專利名稱：無線通信系統(tǒng)空中接口動態(tài)仿真方法
技術領域：
本發(fā)明屬于無線通信技術領域，主要涉及新一代蜂窩無線通信系統(tǒng)的仿真測試方法，特別涉及一種無線通信系統(tǒng)空中接口動態(tài)仿真方法。
背景技術：
從1978年美國貝爾實驗室建立的人類第一個基于小區(qū)制的蜂窩移動通信系統(tǒng)以來，移動通信迅速成為人們生活必不可少的部分。隨著人們對移動通信需求的不斷增長，移動通信逐步從低速發(fā)展到高速，從模擬通信走向數(shù)字通信。今天，隨著以CDMA技術為核心的第三代蜂窩移動通信系統(tǒng)(3G)在各國進入商用階段，世界各國也紛紛展開了對下一代蜂窩無線通信系統(tǒng)(B3G/4G)的研究。如果說第三代蜂窩移動通信系統(tǒng)第三代蜂窩移動通信系統(tǒng)3G開啟了人們利用無線通信進行多媒體通信、數(shù)據(jù)傳輸?shù)膲粝?，則第四代蜂窩移動通信系統(tǒng)4G將最終實現(xiàn)人類“無論何人、無論何時、無論何地”的通信夢想。
無線通信是一種資源受限的通信系統(tǒng)，隨著無線通信的不斷發(fā)展，對無線通信系統(tǒng)最為重要的頻譜和功率資源也變得日益緊張和寶貴，因此，如何更有效的提高對這些資源的利用率就成為通信業(yè)界關注的焦點。在我國超三代蜂窩移動通信系統(tǒng)B3G的設計中，研究人員提出一種新的“分布式”小區(qū)結構，用來提高超三代蜂窩移動通信系統(tǒng)B3G通信系統(tǒng)的資源利用率。這種分布式小區(qū)結構包括兩種小區(qū)廣義小區(qū)和射頻小區(qū)，其基本思想是將天線以分布式的方式配置在廣義小區(qū)的各個角落，從而在廣義小區(qū)內形成多個由遠程天線單元(RAU)負責收發(fā)的射頻小區(qū)。在通信過程中，終端總是選擇與其相距最近的遠程天線單元(RAU)通信，從而大大縮短了通信的距離，減少了終端移動性帶來的影響，既可以降低功率消耗，也可以提高傳輸速率。用戶在廣義小區(qū)內的切換僅涉及到相應遠程天線單元(RAU)的更換，只需在物理層執(zhí)行，且參數(shù)保持不變。
除了上述分布式小區(qū)結構外，我國的超三代蜂窩移動通信系統(tǒng)B3G還采用了諸如多輸入多輸出(MIMO)、正交頻分復用(OFDM)、廣義多載波(GMC)、自適應調制編碼(AMC)等最新的一些通信技術。在這些技術進入應用以前，考察它們是否滿足超三代蜂窩移動通信B3G的需求是很關鍵的一步。從第二代移動通信系統(tǒng)的研發(fā)開始，利用計算機對通信系統(tǒng)進行模擬仿真，從而考察其技術或系統(tǒng)性能的方法已經(jīng)成為通信領域不可或缺的方法，這種方法效率高，成本低，可以對某一項或多項技術在進入應用前進行考證，從而節(jié)省時間和成本。然而目前一般的評估都是由研究者自行制定，缺乏公正性和全面性，為了保證評估的客觀性，需要利用第三方評估系統(tǒng)對其進行所謂的黑箱測試，即仿真評估和待評估的技術仿真模塊彼此是“未知”的。
對通信系統(tǒng)的仿真評估一般分為兩個層次鏈路級和網(wǎng)絡級。其中，鏈路級仿真通過模擬某一通信鏈路的收發(fā)過程，得到鏈路的誤碼率或誤塊率等結果，從而考察收發(fā)信機及其相應算法的性能。而網(wǎng)絡級仿真，則是在有多個接入點多個用戶的場景下仿真通信網(wǎng)絡為用戶提供業(yè)務的過程，得到吞吐量、頻譜效率、功率效率、網(wǎng)絡容量等結果，從而考察網(wǎng)絡各層協(xié)議中算法的性能及協(xié)議間相互協(xié)作達到最優(yōu)的能力。目前還沒有公開的仿真方法，可以對基于分布式小區(qū)結構的下一代無線通信系統(tǒng)進行仿真評估。而現(xiàn)有的仿真方法和仿真軟件，都是采用面向過程的方法，均未考慮系統(tǒng)中存在的各種實體對象如移動臺、基站收發(fā)信機、基站控制器等，而只關心通信過程中各種參數(shù)發(fā)生的變化。用這種方法構造的仿真器實現(xiàn)相對簡單，但缺乏開放性和動態(tài)性，一旦有新的技術或者功能需要增加的時候，又需要重新構造仿真器或者打亂平臺的結構，并且仿真場景也無法按用戶要求任意設置。此外，按照采樣快拍的循環(huán)仿真的方法常常需要考慮兩個問題仿真效率和仿真準確性?，F(xiàn)有的方法在這兩個問題上只能兼顧其一，要么效率高但準確度低，要么準確度高但仿真時間又過長。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點，提供了一種能夠對第三方設計的空中接口仿真系統(tǒng)進行黑箱仿真測試，得到其吞吐量、時延、功率效率、頻譜效率等參考數(shù)據(jù)，根據(jù)仿真測試得到的數(shù)據(jù)對第三方所采用的空中接口技術提供評估和參考的無線通信系統(tǒng)空中接口動態(tài)仿真方法。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是1)建立移動臺MT對象化仿真將MT的廚I生參數(shù)在類中定義為變量和數(shù)據(jù)結構體，這些屬性參數(shù)包括呼叫對象、業(yè)務類型及其QoS要求、業(yè)務速率、發(fā)送功率上限、運動路徑及速度、運動模式、當前位置、天線高度、所處小區(qū)、用戶ID，通過屬性參數(shù)即確定了MT的屬性；其次，在類中定義子程序模塊實現(xiàn)MT的功能，該子程序模塊包含移動模塊、業(yè)務生成模塊、空中接口發(fā)送和接收模塊、接入請求模塊、呼叫中止模塊、統(tǒng)計模塊和執(zhí)行控制模塊；MT的移動模塊主要通過MT位置隨時間不斷變化表示MT的運動特性，位詈的更新方法如下 其中m_position表示MT的地理位置， 