱分布因為數據包的大小必需是整數個字節(jié)，所以實際包的大小不大于xUDPheader定值(2Bytes)，壓縮UDP頭加在包大小上為了仿真用戶數據包和上行幀邊界之間的隨機定時關系，一個進行嬉戲業(yè)務的移動臺的業(yè)務起先時間一般聽從0到40ms之間的勻稱分布。在全部的上行鏈路包中，160ms是最大的延遲，例如，假如一個包中的任何一部分沒有起先物理層的傳輸，包括在進入移動臺接收緩沖器160ms后的HARQ操作，那么就會產生丟包.丟包的時延按180ms狀況計算。當包的平均時延大于60ms時，一個移動網絡嬉戲用戶被會不滿足。包的平均時延是全部包的平均時延，包括發(fā)的包和丟的包。表8實時嬉戲業(yè)務下行統(tǒng)計特征參數數字特征初始包到達勻稱分布概率密度函數:,包到達時間最大值分布(Fisher-Tippett分布),概率密度函數:,,此分布的值可由下列操作完成：,y聽從內勻稱分布因為數據包的大小必需是整數個字節(jié)，所以實際包的大小不大于x包大小最大值分布(即Fisher-Tippett分布),UDP確定性的(2Bytes)，壓縮UDP頭加在包大小上2.4.3調度模塊處于簡化的考慮，目前仿真器中包含了輪循、正比公允、MLWDF三種調度算法，可以實現FullBuffer、Ftp、VoIP業(yè)務等業(yè)務。隨著探討的進行，我們會加入新的調度策略。1.輪循算法依據移動臺號對移動臺逐個進行調度，安排其傳輸速率。不考慮其在每個天線和載波上的SNR狀況。保證了肯定的公允。2.正比公允算法在每個天線-載波簇二維資源塊上計算各個移動臺的優(yōu)先級，依據優(yōu)先級的凹凸，將資源塊安排給優(yōu)先級最高的用戶。優(yōu)先級的計算公式：圖17調度二維資源示意圖3.類定義3.1scm函數完整函數名：voidscm(SCMPARscmpar,LINKPARlinkpar,ANTPARantpar,boolis_initvalues,BULKPARinitvalues,Array5_complex&H,mat&delays,BULKPAR&full_output)函數功能描述依據3GPPTR25-996的spatialchannelmodel產生時域信道沖擊響應。備注：由于這里運用的scme模型是基于c++描述的，所以調用前須要配置好it++數學庫。函數說明函數：voidscm(SCMPARscmpar,LINKPARlinkpar,ANTPARantpar,boolis_initvalues,BULKPARinitvalues,Array5_complex&H,mat&delays,BULKPAR&full_output)輸入參數:SCMPARscmpar：結構體，scm函數相關的參數，如信道采樣時間間隔，多徑時間分辯率等。LINKPARlinkpar,：結構體，鏈路數相關設置，用于配置基站和移動臺的數目。ANTPARantpar,：結構體：天線配置，收發(fā)天線是否極化等。boolis_initvalues,：True表示，是第一次調用，須要初始化；False表示不須要初始化。BULKPARinitvalues,：結構體，上一次調用的最終狀態(tài)信息。Array5_complex&H：五維時域信道矩陣。mat&delays,：各徑時延的大小。BULKPAR&full_output：結構體，本次調用后返回的狀態(tài)信息，用于下一次調用。輸出參數:Array5_complex&H：五維時域信道矩陣。mat&delays,：各徑時延的大小。BULKPAR&full_output：結構體，本次調用后返回的狀態(tài)信息，用于下一次調用。返回值:無函數運用方法示例函數調用方法請參與程序SCMEmainSectorization.cpp和SCMEmain.cpp。3.2SHADOW_FADING類完整類名：SHADOW_FADING3.2.1類功能描述依據移動臺和基站的相對位置，利用平面二維濾波，產生陰影衰落。類方法說明方法1doubleRead_lognmap(complex<double>position)const;訪問屬性：Public功能說明:讀取二維濾波器產生的陰影衰落等級。輸入參數:complex<double>position：在二維濾波器中的二維坐標。輸出參數:陰影衰落等級返回值:陰影衰落等級方法2doubleCac_shadowing(complex<double>ant_mtpos,complex<double>mt_pos,complex<double>zoffset)const訪問屬性：Public功能說明:計算移動臺在各個鏈路上的陰影衰落。輸入參數:complex<double>ant_mtpos：基站相對移動臺的坐標。complex<double>mt_pos：移動臺在服務區(qū)內的肯定坐標。complex<double>zoffset：偏移量，此處為0。complex<double>position：在二維濾波器中的二維坐標。輸出參數:陰影衰落值返回值:陰影衰落值類運用方法示例類調用方法請參與程序SCMEmainSectorization.cpp和SCMEmain.cpp。