LTE系统在高速公路监控系统中的应用研究

1 统在高速公路监控系统中的应用研究 第一章 绪论 究背景及意义 近年来，伴随着我国社会经济的飞速发展，国家对于公路交通大力投入，使我国高速公路里程迅速增加，到 2010 年底，我国高速公路总里程已经发展到 公里，“五纵七横” 12 条国道主干线已全部建成，从面积密度来看，东部等发达地区并不亚于美国等发达国家，甚至还超过了发达国家水平。伴随着大量高速公路的建成，为了充分发挥高速公路“高速、高效、安全、舒适”的特点，使得高速公路的现代化管理变得异常重要。高速公路通信系统是高速公路现代化管理的支撑系统，它要 实现监控系统和收费系统的数据、语音和图像等信息准确而及时的传输，保持高速公路各管理部门之间业务联络通讯的畅通，并要为高速公路内部各部门和外界建立必要的联系；同时高速公路通信系统作为交通专用通信网的重要组成部分，是交通信息的主要传输载体，为各种网络服务（如 会议电视系统提供传输通道。 随着计算机技术。网络技术和通信技术的迅速发展，高速公路通信技术也从简单的无线对讲系统发展到 800线集群系统，从小容量微波通信发展到 列数字光纤传输系统，从单纯的电话业务发展 到包括语音、数据和图像等多种信息的综合通信，并从模拟通信向数字通信演变，开始组建先进的宽带综合业务数字（ B 信系统。 高速公路通信业务大概可以分为语音、数据和图像三大部分。语音业务包括业务电话 令电话 急电话 线集群、广播系统等。数据业务分为 2 部分。一是收费系统计算机网络互连，即收费站 收费（分）中心 收费总中心的三级收费网络，计算机收费局域网的速率一般是 1000是外场交通监控数据采集及控制，这是一些低速数据，包括可变情报板、限速标志、车辆检测、气 象检测。图像切换和控制等。图像业务主要是 通监控图像及会议电视图像。 通监控图像包括收费站中收费车道、收费亭和收费广场图像以及重要路段和立交桥的外场监控图像。 从上分析可以看出高速公路通信网是一个多业务、传输距离长的专用多媒体传输系统。同时，伴随着交通信息产业的兴起，高速公路通信网作为交通信息网重要组第一章 绪论 2 成部分，其用户的可用带宽（ 逐步增加，对业务的要求也逐步向宽带化、实时化发展。 近几年来，全球通信技术的发展日新月异，尤其是近两三年来， 无线通信技术的发展速度与应用领域已经超过了固定通信技术，呈现出如火如荼的发展态势。 其中最具代表性的有蜂窝移动通信、宽带无线接入，也包括集群通信、卫星通信 。 蜂窝移动通信从上世纪 80 年代出现到现在，已经发展到了第三代移动通信技术，目前业界正在研究面向未来第四代移动通信的技术 ;宽带无线接入也在全球不断升温，近几年来我国的宽带无线用户数增长势头强劲。宽带无线接入研究重点主要包括无线城域网（ 无线局域网 (无线个域网 (术 ;模拟集群通信的应用开始得比较早，但随着技术的发展，数字集群通信 技术越来越赢得大家的关注 。 文研究的主要内容 统简介 目是 3G 的演进，它改进并增强了 3G 的空中接入技术，采用 为其无线网络演进的唯一标准。在 20谱带宽下能够提供下行 100s 与上行 50s 的峰值速率。改善了小区边缘用户的性能，提高 小区容量 和降低系统延迟。 3目的主要性能目标包括：在 20谱带宽能够提供下行 100行 50峰值速率；改善小区边缘用户的性能；提高小区容量；降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于 5制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50驻留状态到激活状态的迁移时间小于 100持 100径的小区覆盖；能够为 350Km/h 高速移 动用户提供 100接入服务；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置 20种带宽。 念的提出意味着目标的确立，为了有一个清晰的技术发展路线， 3定了明确的时间表。