專利名稱：一種ofdm網(wǎng)絡(luò)容量估算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于采用自適應(yīng)調(diào)制和編碼及正交頻分復(fù)用技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)的容量計(jì)算方法，具體的說是一種OFDM網(wǎng)絡(luò)容量估算方法。
背景技術(shù)：
為了估算現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)或者在無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時(shí)，必須確定整個(gè)網(wǎng)絡(luò)或者部分網(wǎng)絡(luò)的容量和覆蓋以及網(wǎng)絡(luò)預(yù)期的負(fù)載。這樣一個(gè)計(jì)算對于設(shè)置天線參數(shù)，修改和匹配網(wǎng)絡(luò)元素以及構(gòu)建一個(gè)全新的無線網(wǎng)絡(luò)都是非常需要的。容量描述了在通信網(wǎng)絡(luò)中潛在的數(shù)據(jù)吞吐量以及通過該網(wǎng)絡(luò)能夠服務(wù)的用戶數(shù)。通常，一個(gè)無線通信網(wǎng)絡(luò)包含一些基站或天線臺，每個(gè)覆蓋一個(gè)固定區(qū)域。當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)用戶位于這些覆蓋區(qū)域時(shí)，將至少通過一個(gè)服務(wù)的天線連接到該網(wǎng)絡(luò)。因此，臺站的位置和天線參數(shù)設(shè)置對網(wǎng)絡(luò)的容量以及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的效率影響很大。為了優(yōu)化這些網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，各種問題，如用戶的數(shù)量以及位置，提供的服務(wù)類型， 用戶需求，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的干擾和噪聲以及其他更多問題都要考慮。對于數(shù)據(jù)傳輸，無線鏈接的信號被調(diào)制到一個(gè)載波信號上。這可以通過改變載波的相位，頻率或者振幅。如數(shù)字調(diào)制技術(shù)有，移相鍵控(PSK)、移頻鍵控(FSK)、振幅鍵控 (ASK)0在移相鍵控中，被傳輸?shù)男盘柾ㄟ^改變參考信號的相位來完成調(diào)制。限定數(shù)量相位中的每一個(gè)對應(yīng)一個(gè)僅有的比特模式，形成一個(gè)符號，該符號定義了允許傳輸一個(gè)數(shù)字信號包含的比特。接收端的解調(diào)器能夠通過相位檢波或變相來提取原始信號。還有許多相位可用來進(jìn)行相位調(diào)制，如二進(jìn)制移相鍵控采用兩個(gè)相位以及正交移相鍵控采用四個(gè)相位。類似方法，移頻鍵控的數(shù)據(jù)傳輸通過改變載波信號的輸出頻率實(shí)現(xiàn)，如，在兩個(gè)BFSK或更多離散頻率之間。振幅鍵控保持頻率和相位不變改變振幅來傳輸信號，例如采用兩個(gè)不同等級的振幅來表示二進(jìn)制的0和1。更多眾所周知的調(diào)制方法如，正交振幅調(diào)制(QAM)， 采用兩個(gè)不同相位的載波進(jìn)行振幅調(diào)制。術(shù)語“正交”指在90°相位時(shí)這些載波進(jìn)行切換 。可以設(shè)想進(jìn)一步的技術(shù)和組合。此外，各種編碼技術(shù)使得信號更加適合傳輸，這將包括改善傳輸質(zhì)量和精確度，修改信號的頻譜，增加信息量，提供錯(cuò)誤檢測和糾正以及數(shù)據(jù)的安全性。許多編碼方案已經(jīng)比較成熟并廣泛地應(yīng)用于諸如前向糾錯(cuò)等技術(shù)。每個(gè)調(diào)制和編碼方法都有他本身的優(yōu)勢如帶寬的實(shí)現(xiàn)，以及容錯(cuò)和抗干擾性。因此調(diào)制和編碼方案對于無線通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸率有重要的影響。自適應(yīng)調(diào)制和編碼 (AMC，也叫做鏈路自適應(yīng))充分利用了這個(gè)技術(shù)特點(diǎn)。