3.3SCMEmain函數完整類名：voidSCMEmain(deleteintMsNumAll,constintmsId,Vec<complex<double>>MsBsXY,Vec<double>MsVelocity,Vec<double>MsDirection,Vec<double>MsBsDistance,Vec<double>ThetaBs,boolisFirstTime,intU,intS,intnumSubcar,intK,Array<Array<Array<Mat<complex<double>>>>>&H_f,doubleSlot_duration,intSite_distance)函數功能描述調用SCME模型產生時域矩陣，依據陰影衰落進行加權，最終轉化成頻域形式的數據格式返回給上層。函數說明函數：voidSCMEmain(deleteintMsNumAll,constintmsId,Vec<complex<double>>MsBsXY,Vec<double>MsVelocity,Vec<double>MsDirection,Vec<double>MsBsDistance,Vec<double>ThetaBs,boolisFirstTime,intU,intS,intnumSubcar,intK,Array<Array<Array<Mat<complex<double>>>>>&H_f,doubleSlot_duration,intSite_distance)輸入參數:intMsNumAll：仿真中移動臺的總數目。constintmsId：移動臺唯一標識號。Vec<complex<double>>MsBsXY,：移動臺相對基站的位置，二維坐標。Vec<double>MsVelocity：移動臺的運動速度。Vec<double>MsDirection：移動臺的運動方向。0－360度。Vec<double>MsBsDistance：移動臺基站之間的距離。Vec<double>ThetaBs：基站天線的法向與移動臺天線法向的夾角。－180－＋180度。boolisFirstTime：是否第一次調用，第一次調用須要初始化。intU：移動臺天線數。典型值2。intS：基站天線數。典型值2。intnumSubcar：FFT計算點數。典型值512。intK：小區(qū)個數。典型值7。Array<Array<Array<Mat<complex<double>>>>>&H_f：五維頻域域信道矩陣。doubleSlot_duration:一個時隙的持續(xù)時間intSite_distance：基站站距輸出參數:Array<Array<Array<Mat<complex<double>>>>>&H_f：五維頻域域信道矩陣。返回值:無算法說明：具體請參考3GPPscm_05-07-2006V1.21。函數運用方法示例函數調用方法請參與程序RunSCME_DL.cpp3.4SCMEmainSectorization函數完整函數名：voidSCMEmainSectorization(deleteintMsNumAll,constintmsId,Vec<complex<double>>MsBsXY,Vec<double>MsVelocity,Vec<double>MsDirection,Vec<double>MsBsDistance,Vec<double>ThetaBs,boolisFirstTime,intU,intS,intnumSubcar,intK,Array<Array<Array<Mat<complex<double>>>>>&H_f,doubleSlot_duration,intSite_distance)函數功能描述調用SCME模型產生時域矩陣，依據陰影衰落和天線方向增益圖進行加權，最終轉化成頻域形式的數據格式返回給上層。函數說明函數voidSCMEmain(deleteintMsNumAll,constintmsId,Vec<complex<double>>MsBsXY,Vec<double>MsVelocity,Vec<double>MsDirection,Vec<double>MsBsDistance,Vec<double>ThetaBs,boolisFirstTime,intU,intS,intnumSubcar,intK,Array<Array<Array<Mat<complex<double>>>>>&H_f,doubleSlot_duration,intSite_distance)輸入參數:intMsNumAll：仿真中移動臺的總數目。constintmsId：移動臺唯一標識號。Vec<complex<double>>MsBsXY,：移動臺相對基站的位置，二維坐標。Vec<double>MsVelocity：移動臺的運動速度。Vec<double>MsDirection：移動臺的運動方向。0－360度。Vec<double>MsBsDistance：移動臺基站之間的距離。Vec<double>ThetaBs：基站天線的法向與移動臺天線法向的夾角。－180－＋180度。