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北京邮电大学硕士学位论文中文摘要 引入h s d p a 技术对3 g 网络规划的影响分析及仿真 摘要 本文首先系统介绍了h s d p a 技术的基本特性，阐明h s d p a 中 究竟采用了哪些方法来解决w c d m a 网络数据传输速率过低的问 题。然后通过理论分析指出在w c d m a 网络中引入h s d p a 技术将会 带来的各种影响。在这之后采用了一个仿真的实例，验证以上的分析。 本文的主要内容可以分为以下部分。 第一部分回顾了蜂窝移动通信系统的发展历程，指出了h s d p a 技术在移动通信发展过程当中的位置坐标并强调了其作为一种解决 w c d m a 网络传输速率不足的技术的重要性。 第二部分根据w c d m a 和h s d p a 网络自身的特点，分析了在 、c d m a 网络中引入h s d p a 后将会带来的影响。希望能够从理论上 把握住w c d m a 和h s d p a 的联合规划 第三部分是根据一个h s d p a 无线网络规划的实际项目，在阐述 h s d p a 规划基本流程的基础上，对不同的参数和用户分布设置，进 行了多次仿真，最终得到在已经规划好的w c d m a 网络上引入 h s d p a 网络后h s d p a 网络的效果，以及h s d p a 网络与w c d m a 网络之间的相互影响等结论。 关键词：h s d p a网络规划链路预算仿真 北京邮电大学硕士学位论文 英文摘要 1 曙a n a i x s ea n ds i m u l 棚o n f o rt h ei n t r o d u c i n g0 fh s d p a i n3 gn e t w o r kp ia n n i n g a b s t r a c t ，n l ef u n d a m e n t a l 也e o r e t i c a lc h a r a c t e d s t i c so fh s d p a ( h 吵s p e e d d o w n l i n kp a c k c ta c c e s s ) i sf i r s t l yi 1 1 t r o d u c e dmt h j st h e s i s ，i i lo r d e rt 0 m a k ei td e a rw h i c hm e t h o d sh a v eb e e n 惦e dt 0s o i v et h ep r o b l e mt h a tt h e l o wd a t as p e e di nt h ew c d m as y s t e m 1 1 l e nt h r o u 曲m et h e o r e t i c a l 卸a l y s i s ，a l l k i n d so fa f c e c t i o no fi h e f o l l o w i n gr e s l i l t t h a th s d p a t e c h n o l o g yh a sb e e ni n 们d u c c di i l t 0t h ew c d m an e t 、】l ，o f ka r ep 0 访t e do u t f i n a l l yas i r n u l a t i o ni sm a d e t os u p p o nt h ea b o v e 卸a l y s i s t h i sm e s i sc o n s i s t so ft h ef o l l o w i n gf o u rs e d i o i l s f i r s t l y ，b yr e 、r i e w i i l gt h ee v o l 、，e m e n th i s t o r yo ft h ec c l l u l a rm o b i l e t e l e c o m m u l l i c a t i o ns y s t e m ，i h ei m p o n a mr o l ep l a y e db ym e h s d p ai nt h i s d e v e l 叩m e n tp r o c e d u r ei sp o i i i t e do u ta n dt h ei m p o r t 卸c eo fat e c l l l l o l o g y a sas o l u t i o no ft h ei o wt r a n s m i s s i o ns p e e do ft h ew c d i mn e t 、) l ，o r ki s e m p h 硒i z c d s e c o n d l y ，a c c o r d i n g t 0m ec h a r a c t e r i s t i c so fw c d r ma n dt i s d p a t h e f