表示MT的運動速度，t_step表示時間推進步長，在隨機運動模式中，MT在每次更新位置時采用乘同余法或混合同余法產(chǎn)生0-π/4均勻分布的隨機數(shù)來表示MT當前的運動方向，運動速率保持不變；業(yè)務生成模塊根據(jù)3GPP2建議的業(yè)務模型產(chǎn)生上行的網(wǎng)絡層PDU，生成的PDU通過一個數(shù)據(jù)結構體表示，該數(shù)據(jù)結構體定義了PDU的長度、發(fā)送對象、PDU產(chǎn)生源、QoS要求、正誤指示、創(chuàng)建時刻及接收時刻；空口發(fā)送和接收模塊由被測方根據(jù)接口規(guī)范提供，用于模擬MT空中接口的無線發(fā)送和接收功能；接入請求和呼叫中止模塊用來仿真MT的隨機業(yè)務特性，為每個MT定義兩個狀態(tài)激活態(tài)和休眠態(tài)，激活態(tài)表示MT正在進行通信，休眠態(tài)表示MT暫時沒有業(yè)務，MT在兩者之間的轉換通過一個馬爾可夫過程描述，當MT從休眠態(tài)轉入激活態(tài)時，則向系統(tǒng)發(fā)出接入請求，一旦獲得許可，則進入激活態(tài)，并產(chǎn)生一泊松分布的隨機數(shù)表示本次通信持續(xù)時間，否則繼續(xù)處于休眠狀態(tài)，當通信時間到達預先設定的通信時間后，向系統(tǒng)發(fā)出終止請求，進入休眠狀態(tài)，并再次生成一泊松分布的隨機數(shù)表示休眠等待時間，到達指定時間后再次進入激活態(tài)，如此循環(huán)；統(tǒng)計模塊用來統(tǒng)計MT的吞吐量、時延、時延抖動，該模塊的輸入?yún)?shù)為正確接收的PDU的結構體鏈表，在每個快拍，統(tǒng)計模塊掃描輸入的PDU鏈表，根據(jù)改PDU結構體記錄的數(shù)值，統(tǒng)計該PDU的傳輸時延、總數(shù)據(jù)量，統(tǒng)計完成后其結果被寫入結果文件，并以曲線的方式在界面上顯示；執(zhí)行控制模塊是MT的核心控制函數(shù)，在每個快拍被主控調用，它由一系列的條件判斷和函數(shù)調用構成，根據(jù)系統(tǒng)當前仿真時間和MT的內部參數(shù)調度MT各個子模塊運行，從而使MT隨系統(tǒng)的狀況完成各自相應的功能；2)建立接入點AP對象化仿真首先，在AP的對象類中將AP的屬性定義為變量和數(shù)據(jù)結構體，AP的屬性為通信對象、業(yè)務類型及其QoS要求、業(yè)務速率、發(fā)送功率上限、位置、天線高度、天線模式、所處小區(qū)、AP_ID。
其次，通過一系列子函數(shù)定義AP的功能，AP主要子模塊包括無線資源管理模塊、業(yè)務生成模塊、空中接口發(fā)送和接收模塊、統(tǒng)計模塊和執(zhí)行控制函數(shù)；其中無線資源管理模塊負責調度用戶、對用戶接入進行控制、為接入用戶分配資源，該模塊由被測方根據(jù)接口規(guī)范設計提供，鏈接到平臺中進行測試；業(yè)務生成模塊模塊根據(jù)3GPP2建議的業(yè)務模型產(chǎn)生下行的網(wǎng)絡層PDU，下行PDU和上行PDU采用同樣的數(shù)據(jù)結構體，空中接口發(fā)送和接收模塊與MT發(fā)送和接收模塊相對應，負責上行數(shù)據(jù)幀的接收和下行PDU的發(fā)送，由被測方根據(jù)接口規(guī)范提供；統(tǒng)計模塊用來統(tǒng)計AP也就是一個小區(qū)的性能，包括小區(qū)總吞吐量、小區(qū)頻譜效率和小區(qū)功率效率，該模塊首先遍歷接收接口中緩存的PDU鏈表，根據(jù)每個PDU產(chǎn)生源即生成該PDU的MT的不同將PDU分成多個鏈表，每個鏈表對應一個源MT，然后調應MT的統(tǒng)計模塊統(tǒng)計MT的性能，進而得到小區(qū)的性能，統(tǒng)計完成后將統(tǒng)計結果寫入結果文件，并以曲線的方式在界面上顯示；執(zhí)行控制函數(shù)同MT一樣，根據(jù)當前的仿真時間和AP內部的參數(shù)的變化調度各子函數(shù)的運行；3)無線環(huán)境模塊無線環(huán)境模塊根據(jù)地理環(huán)境、AP/MT的位置信息，首先通過MT和AP的距離采用COST 231-Hata模型得到路徑損耗，然后通過一獨立對數(shù)正態(tài)分布的隨機數(shù)仿真陰影衰落，采用3GPP2的SCM模型得到MIMO多徑信道，從而得到信號經(jīng)過無線環(huán)境后的接收功率，進而計算其他用戶的干擾及噪聲影響，得到信號的廣義信噪比，并根據(jù)鏈路級仿真的結果決定數(shù)據(jù)幀的正誤；4)仿真主控仿真器在時間的驅動下以快拍的形式循環(huán)運行，包括兩層主要循環(huán)，系統(tǒng)在這兩個循環(huán)中反復調用MT的執(zhí)行控制模塊、無線信道模塊和AP的執(zhí)行控制模塊至仿真結束。
由于本發(fā)明采用了面向對象的設計方法建立系統(tǒng)包含的對象，利用豐富的數(shù)據(jù)交換接口增強模塊的獨立性，通過兩層循環(huán)的主結構保證了仿真的準確性和效率，通過虛擬的地理信息和反饋回路實現(xiàn)了對下分布式小區(qū)的仿真。


圖1是本發(fā)明測試平臺的總體結構圖；圖2是本發(fā)明兩層循環(huán)的主結構圖，Loop1為動態(tài)循環(huán)，Loop2為靜態(tài)循環(huán)；圖3是本發(fā)明MT構成原理圖；圖4是本發(fā)明AP構成原理圖；圖5是本發(fā)明無線信道模塊流程圖；圖6是本發(fā)明B3G空工接口仿真測試平臺接口配置圖；圖7是本發(fā)明分布式位置及子小區(qū)劃分圖；圖8是本發(fā)明分布式小區(qū)結構圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
參見圖1，本發(fā)明由移動臺MT(Mobile Terminal，可以是B3G手機、PDA等)模塊、接入點AP(Access Point)模塊、無線環(huán)境模塊、統(tǒng)計模塊和仿真器主控五個部分構成。其中對移動臺MT和接入點AP模塊采用面向對象的設計思想，用來模仿實際網(wǎng)絡中的用戶終端和接入點，其參數(shù)在場景初始化時確定，包含ID、位置、運動參數(shù)、業(yè)務參數(shù)、天線高度等參數(shù)信息和位置更新、業(yè)務更新、發(fā)送和接收等行為和算法模塊；無線環(huán)境模塊根據(jù)地理環(huán)境、接入點AP和移動臺MT的位置信息，仿真路徑損耗、陰影衰落和多徑衰落，確定各用戶傳輸信號的信干噪比，并根據(jù)鏈路級仿真的結果決定數(shù)據(jù)幀的正誤；統(tǒng)計模塊用來對仿真過程中的各種參數(shù)進行監(jiān)測和統(tǒng)計，并將結果顯示在界面。而仿真驅動器則在時間的驅動下調度這些模塊的運行，實現(xiàn)系統(tǒng)仿真。