boolisFirstTime：是否第一次調用，第一次調用須要初始化。intU：移動臺天線數。典型值2。intS：基站天線數。典型值2。intnumSubcar：FFT計算點數。典型值512。intK：小區(qū)個數。典型值7。Array<Array<Array<Mat<complex<double>>>>>&H_f：五維頻域域信道矩陣。doubleSlot_duration:一個時隙的持續(xù)時間intSite_distance：基站站距輸出參數:Array<Array<Array<Mat<complex<double>>>>>&H_f：五維頻域域信道矩陣。返回值:無算法說明：具體請參考3GPPscm_05-07-2006V1.21。函數運用方法示例函數調用方法請參與程序RunSCME_DL.cpp3.5pilotSINR_DL函數完整函數名：voidpilotSINR_DL(constintNt,constintNr,constintK,constintNc,constdoublesubcarSpace,constintpilotStart,constintpilotEnd,constintsampleInterval,constdoubleNo,constdoublepilotPower,vector<double>&pathLoss,vector<double>&H_fRe,vector<double>&H_fIm,constintMCS,constvector<double>&beta,vector<vector<double>>&effSINR)函數功能描述依據傳遞進來的信道快衰值和路徑損耗以及噪聲功率等參數計算出導頻信道的信干噪比。函數說明函數：voidpilotSINR_DL(constintNt,constintNr,constintK,constintNc,constdoublesubcarSpace,constintpilotStart,constintpilotEnd,constintsampleInterval,constdoubleNo,constdoublepilotPower,vector<double>&pathLoss,vector<double>&H_fRe,vector<double>&H_fIm,constintMCS,constvector<double>&beta,vector<vector<double>>&effSINR)輸入參數:constintNt ：numberofTxantennaconstintNr ：numberofRxantennaconstintK ：numberofSectorsconstintNc ：FFTsizeconstdoublesubcarSpace：frequencyspacebetweentwoadjacentsubcarrier,Unit:HzconstintpilotStart：pilotcarrierbeginfromconstintpilotEnd：pilotcarrierendatconstintsampleInterval：frequencysamplingintervalwhencalculationSINRconstdoubleNo ：noisepowerspectrumdensity:W/HzconstdoublepilotPower：txpilotpower,unit:Wvector<double>&pathLoss：pathlossfromallBStoMS,pathLoss<1,dimension:[K]vector<double>&H_fRe：frequencydomainchannelimpulseresponseH_f'srealpart,dimension:[Nr*Nt*K*Nc]vector<double>&H_fIm：frequencydomainchannelimpulseresponseH_f'simaginarypart,dimension:[Nr*Nt*K*Nc]constintMCS：wihchMCSisusedinpilotsiganlconstvector<double>&beta：EESMbetaparametervector<vector<double>>&effSINR：pilotSINRofallBS,dimension:[K][Nt],indB輸出參數:vector<vector<double>>&effSINR：pilotSINRofallBS,dimension:[K][Nt],indB返回值:無算法說明：具體請參考本文檔的第2部分“算法說明”。