通過AMC，根據(jù)當(dāng)前獲得的信號質(zhì)量和當(dāng)前的信道情況來確定隨后的通信鏈路中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼{(diào)制和編碼方案。這可以通過反饋給發(fā)射機(jī)傳輸?shù)男盘栙|(zhì)量來獲得，或者假設(shè)接收到的信號近似于發(fā)射的信號。一些編碼方案可支持高傳輸率或數(shù)據(jù)吞吐量，而另一些方案在犧牲比特率的情況下提高了抗干擾能力、降低了誤碼率。系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)選擇合適的調(diào)制和編碼方案以優(yōu)化信號與干擾加噪比 (SINR)，即無線鏈接的信號質(zhì)量。當(dāng)SINR降低到低于預(yù)定義的門限值時(shí)，為了獲得一個(gè)更好的SINR應(yīng)該改變調(diào)制方法。其他一些與通信鏈路或協(xié)議相關(guān)的參數(shù)也會(huì)隨著調(diào)制和編碼方案而改變。
數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧硗庖环N調(diào)制方法0FDM，不僅僅局限于無線通信網(wǎng)絡(luò)。OFDM是一個(gè)基于多個(gè)正交子載波的調(diào)制方法。每個(gè)子載波通過以上介紹的調(diào)制方法如QAM或PSK，完成低符號速率的調(diào)制。正交可以防止子載波之間的串?dāng)_，盡管子載波的頻率段非常接近。OFDM的概念同樣可用于接入方案，即OFDMA (正交頻分復(fù)用多址接入)。這個(gè)基本的方法就是將不同的OFDM子載波指定給不同的用戶。不過，OFDM也可以與其他接入方案相結(jié)合，如時(shí)分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)以及碼分多址(CDMA)等多址接入。典型的采用0FDM/0FDMA的網(wǎng)絡(luò)有LTE (長期演進(jìn)技術(shù))，作為后3G移動(dòng)通信的主流技術(shù);WiMAX (全球互聯(lián)微波接入)，目的是提供遠(yuǎn)距離的無線數(shù)據(jù)傳輸；以及 Flash-OFDM (快速低延時(shí)無縫切換OFDM接入)，基于分組數(shù)據(jù)交換的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。本文對這些通信網(wǎng)絡(luò)的基本原理以及相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不作詳細(xì)討論。以上介紹的AMC適用于OFDM系統(tǒng)，每個(gè)正交子載波都采用自適應(yīng)調(diào)制和編碼， 這將進(jìn)一步提高鏈接的穩(wěn)定性。當(dāng)然，AMC也可同時(shí)應(yīng)用于全部或部分子載波。在一個(gè)基于OFDM的網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)天線服務(wù)的用戶數(shù)量很大程度上取決于相鄰天線的干擾。當(dāng)干擾比較大的時(shí)候，獲得的信噪比就小，因此AMC就會(huì)選擇一個(gè)吞吐量較小但是較高噪聲穩(wěn)定性的調(diào)制方案。反之，來自網(wǎng)絡(luò)中其他天線的干擾取決于他們的位置、設(shè)置、 以及負(fù)載等。一個(gè)天線的負(fù)載又取決于該天線服務(wù)的用戶數(shù)以及來自其他天線的干擾。因此，每個(gè)天線的傳輸和用戶容量不能單獨(dú)考慮，而應(yīng)該用一個(gè)耦合方程組把所有的天線和用戶因素考慮進(jìn)去。由于用戶數(shù)及用戶位置數(shù)大大超出可能的天線位置，對應(yīng)方程中用戶位置的存在使得耦合方程組的解復(fù)雜化。舉個(gè)例子，考慮一個(gè)網(wǎng)絡(luò)包含100至10000個(gè)天線位置，同時(shí)要考慮的用戶位置卻要多達(dá)1000萬個(gè)。這使得通信網(wǎng)絡(luò)的性能估算成為一個(gè)冗長的數(shù)值方程組的求解過程。在UMTS (通用移動(dòng)通信系統(tǒng))無線網(wǎng)絡(luò)中，基本情況類似。但是，我們知道UMTS 網(wǎng)絡(luò)中采用的自適應(yīng)功率控制可以線性化，這樣，只需考慮用戶位置的平均影響，從而可以把用戶位置從耦合方程組中去除掉，很大程度上簡化了方程組。通常只剩下大約100到 10000個(gè)方程，可以很方便地通過數(shù)值迭代算法求解，從而得到一個(gè)簡單快速的UMTS網(wǎng)絡(luò)容量估算方法。