參見圖2，本發(fā)明仿真器在時間的驅動下以快拍的形式循環(huán)運行，包括兩層主要循環(huán)，系統(tǒng)在這兩個循環(huán)中完成仿真，并得到相關性能參數(shù)。其中，內層的循環(huán)主要完成特定場景下對系統(tǒng)性能的評估，循環(huán)的步長為tstep，每個tstep代表一個快拍，表示系統(tǒng)的仿真時間向前推進tstep長。在每個快拍內，主控完成以下操作(1)遍歷所有的移動臺MT，調用其執(zhí)行函數(shù)(Execution_Ctrl)；(2)遍歷所有的接入點AP，調用其執(zhí)行函數(shù)；(3)調用無線環(huán)境仿真模塊，完成數(shù)據(jù)從發(fā)射端到接收端的傳輸處理；(4)調用全局統(tǒng)計模塊(不屬于任何對象)用來統(tǒng)計整個系統(tǒng)的性能。設Tsim表示系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)歷的仿真時間，則在每個循環(huán)完成后，Tsim增加tstep，即Tsim＝Tsim+tstep。在調用移動臺MT和接入點AP的執(zhí)行函數(shù)時，移動臺MT和接入點AP根據(jù)當前的仿真時間及自己的內部參數(shù)調用各自的子程序，移動臺MT完成移動、業(yè)務生成、發(fā)送、接收功能，接入點AP完成資源分配、業(yè)務生成、發(fā)送、接收、小區(qū)內切換調度功能；無線環(huán)境模塊用來仿真無線環(huán)境對系統(tǒng)的影響，它在每個快拍掃描當前所有待發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，加入信道對數(shù)據(jù)的影響，包括路徑損耗、陰影衰落、小尺度衰落、噪聲、干擾；統(tǒng)計模塊掃描所有移動臺MT和接入點AP的接收緩沖區(qū)，統(tǒng)計系統(tǒng)的總吞吐量、功率效率和頻譜效率，并交給顯示模塊輸出。
當?shù)竭_外層循環(huán)的步長T0后，內層的循環(huán)結束，得到系統(tǒng)在這一場景下的性能，系統(tǒng)可以根據(jù)當前性能決定當前場景是否為最佳場景。一種方法就是根據(jù)統(tǒng)計模塊輸出的吞吐量、時延、丟包率、誤碼率是否滿足用戶的QoS要求來判斷用戶是否滿意，如果所有的用戶均滿意(表明系統(tǒng)可以容納新的用戶)，則按照一定原則增加新的用戶。本發(fā)明采用的準則是先在每個小區(qū)內增加高速數(shù)據(jù)業(yè)務，如果經(jīng)過T0時間的仿真后，所有用戶仍然滿意，則繼續(xù)增加該類用戶，直到存在用戶不滿意，則刪除前一次增加的用戶，并加入一個速率較小的用戶，如此反復，直到加入業(yè)務速率最小的用戶也會影響用戶的滿意度為止，從而得到系統(tǒng)在極限場景下的性能。內層循環(huán)的步長tstep表示仿真的精細度，減小tstep就可以增加仿真系統(tǒng)的精細度，保證特定的功能如功率控制、自適應調制編碼可以及時執(zhí)行，而增大tstep就可以減少仿真時間，提高仿真效率，但是會影響仿真的精度，在本發(fā)明中tstep等于被測方案時隙長；外層循環(huán)步長T0反應了系統(tǒng)的靜態(tài)特性，增大T0，可以使內層循環(huán)達到遍歷效果，增加準確度，而減少T0，則可以提高仿真效率，但降低了準確度。在實際應用中，用戶可以根據(jù)需要調節(jié)這兩層循環(huán)的仿真步長，從而動態(tài)的調節(jié)仿真器在精確度和效率上進行折中。一種方法就是在沒有找到最佳場景之前，為T0設置較小的值，一旦找到最佳場景就將T0增大，從而節(jié)省仿真時間。
對象化的實體設計采用面向對象的方法設計各仿真實體，測試平臺運行的過程就是系統(tǒng)中各個實體如移動臺(MT)、接入點(AP)在主控的調度下完成自己特定功能的過程。傳統(tǒng)仿真測試平臺的設計都是面向系統(tǒng)中存在的各種功能或者算法、參數(shù)等等，測試平臺一旦實現(xiàn)很難進行擴展，且程序復雜。在本發(fā)明中，測試平臺采用面向對象的方法進行設計，在設計實現(xiàn)的過程中，僅需要在對象的內部考慮其功能、屬性參數(shù)，將對象看似雜亂無章的功能、屬性參數(shù)通過一個面向對象的C++類統(tǒng)一起來，使測試平臺不僅設計簡單，且容易擴展。
建立移動臺MT對象化仿真MT是無線通信系統(tǒng)的主要服務對象，在仿真器中我們利用一個C++類實現(xiàn)對MT的對象化仿真，這里暫且將此類命名為CMt_Obj。所謂面向對象就是通過一系列的變量和子函數(shù)來描述對象的特性和功能。
首先，將MT的屬性參數(shù)在類中定義為變量和數(shù)據(jù)結構體，這些屬性參數(shù)包括呼叫對象、業(yè)務類型及其QoS要求、業(yè)務速率、發(fā)送功率上限、運動路徑及速度、運動模式(包括圓周運動、隨機運動、指定路徑運動三種模式)、當前位置、天線高度、所處小區(qū)、用戶ID。其中，呼叫對象確定MT需要通信的對象AP；業(yè)務類型和業(yè)務速率則是為業(yè)務生成子模塊提供信息；天線高度和當前位置是無線環(huán)境計算衰落和干擾等必需的參數(shù)；運動速率和運動模式是移動模塊計算MT位置所必要的信息；ID用來在系統(tǒng)中區(qū)別不同的MT。這些參數(shù)設定了MT的屬性，并作為相應的子模塊的輸入?yún)?shù)。
其次，通過在類中定義子程序模塊來實現(xiàn)MT的功能，本發(fā)明主要包含以下子模塊移動模塊、業(yè)務生成模塊、空中接口發(fā)送/接收模塊(以下簡稱空口收發(fā)模塊)、接入請求模塊、呼叫中止模塊、統(tǒng)計模塊和執(zhí)行控制模塊。