i n a l l y ，t h o u g l lap r a c t i c a lp r o j e c to fh s d p ar a d i on e t 、) l ，o r kp l 龇i n g ( m p ) ，w ed i s c t i s st h ep r i l l c i p l ep r o c e d u r eo ft h eh s d p an l p 锄dm a k em e s i m u l a t i o ns e v e r a lt i m e s u s i i l g d i f i - e r e n t p a r a m e t e r sa n d u s e r c o n f i g u r a t i o n a t1 a 5 t ，w ed r a wt h e c o n c l u s i o no ft h ea c t i o n0 f i i l t r o d u c i n gh s d p ai n t ow c d m an e t w o r ka n dt h er c l a t i o n s h i pb e t w e e n h s d d aa n dw c d m 8n e 咖f k 1 【e yw o r d s ：h s d p an e m o r kp l 锄i i l g l i l l l 【b u d g e t 幽u l a t i 蛐 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位 或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资牲若有不实之处， 本人签名：翅：窒塑 本人承担一切相关责任。 日期：丝12 兰兰 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅：学校可以 公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇 编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论文注 释：本学位论文 本人签名： 导师签名： 本授权书。 日期： 丝12 ：! ；竺 日期：2 么盐2 ，：功 北京邮电大学硕士学位论文第一章绪论 1 1 移动通信的发展历程 第一章绪论 应用蜂窝概念的第一代移动通信系统( 模拟蜂窝系统) 已经退出了舞台，第 二代数字移动通信系统( 2 g ) 及其改进系统正在全球移动通信领域起着中流砥 柱的作用。然而，技术的发展永无止境，人类对通信的需求也在逐步提高，着眼 于解决全球多媒体移动通信的第三代移动通信系统( 3 g ) 正处于蓬勃发展的过 程，而且第三代系统增强型( 即e 3 g 或者是4 g ) 已经成为全球所有相关大学和 通信研究所的热门研究方向和主题。 第一代移动通信系统基于模拟通信技术，主要以美国的先进移动电话业务 “w p s ) 、英国的全接入通信系统( 1 a c s ) 和北欧的北欧移动电话( n m t ) 系统 为代表。第一代移动通信系统主要采用频分多址技术( f d m a ) 和调频技术( f m ) 。 第一代移动通信有很多不足之处，比如容量有限、制式太多、互不兼容、保密性 差、通话质量不高、不能提供数据业务，不能提供自动漫游等。 第二代移动通信系统基于数字通信技术。主要以欧洲全球移动通信系统 ( g s m ) 、美国的i s 9 5 和日本的个人手提电话系统( p h s ) 为代表。第二代移 动通信系统采用时分多址技术f m m a ) 和窄带码分多址技术( c d m a ) 。数字传 输比模拟传输有几个优点：第一，声音、数据和传真可集成在一个系统中；第二， 随着更好的声音信号压缩算法的推出，每个信道所需的带宽会越来越窄；第三， 可采用纠错码技术提高通信质量；最后可对数字信号进行加密以确保安全。 虽然第二代移动通信系统解决了模拟系统的系统容量小、频谱利用率低等一 些方面的不足之处，但是，随着信息社会对通信业务种类和数量需求的剧增，基 于语音和低速数据业务类型的第二代移动通信系统已经不能满足人们对移动通 信发展的需求。因此，i t u 提出了第三代( 3 g ) 移动通信的概念。第三代移动 通信系统的主要标准有：欧洲提出的w c d m a 、美国提出的c d m a 2 0 0 0 和我国 提出的t d s c d m a 。 与第一代和第二代移动通信技术相比，3 g 将有更宽的带宽，其传输速度最 低为3 8 4 k b s ，最高为2 m b s ，带宽可达5 m h z 以上。不仅能传输话音，还能传 输数据，从而提供快捷、方便的无线应用。能够实现高速数据传输和宽带多媒体 服务是第三代移动通信的另一个主要特点。第三代移动通信网络把高速移动接入 和基于互联网协议的服务结合起来，提高了无线频谱的利用效率。但第三代移动 通信仍是基于地面、标准不同的区域性通信系统。