整个标准发展过程分 为两个阶段，研究项目阶段和工作项目阶段。研究项目阶段预计在 2006 年年中结束，该阶段将主要完成对目标需求的定义，以及明确概念等；然后征集候选技术提案，并对技术提案进行评估，确定其是否符合目标需求。工作项目预计在 2006 年年中以前建立，并开始标准的建立。该阶段会对未来 个过程同以前 3G 标准在 3的制定过 3 程是一样的，这一过程将一直持续到 2007 年年中。整个过程相比 3G 标准的制定节奏明显加快，这也是考虑到市场的需求，随着宽带技术的不断创新， 3将在最短 的时间内推出最新的技术。这给运营业带来了新的机遇，更新更快的业务可以在不远的将来得以实现，甚至完全可以和有线网络相媲美。 3 “系统性能要求 ”、 “网络的部署场景 ”、 “网络架构 ”、 “业务支持能力 ”等方面对 行了详细的描述。与 3G 相比， 有如下技术特征： (1)通信速率有了提高，下行峰值速率为 100行为 50 (2)提高了 频谱效率 ，下行链路 5(s)/(3于 上行链路2.5(s)/ 。 (3)以 分组域 业务为主要目标，系统在整体架构上将基于 分组交换 。 (4)证，通过系统设计和严格的 制，保证实时业务 (如 服务质量。 (5)系统部署灵活，能够支持 的多种系统带宽，并支持 “ “ 频谱 分配。保证了将来在系统部署上的灵活性。 (6)降低无线网络 时延 ：子帧长度 决了向下兼容的问题并降低了网络时延，时延可达 长度比 长度长， 出的那一部分输入为用 0 补齐， 在 后，为避免符号干扰同样为这一组数据添加循环前缀。 都有一个采用 以 以看成是一个加入了预编码的 程。如果 长度 M 等于 长度 N，那么两者级联， 效果就互相抵消了，输出的信号就是一个普通的单载波调制信号 ， 当 NM 并且采用零输入来补齐 之于 号较小 ， 通过改变 出的数据到 入端的映射情况，可以改变输出信号占用的频域位置。 通过改变 输出到 入端的对应关系，输入数据符号的频谱可以被搬移至不同位置，因此 可以分为集中式和分布式两种映射方式。 本章小结 目是 3G 的演进，它改进并增强了 3G 的空中接入技术，采用 为其无线网络演进的唯一标准 ， 研究，包含了一些 普遍认为很重要的部分，如等待时间的减少、更高的用户数据速率、系统容量和覆盖的改善以及运营成本的降低。 本章主要介绍了 统的系统架构和主要技术，并对其的核心技术 行了详细的研究， 对于他们的原理及在 统中的具体应用方式 进行了详细的论述。在此对于 统就已经有了详细的了解，为其在高速公路监控系统中的应用打下了基础。 射 频谱 成型 入循环 前缀 长度为 M 长安大学硕士学位论文 25 第三章 统在高速公路 监控 系统中的应用 监控系统是高速公路的动态保障系统，是保证高速公路的服务水平，充分发挥其安全、高速、舒适、高效特点的主要手段。实时了解道路状况 与交通运行情况、制定合理的控制方案将是监控系统的主要职能，如何充分运用监控系统的技术手段使高速公路整体通行能力达到最大水平将是监控系统所要解决的主要问题。 本章主要设计了基于 为 对高速公路骨干传输网的补充。以减少其覆盖区域的盲点。 速公路通信系统 高速公路交通流量大、车速快，因此它需要高水平的服务。为了迅速了解高速公路运行情况，及时处理事故，要求报警及时、指挥得力，随时交换路网各节点的信息，进行分析处理，并把路网内各段的运行状态及时提供给汽车驾驶员，以利于控制、诱导交通、避免道路阻塞 和交通事故，保证交通畅通，所有这一切要求采用现代化的交通管理手段，和现代化的通信设施才能得能实现。 以往高速公路的建设是分段建设、分段投资，通信系统设备的采购没有整体规划，设备仅考虑满足本路段的通信需求，很少考虑区域网乃至省网的联网需求，致使通信网络不畅通，设备维护工作量大，不能实现统一的网络管理。所以应该在道路建设规划的同时进行通信系统的规划，并根据道路建设进度分期实施通信工程，全网统一技术规范、设备采购，实现互联、互通。 