移動模塊用來在每個快拍的開始計算MT新的位置，方法如下 其中m_position表示MT的地理位置， 表示MT的運動速度。本發(fā)明提供兩種運動模式圓周運動或隨機運動。在隨機運動模式中，MT的運動速度保持不變，運動方向每隔一定的距離d后以0.2的概率發(fā)生改變，改變角度的大小在(0，π/4)內等概隨機選取。
業(yè)務生成模塊用于根據(jù)3GPP2建議的業(yè)務模型產(chǎn)生上行的網(wǎng)絡層PDU。在本發(fā)明中，生成的PDU并不包含實際的二進制bit流，而是通過一個數(shù)據(jù)結構體表示，該數(shù)據(jù)結構體定義了PDU的長度、發(fā)送對象、PDU產(chǎn)生源、QoS要求、正誤指示、創(chuàng)建時刻及接收時刻。當本模塊被調用時，模塊首先讀入MT的業(yè)務類型、業(yè)務速率、QoS要求；然后根據(jù)業(yè)務類型參考3GPP2的建議確定PDU的長度，為了簡單，本發(fā)明中PDU的長度取3GPP2建議的PDU長度的均值，且在一次業(yè)務中保持不變；最后根據(jù)業(yè)務速率計算一個時間片內需要產(chǎn)生的PDU的總數(shù)，計算公式如下N＝[R*tstep/Psize]其中R表示業(yè)務速率，[.]表示向下取整。N表示在一個快拍內需要生成的PDU的個數(shù)，所謂生成PDU就是使用PDU結構體生成一個新的結構體指針變量，為其內部的變量如PDU長度、發(fā)送對象、QoS、創(chuàng)建時刻賦值，并將該指針變量送到緩沖區(qū)B1(見圖6)等待發(fā)送，其中創(chuàng)建時刻為生成該PDU的當前仿真時刻。
空口收發(fā)模塊是本發(fā)明的評估對象，由被測方根據(jù)接口規(guī)范設計提供，用于模擬MT空中接口的相應功能。該模塊負責發(fā)送MT業(yè)務生成模塊產(chǎn)生的上行PDU或反饋，及接收無線信道模塊傳來的下行數(shù)據(jù)或者控制信息。當用于發(fā)送PDU時，空口模塊將待發(fā)送的上行PDU組成幀，然后發(fā)送給無線信道模塊進行處理；當用于接收信道傳來的數(shù)據(jù)幀時，則空口模塊完成數(shù)據(jù)幀的接收，將其分解為L3層PDU，然后交由統(tǒng)計模塊進行統(tǒng)計分析。在測試時，將被測方的模塊鏈接入本發(fā)明中即可進行測試。
統(tǒng)計模塊用來統(tǒng)計MT的性能，包括吞吐量、時延、時延抖動。該模塊的輸入?yún)?shù)為正確接收的PDU的結構體鏈表，在每個快拍，統(tǒng)計模塊掃描輸入的PDU鏈表，對每個正確接收的PDU，首先將當前仿真時刻作為PDU的接收時刻，依次進行下列處理
將仿真時間內正確接收PDU的個數(shù)K加1，即K＝K+1；將該PDU的長度加入到總數(shù)據(jù)長度D中，即D＝D+Psize；將PDU的接收時刻減去創(chuàng)建時刻作為該PDU的時延τ，計算τtotal＝τtotal+τ，ξ＝ξ+τ2，其中τtotal表示總時延，ξ表示時延平方和；處理完所有PDU后，按照下面方法計算吞吐量、時延和時延抖動吞吐量S＝D/Tsim，Tsim表示當前仿真時間；平均時延μτ＝τtotal/K；時延抖動στ=(1K*ξ-μτ2)1/2;]]>最后統(tǒng)計模塊需要將無線信道模塊統(tǒng)計的用戶當前快拍占用帶寬和發(fā)射功率加入到用戶總占用帶寬和總發(fā)射功率中，以便AP統(tǒng)計模塊和全局統(tǒng)計模塊計算頻譜效率和功率效率。統(tǒng)計模塊將上行性能和下行性能分開統(tǒng)計，并且處理時也略有區(qū)別，對于下行數(shù)據(jù)，由于MT就是接收方，PDU鏈表處于MT的接口A4中；而對于上行數(shù)據(jù)，由于AP是接收方，PDU鏈表處于AP的接口B4中(見圖6)，MT無法直接讀取，因此需要由AP首先根據(jù)PDU源MT的不同分類，然后分別調用相應MT的統(tǒng)計模塊進行統(tǒng)計，具體見AP統(tǒng)計模塊的說明。統(tǒng)計結果被寫入結果文件，并以曲線的方式在界面上顯示。
接入請求和呼叫中止模塊用來仿真MT的隨機特性，本發(fā)明為每個MT在定義了兩個狀態(tài)激活態(tài)和休眠態(tài)，激活態(tài)表示MT正在進行通信，休眠態(tài)表示MT沒有業(yè)務。MT在兩者之間的轉換通過一個馬爾可夫過程描述，當MT從休眠態(tài)轉入激活態(tài)時，則調用接入請求模塊請求系統(tǒng)為其提供服務，一旦獲得允準，則進入激活態(tài)，否則繼續(xù)處于休眠狀態(tài)。如果是語音通信業(yè)務，當通信時間到達預先設定的通信時間后，執(zhí)行控制函數(shù)會調用呼叫中止模塊用來結束一次通信過程。在一次仿真中，MT可能不斷在這兩個狀態(tài)間轉換。
執(zhí)行控制模塊是MT的核心控制函數(shù)，在每個快拍被主控調用。它由一系列的條件判斷和函數(shù)調用構成，如同大腦控制人的行為一樣，根據(jù)系統(tǒng)當前仿真時間和MT的內部參數(shù)調度MT各個子模塊運行。其原理見圖3，在每個快拍，執(zhí)行控制函數(shù)首先調用移動模塊；當MT處于激活狀態(tài)，則依次調用業(yè)務生成模塊、發(fā)送/接收模塊、性能統(tǒng)計模塊，如果執(zhí)行函數(shù)判斷到MT需要中止通話，則調用呼叫中止函數(shù)中止通話，并釋放所占用的資源；當MT處于休眠狀態(tài)時，執(zhí)行控制函數(shù)只調用移動模塊更新MT的位置，如果判斷到MT需要通信，則調用接入請求函數(shù)請求系統(tǒng)為其分配資源并提供服務。每次執(zhí)行控制函數(shù)的調用會改變一些內部參數(shù)，這些參數(shù)又成為下次執(zhí)行控制函數(shù)調度子函數(shù)的判斷依據(jù)，從而使各種行為隨系統(tǒng)的狀況不斷變化。
系統(tǒng)中所有生成的MT都保存在一個MT鏈表中，掃描這一鏈表就可以對每個MT進行控制和更新。
接入點AP對象化仿真參見圖4，對于接入點AP本發(fā)明所采用的方法與MT類似，也通過一個C++類來實現(xiàn)對象化仿真。