虽然第三代移动通信传输率提 北京邮电大学硕士学位论文 第一章绪论 高了不少，但是仍无法满足未来多媒体通信的需求。第四代移动通信系统的提供 便是希望能满足提供更大的频宽需求，满足第三代移动通信尚不能达到的在覆 盖、质量、造价上支持的高速数据和高分辨率多媒体服务的需要。 第四代移动通信系统可称为宽带接入和分布式网络，具有非对称的超过 2 m b s 的数据传输能力，是支持高速数据率( 2 2 0 m b ，s ) 连接的理想模式，具 有不同速率间的自动切换能力。第四代移动通信系统是多功能集成的宽带移动通 信系统，将在不同的固定和无线平台及跨越不同频带的网络运行中提供无线服 务。 要使第四代移动通信系统能投入实际应用，就需要对现有的移动通信基础设 施进行更新改造，需要解决无线系统中的移动性管理和核心网的移动毋技术等 问题。网络层移动性是4 g 移动性管理的关键，移动性通常涉及到在不同网段间 漫游的移动用户，数据链路层的移动性支持通常限制在同类网络之问。在4 g 系 统中，要开发新的频谱资源，提供频谱利用率并选择合适的传输技术。 1 2 研究的内容和意义 h s d p ：a ( h j 曲s p e e d d o w n l j i i l 【p a c k c t a c c e s s ) 是3 g p p 在r 5 中引入的下行 高速数据解决方案，它可以在不改变已规划完成的w c d m a 网络结构的情况下， 把下行峰值数据业务速率提高到1 0 8 m b p s ，该技术是w c d m a 网络提高下行容 量和数据业务速率的一种重要技术。h s d p a 可以承载背景类、交互类和流媒体 等数据业务。相比采用d c h 承载数据业务，h s d p a 大大提商无线网络的频谱效 率和数据传输速率，显著降低了传输时延和每比特传输成本，提供更高的网络可 用性。 h s d p a 为移动运营商数据业务高速增长创造了足够的空间。受各种互联网 业务以及2 5 g 、3 g 示范性业务的影响，移动通信市场对音乐下载、视频会议、 视频文件下载、多媒体互动游戏等的兴趣不断增长，这些曾经是移动运营商梦寐 以求的商机，现在却对3 g 网络空中接口传输能力提出了挑战，对于这种大规模 的数据业务需求，只有h s d p a 才能从容应对。h s d p a 技术允许在相同频带上 比以往更多的用户同时享受高速数据服务，这意味着现有的频段得到更好的利用 而且每比特成本更低，因而移动运营商可以通过增加网络流量来提高利润。 对于普通用户，h s d p a 意味着更高的服务质量，比如下载、互联网接入的 性能提高了。借助h s d p a ，w c d m a 运营商就可以为利润丰厚的商务用户细分 市场提供高附加值服务。商务用户通常需要在外出工作期问无线下载大量的数据 到笔记本电脑，而且他们也非常看重h s d p a 给他们带来的价值：漫游和高数据 安全性，在所有宽带无线技术中只有h s d p a 可以做到。 2 北京邮电大学硕士学位论文第一章绪论 随着支持h s d p a 功能的产品陆续推出，引入h s d p a 的条件渐渐趋于成熟。 目前，多数设备厂家的无线网络设备已经支持h s d p a 功能，同时已经有若干款 h d s p a 数据卡面世。另外，随着国外运营商陆续推出h s d p a 商用网，也会逐 步积累一些h s d p a 组网经验。可以为我国h s d p a 组网提供有益的借鉴。 目前，国内运营商的3 g 规划工作大都已经完成，因此引入h s d p a 必须考 虑与目前已完成规划的w c d m a r 9 9 网络的关系。本文将通过分析h s d p a 的技 术特点，以及h s d p a 与r 9 9 互相关系，给出在已有r 9 9 网络规划基础上引入 h s d e a 后的影响以及仿真。 1 3 论文的内容安排 本论文共有五章构成，除第一章的绪论部分外，第二章用来对h s d p a 技术 特性进行分析，并将h s d p a 与其他的无线技术进行了对比。紧接着的第三章从 理论上对h s dp ：a 和w c d m a 之间的相互关系和影响进行了探讨。在这之后的 第四章，主要对网络仿真的各种条件、参数，流程等进行了介绍，而最后一部分 则对仿真得到的结果进行了详细的比较和总结。 3 北京邮电大学硕士学位论文 第二章h s d p 技术特性分析 第二章h s d p a 技术特性分析 2 1 h s d p a 标准进展 3 g p pr 5 和3 g p pr 6 标准中提出了高速下行包接入( h s d p a ) 技术的规范。 3 g p p 中确定了h s d p a 演进的3 个阶段。 ( 1 ) 第一阶段：基本h s dp ：a 。引进了一些新的基础特性以获得1 0 8 m b p s 峰 值数据速率。这些特性包括：由控制信道支持的高速下行共享信道、自适应调制 ( q p s k & 1 6 q a m ) 和速率匹配以及n o d eb 的共享媒体高速访问控制( m a c - h s ) 。 