CN102833762B - Lte系统小区的用户吞吐量确定方法及装置 - Google Patents

Lte系统小区的用户吞吐量确定方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种LTE系统小区的用户吞吐量确定方法及装置，该方法包括：通过链路仿真获得小区的信噪比与吞吐量映射关系；根据LTE系统的带宽和频率复用方式计算小区的每个用户平均分配的资源块RB数；通过网络仿真获得小区的每个用户的CINR；根据信噪比与吞吐量映射关系、RB数以及CINR确定小区的用户吞吐量。通过本发明，采用获取LTE系统的信噪比与吞吐量映射关系、用户平均的RB数以及用户的CINR，通过所获取的参数来确定小区的用户吞吐量，从而解决了相关技术中对LTE系统的用户吞吐量分布进行估算的问题，进而达到了快速、准确地对LTE系统的用户吞吐量分布进行估算的效果。

Description

LTE系统小区的用户吞吐量确定方法及装置
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种LTE(Long Term Evolution，长期演进)系统小区的用户吞吐量确定方法及装置。
背景技术
在移动通信网络迅速膨胀的今天，网络规划和研究人员一方面要不断思考新的网络协议和算法，为网络发展做前瞻性的基础研究；另一方面也要研究如何利用和整合现有的资源，使网络达到最高效能。无论是哪一方面都需要对新的网络方案进行验证和分析。进行网络规划和技术研究一般有以下3种手段：
(1)分析方法，就是对所研究的对象和所依存的网络系统进行初步分析，根据一定的限定条件和合理假设，对研究对象和系统进行描述，抽象出研究对象的数学分析模型，利用数学分析模型对问题进行求解
(2)实验方法，就是设计出研究所需要的合理硬件和软件配置环境，建立测试床和实验室，在现实的网络上实现对网络协议、网络行为和网络性能的研究。
(3)仿真方法，应用网络仿真软件建立所研究的网络系统的模拟模型，在计算机上运行这个模型，并分析运行的输出结果。
然而，前两种方法都存在很大的局限性。分析方法的有效性和精确性受假设限制很大。当一个系统很复杂时，就无法用一些限制性假设来对系统进行详细描述。实验方法的局限性在于成本很高，重新配置或共享资源很难，运用起来不灵活。而仿真方法在很大程度上可以弥补前两种方法的不足。仿真方法可以根据需要设计所需的网络模型，用相对较少的时间和费用了解网络在不同条件下的各种特性，获取网络研究的丰富有效的数据。网络仿真无疑提供了一个方便、高效的验证和分析方法，因此网络仿真技术在现代通信网络设计和研究中的作用正变得越来越大。
链路级仿真主要是检验各种RTT(Radio Transfers Technology，无线传输技术)技术方案的性能。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BER(Bit Error Rate，比特错误率)和SNR(Signal to Noise Ratio，信噪比)的关系。链路级仿真和网络级仿真通是过一系列性能曲线建立相互连接的桥梁。这些性能曲线显示的是瞬时信道和瞬时SNR的子帧错误率函数。在链路级仿真中，加性高斯白噪声相应于总的Interference and Noise(干扰和噪声)，因此链路级的信噪比测量相当于系统级的CINR(Carrier to Interference andNoise Ratio，载波干扰噪声比)的测量。
LTE系统非常灵活，支持FDD(Frequency Division Duplexing，频分双工)和TDD(Time Division Duplexing，时分双工)两种双工方式，支持多种发射方案，可以进行时域、频域和码域的灵活资源分配调度。基于LTE系统的灵活性，如何针对实际网络环境和运营商的不同需求，快速准确地对LTE系统的小区及用户吞吐量分布进行估算，从而进行适当的网络规划，保证网络建成后能够满足运营商的质量要求，是网络规划过程中非常重要的步骤。
针对相关技术中快速准确地对LTE系统的用户吞吐量分布进行估算的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种LTE系统小区的用户吞吐量确定方法及装置，以至少解决上述相关技术中如何快速准确地对LTE系统的用户吞吐量分布进行估算的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种LTE系统小区的用户吞吐量确定方法，包括：通过链路仿真获得小区的信噪比与吞吐量映射关系；根据LTE系统的带宽和频率复用方式计算小区的每个用户平均分配的RB(Resource Block，资源块)数；通过网络仿真获得小区的每个用户的CINR；根据信噪比与吞吐量映射关系、RB数以及CINR确定小区的用户吞吐量。
