【原创】《TD LTE系统仿真设计》观感

王诩

这篇论文介绍了LTE TDD系统级仿真的建模方法和部分算法设计，我从中学习、认识了LTE TDD的主要技术。

我首先学习了无线系统仿真的基本知识，了解到链路级仿真和系统级仿真的区别和联系。链路级仿真关注发射机和接收机之间的单一链路，通过对物理层和链路层传输的建模，仿真输出错误概率和信干噪比的关系。系统级仿真以链路级仿真为基础，分为静态仿真和动态仿真，其中后者实现较为复杂。好的链路性能是好的系统性能的基础，但不一定是充分条件。

其次，LTE TDD采用的是3GPP规定的type2帧结构，帧长为10ms，有2个5ms的半帧组成。每个半帧由5个1ms长的子帧构成，每个半帧包括8个0.5ms的时隙和3个特殊时隙：dwpts，gp，upgts。帧结构支持5毫秒和10毫秒切换周期。

LTE TDD支持MIMO技术，这就需要考虑多径快衰信道的模型。该仿真平台采用的是3GPP规定的SCME空间信道模型和相应参数。这里，我第一次学习了信道系数的产生流程。它分为三大步骤：仿真场景的选择、生成用户参数和产生信道矩阵系数。在产生信道矩阵系数的部分，首先通过SCME信道模型计算出各径的时域响应系数以及各径相对于主径的时延，并分别保存在文件里。在仿真时，通过读取信道文件，完成对各径时域信道响应的序列扩展、FFT变换和子载波截取，随后计算得出各个子载波上的快衰值。

论文也讲述了lte tdd采用的资源块等效信噪比的计算方法。目前3gpp的提案主要集中在两种的链路和系统级映射方法：指数有效SINR映射（EESM）和互信息有效SINR（MI-ESM）。使用EESM时候，一个终端的所有子载波都要使用相同的调制和编码方式(MCS)，而MI—ESM则无此要求。两种方法的思想都是要找到一个压缩函数把一组不同的SINR值映射成一个单一的SINR值，然后通过这个值进行查表就能得到BLER值。目前在3G LTE的研究中主要使用的是EESM映射方法。EESM的基本原理是有效SINR映射(ESM)的基本原理是将多个OFDM子载波的SINR值映射成一个有效的SINR值场，然后用这个有效的SINR值从一条基本的AWGN链路级性能曲线上查找到BLER的估计值。

调度算法部分，LTE TDD系统关注的是用户公平性和系统吞吐量。传统的调度算法主要有轮循调度、最大C\I调度（MAX C\I），前者保证了用户的公平性，后者保证了系统吞吐量，但相应地都损失了另一方面的性能。高通公司提出的正比公平调度算法同时兼顾了用户的公平性和系统的吞吐量，是系统仿真平台采用的最优算法。

编码部分，采用了自适应调制编码（AMC）。AMC的原理就是，根据信道质量情况的变化，灵活地调整每个用户数据的调制与编码方式(MCS)。处于有利位置的用户(通常是那些距离基站根近的用户)，会被赋予较高的调制与编码方式(比如64QAM 4／5Turbo码率)：而处于不利位置的用户(通常是那些处于小区边界的用户)，会被赋予较低的调制与编码方式（比如QPSK1／3Turbo码率）。