第一阶段的产品实现中又分为5 码字、1 0 码字、1 5 码字三种形式，目前设 备厂家的商用设备只能实现5 码字的功能，其实验设备可实现1 0 码字和1 5 码字 功能。 ( 2 ) 第二阶段，增强h s d p a 。引入天线阵列处理技术以提高峰值数据速率， 达到3 0 m b p s 。引入的新技术主要包括：面向单天线移动通信采用基于波束 成形技术的智能天线，面向2 到4 天线移动通信采用多输入多输出f m l m o ) 技术。 ( 3 ) 第三阶段：引进新型空中接口，增加平均比特率。o f d m 技术和6 4 q a m 调制的引入将使峰值速率达到5 0 m b p s 以上。其中，主要的新特性包括：结合更 高调制方案和阵列处理的正交频分( o f d m ) 物理层；具有快速调度算法的 m a c h s o f d m ，根据空中接口质量为每一用户设备选择专用子载波，从而优化 传输性能；作为控制实体的多标准m a c ( 仅m a c ) ，以实现正交频分多址( 0 f d m ) 和码分多址( c d m a ) 信道间的快速交换。 到目前为止，h s d p a 的第一阶段和第二阶段的标准化工作已经完成，而第 三阶段仍处在积极研究阶段。由于目前仅第一阶段产品基本成熟，因此以下仅介 绍第一阶段产品采用的技术。 2 2 h s d p a 技术特性 2 2 1 下行新增信道h s d s c h 及h s s c c h h s d p a 引入了新的传输信道，h s d s c h ( 高速下行链路共享信道) ，主要 用于b e s te 自f o n ”的分组数据业务。与r 9 9 中的d s c h 相似，h s d s c h 对应一 个由多个用户共享的公共信道化码。h s d s c h 以) m 的方式被多个用户共享。 为了降低迟延，增大调度处理的间隔粒度，更好地跟踪时变信道的情况， 4 北京邮电大学硕士学位论文 第二章h s d p a 技术特性分析 h s d s c h 采用2 m s 的1 兀而不是w c d m ar 9 9 中1 0 m s 的t 1 1 。h s d s c h 码资 源由几个扩频因子为1 6 的信道化码构成。 s f = l s f z 2 s f = 4 s f z 8 s f = 1 6 p h y s i c a lc h a n n c l s ( c o d c s ) t ow h i c hh s d s c hi sm a p p e d 5 h s o “。1 6t “4 m p k ) n u m b e ro fc o d e s 幻w h k hh s d p a 打口 3 m b i i o a 妇m 4 p p c d ：1 2t m m p l e 图2 一lh s d s c h 信道s f 码字分配 h s d s c h 信道化码一次可以分配给一个用户使用，也可以同时分配给多个 用户使用，此时在相同的1 r i 时段内会同时存在多个使用不同信道码的用户， 如下图所示。 图2 - 2h s d s c h 信道时域分配 基站需要发送控制信令和用户数据到所有的u e ，调度下一个使用h s d s c h 时隙；另外，其他底层控制信息，如传输格式、h - a r q 信息，也将被发送。这 些控制信息能够在共享控制信道中传送，只有使用h s d s c h 发送和接收数据的 u e 才利用这些控制信息。与d s c h 相比，每个使用h s d s c h 发送数据的u e 都有条相关联的专用物理信道( d p c h ) 。这个专用物理信道需要承载相应上 行链路的控制信令，如果需要，还可以承载其他业务，如c s 域的语音业务。 h s d p a 下行增加的另外一条信道是h s s c c h ，用于承载h s d s c h 上用来 解码的物理层信令。如果发生重传或错误分组数据，该信道还包含可能的物理层 数据组合。h s s c c h 的配置条数应与码复用的最大用户个数相同，单个用户 最多支持4 个h s s c c h 的接收。 h s s c c h 信道工作原理：消息块持续时间为3 个时隙。第一个时隙承载对 定时敏感的信令，这些信令用于按时启动解调过程以避免码片级数据缓冲；剩下 两个时隙承载对定时不敏感的信令，包括检测h s s c c h 信息和乩r q 处理信 5 北京邮电大学硕士学位论文 第二章h s d p a 技术特性分析 息可靠性的循环冗余校验( c r c ) 。为保护信令的可靠传输，h s s c c h 的信令 信息都用终端特定的掩码进行扰码，以便终端判断接收到的h s s c c h 信道是 否是发给自己的消息。 采用s f = 1 2 8 的扩频码，h s s c c h 信道编码后，每时隙装载4 0 b “数据， 因为第一个时隙后需要立即得到定时敏感的信令，这样就不能与第二部分进行交 织，所以这两部分分别采用半速率的卷积编码进行信道编码，这样每时隙的信源 信息为2 0 b i t 。 2 2 2 数据包调度 调度算法控制着共享资源的分配，在很大程度上决定了整个系统的行为。调 度时应主要基于信道条件，同时考虑等待发送的数据量以及业务的优先等级等情 况。