（通信与信息系统专业论文）td系统级仿真平台及传播模型的研究与设计.pdf

摘要 摘要 t d s c d m a 标准是我国自主提出的第三代移动通信标准，在我国通信发展 史上具有里程碑的意义，并在国内商业运营。随着t d s c d m a 移动通信网络的 发展和建设，网络规划和优化是移动通信网最关键的技术之一，关系着整个移动 通信网运营的成败和网络质量，与网络运营商利润的增长有着密切关系。开发一 个好而实用的t d s c d m a 系统级仿真平台进行系统关键技术的研究，是目前无 线网络规划及网优主要研究手段，为现在及将来的无线网络提供了参考和指导， 使得实际网络建设更加高效。 本文在阐述t d s c d m a 系统级仿真平台的设计原理、方法及仿真流程的基 础上，确定了系统级仿真方法，是将链路指标作为仿真的输入参数，再配合适合 的业务模型，进行各项覆盖指标的计算从而得到系统网络性能；并进一步详细分 析了公共信道和业务信道的参数模型和仿真流程和设计，获得关于公共信道的覆 盖性能及业务信道的仿真结果。 在完成系统级仿真平台的基础上，研究了t d s c d m a 系统的传播模型及相 关理论知识，完成多种传播模型的仿真，并对已建好的s p m 模型进行校正，主 要对基于最d x - - 乘法和基于粒子群算法的模型校正算法进行了深入的研究。最后 研究了基于射线跟踪法的传播模型设计，初步完成简化环境下的射线跟踪模型仿 真。 本文一个创新点是将粒子群算法引入到传播模型的校正中，通过仿真对比， 当环境复杂实测数据波动较大时，使用基于粒子群算法的模型校正能更好地反映 实际的路径损耗值，获得较好的校正效果。 关键词：t d s c d m a ；系统级仿真；模型校正 a b s t r a c t a b s t r a c t t d s c d m as t a n d a r di sat h i r dg e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns t a n d a r dt h a t p r o p o s e di n d e p e n d e n t l yb y0 1 1 1 c o u n t r y i th a sm i l e s t o n es i g n i f i c a n c ei n0 1 1 1 c o u n t r y s c o m m u n i c a t i o nh i s t o r y ，a n dc o m m e r c i a lo p e r a t i o n si nd o m e s t i c a st h em o b i l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r ko ft d s c d m ad e v e l o p m e n ta n dc o n s t r u c t i o n , t h en e t w o r k p l a n n i n ga n do p t i m i z a t i o ni so n e o ft h ek e yt e c h n i q u e so fm o b i l en e t w o r k i tr e l a t e st o t h ew h o l em o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r ko p e r a t i o na n dn e t w o r kq u a l i t y , a n da l s o h a sc l o s er e l a t i o n s h i pw i t hp r o f i tg r o w t ho ft h en e t w o r k o p e r a t o r s d e v e l o pag o o da n d p r a c t i c a lt d s c d m as y s t e m l e v e ls i m u l a t i o np l a t f o r mt or e s e a r c hk e yt e c h n o l o g i e s o ft h e s y s t e m ，i s t h em a i nr e s e a r c hm e a n so fw i r e l e s sn e t w o r kp l a n n i n ga n d o p t i m i z a t i o na tp r e s e n t i tp r o v i d e sr e f e r e n c ea n dg u i d a n c ef o rt h ep r e s e n ta n df u t u r e w i r e l e s sn e t w o r k , m a k et h ea c t u a ln e t w o r kc o n s t r u c t i o nm o r ee f f i c i e n t t h i sp a p e ro nt h eb a s i so fe x p o u n d i n gt h et d - s c d m as y s t e m l e v e ls i m u l a