LTE系统级仿真的关键技术与研究
徐 兵，谢志军
【摘 要】摘 要:以3GPP在技术规范中对LTE系统仿真所提要求为标准，对LTE系统级仿真的整体流程与基本框架进行了概括与分析，介绍了链路级映射的2种方法，在分析各功能模块的基础上搭建了系统级仿真平台，实现了LTE的系统级仿真。以下行调度算法为对象，通过系统级仿真平台对轮询、最大载干比和比例公平这3种经典分组调度算法进行了仿真与分析，为LTE系统级仿真平台的进一步完善和发展提供了理论参考。 【期刊名称】无线电通信技术 【年(卷),期】2014(040)005 【总页数】4
【关键词】关键词:LTE;系统级仿真;链路级映射;调度算法;公平性
0 引言
为满足用户日益增大的高速数据业务及多媒体业务等方面的需求，3GPP提出了长期演进(Long Term Evolution，LTE)作为下一代移动通信系统标准，并在LTE引入了OFDM与MIMO等技术，大大提升了系统性能［1］，LTE采用了全IP的扁平型网络结构，去除了RNC部分，使得网络结构更加简单，同时也能实现低时延的要求。
无线通信系统的系统级仿真则以系统整体为仿真对象，包括了从基站参数配置、用户行为模拟、分组调度算法和信道环境等多个方面，从系统整体层面上进行LTE的运行模拟［2］。链路级映射作为仿真的基础，以映射算法将信道链路状况输出为CQI等信息，以往的仿真系统采用EESM作为映射算法，本文采用更
为准确的MIESM作为映射算法进行仿真，综合对比3种经典分组调度算法，并从理论与仿真两方面分析仿真结果。
1 LTE系统级仿真简介
1.1 LTE仿真系统框架
3GPP在技术标准中详细介绍了E-UTRA的物理层特性［3］，根据技术规范的要求和参数，LTE系统级仿真平台包括了小区与用户模型、链路级映射、Wrap-around、分组调度模型和信道模型等部分，其系统框架如图1所示。 1.2 功能模块
整个系统级仿真平台包括信道模型、小区模型、业务模型、链路级映射和分组调度算法等几个关键部分。
信道模型［4］一般通过数理统计的方式将测试所得数据进行数学建模，在进行不同参数设定的基础上，对无线通信系统的不同空间信道环境进行有效描述，反映出相应信道的基本特性，从而在此基础上进行无线通信系统的开发与研究工作。目前参照3GPP技术规范设定了 CSOT231、TS36942和TS25814这3种模型，不同的场景包括了 urban micro、urban_macro、suburban_macro、urban 和 rural等若干种［5－7］。多种应用场景可以保证仿真的可靠性，满足不同的测试条件。
网络拓扑指小区的物理结构以及与邻小区的相对关系。为满足3GPP中的要求，每个小区为包含3个120°扇区的六边形蜂窝小区，由19个小区以某个小区为中心形成如图2所示的网络。
但是，网络以中心校区分为3种情况，会使得用户只有在中心小区时的计算才是准确的，因为当用户处于中心小区以外的小区时，所受邻小区的干扰不同。
为了解决这个问题，仿真平台采用了Wraparound技术［8］，在生成的19个小区外再建立若干个虚拟小区保证每个小区都能成为一个中心小区，通常的做法是将已经生成的19个小区整体向6个方向平移直接复制生成新网络，以保障19个小区均有相同的网络状况，从而达成更准确的计算条件。
业务模型是指仿真过程中所采用的针对不同需求与所提出的业务需求。3GPP在技术标准中将业务模型整体划分为2大类:具有较高QoS的Best Effort Packet Service和低QoS要求的Packet Service with Conversational Service。对于系统级仿真平台来说，根据不同的测试目的应该选择不同的业务模型，大多数情况下采用以吞吐量为测试标准的系统测试，因此更多地使用基于分组业务的Full Buffer模型。
由于系统级仿真中采用宏观模式，如果与链路级仿真一样对每一条链路都单独仿真，不但会加大系统资源的开销，大量增加系统仿真时长，而且重复了链路级仿真的功能，因此在系统级仿真平台中采用的是链路级映射的方式获取每条链路的性能。
1.3 LTE仿真系统运行流程
根据运行状态主要分为静态配置执行和动态仿真循环。
在配置执行阶段，平台将对非动态参数进行初始化，如小区结构、天线配置、用户初始位置和大尺度衰落等。为了保证仿真场景的一致性，可以将此次生成的网络环境保存，在做参数对比测试中直接调用该环境，提高仿真效率，保证对比的可靠性。在初始化完成后，系统将进入仿真循环阶段。
在仿真循环阶段，程序以一个TTI为一个周期，循环进行网络活动的仿真活动。在一个仿真周期中，程序将完成UE位置的更新、小尺度衰落的计算、HARQ
LTE系统级仿真的关键技术与研究