首先，在AP的對象類中將AP的屬性定義為變量和數(shù)據(jù)結構體，本發(fā)明主要定義了AP的以下屬性通信對象、業(yè)務類型及其QoS要求、業(yè)務速率、發(fā)送功率上限、位置、天線高度、天線模式、所處小區(qū)、AP_ID。其中通信對象、業(yè)務類型及其QoS要求、業(yè)務速率是業(yè)務生成模塊的參數(shù)，由于AP可能同時同很多個MT通信，因此這些參數(shù)不再不是唯一的(MT中是唯一的)，而是一組參數(shù)。為了方便，本發(fā)明的將下行鏈路的業(yè)務相關參數(shù)也存儲在MT內，當AP需要向某一MT發(fā)送下行業(yè)務時，則讀取存儲在該MT對象中的下行業(yè)務參數(shù)作為該AP業(yè)務生成模塊的參數(shù)。天線模式參數(shù)用來指示本AP采用的小區(qū)結構，本發(fā)明提供兩種可選模式集中式和分布式。若天線模式為集中式，則表示系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的小區(qū)結構，為分布式則表示系統(tǒng)采用分布式小區(qū)結構。此外，位置、天線高度、所處小區(qū)和AP_ID與MT相應參數(shù)的功能一樣。
其次，通過一系列子函數(shù)定義AP的功能，本發(fā)明中AP主要子模塊包括無線資源管理模塊、業(yè)務生成模塊、空中接口發(fā)送接收模塊(AP空口收發(fā)模塊)、RAU切換、性能統(tǒng)計和AP執(zhí)行控制函數(shù)。
其中無線資源管理模塊負責調度用戶、對用戶接入進行控制、為接入用戶分配資源，該模塊是本發(fā)明的評估對象之一，由被測方根據(jù)接口規(guī)范設計提供，鏈接到平臺中進行測試。
業(yè)務生成模塊模塊用于根據(jù)3GPP2建議的業(yè)務模型產(chǎn)生下行的網(wǎng)絡層PDU。在本發(fā)明中，下行PDU和上行PDU采用同樣的數(shù)據(jù)結構體。當本模塊被調用時，模塊首先根據(jù)業(yè)務對象，遍歷MT鏈表找到目標MT對象，并從該MT中讀入下行業(yè)務類型、業(yè)務速率、QoS要求；然后根據(jù)業(yè)務類型參考3GPP2的建議確定PDU的長度，同MT一樣，本發(fā)明中下行PDU的長度取3GPP2建議的PDU長度的均值，且在一次業(yè)務中保持不變；最后根據(jù)業(yè)務速率計算一個時間片內需要產(chǎn)生的下行PDU的總數(shù)，計算公式如下N＝[R*tstep/Psize]其中R表示業(yè)務速率，[.]表示向下取整。N表示在一個快拍內需要生成的PDU的個數(shù)，所謂生成PDU就是使用PDU結構體生成一個新的結構體指針變量，為其內部的變量如PDU長度、發(fā)送對象、QoS、創(chuàng)建時刻賦值，并將該指針變量送到緩沖區(qū)A1(見下文接口規(guī)范的說明)等待發(fā)送，其中創(chuàng)建時刻為生成該PDU的當前仿真時刻。
AP空口收發(fā)模塊與MT空口收發(fā)模塊對應，負責上行數(shù)據(jù)幀的接收和下行PDU的發(fā)送，該模塊也是本發(fā)明的主要評估對象，由被測方根據(jù)接口規(guī)范設計提供。當用于發(fā)送PDU時，空口模塊將待發(fā)送的下行PDU組成幀，然后發(fā)送給無線信道模塊進行處理；當用于接收信道傳來的數(shù)據(jù)幀時，則空口模塊完成數(shù)據(jù)幀的接收，將其分解為L3層PDU，然后交由統(tǒng)計模塊進行統(tǒng)計分析。在測試時，將被測方的模塊鏈接入本發(fā)明中即可進行測試。
統(tǒng)計模塊用來統(tǒng)計AP也就是一個小區(qū)的性能，包括小區(qū)總吞吐量、小區(qū)頻譜效率和小區(qū)功率效率。由于正確接收的上行PDU緩存在AP的接口B4中(見圖6)，因此AP統(tǒng)計模塊也需要在每個快拍調用MT的統(tǒng)計模塊，以統(tǒng)計某一MT的上行吞吐量、時延和時延抖動。當本模塊被調用時，首先遍歷接口B4中緩存的PDU鏈表，根據(jù)每個PDU產(chǎn)生源(生成該PDU的MT)的不同將PDU分成多個鏈表，每個鏈表對應一個源MT，然后調應相應MT的統(tǒng)計模塊統(tǒng)計MT的上行性能。對于AP所屬整個小區(qū)的性能，考慮下行鏈路，AP統(tǒng)計模塊按照下面方法進行統(tǒng)計運算遍歷本小區(qū)內所有的MT，讀取其下行統(tǒng)計參數(shù)；計算其吞吐量SAP=Σm=1NDmTsim,]]>其中SAP表示小區(qū)平均下行吞吐量(bit/s)，N表示小區(qū)內用戶的總個數(shù)，Dm表示第m個MT正確接收的下行總bit數(shù)，由MT內部統(tǒng)計函數(shù)統(tǒng)計并保存，Tsim表示總仿真時間。
計算系統(tǒng)頻譜效率FAP=Σm=1NDm(Tstep*Σn=1NWn),]]>其中Dm和N的意義如上，F(xiàn)AP是小區(qū)平均頻譜效率(bit/s/Hz)，Tstep表示時間片長度，Wn是第n個MT各個時間片所占頻帶(下行)的總和(Hz)，即Wn=Σi=1KWn,i,]]>其中Wn，i表示第n個MT在第i個時間片內傳送數(shù)據(jù)所占用的頻帶(下行)，K表示已經(jīng)仿真的時間片的總個數(shù)。
計算系統(tǒng)功率效率PEAP=Σm=1NDm(Tstep*Σn=1NPn),]]>其中，PEAP表示系統(tǒng)平均功率效率(bit/s/w)，Pn表示第n個MT各個時間片發(fā)射功率的總和(w)，其他參數(shù)同上。
對于上行鏈路，采用上述下行鏈路同樣的方法進行統(tǒng)計，只是各個變量都取相應的上行統(tǒng)計值。統(tǒng)計結果被寫入結果文件，并以曲線的方式在界面上顯示。