t i o n p l a t f o r md e s i g np r i n c i p l e ，m e t h o da n ds i m u l a t i o np r o c e s s ，d e t e r m i n et h es y s t e m - l e v e l s i m u l a t i o nm e t h o d i tt a k el i n ki n d e xa si n p u tp a r a m e t e r sf o rt h es i m u l a t i o n , a n d c o m b i n e dw i t ht h ed i f f e r e n tb u s i n e s sm o d e l ，t oc a l c u l a t et h ep r o p o r t i o no fe a c h s y s t e m - l e v e li n d e xt h u sg e ts y s t e mn e t w o r kp e r f o r m a n c e a n df u r t h e rd e t a i l e da n a l y s e p a r a m e t e rm o d e la n ds i m u l a t i o np r o c e s so ft h ep l u b i l cc h a n n e la n db u s i n e s sc h a n n e l o nt h er e s p e c t i v e l y , t oo b t a i nt h ec o v e r i n gp e r f o r m a n c eo ft h ep u b l i cc h a n n e la n d s i m u l a t i o nr e s u l to ft 1 1 eb u s i n e s sc h a n n e l b a s e do nt h e c o m p l e t e ds y s t e m l e v e ls i m u l a t i o np l a t f o r m ，s t u d i e d t h e p r o p a g a t i o nm o d e lo ft d s c d m as y s t e ma n dt h er e l e v a n tt h e o r e t i c a lk n o w l e d g e ， a n dc o m p l e t eav a r i e t yo fp r o p a g a t i o nm o d e ls i m u l a t i o n a n dc o m b i n i n gt h e c o m p l e t e ds p mp r o p a g a t i o nm o d e l ，c o n d u c tt h em o d e lc a l i b r a t i o n m a i n l yd e e p l y s t u d yt h em o d e lc a l i b r a t i o na l g o r i t h mb a s e do nl e a s t s q u a r em e t h o d ( l s m ) a n db a s e d o np a r t i c a ls w a r mo p t i m i z a t i o na l g o r i t h m ( p s o ) f i n a l l ys t u d yt h e d e s i g n o f p r o p a g a t i o nm o d e lb a s e do i lr a yt r a c i n gm e t h o d ，a n dp r e l i m i n a r yc o m p l e t e dt h er a y h t d 系统级仿真平台及传播模型的研究与设计 t r a c i n gm o d e ls i m u l a t i o no f t h es i m p l i f i e de n v i r o n m e n t o n ei n n o v a t i o np o i n t so ft h i sp a p e ri st a k i n gt h ep a r t i c a ls w a r mo p t i m i z a t i o n a l g o r i t h mi n t ot h ep r o p a g a t i o nm o d e lc a l i b r a t i o n t h r o u g ht h es i m u l a t i o nc o n t r a s t ，w e f i n dw h e nt h ec o m m u n i c a t i o ne n v i r o n m e n tc o m p l e xa n dt h em e a s u r e dd a t ao fv o l a t i l e ， u s et h em o d e lc a l i b r a t i o na l g o r i t h mb a s e do np a r t