函數運用方法示例函數調用方法請參與程序MSS.cpp3.6servingSINR_DL函數完整函數名：voidservingSINR_DL(constintNt,constint Nr,constintK,constintNc,constdoublesubcarSpace,constintcarStart,constintcarEnd,constintnumCarPerClu,constintsampleInterval,constdoubleNo,constdoubletrafficPower,vector<double>&pathLoss,vector<double>&H_fRe,vector<double>&H_fIm,constintTxID,constvector<double>&beta,vector<vector<vector<double>>>&mapSINR)函數功能描述在選定服務扇區(qū)的狀況下，依據傳遞進來的信道快衰值和路徑損耗以及噪聲功率等參數計算出業(yè)務信道的信干噪比。函數說明函數voidservingSINR_DL(constintNt,constint Nr,constintK,constintNc,constdoublesubcarSpace,constintcarStart,constintcarEnd,constintnumCarPerClu,constintsampleInterval,constdoubleNo,constdoubletrafficPower,vector<double>&pathLoss,vector<double>&H_fRe,vector<double>&H_fIm,constintTxID,constvector<double>&beta,vector<vector<vector<double>>>&mapSINR)輸入參數:constintNt ：numberofTxantennaconstintNr ：numberofRxantennaconstintK ：numberofSectorsconstintNc ：FFTsizeconstdoublesubcarSpace：frequencyspacebetweentwoadjacentsubcarrier,Unit:HzconstintcarStart：datacarrierbeginfromconstintcarEnd ：datacarrierendatconstintnumCarPerClu：numberofcarrierinaclusterconstintsampleInterval：frequencysamplingintervalwhencalculationSINRconstdoubleNo：noisepowerspectrumdensity:W/HzconstdoubletrafficPower：txtrafficpower,unit:Wvector<double>&pathLoss ：pathlossfromallBStoMS,pathLoss<1,dimension:[K]vector<double>&H_fRe：frequencydomainchannelimpulseresponseH_f'srealpart,dimension:[Nr*Nt*K*Nc]vector<double>&H_fIm：frequencydomainchannelimpulseresponseH_f'simaginarypart,dimension:[Nr*Nt*K*Nc]constintTxID：wihchBSistheservingBSconstvector<double>&beta：EESMbetaparametersvector<vector<vector<double>>>&mapSINR：SINRoneachclusterofallantennas,dimension:[numMCS][Nt][numCluster],indB輸出參數:vector<vector<vector<double>>>&mapSINR：SINRoneachclusterofallantennas,dimension:[numMCS][Nt][numCluster],indB返回值:無算法說明：具體請參考本文檔的第2部分“算法說明”。函數運用方法示例函數調用方法請參與程序MSS.cpp3.7Controler完整類名：無線資源限制器類功能描述Controler類是一個基類，它里面并沒有定義具體的函數實現。但有它可以派生出若干的子類。這些子類主要負責無線資源管理方面的操作。也就是說Controler類是無線資源算法的限制器，它定義了無線資源算法的公共屬性和接口。通過它可以很便利的擴展系統(tǒng)的無線資源管理算法（調度限制、速率限制等等）?；緹o線資源安排限制器基類，各種無線資源安排方式如調度，速率限制從該類派生；定義和實現了限制器與時間驅動模塊的連接接口，定義了基站無線資源安排功能模塊的接口?；緹o線資源安排限制器基類和調度限制器等派生類采納Strategy設計模式。類方法說明方法1：WorkSlot()訪問屬性：公有功能說明:與時間驅動模塊的接口，每個時隙都會執(zhí)行其中的操作。輸入參數:無輸出參數:無返回值:無算法說明：此函數只是一個接口函數，里面會調用此模塊功能所須要的函數，來完成模塊的全部操作。類運用方法示例//功能：與時間驅動者的接口，完成每個時隙的工作voidBSManager::WorkSlot(){ m_pControler->WorkSlot();}3.8Scheduler完整類名：無線資源調度器類功能描述Schedule