高速公路通信系统 是高速 公路建设中的重要配套项目和基础设施组成部分，它为高速 公路各级部门的运营、管理以及收费、监控系统提供语音、数据和图像的传输，是实现高速公路快速、安全、高 效 运行的重要保障手段， 高速公路通信网络是为高速公路服务的专用网络，这就决定了它的重要性和特殊性，现在的高速公路将逐步采用自动收费系统代替人工收费系统，收费系统的信息上传，同时监控系统的图像传输，都需要通信系统强有力的保障。 速公路通信系统设计原则 及目标 通信网络基本上采用两级结构 :各路段通信分中心汇集其管辖路段内各收费站的信息，并完成路段内各收费站的信息交叉。其传输均采用 统，在组网上，各通 信第三章 统在高速公路通信系统中的应用 26 站 (通信中心 (同一个双纤自愈的上，通过路由器的配置来体现其地位。 各路段通信系统互为独立，但均预留互联的接口，并为干线传输 预埋了光纤。各路段的光纤数字传输系统、程控数字交换系统均为深圳 华为公司或深圳中兴通信公司的国产设备，为今后全省通信网络的统一网管打下基础。各路段均设置了紧急电话 (两公里一对，特殊路段如大桥、隧道为一公里一对 )，并为图像传输提供了通道 16。 某区域高速公路网通信系统规划 应遵循如下原则 : 1. 高速公路通信系统符合国家和交通部现行通信技术政策、标准和规范的要求 ; 2. 本着全面规划、统筹安排、分期实施、逐步完善的原则，随着某省高速公路建设的逐步发展，充分满足高速公路管理和安全保障的需要。 3. 建设规模主要立足于公路专用网业务需求，采用模块化结构、升级平滑、系统具有扩容性 ;按互利互惠原则可出租部分通信管道、光纤或电路。 4. 与高速公路收费系统、监控系统、服务系统等协调考虑，注重效益、优化系统。 5. 建设标准着眼于高科技、高技术平台，主要采用光纤数字传输和程控数字交换机等先进技术。某省高速公路通信专用 网为宽带 综合业务数字网 (集话音、图像、数据和文本等综合业务和网络自动管理于一体。 6. 以有线通信为主，无线通信为辅。 高速公路通信系统设计的 总体目标 是 1. 体现经济效益。 2. 保证省高速公路通信专用网的高质量运行和网络资源的充分利用。 3. 为了配合系统方案的实施，除规划各系统方案外，对各系统的分期实施、 配 套设施 (如电源、地线、机房、定员等 )、既有设备改造等与通信 速公路网通信系统规划 高速公路通信专用网应组建成全数字的综合业务网，并向智能化、宽带化 、综合化发展，条件具备时可引进“三网合一”的技术和体制。高速公路通信网包括的内容为：干线传输系统、基层用户接入系统、程控数字交换系统、紧急电话系统、移动通信系统、图像数据传输通道、支撑网 16。 1. 干线传输系统 长安大学硕士学位论文 27 干线传输系统需要为省内交通电话网组织提供中继通道 ； 为省间交换电话网互联或组织全国交通电话网预留中继通道 ； 为监控系统、收费系统组织数据网络提供数字通道 ;为组织 络提供图像传输手段和控制信息传输通道 ； 为可视会议电话、办公自动化等新增业务的可能和需求预留条件。 干线传输系统的构成一般有三种方式，即 卫星通信系统、数字微波通信系统和光纤数字传输系统，光纤数字传输系统又分为 同步传输系统和 步传输系统。卫星通信系统适用于远程通信，例如交通部至 系统。考虑随路建网的原则，目前光纤数字传输系统最适宜组织省干线传输网络，光同步数字传输系统具有同步复用、标准光接口和强大的网管能力等优点。经过技术经济比较，省内干线传输网络应采用 纤数字传输系统组成。 2. 基层用户接入系统 高速公路沿线收费站、服务、养护工区等处所的用户及接口称为基尽用户。 3. 程控数字交换系统 程控数字 交换系统在全省提供一个四通八达的集话音、数据、图像于一体、统一编号的专用电话交换网。 4. 紧急电话系统 紧急电话系统是为高速公路使用者提供呼救求援的专用电话系统。紧急电话系统由 侧紧急电话通话柱和传输线路组成。 5. 移动通信系统 监控管理部门与所辖范围沿线巡逻及路政养护人员间需进行调度和业务通信，因此需设置移动通信系统。 