i c l es w a r mo p t i m i z a t i o nw i l lb e b e t t e rr e f l e c tt h ea c t u a lp a t h l o s sv a l u e ，a n do b t a i nb e t t e rc a l i b r a t i o ne f f e c t k e yw o r d s ：t d - s c d m a ；s y s t e m - l e v e ls i m u l a t i o n ；p r o p a g a t i o n m o d e l c a l i b r a t i o n m c o n t e n t s c h a p t e r 1i n t r o d u c t i o n 1 1 1r e s e a r c hb a c k g r o u n d 1 1 1t d s c d m a s y s t e mi n t r o d u c t i o n 1 1 1 2n e t w o r kp l a n n i n gi n t r o d u c t i o n 2 1 2r e s e a r c hb a c k g r o u n da n dc u r r e n ts i t u a t i o no fp r o p a g a t i o n m o d e l 4 】【3m a i nc o n t e n t sc fr e s e a r c ha n dt h es t r u c t u r eo ft h i e s 5 c h a t e r2t h er e s e a r c ha n dd e s i g no ft h et d - - s c d m as y s t e m - - l e v e l s i m u l a t i o np l a t f o r m 6 2 1t h ea n a l y s i so fs y s t e m l e v e ls i m u l a t i o n 6 2 1 1t h em e t h o do f s y s t e m l e v e ls i m u l a t i o n 6 2 1 2t h et o o lr e s e a r c ho f t o o lr e s e a r c h 9 2 2t h ef r a m e w o r ko fs y s t e m - l e v e ls i m u l a t i o n 1 0 2 2 1i n i t i a l i z a t i o ns t a g e 11 2 2 2d r a wm a i l m a c h i n ei n t e r f a c e 一l l 2 2 3t h ep l u b l i cc h a n n e l 11 2 2 4t h eb u s i n e s sc h a n n e l 1 2 2 2 5p o s t - p r o c e s s i n ga n dl a y e rd i s p l a y 1 2 2 3s i m u l a t i o no ft h e p u b l i cc h a n n e l 1 3 2 3 1s i m u l a t i o np r o c e s so f t h ep l u b l i cc h a n n e l 1 3 2 3 2p a r a m e t e rm o d e lo f t h ep u b l i cc h a n n e l 1 3 2 4s i m u l a t i o no ft h eb u s i n e s sc h a n n e l 1 7 i t d 系统级仿真平台及传播模型的研冤与设计 一 2 4 1s i m u l a t i o np r o c e s so ft h eb u s i n e s sc h a n n e l 1 7 2 4 2p a r a m e t e rm o d e lo f t h eb u s i n e s sc h a n n e l 1 8 2 5c h a p t e rs u m m a r y 。”2 6 c h a p t e r3t h e r e s e a r c ho fp r o p a g a t i o ni nt d s c d m as y s t e m 2 7 3 1r a d i oc o m m u n i c a t i o nt h e o r i e s 2 7 3 1 1r a d i ot r a n s m i s s i o nm e c h a n i s m 2 7 3 1 2r a d i ot r a n s m i s s i o nc h a r a c t e r i s t i c s 2 7 3 2t h ec l a s s i f i c a t i o no fp r o p a g a t i o n m o d e l 2 8 3 2 1e x p e r i e n c em o d e l 2 9 3 2 2d e t e r m i n i s t i cm o d e l 31 3 3p r o p a g a