优选地，根据信噪比与吞吐量映射关系、RB数以及CINR确定小区的用户吞吐量之后还包括：根据小区的用户吞吐量确定小区吞吐量。
优选地，通过链路仿真获得小区的信噪比与吞吐量映射关系包括：通过链路仿真获得小区的信噪比与吞吐量映射曲线SNR-ThpPerRb。
优选地，根据LTE系统的带宽和频率复用方式计算小区的每个用户平均分配的RB数包括：根据LTE系统的带宽和频率复用方式计算小区的可用RB数RbNum；根据RbNum计算小区每个用户平均分配到的RB数RbNumPerUe，其中，计算公式为：RbNumPerUe＝RbNum/Nu，其中，Nu为小区的激活用户数。
优选地，通过网络仿真获得小区的每个用户的CINR包括：在小区中撒入M个用户，通过网络仿真获得小区的用户的CINR。
优选地，根据信噪比与吞吐量映射关系、RB数以及CINR确定小区的用户吞吐量包括：根据用户的CINR查找SNR-ThpPerRb曲线，获得用户的CINR在各发射模式下对应吞吐量ThpPerRb的最大值ThpPerRb_j；根据ThpPerRb_j和RbNumPerUe确定用户的吞吐量Thp_j，计算公式为：Thp_j＝ThpPerRb_j*RbNumPerUe。
优选地，小区吞吐量包括小区平均吞吐量和/小区边缘吞吐量。
根据本发明的另一方面，提供了一种LTE系统小区的用户吞吐量确定装置，包括：第一仿真模块，用于通过链路仿真获得小区的信噪比与吞吐量映射关系；计算模块，用于根据LTE系统的带宽和频率复用方式计算小区的每个用户平均分配的资源块RB数；第二仿真模块，用于通过网络仿真获得小区的每个用户的载波干扰噪声比CINR；第一确定模块，用于根据信噪比与吞吐量映射关系、RB数以及CINR确定小区的用户吞吐量。
优选地，该装置还包括：第二确定模块，用于根据小区的用户吞吐量确定小区吞吐量。
优选地，小区吞吐量包括小区平均吞吐量和/小区边缘吞吐量。
通过本发明，采用获取LTE系统的信噪比与吞吐量映射关系、用户平均的RB数以及用户的CINR，通过所获取的参数来确定小区的用户吞吐量，从而解决了相关技术中对LTE系统的用户吞吐量分布进行估算的问题，进而达到了快速、准确地对LTE系统的用户吞吐量分布进行估算的效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的用户吞吐量确定方法；
图2是根据本发明实施例一的小区及用户吞吐量分布估算流程图；
图3是根据本发明实施例的SNR与吞吐量映射曲线图；
图4是根据本发明实施例的用户CINR CDF分布图；
图5是根据本发明实施例的用户吞吐量CDF分布；
图6是根据本发明实施例二的小区及用户吞吐量分布估算流程图；
图7是根据本发明实施例三的小区及用户吞吐量分布估算流程图；
图8是根据本发明实施例的用户吞吐量确定装置结构框图；
图9是根据本发明实施例的用户吞吐量确定装置结构示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1是根据本发明实施例的用户吞吐量确定方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤S102，通过链路仿真获得小区的信噪比与吞吐量映射关系。
步骤S104，根据LTE系统的带宽和频率复用方式计算小区的每个用户平均分配的资源块RB数。
步骤S106，通过网络仿真获得小区的每个用户的载波干扰噪声比CINR。
步骤S108，根据信噪比与吞吐量映射关系、RB数以及CINR确定小区的用户吞吐量。
在本实施例中，通过获取LTE系统的信噪比与吞吐量映射关系、用户平均的RB数以及用户的CINR，并根据所获取的参数来确定小区的用户吞吐量，从而解决了相关技术中对LTE系统的用户吞吐量分布进行估算的问题，进而达到了快速、准确地对LTE系统的用户吞吐量分布进行估算的效果。
其中，在步骤S102中，通过链路仿真，获得SNR与吞吐量映射曲线SNR-ThpPerRb
其中，在步骤S104中，根据系统带宽和频率复用方式，计算各小区i的可用RB数RbNum。计算小区i每用户平均分配到的RB数RbNumPerUe＝RbNum/Nu。其中，Nu为小区i的激活用户数。
其中，在步骤S106中，在每个小区i中撒入M个用户(如M＝1000)，通过网络仿真，获得每个用户的CINR。
其中，在步骤S108中，根据用户CINR值查找SNR-ThpPerRb曲线。对用户j，取其CINR在各发射模式下对应ThpPerRb的最大值ThpPerRb_j，则用户j的吞吐量Thp_j＝ThpPerRb_j*RbNumPerUe。
