LTE学习宝典(8)

2018-11-19 20:29

E-Node B基带 — 业务信道处理链符号流第1个数据流产生CRC附加码块分割Turbo编码速率匹配码块码字流资源元映射功率因子OFDM信号产生天线口0?Turbo编码?速率匹配?级联加扰调制映射层映射预编码?第M个数据流产生CRC附加码块分割Turbo编码速率匹配??Turbo编码?速率匹配?级联码块码字流 1.单天线 2.复用 3.分集? 1.单天线 2.复用 3.分集符号流?资源元映射?OFDM信号产生功率因子?天线口P加扰调制映射 for each simulated TTI do moveUEs

if UE outside ROI then

reallocate UE randomly in ROI for each eNodeB do

receive UE feedback after a given feedback delay

scheduleusers:(1)最大载干比(2)轮循(3)比例公平 (李猛) for each UE do

1-channel state → link quality model →SINR,MCS,CQI (赵帝)

2-SINR,MCS→link performence model →BLER, ACK/NACK,throughput (韩延

涛)

3-send UE feedback,CQI+ACK/NACK(韩涎涛)

下行系统仿真与上行类似,首先需要完成初始参数赋值,服务区环境搭建及无线信道初始化。为了满足3GPP提出的需求,LTE下行系统(由于BS端及UE端两部分组成)主要完成三方面的工作,即切换、ICIC及数据的发送和接收。

在BS端,基站在CQI反馈的基础上,利用各种调度算法分配时频资源,然后通过速率预测确定下行的传输格式(grant信令)。根据接收到的ACK/NCK信令进行HARQ过程的处理,确定下行需要传输的数据(重传分组或从数据池中读取的数据)。

在UE端,对于接收到的下行数据信号,基站首先计算频域上各载波的SINR,然后利用EESM算法计算时域信号的等效SINR,再叠加上各种非理想因素的影响之后通过链路级曲线确定BLER,从而得到分组的传输质量,产生ACK/NAK信令反馈给基站。UE还需测量下行导频强度,将测量结果打包成CQI反馈给基站。此外基站还会定期监视UE下行导频强度,达到一定门限时,基站会下发切换指令,并和目标基站进行协商,执行切换过程。

3.2 各个细节模块

TD-LTE 系统级动态仿真平台首先需要实现TD-LTE 系统的基本功能,包括物理层帧结构的定义以及仿真时间推进机制的实现、仿真环境、对象、用户移动特性、业务、衰落、系统级和链路级动态接口、性能统计等功能模块。

全局定时模块的时隙定时到达之后,首先判断本时隙为上行还是下行时隙。若是上行时隙,则先发送定时中断到所有的用户,再发送定时中断到所有的eNodeB;若是下行时隙,则先发送定时中断到所有的eNodeB,再发送定时中断到所有的用户。这样可以确定对于发送端的设置可以在接收之前完成。全局定时模块给各个节点发送完定时中断之后,根据本时隙的长度,设置下一个时隙定时的发生时间,从而将仿真时间按照TDD LTE 系统的时隙结构不断向前推进

资源块等效信噪比的计算。TD-LTE 仿真平台使用接收信号的SINR(信干噪比)作为CQI(信道质量指示),即SINR直接影响信号的接收质量,SINR 越高则正确接收的概率越大,因此,需要对每个用户整个共享信道上的每个资源块(Resource Block, RB)的SINR 进行计算。图3 为LTE 下行资源块设计图,相邻的12 个子载波被划分在一个资源块内,承载传输的数据。

用户在每个子载波上接收到的SINR 值为/ ( ) i C I N SINR = P P + P ,其中i为子载波标号,C P 、I P 和N P 分别为接收的信号功率,干扰功率和噪声功率。计算得到每一个子载波上的SINR 值后,对每个资源块上的12 个子载波SINR 进行EESM 合并,可以得到一个RB 上的SINR 值。

使用EESM 时候,一个终端的所有子载波都要使用相同的调制和编码方式(MCS),而MI-ESM 则无此要求。

注:计算effective-sinr时,为了简化计算,只考虑了两个sub-carriers per RB???? 调度算法主要关注两点:系统吞吐量和用户公平性。传统的调度算法主要有轮循调度(Round Robin)、最大C/I 调度(Max C/I),前者保证了用户间的绝对公平性但没有考虑到各个用户的信道状况,后者充分利用了用户的信道状况,使系统的资源总是给信道质量最好的用户使用,从而使系统的总吞吐量达到最高,但是由于系统资源只给信道质量好的用户使用,所以完全不能保证用户间的公平性,高通公司提出的正比公平调度算法或称比例公

平调度算法(Proportional Fairness Scheduling , PFS)同时兼顾了用户的公平性和系统的吞吐量,成为系统级仿真平台中的主要调度算法。

对满Buffer业务采用PF调度算法,对VoIP业务采用M-LWDF算法;

改进的最大权重时延优先算法(Modified Largest Weighted Delay First,M-LWDF) 自适应调制编码(AMC)在 TD-LTE 系统中,根据当前的无线信道状况而自适应的改变传输参数可以带来系统性能方面的改善。改变传输参数补偿信道条件变化的处理过程称为链路自适应,自适应调制编码(AMC)就属于其中一种。AMC 的原理就是在系统限制的范围内,根据信道质量情况变化,灵活地调整每个用户数据的调制与编码方式(MCS)。处于有利位置的用户(通常是那些距离基站很近的用户),会被赋予较高的调制与编码方式(比如64QAM 4/5Turbo 码率);而处于不利位置的用户(通常是那些处于小区边界的用户),会被赋予较低的调制与编码方式(比如QPSK 1/3Turbo 码率)。MCS 选择基于CQI 计算和调度策略进行,eNodeB 根据分配给用户的资源块和用户反馈的CQI,可以查表确定传输所用的MCS。