AP控制函數(shù)同MT一樣，相當于AP的主控函數(shù)，用以根據(jù)當前的仿真時間、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的使用狀況和AP內部的參數(shù)調度各子函數(shù)的運行。在每個快拍，執(zhí)行控制函數(shù)都會調用無線資源管理模塊、AP空口收發(fā)模塊和性能統(tǒng)計模塊，當需要向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)時，則調用業(yè)務生成模塊產(chǎn)生下行的網(wǎng)絡層PDU。RAU切換模塊主要用于分布式天線的情況，當執(zhí)行控制函數(shù)根據(jù)反饋判斷MT需要發(fā)生切換時則調用RAU切換模塊，從而實現(xiàn)分布式小區(qū)的仿真，具體見下文關于分布式小區(qū)仿真實現(xiàn)的說明。
無線環(huán)境模塊參見圖5，無線環(huán)境模塊用來在仿真平臺中根據(jù)地理環(huán)境、AP/MT的位置信息，仿真路徑損耗、陰影衰落和多徑衰落，確定各用戶傳輸信號的信干噪比，并根據(jù)鏈路級仿真的結果決定數(shù)據(jù)幀的正誤。該模塊的主要輸入?yún)?shù)包括信道模型、包含所有MT對象的MT鏈表和包含所有AP對象的AP鏈表。在每個快拍內，模塊按照先上行后下行的順序處理各待發(fā)送的數(shù)據(jù)幀(時隙)對于上行鏈路，首先遍歷MT鏈表，對于有數(shù)據(jù)幀需要發(fā)送的MT(設MT的ID為m)，則根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的發(fā)送對象AP_ID參數(shù)找到相應的AP對象，方法就是遍歷AP鏈表，如果某AP的AP_ID參數(shù)與數(shù)據(jù)幀發(fā)送對象AP_ID相等，則該AP就是本數(shù)據(jù)幀的發(fā)送對象。然后根據(jù)MT與該AP的位置參數(shù)計算兩者間的距離并根據(jù)信道模型參數(shù)得到該數(shù)據(jù)幀的路徑損耗，路徑損耗模型采用COST231-Hata模型。陰影衰落通過一個服從對數(shù)正態(tài)分布的隨機數(shù)實現(xiàn)，標準差設為8dB。小尺度衰落采用成形濾波器的方法，用服從高斯分布的隨機數(shù)通過多普勒濾波產(chǎn)生所需的信道系數(shù)，對于具有M個發(fā)射天線N個接收天線的MIMO信道，則按照同樣的方法產(chǎn)生M×N個獨立的信道系數(shù)，并對其加和平均作為該數(shù)據(jù)幀的小尺度信道衰落系數(shù)。所有其他MT的數(shù)據(jù)幀可以看作對MTm的干擾，這樣就得到該數(shù)據(jù)幀的SINR，計算方法如下SINR=GpPm*LmPNm+Σj=1,j≠mNPj*Lj]]>其中Gp為處理增益；Pm表示第m個MT的發(fā)射功率；Lm表示從第m個MT到達目標AP的衰落水平，是路徑損耗、陰影衰落和小尺度衰落信道系數(shù)的乘積，對與干擾用戶，Lj只考慮路徑損耗，以提高仿真速度；PNn表示熱噪聲功率，N表示測試場景中MT的個數(shù)。將計算得到的參數(shù)如接收功率、SINR賦給數(shù)據(jù)幀的相應變量，然后將數(shù)據(jù)幀(時隙)交給AP的接收機進行處理。
對于下行鏈路，首先遍歷AP鏈表，對于有數(shù)據(jù)幀需要發(fā)送的某AP，一一取出待發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，并根據(jù)其發(fā)送對象的MT_ID找到其目的MT對象，方法是遍歷MT鏈表，若其ID與該數(shù)據(jù)幀的發(fā)送對象MT_ID相等，則該MT就是本數(shù)據(jù)幀的發(fā)送對象。隨后采用和上行同樣的方法計算路徑損耗、陰影衰落和小尺度衰落系數(shù)，并計算SINR，只是下行的干擾只考慮AP發(fā)送的數(shù)據(jù)幀。
對所有的上/下行數(shù)據(jù)幀，在每幀的最后一個時隙，需要根據(jù)SINR決定幀的正誤。方法是，首先對本幀內各個時隙計算得到的SINR求平均；然后根據(jù)數(shù)據(jù)幀的調制方式參數(shù)、編碼方式參數(shù)、碼率參數(shù)尋找相應的SINR-FER曲線，根據(jù)曲線得到相應SINR下的FER；最后生成一(0，1)內均勻分布的隨機數(shù)，如果該隨機數(shù)小于FER，則認為該幀為誤幀，否則認為該幀正確傳輸。判斷正誤后，模塊將該數(shù)據(jù)幀交給接收機處理。此外，由于發(fā)送每個數(shù)據(jù)幀所占用的頻帶和發(fā)射功率都記錄在數(shù)據(jù)幀內，因而無線信道模塊還需要統(tǒng)計每個MT在當前快拍內所占用的上/下行總帶寬和總發(fā)射功率，并記錄在MT對象內，以便MT和AP統(tǒng)計模塊及全局統(tǒng)計模塊計算頻譜效率和功率效率。
統(tǒng)計模塊統(tǒng)計模塊的功能與各MT或AP內部的統(tǒng)計模塊功能相似，只是本統(tǒng)計模塊負責對整個系統(tǒng)的性能進行統(tǒng)計，而各MT和AP內部的統(tǒng)計模塊只統(tǒng)計對象內部的一些性能。統(tǒng)計模塊的輸出為整個系統(tǒng)的吞吐量、頻譜效率和功率效率。考慮下行鏈路，統(tǒng)計方法如下掃描所有的MT，讀取其內部的下行統(tǒng)計值。
計算系統(tǒng)平均吞吐量Ssystem=Σm=1NDm(Tsim*K)]]>其中Ssystem表示系統(tǒng)平均下行吞吐量(bit/s)，N表示系統(tǒng)中用戶總個數(shù)，Dm表示第m個MT正確接收的下行總bit數(shù)，由MT內部統(tǒng)計函數(shù)統(tǒng)計并保存，Tsim表示總仿真時間，K表示總小區(qū)數(shù)。
計算系統(tǒng)頻譜效率Fsystem=Σm=1NDm(Tstep*Σn=1NWn),]]>其中Dm和N的意義如上，F(xiàn)system是系統(tǒng)的平均頻譜效率(bit/s/Hz)，Tstep表示時間片長度，Wn是第n個MT各個時間片MT所占頻帶(下行)的總和(Hz)，即Wn=Σi=1KWn,i,]]>Wn，i表示第n個MT在第i個時間片內傳送數(shù)據(jù)所占用的頻帶(下行)，K表示已經(jīng)仿真的時間片的總個數(shù)。