t i o nm o d e lc a l i b r a t i o n 3 2 3 3 1t h eo v e r v i e wo f p r o p a g a t i o nm o d e lc a l i b r a t i o n 3 2 3 3 2t h ep r o c e s so fp r o p a g a t i o nm o d e lc a l i b r a t i o n 3 3 3 3 3t h er e s e a r c ho f p r o p a g a t i o nm o d e lc a l i b r a t i o na l g o r i t h m 3 5 3 4t h er a yt r a c i n gm o d e l 3 9 3 4 1t h eo v e r v i e wo f r a yt r a c i n gm o d e l 3 9 3 4 2r a yt r a c i n gm o d e l i n ga n da c c e l e r a t i n gt e c h n o l o g y 4 0 3 4 3t h es i m u l a t i o na n ds c h e m ed e s i g no f r a y t r a e i nm o d e l 4 3 3 5c h a p t e rs u m m a r y 。”4 6 c h a p t e r4t h e s i m u l a t i o nr e s u l t sa n dp e r f o r m a n c ea n a l y s i s ”4 7 4 1r e s u l t sa n a l y s i so fe x a m p l es i m u l a t i o na n a l y s i s 4 7 4 1 1s i m u l a t i o np l a t f o r mi n t e r f a c ea n dp a r a m e t e r ss e t t i n g s 4 7 4 1 2r e s u l t sa n a l y s i so f t h ep u b l i cc h a n n e l 4 8 4 1 3r e s u l t sa n a l y s i so f t h eb u s i n e s sc h a n n e l 5 2 4 2s i m u l a t i o nr e s u l t sa n a l y s i so fp r o p a g a t i o n m o d e l 5 6 4 2 1s i m u l a t i o na n dc a l i b r a t i o na n a l y s i so f p r o p a g a t i o nm o d e l 。5 6 v m c o n t e n t s 4 2 2s i m u l a t i o nr e s u l t sa n a l y s i so f r a yt r a c i n gm o d e l 6 0 4 3c h a p t e rs u m m a r y 6 2 c h a p t e r5c o n c l u s i o n sa n df u t u r ew o r k 6 3 5 1c o n c l u s i o n s 6 ：i 5 2t h ef u t u r ew o r k 6 3 r e f e r e n c e s 6 1 ； p u b l i c a t i o n s 6 7 a c k n o w l e d g e m e n t s 6 8 i x 第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 1 1 1t d s c d m a 系统介绍 近年来，第三代移动通信系统( 3 g ) 在全世界引起广泛的关注，并在国内 进行了商业运营。作为新一代的无线移动通信系统，3 g 能够满足各种用户密度， 支持高速移动环境，提供话音、数据和多媒体等多种业务形式的通信，其中包括 了t d s c d m a 、w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 这3 种主流技术标泄1 1 。 s c d m a 写入 l t u rm 1 4 5 7 被w r c 正 式采纳 政府为t d d 分配 1 5 5 m 蝴率 图1 1t d s c d m a 标准发展历程 其中，t d s c d m a 标准是由我国自主提出的采用t d d 制式的第三代移动通 信标准，2 0 0 0 年5 月世界无线电行政大会正式接纳t d s c d m a 为第三代移动通 信国际标准，这在我国通信发展史上具有里程碑的意义并将产生深远影响。图1 1 表示了t d s c d m a 标准的发展历程。 