由于OFDM網(wǎng)絡(luò)沒有自適應(yīng)功率控制機(jī)制，所有信號采用恒定的發(fā)射功率，故上述 UMTS系統(tǒng)中采用的方法不能夠用于OFDM網(wǎng)絡(luò)。因此，目前只有采用復(fù)雜而費(fèi)時(shí)的仿真技術(shù)來計(jì)算OFDM網(wǎng)絡(luò)的容量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種OFDM網(wǎng)絡(luò)容量估算方法，采用了以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) 一種OFDM網(wǎng)絡(luò)容量估算方法，其特征在于，包括以下步驟
步驟101.選擇具體的網(wǎng)絡(luò)方案以及相關(guān)的參數(shù)；
步驟102.定義SINR的變換為SINRtrans ；
步驟103.通過斜率D和截距系數(shù)G得到信道活性線性函數(shù) ；
步驟104.從活性線性函數(shù)％中計(jì)算出單個(gè)用戶的信道活性a ；
步驟105.確定總的上/下信道活性；
步驟106.核對總的上/下信道活性是否小于1 ；
5步驟107.如果總的上/下信道活性大于1，則網(wǎng)絡(luò)容量超載，去除相關(guān)參數(shù)，然后重新進(jìn)入步驟101 ；
步驟108.如果總的上/下信道活性小于1，則網(wǎng)絡(luò)容量可以用于服務(wù)，保存相關(guān)參數(shù)， 然后重新進(jìn)入步驟101。 進(jìn)一步的，步驟102中，
權(quán)利要求
1.一種OFDM網(wǎng)絡(luò)容量估算方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟101.選擇具體的網(wǎng)絡(luò)方案以及相關(guān)的參數(shù)；步驟102.定義SINR的變換為SINRtrans ；步驟103.通過斜率D和截距系數(shù)G得到信道活性線性函數(shù) ；步驟104.從信道活性線性函數(shù)％中計(jì)算出單個(gè)用戶的信道活性a ；步驟105.確定總的上/下信道活性；步驟106.核對總的上/下信道活性是否小于1 ；步驟107.如果總的上/下信道活性大于1，則網(wǎng)絡(luò)容量超載，去除相關(guān)參數(shù)，然后重新進(jìn)入步驟101 ；步驟108.如果總的上/下信道活性小于1，則網(wǎng)絡(luò)容量可以用于服務(wù)，保存相關(guān)參數(shù)， 然后重新進(jìn)入步驟101。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OFDM網(wǎng)絡(luò)容量估算方法，其特征在于步驟102中，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OFDM網(wǎng)絡(luò)容量估算方法，其特征在于步驟103中，信道活
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OFDM網(wǎng)絡(luò)容量估算方法，其特征在于步驟105中，總的上/ 下行信道活性的計(jì)算公式分別為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種OFDM網(wǎng)絡(luò)容量估算方法，包括以下步驟步驟101.選擇具體的網(wǎng)絡(luò)方案以及相關(guān)的參數(shù)；步驟102.定義SINR的變換為SINRtrans；步驟103.通過斜率D和截距系數(shù)G得到信道活性線性函數(shù)ai；步驟104.從信道活性線性函數(shù)ai中計(jì)算出單個(gè)用戶的信道活性a；步驟105.確定總的上/下信道活性；步驟106.核對總的上/下信道活性是否小于1；步驟107.如果總的上/下信道活性大于1，則網(wǎng)絡(luò)容量超載，去除相關(guān)參數(shù)，然后重新進(jìn)入步驟101；步驟108.如果總的上/下信道活性小于1，則網(wǎng)絡(luò)容量可以用于服務(wù)，保存相關(guān)參數(shù)，然后重新進(jìn)入步驟101。
文檔編號H04L25/02GK102413093SQ20111044989
公開日2012年4月11日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者黃學(xué)明 申請人:上海交通大學(xué), 蘇州恩巨網(wǎng)絡(luò)有限公司