計算系統(tǒng)功率效率PEsystem=Σm=1NDm(Tstep*Σn=1NPn)]]>其中，PEsystem表示系統(tǒng)平均功率效率(bit/s/w)，Pn表示第n個MT各個時間片發(fā)射功率的總和(w)。
對于上行鏈路，采用與上述下行鏈路的同樣的方法進行統(tǒng)計，只是各個變量都取相應的上行統(tǒng)計值。統(tǒng)計結果被寫入結果文件，并在界面上以曲線的方式輸出。
數(shù)據(jù)交換接口的設計參見圖6，在本發(fā)明建立的各個對象的內部，各個模塊之間也定義了一系列的數(shù)據(jù)交換接口，從而為實現(xiàn)黑箱測試奠定了基礎。所謂黑箱測試就是被測仿真模塊和測試平臺間是彼此未知的，由于各個模塊間的數(shù)據(jù)交換都通過數(shù)據(jù)接口進行，模塊間而無需了解彼此的設計方法，只需要遵循統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換協(xié)議和數(shù)據(jù)格式即可，目前還沒有滿足這一特點的B3G仿真測試軟件。傳統(tǒng)的仿真軟件是在各個模塊間設置數(shù)據(jù)交換接口，當進行網(wǎng)絡級仿真時，系統(tǒng)中包含的許多的MT和AP，且數(shù)目也在不斷的變化，如何使數(shù)據(jù)接口與相應的模塊對應起來就變得復雜。本發(fā)明通過在上述對象類的內部為各個子模塊定義數(shù)據(jù)交換接口，從而解決了這一問題。數(shù)據(jù)交換接口的設置見附圖3，其中接口A1、A2、B3、B4屬于AP類，B1、B2、A3、A4屬于MT類，這些接口定義了各自對象內部數(shù)據(jù)交換的協(xié)議和格式。A1、A2、A3、A4接口主要用于下行鏈路(從AP到MT的通信)，其中，接口A1用于在AP業(yè)務生成模塊和空口收發(fā)模塊間緩存AP業(yè)務生成模塊產(chǎn)生的下行數(shù)據(jù)包，接口A2用于緩存發(fā)射機發(fā)送的下行數(shù)據(jù)幀，等待經(jīng)過無線環(huán)境的處理，而處理后的數(shù)據(jù)幀則通過接口A3與MT空口收發(fā)機間交換數(shù)據(jù)，接口A4用來緩存經(jīng)過接收機解調解碼后還原的數(shù)據(jù)包，并提供給MT統(tǒng)計模塊和全局統(tǒng)計函數(shù)執(zhí)行性能統(tǒng)計功能。B1、B2、B3、B4則用于上行鏈路(MT到AP的通信)相應的數(shù)據(jù)交換。對A1、A4、B1、B4用鏈表作為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，并同過一系列的鏈表操作函數(shù)如Add()(用于在鏈表尾部添加數(shù)據(jù)包)、Delete()(刪除某一鏈表元素)、Free()(釋放鏈表空間)對數(shù)據(jù)接口進行操作。對A2、A3、B2、B3采用固定的數(shù)組作為數(shù)據(jù)交換區(qū)。由于這些數(shù)據(jù)交換接口定義在對象類中，在用類定義許多對象時，每個對象都會包含各自的數(shù)據(jù)交換接口，從而解決系統(tǒng)中存在許多模塊時，相應接口的設置問題。
對分布式小區(qū)結構的仿真本發(fā)明也提供一種對分布式小區(qū)的仿真，分布式小區(qū)的設置和結構見圖7和圖8，本發(fā)明所才用的方法是對稱的設置4個天線陣(稱為遠程天線單元)，各天線陣距小區(qū)中心的距離均為667m。這些天線陣將一個小區(qū)分為9個區(qū)域，如圖5所示，當MT處于區(qū)域2、4、6、8時，AP控制處于相應區(qū)域的遠程天線單元與其通信；而當MT處于區(qū)域1、3、7、9時，AP控制處于兩個相鄰區(qū)域的RAU與其通信；當MT處于區(qū)域5時，則AP控制所有的MT與其通信。本發(fā)明根據(jù)測試平臺的虛擬地理信息和終端當前所處的位置，使用一個反饋回路來實現(xiàn)上面提到的分布式小區(qū)結構。正如上文所述，分布式小區(qū)結構是我國B3G系統(tǒng)關鍵技術之一，終端通過總是選擇與其相距最近的RAU進行通信來節(jié)省資源。在本發(fā)明建立的測試平臺中，我們通過一個平面坐標，建立虛擬的平面地圖，首先確定參考原點，將被測小區(qū)(重點觀測小區(qū))的中心設為平面圖的原點，平臺中凡是與位置有關的實體都按照根據(jù)這一參考點，確定各自相應的位置坐標(x，y)，并將位置信息記錄在相關的對象內，如MT的位置、AP的位置、AP所連接的RAU的位置。在測試平臺中，每個AP對象記錄著與之相連的RAU的位置信息。在每個快拍間隔，即上文提到的一個tstep中，MT首先將根據(jù)移動徑和速度計算自己的新位置，并將其通過上行鏈路反饋給相應的AP，AP則根據(jù)自己記錄的RAU的位置信息，計算該MT與所屬的RAU距離，并取與該MT相距最近的RAU作為以后同該MT進行通信的天線單元，直到MT運動到另一個更近的RAU附近。在必要的時候，如MT性能較差時，AP也可以控制多個RAU同時和MT通信，從而產(chǎn)生空間分集，提高系統(tǒng)性能。這種方法使得與MT進行通信的RAU隨著MT的移動不斷改變，從而大大提高系統(tǒng)性能。
權利要求