表1 1t d s c d m a 主要参数特点 载波带宽 1 6 m h z 码片速率 1 2 8 m c h i p s 帧长1 0 m s ( 两个5 m s 的子帧) 调制方式 q p s k 8 p s k 扩频因子1 2 4 8 1 6 工作带宽5 m h z 双工方式t d d 信道编码卷积码t u r b o 码 数据速率 1 4 4 k b i f f s 、3 8 4 k b i t s 、2 m b i t s t d s c d m a 系统全面满足i m t - 2 0 0 0 的基本要求，采用不需配对频率的t d d ( 时分双工) 工作方式，以及f d m a 厂r d m a ，c d m a 相结合的多址接入方式。同 t d 系统级仿真平台及传播模型的研究与设计 时使用1 2 8 m c p s 的低码片速率，1 6 m h z 的载波带宽提供高达2 m b i t s 的数据速 率。主要参数见表1 1 。 t d s c d m a 系统还采用了接力切换、智能天线、联合检测、上行同步和自 适应功率控制等先进技术，有较为明显的优势，体现在： 频谱灵活性。t d s c d m a 采用t d d 方式，仅需要1 6 m h z ( 单载波) 的 最小带宽。频率安排灵活，不需要成对的频率，可以使用任何零碎的频段，能很 好地解决当前频率资源紧张的状况。 高频谱利用率。t d s c d m a 频谱利用率高，抗干扰能力强，系统容量大， 适用于人口密集的大、中城市传输对称与非对称业务。尤其适合于移动i n t e r n e t 业务。 适用于多种使用环境。t d c d m a 系统全面满足n u 的要求，适用于多 种环境。 更适合于不对称业务。对t d s c d m a 系统，前向和反向工作于同一频段， 信道信息通过时分复用方式传送，这样就可以适用于不对称上下行数据传输速 率。通过设置不同的转换点来灵活地进行对称或不对称业务的传输。 上下行有对称的信道特性。上下行工作于同一频率，对称的电波特性使其 更加方便地使用智能天线等新技术。 1 1 2 网络规划简介 通信网络规划是对电信业未来发展方向和目标的估计和制定。网络规划是无 线网络建设运营之前关键的一步，如图1 2 所示，移动通信系统的网络规划包 含无线网络规划、核心网网络规划、承载网网络规划、及信令网的规划等。在无 线网络系统的建设过程中，无线网络规划是移动通信系统规划中最为关键的部 分，关系着整个移动通信网的成败。 2 第一章绪论 图1 - 2 移动通信系统规划 其中，无线通信网络规划是根据容量需求、覆盖要求及其他需求，结合相应 区域地形特征设计合理可行的无线网络布局，以低成本满足用户需求的过程。它 主要指通过链路预算、容量估算，给出基站规模和相关配置，满足覆盖和容量的 网络性能指标。无线网络规划是一个不断“设计修改一再设计一再修改 的迭 代过程，使得所需建设的网络更好地符合用户的需求。如图1 3 所示，无线网 络规划主要包括了设计需求提出、数据准备、系统设计、方案验证及修改设计等 过程【2 1 。 图1 - 3 无线网络规划总体流程 无线网络规划是无线通信网建设重要的一环，无论是建网初期还是在网络的 扩容时期，网络规划对网络的运营质量和建设成本都具有重大的意义。在 t d s c d m a 系统无线网络规划中，由于采用智能天线、联合检测技术、上行同 步等技术，其呈现出新的特点，需要网络设计人员设定合理的目标，并在网络实 施过程中不断优化，才能提高整个通信网络性能，为用户提供满意的服务。 t d 系统级仿真平台及传播模型的研究与设计 1 2 传播模型研究背景及现状 无线信道与其他通信信道相比，是稳定性较差的一种。它与固定链路中电波 传输的可控性和可预测性不同，因电波在移动信道中传输在时域和空域上都会有 较大的波动和起伏，并且具有很大的随机性，所以要对无线信道进行预测和控制 都是很困难的。无线通信的传输呈现出以下几种特点【2 】： 传播的开放性：传输的信道都是基于电磁波在空间的传播来实现相应信息 的传输； 接收环境的复杂性：无线信道的电波传播特性与电波传播环境密切相关， 接收点地理环境复杂与多样化，导致信息传输时传播路径复杂和不确定性。 通信用户的随机移动性：包括通信用户静止、慢速步行和高速车载时的不 间断通信等。 通常无线电波可以通过多种方式从发射天线传播到接受天线，主要包括自由 空间传播、对流层反射波、电离层波以及地波等形式进行传播。其中在陆地无线 通信中，无线电波的传播主要是通过地波的形式进行传播，其传播机制多种多样， 包括直射、反射、散射、绕射以及透射等形式，接收信号是这些信号在接受点的 合成。 无线网络规划和系统仿真中，无线传播模型对电磁波的无线传播环境进行预 测和计算是关键的一环，是整个系统网络规划的基础。在规划和建设一个移动通 信网时，从频段的确定、频率分配、无线电波的覆盖、计算掉话率、系统间的干 扰以及最终确定无线设备的参数都必须依靠对电波传播特性的研究。传播模型是 移动通信网络规划的基础，其准确与否关系到整个系统网络规划是否合理。通过 传播模型的场强预测，它是进行系统设计与研究频谱的有效利用等课题所必须掌 握的基本理论。 传播模型表示的是在某种特定环境或路径下电波的传播损耗情况，从七十年 代开始，国内外就电磁波传播预测的研究工作就广泛的展开并建立起了许多的预 测模型，主要包括了基于大量测量数据的统计模型和直接应用电磁理论计算的确 定性模型。但由于的复杂性和精确性等原因，现有的传播模型不能够直接应用到 t d s c d m a 系统的网络规划和系统仿真中，有必要对t d s c d m a 系统进行传 播模型的设计和校正的研科2 1 。 4 第一章绪论 1 3 论文的内容与结构 本文研究的内容是第三代移动通信系统( 3 g ) 中t d 。