是根据信道条件的变化来动态地选择适当的调制编码方式(Modulation and CodingScheme, MCS),变化的周期为一个发送时间间隔(Transmission Time Interval,TTI)。AMC 是基于信道质量指示(Channel Quality Indicator, CQI)信息反馈实现的。CQI 的测量过程是接收端根据信噪比测量值,找出HARQ 第1 次重传能够达到误块率小于0.1 的MCS,然后反馈相应的CQI index。CQI 信息用来指示传输块尺寸、MCS 等参数。AMC 主要由信道估计和CQI 这两个模块实现。eNode B 侧信道估计模块估计当前的CQI 信息,并由此确定传输块大小(TransportBlock Size, TBS),MCS 等参数,通过理想反馈信道发送给UE, UE 按照eNode B 的调度进行相应的传输。

4. 业务模块

参考:B3G系统中数据业务通用模型的仿真建模

4.1数据业务的通用模型

参考:《

B3G系统中数据业务通用模型的仿真建模》

数据业务的种类很多,新业务层出不穷,各有特点,但统一到传输层抽象来看,业务数据全部封装到IP数据包当中后,差异无非就只有分组包的大小和它的QoS要求。其中,QoS一般包括时延要求、防抖动要求以及对传输正确程度的要求。我们在仿真时只需要把这些特征抽象出来,不考虑各种业务在应用层的表现形式。而QoS一般由调度算法来保障,传输结束时将对满足QoS的程度进行精确的量化统计。

发送端网络层的分组数据包在仿真中一般都是由链表来表示,链表中的每个节点代表一个包,并且各节点采用先进先出(FIFO)的原则。到了无线链路控制(RLC)层和媒体接入控制(MAC)层再加上开销比特,分装成传输块,并映射到相应的物理信道。

每次时间驱动的业务更新需要进行的3个常规处理包括判断当前的业务状态是否该转换、判断是否该生成新的数据包、判断链表队列的第一个包(或称头包)是否需要丢弃或重传,然后进行相应的处理。这3个常规处理也对应了区分各种不同业务的3个明显特征。

当前时隙特定业务的业务状态一般都有多种,而且跟具体的业务种类直接相关,这是区分业务的明显特征之一。如VoIP业务有激活与非激活状态,FTP业务有阅读状态和数据包生成状态,而用来测试系统性能的满队列(Full Queue)业务则只有一种状态,等等。 同一种业务处于不同的业务状态也会有不同的数据包生成规则。如VoIP业务在激活状态发送的数据包与非激活状态相比,时间间隔较短、数据量较大;FTP在阅读状态不会生成任何数据包。因而,这是区分不同业务的第二个明显特征。

第三个明显特征是对头包的处理。有时延要求的业务,一般在头包时延(从数据包生成时刻到当前时刻的时间间隔)大于某个门限时将会对包进行特殊处理,或丢弃(如VoIP业务)、或重传(如HTTP业务)。而这种门限对于特殊业务有可能会有多个,每个门限对应其相应的处理方法。对时延不敏感的业务,也可能没有这种门限(如满队列业务),或者门限值会比较大(如E-mail业务)。

上述3个判断分别引出3种处理流程,也即各种业务通用模型时间驱动的3大功能:状态转换、生成新数据包和对头包的处理。

事件驱动则是由特定的事件来触发的。即,调度器调上了某个用户进行传送,则需要对该用户的业务队列缓存器进行处理(队列处理)。这种处理包括从业务缓存器减去相应的已传数据、作相关的统计、判断当前头包是否为空,如果头包为空还需要判断该包是否满足QoS要求,并统计头包的传送信息,最后把它从队列中删去。在这个处理功能中,大部分过程都是各业务通用的,只有判断是否满足QoS时是每种业务有所差异。这也可以归纳为区分各种业务的第4个特征。

4.2Full Buffer业务

其实质可以看成是下载数据量无限大,而用户阅读时间为0的FTP业务。也就是说队列缓存器永远都是满的(或者永远都是有剩余数据的),只要用户被调度上,就肯定有数据来被系统传送。所以有时候也称它为满缓存(Full Buffer)业务。它也是对于数据业务的一种简化,用处很大,在系统仿真分析中经常要用到。它可以用多种模型来实现,但为了采用本文提出的通用模型,对它的建模仍套用以上的处理流程,下面也对其进行简单分析:

(1) 状态转换。因为此业务只有一种状态,所以任何时刻都无需进行状态转换的判断。 (2) 新包生成。仿真初始时刻给缓存器存入一个IP包,它的大小只需保证在一次业务更新周期内传送不完,一般设为超过传送能力上限的一个值。而每次生成新包时让队列总数据量等于这个值即可。

(3) 头包处理。一般无需处理。

(4) 队列处理。一般只把传送的数据量记录即可。如果要统计时延,则需对模型进行一点改进,使每次生成的新包大小一致,这样才有可比性。有时根据特殊需要,还要统计其他信息,这时也可以再作其他改进措施,同样不会影响模型的框架结构。


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