1.無線通信系統(tǒng)空中接口動態(tài)仿真方法，其特征在于1)建立移動臺MT對象化仿真將MT的屬性參數(shù)在類中定義為變量和數(shù)據(jù)結構體，這些屬性參數(shù)包括呼叫對象、業(yè)務類型及其QoS要求、業(yè)務速率、發(fā)送功率上限、運動路徑及速度、運動模式、當前位置、天線高度、所處小區(qū)、用戶ID，通過屬性參數(shù)即確定了MT的屬性；其次，在類中定義子程序模塊實現(xiàn)MT的功能，該子程序模塊包含移動模塊、業(yè)務生成模塊、空中接口發(fā)送和接收模塊、接入請求模塊、呼叫中止模塊、統(tǒng)計模塊和執(zhí)行控制模塊；MT的移動模塊主要通過MT位置隨時間不斷變化表示MT的運動特性，位置的更新方法如下 其中m_position表示MT的地理位置， 表示MT的運動速度，t_step表示時間推進步長，在隨機運動模式中，MT在每次更新位置時采用乘同余法或混合同余法產(chǎn)生0-π/4均勻分布的隨機數(shù)來表示MT當前的運動方向，運動速率保持不變；業(yè)務生成模塊根據(jù)3GPP2建議的業(yè)務模型產(chǎn)生上行的網(wǎng)絡層PDU，生成的PDU通過一個數(shù)據(jù)結構體表示，該數(shù)據(jù)結構體定義了PDU的長度、發(fā)送對象、PDU產(chǎn)生源、QoS要求、正誤指示、創(chuàng)建時刻及接收時刻；空口發(fā)送和接收模塊由被測方根據(jù)接口規(guī)范提供，用于模擬MT空中接口的無線發(fā)送和接收功能；接入請求和呼叫中止模塊用來仿真MT的隨機業(yè)務特性，為每個MT定義兩個狀態(tài)激活態(tài)和休眠態(tài)，激活態(tài)表示MT正在進行通信，休眠態(tài)表示MT暫時沒有業(yè)務，MT在兩者之間的轉換通過一個馬爾可夫過程描述，當MT從休眠態(tài)轉入激活態(tài)時，則向系統(tǒng)發(fā)出接入請求，一旦獲得許可，則進入激活態(tài)，并產(chǎn)生一泊松分布的隨機數(shù)表示本次通信持續(xù)時間，否則繼續(xù)處于休眠狀態(tài)，當通信時間到達預先設定的通信時間后，向系統(tǒng)發(fā)出終止請求，進入休眠狀態(tài)，并再次生成一泊松分布的隨機數(shù)表示休眠等待時間，到達指定時間后再次進入激活態(tài)，如此循環(huán)；統(tǒng)計模塊用來統(tǒng)計MT的吞吐量、時延、時延抖動，該模塊的輸入?yún)?shù)為正確接收的PDU的結構體鏈表，在每個快拍，統(tǒng)計模塊掃描輸入的PDU鏈表，根據(jù)改PDU結構體記錄的數(shù)值，統(tǒng)計該PDU的傳輸時延、總數(shù)據(jù)量，統(tǒng)計完成后其結果被寫入結果文件，并以曲線的方式在界面上顯示；執(zhí)行控制模塊是MT的核心控制函數(shù)，在每個快拍被主控調用，它由一系列的條件判斷和函數(shù)調用構成，根據(jù)系統(tǒng)當前仿真時間和MT的內部參數(shù)調度MT各個子模塊運行，從而使MT隨系統(tǒng)的狀況完成各自相應的功能；2)建立接入點AP對象化仿真首先，在AP的對象類中將AP的屬性定義為變量和數(shù)據(jù)結構體，AP的屬性為通信對象、業(yè)務類型及其QoS要求、業(yè)務速率、發(fā)送功率上限、位置、天線高度、天線模式、所處小區(qū)、AP_ID。其次，通過一系列子函數(shù)定義AP的功能，AP主要子模塊包括無線資源管理模塊、業(yè)務生成模塊、空中接口發(fā)送和接收模塊、統(tǒng)計模塊和執(zhí)行控制函數(shù)；其中無線資源管理模塊負責調度用戶、對用戶接入進行控制、為接入用戶分配資源，該模塊由被測方根據(jù)接口規(guī)范設計提供，鏈接到平臺中進行測試；業(yè)務生成模塊模塊根據(jù)3GPP2建議的業(yè)務模型產(chǎn)生下行的網(wǎng)絡層PDU，下行PDU和上行PDU采用同樣的數(shù)據(jù)結構體，空中接口發(fā)送和接收模塊與MT發(fā)送和接收模塊相對應，負責上行數(shù)據(jù)幀的接收和下行PDU的發(fā)送，由被測方根據(jù)接口規(guī)范提供；統(tǒng)計模塊用來統(tǒng)計AP也就是一個小區(qū)的性能，包括小區(qū)總吞吐量、小區(qū)頻譜效率和小區(qū)功率效率，該模塊首先遍歷接收接口中緩存的PDU鏈表，根據(jù)每個PDU產(chǎn)生源即生成該PDU的MT的不同將PDU分成多個鏈表，每個鏈表對應一個源MT，然后調應MT的統(tǒng)計模塊統(tǒng)計MT的性能，進而得到小區(qū)的性能，統(tǒng)計完成后將統(tǒng)計結果寫入結果文件，并以曲線的方式在界面上顯示；執(zhí)行控制函數(shù)同MT一樣，根據(jù)當前的仿真時間和AP內部的參數(shù)的變化調度各子函數(shù)的運行；3)無線環(huán)境模塊無線環(huán)境模塊根據(jù)地理環(huán)境、AP/MT的位置信息，首先通過MT和AP的距離采用COST 231-Hata模型得到路徑損耗，然后通過一獨立對數(shù)正態(tài)分布的隨機數(shù)仿真陰影衰落，采用3GPP2的SCM模型得到MIMO多徑信道，從而得到信號經(jīng)過無線環(huán)境后的接收功率，進而計算其他用戶的干擾及噪聲影響，得到信號的廣義信噪比，并根據(jù)鏈路級仿真的結果決定數(shù)據(jù)幀的正誤；4)仿真主控仿真器在時間的驅動下以快拍的形式循環(huán)運行，包括兩層主要循環(huán)，系統(tǒng)在這兩個循環(huán)中反復調用MT的執(zhí)行控制模塊、無線信道模塊和AP的執(zhí)行控制模塊至仿真結束。
全文摘要
無線通信系統(tǒng)空中接口動態(tài)仿真方法，首先按照面向對象的方法構建系統(tǒng)仿真所需的各種實體，進而通過在系統(tǒng)中配置這些實體形成通信網(wǎng)絡。實體在主控程序下仿真終端和接入點之間的通信過程，并在此過程中統(tǒng)計各類參數(shù)及仿真結果。本發(fā)明提出的主控程序采用兩個層次的循環(huán)兼顧細節(jié)性和準確性，并且利用完備的數(shù)據(jù)交換接口實現(xiàn)測試的黑箱性。此外，本發(fā)明也描述了通過虛擬的地理信息和反饋回路實現(xiàn)對分布式小區(qū)結構的仿真方法。本發(fā)明的目的在于建立適合B3G空中接口技術和組網(wǎng)特點的網(wǎng)絡仿真器，對第三方設計的空中接口仿真系統(tǒng)進行黑箱仿真測試，得到其吞吐量、時延、功率效率、頻譜效率等參考性能，從而對第三方所采用的技術提供評估和參考建議。
文檔編號H04W92/10GK1845630SQ20061004190
公開日2006年10月11日 申請日期2006年3月9日 優(yōu)先權日2006年3月9日
發(fā)明者呂剛明, 朱世華, 任品毅, 李亮 申請人:西安交通大學