并充分发挥a m c 和h a r q 的能力。调度算法可向瞬间具有最好信道条 件的用户发射数据，这样在每个瞬间都可以达到最高的用户数据速率和最大的数 据吞吐量，但同时还要兼顾每个用户的等级和公平性。h s d p a 技术为了能更好 地适应信道的快速变化，将调度功能单元放在d e b 而不是l c ，同时也将t 1 1 缩短到2 m s 。 在不同时间间隔内传输不同用户数据的机制，可以自动把无线资源分配给拥 有最好信道条件的用户，始终服务于拥有最好信道条件的用户以达到最高的速率 的快速自适应调度，最大限度的提高了d eb 的吞吐量，提供用户高峰值数据 速率有效利用信道码资源。 图2 - 3 用户敷据包调度 实际网络中，除了考虑n o d cb 的吞吐量，还必须考虑到对用户的公平性， 因此出现了多种数据包调度方案，以下介绍最典型的3 种方案。 ( 1 1 最大c ，i 原则 如果某个用户信道条件非常好，那么所有帧( 时隙) 都将被分配给它这样是 以公平为代价以获得系统最大的吞吐量， ( 2 ) 按循环顺序偎o u n dr o b i n ) 原则 6 北京邮电大学硕士学位论文第二章h s d p a 技术特性分析 不考虑用户信道的条件，按照公平原则各用户轮流共享下行链路。 ( 3 ) 按半公平( p r o p o f t i o n a l f a 曲原则 前2 种方案的折衷。上述3 种策略必须遵循以下原则： ( 1 ) 以帧为理想的调度间隔； ( 2 ) 只要队列中含有1 字节的信息，那么它就是“非空”队列： ( 3 ) u e 端接收错误的数据包经过a r q 反馈后重新进行调度； ( 4 ) 优先级低的数据包只有在优先级高的数据包发送完后，才能进行发送； ( 5 ) 一旦帧中各时隙中的数据包确定，不允许放弃传输或清空队列。 2 2 3 自适应调制和编码方案( a m c ) 实际的无线信道具有时变特性和衰落特性。时变特性是由终端、反射体、散 射体之间的相对运动或者仅仅是由于传输媒介的细微变化引起的，因此，无线信 道的信道容量也是一个时变的随机变量。要最大限度地利用信道容量，只有使发 送速率也是一个随信道容量变化的量，也就是使编码调制方式具有自适应特性。 自适应调制和编码( a m c ) 根据信道的情况确定当前信道的容量，根据容 量确定合适的编码调制方式等，以便最大限度地发送信息，实现比较高的数据速 率。无线系统中可以通过改变无线传输参数来适应信道条件的方法来提高通信的 可靠性、有效性和经济性自适应调制和编码方式是根据信道的质量情况，选择 最合适的调制和编码方式。a m c 能提供可变化的调制编码方案( 共七级调制方 案m c s ) 以适应每一个用户的信道质量，从而提供高速率传输和高的频谱利用 率。七级调制编码方案具体参数见下表：。 袁二1 觚调制编码方案 m o d u l a t i o ns f 编码率5 码1 0 码1 5 码 q p s k 1 61 ，46 0 01 2 0 0 1 8 0 0 1 62 4l 22 43 6 1 63 41 83 65 - 4 1 6a 2 4 4 87 2 1 6 0 a m1 62 42 44 87 2 1 63 43 67 21 0 8 1 6a | a4 89 61 4 4 从上表可以看到，采用1 5 码字，1 6 q a m 调制，不经冗余编码的峰值速率可 以达到1 4 4 m b p s ，由于上述峰值速率在实际通信系统中很难得到体现，因此通 常认为a m c 的最大速率为1 0 8 m b p s 。 7 北京邮电大学硕士学位论文第二童h s d 队技术特性分析 a m c 技术利用d s c h 所提供的多用户调度技术并和时域调度相结合，可以 利用u e 衰落包络的短时变化而使u e 在较低的衰落上享受服务。但a m c 技术 对信道情况测量的错误和时延十分敏感。解调高次调制和需要的测量报告功能对 u e 提出了更高的要求。高次调制另需一些如干扰消除器，更高的调制平衡器等 新技术。下图给出了h s d p a 下行物理层的结构。 龇酽乎暾耻滓 自适应控制单元，负责编码调制方式 多码及发射功率选择，形成帧的速率匹配 图2 4h s d p 下行物理层结构 2 ，2 4 混合j 堪固协议( h a r q ) r 9 9 采用的a r q 协议是w i n d o wb 硒e ds e l e c t i v er e 口e a t ( s r ) 。在s r 中，只 要求重发错误的数据块，这样就需要一组序列号来确定具体的数据块。s r 实现 时有两个困难，所需的存储量太大，必须事先知道错误数据块的序列号，而且这 个序列号必须非常可靠，不能因为信道条件而出现错误。s r 方法由于其复杂性 和对手机容量的要求较高等缺陷而不作为主要的方案。 另一种a r q 方法是等待重发( s a w ) 。在s a w 中，发端发送数据后等待编 码正确的确认信息( 长为一个比特) 。但是，这种操作模式会导致信道的非有效 利用，因为在发端等待相应的这个时间段内是没有任何数据块被传送的。