其中，在步骤S108之后，根据用户的吞吐量计算小区i的吞吐量指标，如小区平均吞吐量与小区边缘吞吐量。
在下述实施例中，都以小区1、每小区10个激活用户为例，其他小区的操作流程与小区1相似。
实施例一
在本实施例中，关键参数如下：FDD模式，发射模式2，系统带宽为15MHz，同频复用，发射天线数为4，接收天线数为2。
图2是根据本发明实施例一的小区及用户吞吐量分布估算流程图，如图2所示，包括以下步骤：
步骤S202通过链路仿真，获得SNR与吞吐量映射曲线SNR-ThpPerRb，SNR-ThpPerRb分布曲线如图3所示。
步骤S204，计算每小区可用RB数RbNum。同频复用方式下，每小区的可用RB数与系统总的可用RB数相同，RbNum＝75。
步骤S206，计算每用户平均分配到的RB数RbNumPerUe，RbNumPerUe＝75/10＝7.5。
步骤S208，在每个小区i中撒入M个用户(如M＝1000)，通过网络仿真，获得每个用户的CINR。用户CINR CDF分布如图4所示。
步骤S210，根据用户CINR值查找SNR-ThpPerRb曲线。对用户j，根据其CINR值CINR_j查找图3中的‘发射模式2(FDD)’曲线，得到其每RB吞吐量ThpPerRb_j，则用户j的吞吐量Thp_j＝ThpPerRb_j*RbNumPerUe，获得的用户吞吐量分布如图5所示。
步骤S212，计算小区1的小区平均吞吐量与小区边缘吞吐量值。其中小区平均吞吐量小区边缘吞吐量取值为95％的用户可以达到的用户吞吐量值，具体值见表1。
表1
实施例一 实施例二 实施例三
小区平均吞吐量(Mbps) 23.8 15.6 14.3
小区边缘吞吐量(Mbps) 2.1 1.1 0.83
实施例二
在本实施例中，关键参数如下：FDD模式，发射模式2、4自适应，系统带宽为15MHz，异频复用，发射天线数为4，接收天线数为2。
图6是根据本发明实施例二的小区及用户吞吐量分布估算流程图，如图6所示，包括以下步骤：
步骤S602，通过链路仿真，获得SNR与吞吐量映射曲线SNR-ThpPerRb，如图3所示。
步骤S604，异频复用方式下，每小区的可用RB数与系统总的可用RB数相同，RbNum＝75。
步骤S606，每用户平均分配到的RB数RbNumPerUe＝75/10＝7.5。
步骤S608，在每个小区i中撒入M个用户(如M＝1000)，通过网络仿真，获得每个用户的CINR。用户CINR CDF分布如图4所示。
步骤S610，根据用户CINR值查找SNR-ThpPerRb曲线。对用户j，根据其CINR值CINR_j查找图3中的‘发射模式2(FDD)’、‘发射模式4单流(FDD)’和‘发射模式4双流(FDD)’曲线，取其最大值为该用户的每RB吞吐量ThpPerRb_j，则用户j的吞吐量Thp_j＝ThpPerRb_j*RbNumPerUe，获得的用户吞吐量分布如图5所示。
步骤S612，计算小区1的小区平均吞吐量与小区边缘吞吐量值，具体值见表1。
实施例三
在本实施例中，关键参数如下：TDD模式，发射模式2，系统带宽为15MHz，同频复用，发射天线数为4，接收天线数为2。
图7是根据本发明实施例三的小区及用户吞吐量分布估算流程图，如图7所示，包括以下步骤：
步骤S702，通过链路仿真，获得SNR与吞吐量映射曲线SNR-ThpPerRb，如图3所示。
步骤S704，同频复用方式下，每小区的可用RB数与系统总的可用RB数相同，RbNum＝75。
步骤S706，每用户平均分配到的RB数RbNumPerUe＝75/10＝7.5。
步骤S708，在每个小区i中撒入M个用户(如M＝1000)，通过网络仿真，获得每个用户的CINR。用户CINR CDF分布如图4所示。
步骤S710，根据用户CINR值查找SNR-ThpPerRb曲线。对用户j，根据其CINR值CINR_j查找图3中的‘发射模式2(TDD)’曲线，取其最大值为该用户的每RB吞吐量ThpPerRb_j，则用户j的吞吐量Thp_j＝ThpPerRb_j*RbNumPerUe，获得的用户吞吐量分布如图5所示。
步骤S712，计算小区1的小区平均吞吐量与小区边缘吞吐量值，具体值见表1。
图8是根据本发明实施例的用户吞吐量确定装置结构框图。如图8所示，该装置包括：第一仿真模块10、计算模块20、第二仿真模块30和第一确定模块40。
其中，第一仿真模块10用于通过链路仿真获得小区的信噪比与吞吐量映射关系。计算模块20用于根据LTE系统的带宽和频率复用方式计算小区的每个用户平均分配的资源块RB数。第二仿真模块30用于通过网络仿真获得小区的每个用户的载波干扰噪声比CINR。第一确定模块40用于根据信噪比与吞吐量映射关系、RB数以及CINR确定小区的用户吞吐量。
