[发明专利]基于并行结构的协作网络系统级仿真方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其是涉及一种具有并行结构的多小区协作通信网络系统级仿真方法。

背景技术

目前传统网络拓扑结构的主要问题是：小区的交界存在干扰和覆盖质量下降的问题，导致终端在小区切换部位的性能较差。针对这个问题，3GPP提出了多小区协作传输（CoMP，Coordinated Multiple Point）方案，即通过多个小区之间联合处理实现小区间和同频组网干扰的抑制/和消除。可以将多小区协作传输分为两种：一种是多个小区同时传输同一用户数据，将其他小区的干扰信号转化为本小区用户的有用信号，通过提升用户的信噪比来保证解调性能，这种技术即称为联合处理（JP，Joint Processing）；另一种是在各小区进行合理的预编码使信号在空间上相互隔开，或者是通过协调调度，让临近小区尽量避免在同一时间上调度同一方向上的用户，减小同频干扰，保证用户链路质量，这种技术称为协同调度/协同波束赋形（CS/CBCoordinate Schedule/Beamforming）。两种模式共同点在于，发送端需要根据接收端反馈的信道信息，采用恰当的预编码方案来降低用户之间的干扰，提升系统性能。

由于多小区协作系统建模复杂性，要真正了解CoMP的设计方法和获得实际性能，需要系统级仿真平台。系统级仿真在无线网络规划、优化、新算法和新协议的仿真研究方面具有很广泛的应用。针对多小区和多用户的分析，往往需要统计平均小区容量和用户性能指标。多小区协作通信系统着重解决边缘用户性能，因此也要考察5%边缘用户的频谱效率。一些公司和企业都有自己开发的LTE系统仿真平台，可以在系统商用之前模拟网络性能改善。但是随着网络结构逐步向多层发展，网络节点进一步增加，用户接入数量增长，目前的系统级仿真平台需要更多的仿真时间，仿真速度慢，效率低。

因此很有必要建立高效的多小区协作系统仿真平台，将系统流程拆分成可并行的模块执行，采用内外多层并行化，利用概率推导，得到等效干扰模拟方法。这样可以大大节省仿真时间，有效提高仿真效率，在充分利用计算资源情况下保证结果可靠性不变。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足,本发明提出了一种基于并行结构的协作网络系统级仿真方法。所述方法首先将本地计算机作为主服务节点，在远程服务器资源实现外层多个独立仿真过程的并行计算；在每个服务资源上的独立仿真过程中，进一步按协作集合拆分，将各协作集合实现独立并行计算仿真和信息交互；对于仿真耗时较长的干扰计算模块，用前面时刻的干扰值取代当前时刻干扰值，并代入至干扰公式，最后将多个服务器结果收集至本地计算机，得到仿真结果。本发明方法解决了现有的多小区协作系统级仿真速度慢，效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种基于并行结构的协作网络系统级仿真方法，包括步骤如下：

步骤A，将协作通信系统仿真的多个并行仿真过程动态分配给分布式计算服务器进行独立并行计算，配置主从式集群环境，本机作为主节点。

步骤B，针对各服务器节点下独立的协作通信系统过程，首先是仿真场景的初始化，服务器生成以下四种仿真场景之一（城市宏蜂窝UMa、城市微蜂窝UMi、市郊宏蜂窝SMa和乡村宏蜂窝RMa），再根据协议TR36.819产生均匀分布的活跃用户，产生各场景下小区与用户之间的多种衰落，主要包括路径损耗、阴影衰落和天线增益。仿真将默认采用固定三小区协作方式划分协作集合，给各个协作集合分配不同的处理器单元，协作集合进行独立并行式仿真，在各协作集合下仿真步骤进一步拆分为：信道生成，各协作集合内多点协作传输，信息交互计算干扰，虚拟传输和结果统计，介绍如下：

步骤B-1，产生设定场景下的小尺度信道，建模基于几何统计方法；

步骤B-2，各协作集合依次实施资源块分配、用户调度以及干扰消除。资源块分配确定协作传输的频谱比例，用户调度保证用户服务的公平性，各协作集合内通过预编码处理消除干扰，单用户使用奇异值分解；多用户系统的线性预编码方法有两种，分别是最大化信漏噪比预编码、块对角化预编码；

步骤B-3，各协作集合相互交换上一步骤中的传输算法模块相关调度及预编码信息，独立计算集合内用户接收信噪比，考虑基站间干扰概率分布特点，耗时较长的干扰计算模块参考前一时隙或者多个时隙前的干扰计算值，由此不同小区用户可以通过并行方式计算用户当前信干噪比；