为此在 h s d p a 中使用了双信道s a wa r q 。这种方案由于控制开销小、机制简单。对 手机容量要求低和信道利用率高等优点而成为主要选择。在这种方案中，发端使 用双重信道排序器允许数据块进入奇还是偶发送机。每一个发送机在各自的奇或 偶时隙实现常规的停止等待a r q 算法。收端也包含了奇和偶接收机，每一个接 收机配以各自的h a r q 解码器。解码器在各自的反向信道上发出数据块成功还 是失败的信号。奇和偶反馈信道都支持各自的停止等待实例。 h a r q 是a r q 和f e c 相结合的纠错方法。3 g p p 提出三种h - a r q 类型： h a r 0 一i 增加了c r c ，并且数据经f e c 编码；接收端进行f e c 译码和c r c 校验： 如果分组有错则请求重传，并放弃错误分组：重传分组与已传分组相同，没有组 合译码。 h a r 0 i 系统的性能主要依赖f e c 的纠错能力，而f e c 又必须与信道误码 北京邮电大学硕士学位论文第二章h s d p a 技术特性分析 率相匹配。但随着承载业务的变化，呼叫中的纠错需要很长的处理时间。 h a r q - m r q - 的主要内容是：h a r q 又称增量冗余a r q ，重传请求产生与 讯q i 相同；错误分组不被丢弃，而与重传分组组合进行译码；重传分组和已 传分组的格式和内容可以不相同；多次重传需有时序标号而且比数据有更高的差 错保护能力。在h a r q 系统中，不成功的分组被存储在接收端。通过f e c 机 制与重传分组结合。这样既可得到高通过率和低时延，又能提高译码正确率。而 且h a r q 方案可以通过使用r c p c 瓜c p l ( 速率兼容打孔卷积码或t u r b o 码) 很方便地实现。 m 堰o m i 瑚t q i 的主要内容是：重传请求与m r q n 相同；因为采用c p c 码( 互 补的打孔卷积码) ，每个已传分组与重传分组都能进行自解码；每次重传可有不 同的冗余产生( 不同的比特打孔) ，也可有相同的冗余产生 j ， 絮噫乃 h s d p a 的用户数按1 u s e 她l l ，5 u s e r c e u ，1 5 u s c r c e 三种方式进行仿 真，分别仿真一般网络负荷、较重网络负荷和非常繁忙的网络负荷三 种情形 用户参数设定 图4 6 用户彦嫩设定 其中，u e c 瓤e g o r y 为第5 类，具体的u e 分类方法如下表所示： 表4 1 5h s d p 终端分类 1 1 ) i a l m a 耐m u m m i n i m n mm a x i 皿u mn u m b c ro f r h r e i i c 面 d s c hu m b c ro f i d t c 卜n i m h s1 bs o nm o d i j h 6 s c h c m c 血t c g o r y h s d s c h i i e r v a l c h a 皿c l p h y d a b m l i l 6 硎 m t “m b i “s ) b j b c a t e g o r y l 537 2 9 81 9 2 0 0q p s k 1 6 - q a m1 。2 c a t e g o r y 2 537 2 9 82 8 8 0 0 0 p s k & 1 6 ( a m 1 2 c a t e g o r y 3 527 2 9 82 8 8 0 0q p s k & 1 6 - q a m1 8 ( e g o r y 4 527 2 9 83 8 4 0 0q p s k 1 6 一q a m1 8 c a t e 9 0 r y 5 51 7 2 9 8 5 7 6 0 0 q p s k 1 6 q a m 3 6 c a t c 9 0 r y 6 517 2 9 86 7 2 0 0 q p s k 1 6 一q a m 3 6 c a t e 9 0 r y 7 1 011 4 4 1 11 1 5 2 0 0q p s k 1 6 一q a m7 。2 c a t e g o r y 8 1 011 4 4 1 11 3 4 枷q p s k & 1 6 - ( ) a m7 2 c a t e g o r y 9 1 512 0 2 5 1 1 7 2 8 0 0q p s k 1 6 一q a m1 0 1 北京邮电大学硕士学位论文第四章网络仿真 c a t e g o r y l 0 1 512 7 9 5 21 7 2 8 0 0q p s k 1 6 - q a m1 4 o c a t e 9 0 r y l l 523 6 3 01 4 4 0 0q p s k0 n i yo 9 c a t e g o r y l 2 513 6 3 02 8 8 0 0q p s k o n l y1 8 由于目前h s d p a 支持的最小1 兀为2 m s ，所以在仿真过程中u e 所能达到 的最高速率为1 8 m b p s 。 