s c d m a 网络的系统仿 真。其中主要集中在t d s c d m a 系统无线传播统计模型的校正算法，射线跟踪 模型的设计以及系统的静态仿真的研究。 第一章首先介绍了本论文的研究背景，包括了t d s c m d a 标准的出现及特 点的介绍，系统网络规划概述，无线传播环境特点及传播模型研究意义，分布式 天线组网的相关背景及研究意义。 第二章先简介移动通信系统级仿真的方法与现有的仿真工具，提出了 t d s c d m a 系统级仿真平台的架构和仿真设计方法，详细分析了t d 系统仿真 中各信道的参数配置模型和仿真流程。 第三章简介传播模型设计的思想及现有无线传播模型的建模方法和分类，包 括经验模型和确定性模型。重点研究经验模型的校正，仔细分析了传播模型的校 正方法和校正流程，并对基于最小二乘和基于粒子群校正算法进行了深入的研 究，提高校正的准确性，为获取可靠的传播损耗提供依据和支持。最后分析确定 性模型中的射线跟踪模型的建模方法以及相应算法的研究，提高仿真平台中性能 仿真的准确性和网络规划中的有效性。 第四章主要针对t d s c d m a 系统级网络仿真结果和性能进行分析。首先分 析了针对t d s c d m a 系统公共传输信道下的仿真结果，包括最佳服务小区、导 频污染、盲区以覆盖概率等性能分析。接着分析业务信道的仿真结果，包括且 下行发射功率、上下行发射功率富余量、上下行小区内小区间干扰值以及上 下行最大e b 肋等。最后对传播模型校正不同校正算法进行系统级仿真结果进行 对比和性能分析。 第五章对全文的工作进行了总结和对下一步工作的展望。 t d 系统级仿真平台及传播模型的研究与设计 第二章t d s c d m a 系统级仿真平台的研究与设计 2 1 系统级仿真分析 在通信系统中，仿真通常可分为链路级的仿真与系统级的仿真两类。链路级 的仿真专注于发射端与接收端间的物理链路，进行仿真是为得到物理信道在不同 无线环境中的性能指标，确定相应的无线传输技术。而系统级仿真关注整个系统 的总体性能，需要考虑系统中所有的基站和用户等因素。系统级仿真基于链路级 的仿真，在以链路级仿真获得的b e r ( 误比特率) 或f e r ( 误帧率) 为基础， 通过对整个通信系统的行为控制策略和行为执行过程，模拟获取系统性能指标， 用于确定系统的各种门限值或相关参数的仿真方法【5 1 。 若将系统级仿真与链路级仿真一起进行，会导致运算量过大，仿真时间过长， 不利于网络的规划、优化和分析。所以在对通信系统无线网络进行分析时，进行 系统级仿真是有其必要性的，主要体现在屏蔽了链路层仿真部分和提供了网络仿 真的需求，能够提供整个系统上的性能分析。系统级仿真具有如下特点嗍： 系统级仿真是基于用户事件产生和结束，模拟用户移动性行为的随机过 程； 系统级仿真运算量大，需要运行较长时间，实现的复杂度是其中一个很重 要的指标： 系统级仿真中，单独一次的仿真结果不足以作为最终的结论，需要多次仿 真再对结果进行统计平均； 系统级仿真中有许多需要设置的参数，这些参数有的属于协议中的规定 值，有的来自于链路级的仿真结果，也有人为设置的经验值。参数值的设置对仿 真结果有重大的影响。 2 1 1 系统级仿真方法 在系统级仿真中，它是将链路仿真获得的性能结果作为仿真的输入参数，再 配合适合的业务模型表示不同业务的比例情况，进行网络各项指标的计算仿真得 到系统性能。对3 g 系统的网络仿真是以业务需求和网络容量为依据，在一定服 6 第二章t d s c d m a 系统级仿真平台的研究与设计 务区域内，对网络容量、覆盖和质量进行模拟，通过对站点数目、位置、基站相 关无线参数的调整，在系统容量、覆盖以及质量之间找到一个的平衡点。系统级 仿真的仿真方法，根据是否考虑时间因素可分为静态仿真和动态仿真。 l 静态仿真 静态仿真又称作为快照( s n a p s h o t ) 仿真，是指对网络状态进行多次采样， 一次采样称为一个“快照。每次采样都是网络运行的一个瞬时状态，这样每个 快照中的用户( u e ) 位置被静态地确定并且独立于上一次快照的用户位置和状态。 在仿真中通过业务建模生成业务快照，业务快照中每个用户有特定的服务需求并 被静态随机地确定，每个用户连接到网络的能力通过迭代计算直到满足条件收 敛。最后对多次的快照计算结果进行统计分析，得到整个系统网络的仿真结果。 静态仿真的流程如图2 1 所示嘲。 图2 1 静态仿冥流程图 2 动态仿真 动态仿真是指对网络状态进行连续的采样，模拟网络中用户的移动、各种资 源的调度、功率控制等过程的连续变化，得到网络世纪的仿真结果，它是连续的 时间仿真或运动仿真。动态仿真主要包括时间驱动和事件驱动两种【1 0 1 ，时间驱动 的动态仿真根据设定的仿真时间动态地模拟网络中出现的行为，与实际网络的工 作方式完全相同；而事件驱动的动态仿真模拟一序列的动态事件，只考虑离散事 件( 包括数据包事件和移动事件等) 完成需要的时间，不考虑事件与事件之间的 时间，它是一种高效率的仿真方法【9 】。动态仿真的流程示意图如图2 2 所示。 7 t d 系统级仿真平台及传播模型的研究与设计 图2 - 2 动态仿真流程图 3 静态仿真与动态仿真的比较 从以上两小节的分析以及图2 - 1 、图2 2 中可以看出两种仿真方法具有相同 的特点，包括都需要搭建相应的网络环境、输入系统的仿真参数、生成终端用户 及设置相应属性、分析覆盖及容量、统计整个网络的性能指标等。