方案一 :在移动通信公网覆盖的区域，利用移动通信公网的资源，为相关移动用户配置手机，实现相互间的语音通信，并通过公网实现与专网有线用户的语音通信。本方案实施方便，费用低，但目前用 户间不能实现调度功能。 方案二 :在移动通信公网没有覆盖的区域，自建 450线调度通信系统，系统由调度总机、地面台、车载台、便携台、天线等设备组成，调度总机设在调度中心、地面台设在沿线无人通信站，车载 台。 6. 图像数据传输通道 根据规划中收费系 统、监控系统对通道的需求，并考虑某省高速公路运行网现状和己设计 路段的技术方案，通信系统需为收费系统和监控系统的图像传输和数据传输提 供第三章 统在高速公路通信系统中的应用 28 通道。 7. 支撑网 随着省网的逐步形成，规划和分步实施支撑网势在必行。支撑网 是基于 现代电信网运行的支撑系统。一个完整的电信网除有以传递电信 业务为主的业务网之外，还需有若干个用来保障业务网正常运行、增强网路功能、提高网路服务质量的支撑网路。数字同步网、 7 信令、网管网是现代电信网的支撑网。 速公路 监控系统设计 高速公路 视频 监控系统一般分为收费监控和道路监控两部分。收费监控系统主要是对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况，对收费车道通过的车辆类型、收费员的操作过程以及收费过程中的突发事件和特殊事件进行观察和记录，实 施有效的监督。道路监控系统主要是对高速公路干线、互通立交、隧道等高速公路重点路段进行监视，掌握高速公路交通状况，及时发现交通阻塞路段、违章车辆，及时给予引导，保证高速公路的安全通畅。 目前高速公路中对视频信号的监控和管理自下而上可分为以下几层 （如图 3： (1) 收费站：各收费站需要对本地的视频信号进行监控。各收费站所辖的摄像机信号全部引入本地视频监控系统，收费站对本地所有图像进行监控管理。 (2) 监控分中心：一条高速公路通常设置几个路段监控分中心，分别对某一路段进行监控和管理。各收费站图像根据路段监 控分中心要求选择几路上传，路段监控分中心对路段中各收费站上传的图像进行统一监控和管理。 (3) 监控中心：（有些不设此级）多条高速公路的统一管理通常根据地域划分为若干个片区来进行。一个片区对某一区域内相临或相连的几条高速公路进行统一的监控和管理。这几条高速公路的监控分中心根据片区监控中心的要求上传图像，片区监控中心对各路段监控分中心上传的图像进行统一监控和管理。 (4) 省监控中心：各省高速公路管理局需要对省内所有的高速公路进行统一监控、管理和调度。各片区监控中心将自己所辖区域内的视频信号选择上传到省中心， 由省中心统一监控和管理。省中心、监控中心、监控分中心之间采用联网分级控制。控制信号采用逐级转发的形式转发到需要控制的设备。 长安大学硕士学位论文 29 图 速公路监控系统管理制式 现代高速公路监控系统的通信方式主要是以下几种： 1. 现场总线和 在对实时性要求不高的情况下，可以用 替现场总线，但是这种方式对距离是有限制的，而且信号易受干扰，纠错和检错的能力不强，系统的容量和终端的数量也都是有很大限制的。 2. 光纤通信：光纤传输的频带宽、通信容量特别大、 传输损耗小、不受电磁干扰，但是光纤系统的成本高，在告诉公路中铺设光缆和维护光端设备的代价是极大的。 随着无线通信系统在国内的快速发展 ，其在其他领域也有着潜在的巨大市场，鉴于现代高速公路监控系统中的传输模式，完全可以通过 线网络终端和移动网络对现有的有线系统进行改造，在未来的高速公路监控系统中，可以通过无线网络来构造高速公路移动专网通信。 统无线 监控 系统设计 线系统结构 线数据通信系统 是集成了计算机技术、 线网络平台和数据通信技术于一体的综合技术，通过 线 终端，借助 线网络 将数据传输到数据业务中心，实现对个用户设备终端的双向数据通信 (如图 省监控中心 监控分中心 监控分中心 车辆检测器 车辆检测器 车辆检测器 车辆检测器 车辆检测器 车辆检测器 车辆检测器 车辆检测器 监控外场设备 监控外场设备 第三章 统在高速公路通信系统中的应用 30 图 于 无线数据传输系统 基于 高速公路无线监控系统的拓扑结构如图 3示： 图 于 高速公路无线监控系统网络结构图 监控中心和总中心以 式接入系统，这样有利于系统的下一步扩展，可采用宽带或专线形式。