[發明專利]基于并行結構的協作網絡系統級仿真方法

有效

• 申請號: 201310671899.5
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103634834B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 許威;黃健;張華
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04W24/06
• 分類號: H04W24/06
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所32250
• 代理人: 王斌

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，尤其是涉及一種具有并行結構的多小區協作通信網絡系統級仿真方法。

背景技術

目前傳統網絡拓撲結構的主要問題是：小區的交界存在干擾和覆蓋質量下降的問題，導致終端在小區切換部位的性能較差。針對這個問題，3GPP提出了多小區協作傳輸（CoMP，Coordinated?Multiple?Point）方案，即通過多個小區之間聯合處理實現小區間和同頻組網干擾的抑制/和消除。可以將多小區協作傳輸分為兩種：一種是多個小區同時傳輸同一用戶數據，將其他小區的干擾信號轉化為本小區用戶的有用信號，通過提升用戶的信噪比來保證解調性能，這種技術即稱為聯合處理（JP，Joint?Processing）；另一種是在各小區進行合理的預編碼使信號在空間上相互隔開，或者是通過協調調度，讓臨近小區盡量避免在同一時間上調度同一方向上的用戶，減小同頻干擾，保證用戶鏈路質量，這種技術稱為協同調度/協同波束賦形（CS/CBCoordinate?Schedule/Beamforming）。兩種模式共同點在于，發送端需要根據接收端反饋的信道信息，采用恰當的預編碼方案來降低用戶之間的干擾，提升系統性能。

由于多小區協作系統建模復雜性，要真正了解CoMP的設計方法和獲得實際性能，需要系統級仿真平臺。系統級仿真在無線網絡規劃、優化、新算法和新協議的仿真研究方面具有很廣泛的應用。針對多小區和多用戶的分析，往往需要統計平均小區容量和用戶性能指標。多小區協作通信系統著重解決邊緣用戶性能，因此也要考察5%邊緣用戶的頻譜效率。一些公司和企業都有自己開發的LTE系統仿真平臺，可以在系統商用之前模擬網絡性能改善。但是隨著網絡結構逐步向多層發展，網絡節點進一步增加，用戶接入數量增長，目前的系統級仿真平臺需要更多的仿真時間，仿真速度慢，效率低。

因此很有必要建立高效的多小區協作系統仿真平臺，將系統流程拆分成可并行的模塊執行，采用內外多層并行化，利用概率推導，得到等效干擾模擬方法。這樣可以大大節省仿真時間，有效提高仿真效率，在充分利用計算資源情況下保證結果可靠性不變。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術的不足,本發明提出了一種基于并行結構的協作網絡系統級仿真方法。所述方法首先將本地計算機作為主服務節點，在遠程服務器資源實現外層多個獨立仿真過程的并行計算；在每個服務資源上的獨立仿真過程中，進一步按協作集合拆分，將各協作集合實現獨立并行計算仿真和信息交互；對于仿真耗時較長的干擾計算模塊，用前面時刻的干擾值取代當前時刻干擾值，并代入至干擾公式，最后將多個服務器結果收集至本地計算機，得到仿真結果。本發明方法解決了現有的多小區協作系統級仿真速度慢，效率低的問題。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種基于并行結構的協作網絡系統級仿真方法，包括步驟如下：

步驟A，將協作通信系統仿真的多個并行仿真過程動態分配給分布式計算服務器進行獨立并行計算，配置主從式集群環境，本機作為主節點。

步驟B，針對各服務器節點下獨立的協作通信系統過程，首先是仿真場景的初始化，服務器生成以下四種仿真場景之一（城市宏蜂窩UMa、城市微蜂窩UMi、市郊宏蜂窩SMa和鄉村宏蜂窩RMa），再根據協議TR36.819產生均勻分布的活躍用戶，產生各場景下小區與用戶之間的多種衰落，主要包括路徑損耗、陰影衰落和天線增益。仿真將默認采用固定三小區協作方式劃分協作集合，給各個協作集合分配不同的處理器單元，協作集合進行獨立并行式仿真，在各協作集合下仿真步驟進一步拆分為：信道生成，各協作集合內多點協作傳輸，信息交互計算干擾，虛擬傳輸和結果統計，介紹如下：

步驟B-1，產生設定場景下的小尺度信道，建模基于幾何統計方法；

步驟B-2，各協作集合依次實施資源塊分配、用戶調度以及干擾消除。資源塊分配確定協作傳輸的頻譜比例，用戶調度保證用戶服務的公平性，各協作集合內通過預編碼處理消除干擾，單用戶使用奇異值分解；多用戶系統的線性預編碼方法有兩種，分別是最大化信漏噪比預編碼、塊對角化預編碼；

步驟B-3，各協作集合相互交換上一步驟中的傳輸算法模塊相關調度及預編碼信息，獨立計算集合內用戶接收信噪比，考慮基站間干擾概率分布特點，耗時較長的干擾計算模塊參考前一時隙或者多個時隙前的干擾計算值，由此不同小區用戶可以通過并行方式計算用戶當前信干噪比；