4 5 仿真软件网络仿真执行流程 在将前面章节中设定的参数取值和基站数据库等输入到软件中后，可以得到 一个完整的仿真场景，其仿真分析的执行流程如下： 4 5 1 分析话务密度 在4 4 3 1 给定的区域中，按照4 4 3 4 给定的各种地貌下的用户分布，将 4 4 3 3 中计算得到的最终激活用户e r l ，a n s s 进行话务密度分布，可以得到目标 区域的话务分布密度图，下图展示了一个话务分布的示例，即为本次设计过程中 产生的话务分布密度图： 图4 7 仿真得出的话务分布图 4 5 2 m o n t cc a r l o 仿真 根据上节中得到的话务分布密度图，选择使用固定分布或泊松分布的用户分 北京邮电大学硕士学位论文第四章网络仿真 布方式，可以进行激活用户的m o m cc a l o 仿真，得到用户的服务状态和各个小 区的负载状况，从而为进一步的分析打下良好的基础；同时，经过m o n t e ( k l o 仿真可以得到用户的服务状况，从而得到网络的性能状况。 根据经验，m 0 n t ec a r l 0 仿真一般设置2 0 1 0 0 个s n a p s h o t ，仿真结果主要用 来计算得到各个小区在m 伽t ec 盯l o 仿真中的负荷状况，而后面的分析就以这些 小区的负荷为基础进行。 4 5 3 分析和统计方法 基于m o n t ec 缸l o 的仿真分析结果，或者在软件中设定的i 舢d i n g 值( 前向 反向l 0 a d i n g 值) ，可以对网络的各项性能指标进行统计和分析。 4 6 网络设计和仿真分析结果 通过对不同的h s d p a 功率设置和用户数设定，在w c d m a 网络具有相同 负载的情况下，最终得到七种情形下的网络分析结果，将在下一节中进行详细分 析。 i t e m a n a i y s i s 1 最强导频覆盖强度 2 导频e c l o 3导频污染 4软切换区域 5 前向链路覆盖 6反向链路覆盖 7 反向链路移动台功率 8 r 9 9 种最大可获得数据速率 9终端的h s d p a 覆盖和吞吐量 1 0 总接收功率 4 4 北京邮电大学硕士学位论文第五章仿真结果对比分析 第五章仿真结果对比分析 在下面将进行各种情形下仿真结果的对比分析，以找出随着功率和用户数的 变化，各种网络情形下各项指标的变化状况。 5 1 m 0 n t ec a r l o 仿真结果 下表为各种情形下w c d m a 网络的m 0 n t cc 缸l o 仿真结果。 表5 1m o n t ec a r l o 仿真结果对比 m o n t ec a r i o s n g l e t w ol j n kt h r e eu n k d l u l o u t a g e 仿真结果 s e e db i o c k e d l i n ku s e r su s e r s o u t a g e o u t a g e b o t h n o h s d p a9 9 9 00 1 06 3 2 02 5 1 1 1 00 4 00 2 00 6 0 5 w 1 u 9 9 7 00 3 06 3 1 02 6 0 01 0 7 01 3 00 1 01 3 0 5 w 5 u9 9 6 00 4 06 3 2 02 6 2 01 0 3 01 7 00 1 01 7 0 5 w 1 5 u9 9 6 0o 4 06 3 6 02 6 8 09 3 02 3 0o 1 02 4 0 1 0 w 1 u9 7 0 0 3 0 0 6 2 6 0 2 5 3 09 9 03 2 00 0 03 2 0 1 0 w 5 u9 5 9 04 1 06 4 _ 7 02 6 9 07 6 08 0 00 0 08 0 0 1 0 w 1 5 u9 2 4 07 6 06 3 7 02 4 3 0 6 2 02 7 3 00 1 02 7 3 0 以上仿真结果仅针对w c d m a 网络中的各种用户，而h s d p a 的用户行为 在m 彻t cc 盯1 0 分析中并未能体现。在m o m ec 缸l o 仿真过程中，并没有在引入 h s d 队后减少w c d m a 网络的用户容量，因此从上面的仿真结果可以看出，增 加h s d p a 后可以大大增加网络的数据容量。 从上表中可以看到，随着h s d p a 功率分配的增加( 从o w 增加到5 w ，再 增加到1 0 w ) 和h s d p a 用户数的增加( 从0 个增加到5 个再增加到1 5 个) ， w c d m a 网络的拒绝率从0 1 逐步增加到7 6 ；而下行链路功率过载也从0 4 逐步增加到2 7 3 ，说明合理的h s d p a 功率设置和容量配置对于w c d m a 网络 的性能影响至关重要。 从上面的仿真结果可以看出，在h s d p a 功率为5 w 的情况下，对原有 w c d m a 系统不会造成大的影响；但在其用户数增加为每小区1 5 用户的情况下， 系统下行链路会有2 3 的小区功率过载。 