在安全问题上，我们可以采用隧道方式或者设 立硬件防火墙的办法络 高速公路监控总中心服务器 高速公路监控分中心服务器 工作站 控中心 通信 工作站 数据控制 数据库 摄像头 车辆检测器 情报板 号指示 自动栏杆 监控点 收费站 无线终端 无线终端 。 络 册服务器 用户数据中心 长安大学硕士学位论文 31 以实现安全监控。 监控系统的前端采集设备结合无线数据终端设备即构成了无线采集系统，摄像头、车辆检测器、情报板等采集设备可通过各种接口连接无线数据终端，通过移动网络，与监控中心建立连接通道，收费系统也可以按照这种方式进行连接， 构 成高速公路收费系统。 据传输模式 1. 永远在线模式 无线数据终端 开机后自动连接 络，根据数据中心的 动连接数据中心，并且一直检测链路连接情况，一旦链路出现故障异常，则在恢复故障后再次自动连接。 2. 中心呼叫模式 当中心需要呼叫或收集某一个无线数据终端的数据时，数 据中心发出指令，线数据终端即连接 络并连接数据中心，按照要求传输数据。 3. 数据触发模式 当某一无线数据终端有数据需要传输时，立即连接 络并连接数据终端，开始传输数据。 在移动通信飞速发展的现在，通过 动公网进行数据传输，技术成本低，而且建设非常方便 。 本章小结 在传统的高速公路监控系统中，由于 监控设备的多少严重影响到建设的成本，因此根本不能对高速公路全程进行监控，存在很多路段上的盲点，而且在高速公路发生紧急情况时，不能及时有效的展开监控和处置，往往造成严重的影响。因此对高速公路的突发事件 能否进行及时有效地调度，已经成为高速公路管理领域一大难题。 本章通过对传统高速公路通信系统及监控系统全面分析，结合高速公路通信和监控系统的特点，设计了基于 动网络的无线监控系统，它能够通过可移动的前端采集系统，更低的系统建设成本，对更多地路段进行有效地监控。 第四章 统技术仿真 32 第四章 统技术 仿真 真 方法 介绍 无线通信系统有两种基本的仿真方法， 即 系统级仿真和链路级仿真 4。 系统级仿真主要关注的是整个系统内的多条链路，它的目的是根据链路级仿真的结果，检验系统级的特性 (如系统容量、掉话率、阻塞率等指标 )，各类 法的性能也是通过系统级仿真平台来验证的，系统级仿真又分为：静态仿真和动态仿真。静态仿真 (真 )是采用快照 (方式，对系统状态进行多次抓拍，将所有结果进行记录，用统计的方法对系统性能进行分析，一般用静态仿真来评估系统的实时容量大小，以及评估不同系统间的互干扰。 动态仿真是模拟真实环境中用户和系统的各种行为 ， 如用户的起呼 、 掉话 、 用户的运动速度 、 运动方向 、 以及系统方面的切换和性能计算等 。 在这些动态行为的基础上计算出所需要的结果 。 动态仿真用 于评估各类 法的性能 ， 并且可以用于仿真数据业务的吞吐量等 ， 可为实际系统的网络规划和优化提供指导 ， 对实际网络中各类 块的参数设置提供理论依据 。 链路级仿真主要是检验各种 术方案的性能 。 根据无线传输技术物理层的基本模块和相关算法 ， 并通过适当的信道建模 ， 建立一条点到点的无线链路 。 通过仿真计算 ， 得到基本的 o 的关系 。 链路级仿真的平台包括 ： 发射机模块 /信道模型 /接 收机模块以及功率控制同步模块构成 。 发射机模块的作用是产生用户的数据流 ， 并对数据流进行编码 、 调制 、 交织 、 以及扩频等物理层操作 ， 发射机发出的信号经过无线信道到达接收端 ， 再进行与发射模块相反的处理 。 将接收到的信息与原始信息进行比较 ， 从而得到系统的误码率 。 在链路级仿真中，通过调整发端信号和信号加性噪声能量比即 后对接收到的比特流和发送端的进行比较，从而就可以得到误码率或者误块率 线。