仿真及结果分析(4页)

1、3.仿真及结果分析木章将通过系统级仿真从多个角度对ete-a系统中载波聚合技术的性能进行评估.3.1业务模型仿真中将采取2种不同的业务模型来评估载波聚合的性能。fullbuffer业务，是一种理想的业务模型，没个用户的数据包无限长，仿真持续的整个过 程中系统中的用户数保持不变。fullbuffer业务通常用來评估系统吞吐量。由于fullbuffer业务下，系统中用户数及用户数据包大小的恒定特性，仿真无法引起 动态波动，而实际系统中用八数及用八包大小是动态变化的，为了逼真地模拟真实的业务变 化情况，引入一种描述突发业务的模型：finite业务。finite业务模型下，系统屮用户的接 入服从泊松分

2、布，即系统屮用户接入的时间间隔服从负指数分布，每个接入的用户都有一个 固定大小的数据包，当用户数据包传完，断开连接，这样在仿真的过程中可以产生业务的动 态波动。3.2仿真假设和参数本文的仿真是基于文献9-10中仿真法搭建的ltf k行动态仿真平台上进行的，平 台通过wrap-around技术來模拟实际无限大的区域。平台模拟了 harq、amc等系统功能，通 过 eesm（exponenhtial-ef-fective sinb mapping）算法合并各子载波上 sinb 活的每个 rb 上的sinr.仿真中评估了 2x5、2x20mhz2利宽带大小载波集合的性能，其中2x5mhz表示2个 5

3、hmz的载波聚合。另外在独立载波下，假设2个载波上的用户数相等，仿真中评估的1x2 （发送端天线数x接收端天线数）、2x22种天线配置下载波聚合的性能采用不同的接收方式: 1x2天线配置下收端采用最大比和并接受（mbc）； 2x2天线配置，采用空间服用的多天线 传输方案，收端采用最小均方误差接受（mmse）。具体参数如表1所示。表一仿真参数参数屆性载波频率/ghz2小区配置7小区x3扇区带宽/mhz2x5、2x20业务模型ful lbufler finite天线配置ix2、2x2基站间距加50()基站发射功率/dbm46阴影衰落/db对数正态分布，标族差为8信道模型sc me3. 3仿真结果及

4、分析图4给出了 2x5mhz载波聚合与独立载波下平均扇区吞吐量的性能。在相同的天线配 置、相同扇区用户数f,载波聚合后的扇区吞叶量高于独立载波卜的，尤其是在扇区用户佼 少时，载波聚合相对于独立载波的吞吐录增益最人。这是因为载波聚合技术带来的增益主要 来自于联合调度增益和多用户分集增益，而这种增益在系统用户数较少时最为明显，这种增 益会随系统负载的增多而有所减小，如在1x2天线配置下扇区用户数为3是载波聚合增益为 15%,当用户数为16是载波聚合增益仅为4%。d-七-口口_口oy1独立载波+2x2天线配置 *载波聚合+2x2天线配置 *独立载波+1x2大线配置载波聚合+1x2夭线配置，f-it/

5、1 1 11 1 1 1 10246810121416用户数/扇区09876543 2图4 2x5mhz宽带eullbuffer业务模型下扇区吞吐量另外从图4还可以看出，不同天线配置下扇区吞吐量的关系。独立载波下，2x2天线 配置的扇区吞吐虽高于1x2天线配置下的；载波聚合下，同样冇2x2天线配置下的扇区吞吐 最高于1x2天线配置下的。这说明采用多天线技术空间复用技术可以提高扇区吞吐最。另外 可以观察到，扇区用八为4时1x2天线配置下载波聚合和対于独立载波的吞吐量增益为15%, 相应的2x2犬线配登卜-载波聚合相对于独立载波的吞吐量增益为17%0这说明采川多犬线技 术可以进一步提高载波聚合技术

6、的性能。而且与载波聚合不同的是，2x2天线配置相对于1 x2天线配置下的吞吐量增益不受系统负载的彩响。8161412108642o 5«疔to5k)5«5o 5s44<3 引 2211 gqw)、«tl昨凶®刃 *用户数/扇区图5 2x20mh z带宽fullbuffer业务模型下扇区吞吐量图5给出的是2x2天线配置下2个20mhz载波聚合后系统呑吐量的性能o20mhz是lte 是支持的最大带宽，lte-advanced支持的目标宽带为100mhz,为了达到这个日标以及尽最 间搜聚合的载波数，20mhzlte大宽带的聚合是必须的选择。山图5可以看出

7、lte大宽带聚 合后，载波聚合仍有着较高的增益。独立载波7-载波聚合24681012图62x2犬线配置finite业务模型下包速率图6给出的是2x2天线配置2x5mhz载波聚合后finite业务模型下，系统不同负载 强度(用到达率表示)对应的平均包速率的性能。包速率二包大小/包时延，其中包时延为包 产生到包传完的时间。从图6可以看出，在山区用户较少时载波聚合下的平均包速率约为独 立载波下的2倍，当扇区用八较多时，载波聚合相对于独立载波的包速率增益逐渐减小。从 纵轴來看，相同的平均包速率下，载波聚合技术支持负载强度是大于独立载波的。这样在给 用户提供相等服务质量的条件下，采用载波聚合技术可以增加

8、系统的容罐。finite业务模型下，载波聚合相对于独立载波的2呗增益可以赢配对理论来解释 11。finite业务模型符合排队理论中的m/c/i模型，假定单个载波下包到达率为入，服 务率为u ；在独立载波下，finite业务模型下的仿真可以看成是2个独立的m/c/t模型。 载波聚合后，用户对立的用户数为单载波时的2倍，带宽为单载波时的2倍今儿可以得到另 一个m/c/i模型，对应的到达率和服务率分别为2入和2 u ,而突发数据包在系统的逗留时 间为'丿+mating- a 77/2(4)式中：1112包服务时间的方差当服务速率变为2倍时，1112变为原來的1/4,所以通过式(4)可以得出载波聚合使用包在系统中逗留时间变为原来的1/2。再根据包速率计算公式，在同样的包大小下, 载波聚介下的平均速率为载波聚合时的2倍。这也就揭示了前面提到的2倍关系。但随着负 载的增多，这种增益减小，是因为系统负载过人，用户数据包在发送队列屮堆积导致增延过 大造成的。024681012到达率/s2x2天线配置finite业务模型下平均延时与业务负载关系图7给出了 2x5mhz载波聚