在本实施例中，通过获取LTE系统的信噪比与吞吐量映射关系、用户平均的RB数以及用户的CINR，并根据所获取的参数来确定小区的用户吞吐量，从而解决了相关技术中对LTE系统的用户吞吐量分布进行估算的问题，进而达到了快速、准确地对LTE系统的用户吞吐量分布进行估算的效果。
图9是根据本发明实施例的用户吞吐量确定装置结构示意图。如图9所示，该装置包括上述实施例中的各功能模块：第一仿真模块10、计算模块20、第二仿真模块30和第一确定模块40。
其中，该装置还包括第二确定模块50，第二确定模块50用于根据小区的用户吞吐量确定小区吞吐量。小区吞吐量包括小区平均吞吐量和小区边缘吞吐量。
通过本发明的上述各实施例，可以快速准确地对各种网络配置下小区及用户吞吐量的分布进行估算，支持不同的频率复用方式和发射方案，且同时适用于LTE FDD和TDD两种双工模式。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种长期演进LTE系统小区的用户吞吐量确定方法，其特征在于，包括：
通过链路仿真获得所述小区的信噪比与吞吐量映射关系；
根据所述LTE系统的带宽和频率复用方式计算所述小区的每个用户平均分配的资源块RB数；
通过网络仿真获得所述小区的每个用户的载波干扰噪声比CINR；
根据所述信噪比与吞吐量映射关系、所述RB数以及所述CINR确定所述小区的用户吞吐量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述信噪比与吞吐量映射关系、所述RB数以及所述CINR确定所述小区的用户吞吐量之后还包括：
根据所述小区的用户吞吐量确定所述小区吞吐量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过链路仿真获得所述小区的信噪比与吞吐量映射关系包括：
通过链路仿真获得所述小区的信噪比与吞吐量映射曲线SNR-ThpPerRb。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述LTE系统的带宽和频率复用方式计算所述小区的每个用户平均分配的RB数包括：
根据所述LTE系统的带宽和频率复用方式计算所述小区的可用RB数RbNum；
根据所述RbNum计算所述小区每个用户平均分配到的RB数RbNumPerUe，其中，计算公式为：
RbNumPerUe＝RbNum/Nu，其中，Nu为所述小区的激活用户数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过网络仿真获得所述小区的每个用户的CINR包括：
在所述小区中撒入M个用户，通过网络仿真获得所述小区的用户的CINR。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述信噪比与吞吐量映射关系、所述RB数以及所述CINR确定所述小区的用户吞吐量包括：
根据用户的所述CINR查找所述SNR-ThpPerRb曲线，获得所述用户的所述CINR在各发射模式下对应吞吐量ThpPerRb的最大值ThpPerRb_j；
根据所述ThpPerRb_j和所述RbNumPerUe确定所述用户的吞吐量Thp_j，计算公式为：Thp_j＝ThpPerRb_j*RbNumPerUe。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述小区吞吐量包括小区平均吞吐量和/小区边缘吞吐量。
8.一种LTE系统小区的用户吞吐量确定装置，其特征在于，包括：
第一仿真模块，用于通过链路仿真获得所述小区的信噪比与吞吐量映射关系；
计算模块，用于根据所述LTE系统的带宽和频率复用方式计算所述小区的每个用户平均分配的资源块RB数；
第二仿真模块，用于通过网络仿真获得所述小区的每个用户的载波干扰噪声比CINR；
第一确定模块，用于根据所述信噪比与吞吐量映射关系、所述RB数以及所述CINR确定所述小区的用户吞吐量。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：
第二确定模块，用于根据所述小区的用户吞吐量确定所述小区吞吐量。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述小区吞吐量包括小区平均吞吐量和/小区边缘吞吐量。
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