不同的编码调制组合会得到不同的 线，这些曲线就够成了链路级仿真的线簇。 长安大学硕士学位论文 33 真流程 在 统中，分为上行和下行两个链路，在上行链路中，采用的多址技术是819， 流程图如下 (图 图 行链路流程图 在整个的上行链路中，首先 在发送端，根据用户设置参数生成随机二进制码做为信源发送数据，并把数据分配给每一个用户，然后，每个用户对数据进行星座映射，映射后的数据再分配给用户的 进行 射并添加导频，然后进行 换，最后根据设定的信道带宽进行 2048 点的 换，再添加 时就生 成了可以用于波形生成的信号，下来，将信号加上随机干扰来模拟高斯白噪声信道，最后，在接收端，就相当于发送端的逆过程，首先去除 加过干扰的信号进行 2048 点的 经过源接映射、星座接映射、还原发送端数据，最后与初始数据进行比较，得到误码率， 这就是一次数据传输的全过程，为了得到更好地性能指标，需要重复上述过程来得到误码率的均值。 统的下行多址技术采用 流程图如下 (图 调制（星 座映射） 资源分配 加 点点调(星座解调) 数据生成 数据比较 第四章 统技术仿真 34 图 行链路流程图 在下行链 路中，首先发送端根据用户的参数和控制信令长度生成合适的二进制随机码作为信源的数据，并且按照用户进行划分，对每个用户的数据进行随机化处理，循环卷积编码、交织以及星座映射。然后将数据进行资源分配，最后根据设定的信道带宽进行 2048 点的 换，再添加 成可以用于信道波形生成的信号，下来将信号加随机干扰，模拟高斯白噪声信道，最后在接收端，类似发送端的逆过程，首先去除加入干扰的信号进行 2048 点的 经过资源解映射、星座解映射、解交织、循环卷积解码、去随机化处理、得到处理后的数据，然后与发送 端的数据进行比较，得到误码率。同样的，为了得到准确的结果，需要重复上述过程得到误码率均值。 能原理及模块设计 一般的通信 系统的链路仿真主要可以分为 5 个部分： (1) 系统参数 (2) 发送端 (3) 信道 (4) 接收端 (5) 统计性能 其中主要的组成部分很明显的是中间三部分，即发送、信道、接收。但系统参数和统计性能这两部分的适当设计会大大简化仿真，提升仿真的意义。 统参数 在系统参数模块 中 ， 主要有根据仿真目的设置的仿真类型，仿真模式、带宽、 随机化 交织 星座映射 资源映射 去资源映射 解星座 映射 去交织 随机化还原 数据比较 长安大学硕士学位论文 35 模式、子载波间隔、上行下行选择等 参数的设置 。在本仿真系统的 先定义有 局变量 。 仿真模式，支持的仿真模式主要有 自定义模式。 用户终端数量。 仿真的基站数量 。 信道的带宽。 的是上行链路的延迟。 的是 载波频率。 在对用户终端 和基站的 的设置中， 主要 存在以下参数： 用户信道的参数估计及方法，主要的方法有最小平方估计 (最小均方误差估计 ( 式，这里定义的 式主要有 单天线、传输时延 (开环空间复用 (闭环空间复用 (多用户 。 义用来做 软信 道比特总数。 义信道速率。 义 码器的迭代数量。 义基站的天线数量。 信道模型参数主要有： 义信道产生和信号滤波的方式。主要有 义信道的类型。这里信道的主要类型有：加性高斯白噪声 信道 (平坦瑞利信道 ( 道模型等。 最后就是系统调度的参数配置： 义系统的调度类型。主要类型有为所有用户均等服务、为特定的具有最大 户服务 等类型。 送端 在发送端，主要是通过 函数来生成发送给信道的信号 。首先 根据调度信息，产生发送信号所需参数，如 理资源一共可以发送的数据大小等。判断是否重传，如果不重传则重新生成 机数据 重传则从 统技术仿真 36 中直接取数 程， ，得到编码并且速率匹配后的数据 始 程， 进行加扰得到扰后进行符号映射，然后分层，得到 据反馈选择 行 ，得到 理资源映射（同时整合其他公用信道数据如 S 等）组成 号 ，进行 到 备发送 。 收端 系统的接收机主要是由 函数来模拟，在此函数中，首先 抽取同步信号，利用 函数进行频偏估计，得到同步信号 里认为时间上理想同步。