但二者在仿真 的执行方法、仿真速度和准确度等方面还是存在较大的差异，如表2 1 所示。 表2 - 1 静态仿真与动态仿真对比 静态仿真动态仿真 仿真时间计算量较少，耗时短计算量较大，耗时长 仿真精度精度较低精度较高 适用范围适用于负载较轻的网络及不适用于大型网络规划，高负载下具 大型网络规划有一定可信度 仿真模块功率控制详细的r r m 算法，用户移动管理， 接入控制，包调度，切换，功率控制 用途基站初始参数的调整，系通常用于评估r r m 算法，如功率控 统覆盖和容量的计算制，软切换和分组调度 首先，静态仿真忽略掉了大部分的系统行为，包括：终端用户运动轨迹的移 动模型、反映终端用户在不同时间不同地点承载不同业务类型的业务模型、时间 的同步控制等。而动态仿真是考虑以上一系列因素下推进仿真进程的。因此静态 仿真速度较快，精确度较低；动态仿真需要较长时间，仿真精确度高。 第二章t d s c d m a 系统级仿真平台的研究与设计 其次，静态仿真和动态仿真分别适用于不同的网络规划阶段和需求，静态仿 真方法在基本网络规划( 不包括r r m 参数的优化) 中已足够精确，适用于网络 规划。而动态仿真适用于r r m 算法的检测和网络中动态现象的分析。 2 1 2 系统级仿真工具调研 1 系统级仿真工具调研 表2 - 2 各类商用规划软件 规划软件名称 生产公司支持的标准 a t o l lf o r s k 公司g s m ，r d m a 肘c d m a i7 m t s c d m a c d m a 2 0 0 0 t d s c d ma ，w i m ax i ，t e n p s 大唐公司t d s c d m a b y n e a rn e s t 百林公司 g s m ( e ) g p r s c d m a t d - s c d m a w c d n 呲d l 屹0 0 01 ) 【e v d o w i m a x a s s e ta i r c o m 公司 g s m g p r s h s c s d e d g e a m p s t d m a t e t r a a i r c o m3 g a i r c o m 公司u m t s c d m a 2 0 0 0 厂r d s c d m a 厂w c d m a p l a n e te v爱立信公司g s m g p r s e d g e 厂w c d m a h s d p a c d m a 1 ) 匹v d o 蝴s 厂】? d 删i d e n w i m a x b w a 技术 t e m s l i n k p l a n n e r 爱立信公司g s m t d ma c d m a i d e 价c d m 啪p r s t e m sc e l l p l a n n e re d g e h s d p a e u l ，】h s p a 鹏i m a x z x p o sc n s l 中兴公司 i s 9 5 c d m a 2 0 0 0 1 x e v d o e v d v w c d n 【a 厂r d s c d m a t p l a n 鼎桥公司 t d h s d p a 基于各自不同的设计目的，目前业界有多款系统级仿真网络规划优化工具， 包括：f o r s k 软件公司生产的a t o l l ，大唐n p s ，百林公司b y n e a rn e s t ，鼎桥公 司的t p l a n ，a i r c o m 公司的e n t e r p r i s e 、a s s e t ，爱立信公司的p l a n e te v 、t e m s l i n k p l a n n e r 、t e m sc e l l p l a n n e r ，中兴公司的z x p o sc n s1 等规划软件，具体支持 9 t d 系统级仿真平台及传播模型的研究与设计 标准制式如表2 2 所示。 以上这些规划软件为商业软件，使用成本高，不开放源码，不适合新技术和 算法的嵌入开发和计算。n p s w ( n e t w o r kp l a n n i n gs i m u l a t i o nf o rw c d m a ) 是 一个由诺基亚工程师j o h nw i l e y 和s o n s 等人共同开发的开发源代码的静态仿真 平台，它是基于m a t l a b 软件语言，采用蒙特卡罗的系统仿真方法，可以分析通 话链路损耗、发射功率、接收功率、最佳服务小区、负载大小、干扰水平、掉话 率等系统性能，具有较好的扩展性和再度开发的特点。 2 仿真开发的环境 在当前仿真软件开发背景下，用于无线传输系统级仿真开发的平台有 m a t l a b o p n e t q u a l n e t n s 2 等工具。其中，o p n e t q u a l n e t 都是商用性软件，o p n e t 能够满足大型网络的仿真需求，有良好的界面效果但其价格昂贵，不开发源码需 要核，学习入门要求高；q u a l n e t 能够实现快速精确地开发系统，学习入门快， 仿真移植性强，有良好的界面效果，但其价格也很昂贵，使用成本高。n s 2 是开 源的免费的开发平台，速度和效率高，扩展性强，但它主要用于开发各种口网 络为主的软件，并且学习难度高，开发需时长。而m a t l a b 是一