5 2 最强导频覆盖强度 从理论分析和实际计算结果来看，各种情形下的最强导频覆盖强度基本没有 变化，如下表所示( 以下各表中的数据均为百分比数值) ： 北京邮电大学硕士学位论文第五章仿真结果对比分析 表5 2 最强导频覆盖强度仿真结果对比 最强导频覆盖强度l e v = 8 0l e v = - 8 5l e v = - 9 0l e v = 9 5l e v - - 1 0 0l e v = 6e c ，i o = 一9 e c ，i o e c l oe c ，i o e c ，i o ( e c i o ) 一1 2 = 1 4 - 1 5 = 6 d b 这 个级别上减少了1 5 ；随着h s d p a 用户的增多，聊。的情况逐渐恶化，如5 w 1 5 u 的情况和5 w 1 5 u 的情况，尤其在5 w 1 5 u 的情形下。系统严重过载，导频e c 伽 在9 d b 以下的占4 0 以上。 初步估计，各种情形下的导频e c i o 均值如下表所示： 表5 4 导频e c i o 均值 l情形n o h s d p a5 w 1 u5 w 5 u5 w 1 5 u1 0 w 1 u1 0 w 5 u1 0 w 1 5 u 畦c ，i o 均值( d b ) 一5 56 5 3- 6 8 3- 7 1 36 9 37 7 08 1 5 可见，在w c d m a 网络中引入h s d p a ，在不同的功率分配和受载的情况下， 导频e c 伽会恶化1 3 个d b 。注意，在本次仿真过程中，总共4 2 1 个小区参与 分析，共有1 9 1 个小区设定有h s d p a 功率分配，占总小区的比率为4 5 3 7 。 下面的统计图能够形象地说明在不同情形下导频驯i o 的分布状况： 北京邮电大学硕士学位论文第五章仿真结果对比分析 5 4 导频污染状况 图5 一l 导频e c i o 分布状况 从导频污染的数据进行统计分析，得到下表( 表中数据为百分比) ： 表5 5 导频污染状况仿真结果对比 污染导频个数01234 + n o h s d p a8 7 4 81 1 。2 71 。0 6o 。1 50 0 4 5 w 1 u 8 7 2 51 1 3 51 1 50 20 0 6 5 w 5 u8 6 7 81 1 5 31 3 40 2 60 1 5 w 1 5 u8 6 1 51 1 7 61 6 10 3 40 1 3 1 0 w 1 u8 6 6 71 1 4 5 1 3 90 3 40 1 4 1 0 w 5 u8 4 2 51 2 52 3 1 0 ，6 40 2 8 1 0 w 1 5 u8 3 2 51 3 0 22 6 40 7 70 3 2 可见，在有h s d p a 的情况下，随着h s d p a 负荷的增加，导频污染的情况 逐步加剧，在1 0 w 1 5 u 的情形下最为严重，相对于n o h s d p a 情形下恶化4 2 3 ； 另一方面，5 w 1 u 的导频污染状况和n o h s d p a 的状况相当，略微变差。 其统计图如下所示： 北京邮电大学硕士学位论文 第五章仿真结果对比分析 5 5 软切换区域分布 图5 2 导频污染状况仿真结果对比 下表展示了各种情形下软切换区域的统计比例： 表5 6 软切换区域分布仿真结果对比 s i n g l e s 0 f c e rs o f t e ra n d3 w a ys o f f 软切换区域 2 - w a ys o f i 日e m e mh a n d o ，e rs o f th a n d o v e r n o h s d p a6 7 0 0 48 3 9 11 6 7 2 14 4 5 5 3 4 2 8 5 w 1 u 6 7 0 7 9 8 4 8 8 1 6 9 2 74 2 4 8 3 2 5 8 5 w 5 u6 7 3 0 9 8 5 8 11 7 2 8 6 3 8 7 82 9 4 7 5 w 1 5 u6 7 7 2 28 6 4 21 7 5 6 13 4 4 92 6 2 6 1 0 w 1 u6 7 1 2 18 5 7 81 7 2 2 14 0 9 92 9 8 1 0 w 5 u6 9 4 2 58 3 5 11 7 2 6 92 8 92 0 6 6 1 0 w 1 5 u7 0 7 0 8 7 9 8 81 6 7 5 3 2 6 5 4 1 8 9 7 从软切换的统计数据来看，随着h s d p a 功率的增加和h s d p a 用户量的增 加，切换的比率也有所减少，从没有h s d p a 的3 3 逐渐降低到1 0 w 1 5 u 的2 9 3 ， 如上表所示。 而下图展示了各种情形下各种软切换区域的统计比较： 北京邮电大学硕士学位论文第五章仿真结果对比分析 5 6 业务覆盖预测 图5 3 软切换区域分布仿真结果对比 利用m o n t cc 缸l o 仿真结果和静态输入l o a d i n g 两种方式，得到各种情形下 各种业务的覆盖比率。如下表所示： 表5 7 业务覆盖预测仿真结果对比 业务覆盖预测n o h s d p a5 w 1 u 5 w 5 u5 w 1 5 u1 d