去除 行 除 保护边带子载波，得到 取得到 行 信 道 估 计，得到 进行 测，得到软信息先 对 行变形 : 解 , 其中 含了预编码矩阵和信道估计矩阵的信息 . 算量最大 , 算量最小 ，其次 进行球译码 ( 得 到 软 比 特 . 解分层，解扰后得到软比特 对软比特 进行后续处理。 包括 解速率匹配 、 软比特 并 、 码 、 码块级联后检验 生成 反馈控制信号 道反馈信息 道 在真实的无线传输系统中，信道性能的好坏直接影响着接收信号的质量，因此在进行信道仿真时需要尽可能地模拟真实信道的情况，在这里，我们主要选取了两种信道模型进行仿真，即加性高斯白噪声信道模型 (平坦瑞利信道模型 (主要是通过 函数来实现，在此函数中，首先根据在参数设 置模块中选定的信道模型来生成相应的信道 后给 上选定的此参数在 设定， 长安大学硕士学位论文 37 真结果及分析 在 3定义的编码方案共有 15 种，他们如下表 (表 示 23： 48 2 420 3 493 4 408 5 449 6 402 7 1678 8 1690 9 1616 10 6466 11 6467 12 6466 13 6472 14 6473 15 6448 表 统编码方案 表中， 示编码方案编号， 示编码方案， 示有效码速率。仿真中，我们采用了开环空间复用技术，在 术中选用了 术，这种技术在仿真时比较容易进行实现，在分集技术上我们使用了发射分集技术 (具体的一些仿真程序的参数见下表 (表 参数 值 量 1 带宽 发数 0 和 3 信道类型 不相关 道 和平坦瑞利信道 信道滤波 块衰落 线数 2 接收类型 球形解码器 仿真长度 发送模式 500 子帧 2 4,4第四章 统技术仿真 38 调度模式 编码 信道估计方法 均等服务 小平方估计 (表 真参数设置 图 真结果 性能曲线 1 长安大学硕士学位论文 39 图 真结果 性能曲线 2 图 真结果 性能曲线 3 图 真结果 性能曲线 4 第四章 统技术仿真 40 图 真结果 性能曲线 5 图 真结果 性能曲线 6 长安大学硕士学位论文 41 图 真结果 性能曲线 7 图 真结果 性能曲线 8 第四章 统技术仿真 42 在上述图 图 仿真结果中，他们一共是四组，每组都是由信噪比 噪比 这些曲线中，我们可以明显的看出在不同的参数设置下，系统的性能曲线有较大的不同 。 在本仿真系统中 的信噪比的定义如下： 系统的输出变量 包含发送信号 组： (4其中 且 是第 k 个发送天线的发送符号。由此我们可得到总的发送功率为 ： (4每个发送天线的发送功率为： (4变量 义的是信道矩阵 H，且 (4其中 为发射天 线的数目。 变量 义的是 关于 小和在检测前的子载波数的噪声 ： (4义的是在做过 的噪声 n： (4义的 接收信号 y： (4于是我们可以得到在 的接 收 信噪比为： (4从而在进行 得到的接收信噪比为： 长安大学硕士学位论文 43 (4而 与 的区别是由下式所定义的： (4在本次仿真中我们主要采用 的信噪比定义进行仿真。 其中， 在信噪比 4时候系统的性能会最先达到一个很好的稳定程度，其稳定误码率只有大约 6采用 术的情况下，其误码率会高达 20随着心态仿真的进行，可以看出，系统的误块率 是在不停的减小的，而且减小的速率是在不断的增大 。在信噪比 以看出，系统的吞吐量都是由上限的，且当系统采用 术时，系统的吞吐量相比于其他技术方案时会有大幅度的提高，基本能达到其他技术的 2 倍，且在相同的吞吐量下，采用 本章小结 在本章中， 我们主要对 统进行了 链路级仿真， 对于 统而言，由于其上下行链路采用的 术的不同，在进行链路级仿真时必须单独进行，在本章中，我们主要是根据 3要求，采用标准的仿真参数设置，对其下行链 路进行了仿真， 从中我们得到了系统信噪比和系统吞吐量及系统误块率和信噪比的关系图，在不同的参数下，相关图谱是有很大区别的。 统的链路级仿真使我们对系统各种实施方案有了一个