【正文】 生成HARQ的反饋控制信號ACK，rv_idx，信道反饋信息CQI，RI，PMI。LTE_rx_DLSCH_decode()對軟比特進行后續(xù)處理。 接收端系統(tǒng)的接收機主要是由LTE_Rx()函數(shù)來模擬，在此函數(shù)中，首先抽取同步信號，利用LTE_rx_freq_sync()函數(shù)進行頻偏估計，得到同步信號y_rx_sync，這里認為時間上理想同步。判斷是否重傳，如果不重傳則重新生成TransportBlock隨機數(shù)據(jù) tx_data_bits，LTE_tx_DLSCH_encode()，得到編碼并且速率匹配后的數(shù)據(jù) tx_coded_bits。 發(fā)送端在發(fā)送端，主要是通過LTE_Tx()函數(shù)來生成發(fā)送給信道的信號。最后就是系統(tǒng)調(diào)度的參數(shù)配置：。主要有。，這里定義的UE模式主要有單天線、傳輸時延(TxD)、開環(huán)空間復(fù)用(OLSM)、閉環(huán)空間復(fù)用(CLSM)、多用戶MIMO等。LTE_paramsBandwidth指信道的帶寬。首先定義有LTE_params全局變量。 系統(tǒng)參數(shù) 在系統(tǒng)參數(shù)模塊中，主要有根據(jù)仿真目的設(shè)置的仿真類型，仿真模式、帶寬、CP模式、子載波間隔、上行下行選擇等參數(shù)的設(shè)置。 一般的通信系統(tǒng)的鏈路仿真主要可以分為5個部分：(1) 系統(tǒng)參數(shù)(2) 發(fā)送端(3) 信道(4) 接收端(5) 統(tǒng)計性能其中主要的組成部分很明顯的是中間三部分，即發(fā)送、信道、接收。然后將數(shù)據(jù)進行資源分配，最后根據(jù)設(shè)定的信道帶寬進行2048點的IFFT變換，再添加CP，生成可以用于信道波形生成的信號，下來將信號加隨機干擾，模擬高斯白噪聲信道，最后在接收端，類似發(fā)送端的逆過程，首先去除CP，將加入干擾的信號進行2048點的FFT，再經(jīng)過資源解映射、星座解映射、解交織、循環(huán)卷積解碼、去隨機化處理、得到處理后的數(shù)據(jù)，然后與發(fā)送端的數(shù)據(jù)進行比較，得到誤碼率。在LTE系統(tǒng)中，分為上行和下行兩個鏈路，在上行鏈路中，采用的多址技術(shù)是SCFDMA[18][19]，流程圖如下()：調(diào)制（星座映射）RB內(nèi)資源分配M點DFTN點IFFT添加CP加高斯噪聲去CPN點FFTM點IDFT資源解映射解調(diào)(星座解調(diào))數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)比較 上行鏈路流程圖在整個的上行鏈路中，首先在發(fā)送端，根據(jù)用戶設(shè)置參數(shù)生成隨機二進制碼做為信源發(fā)送數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)分配給每一個用戶，然后，每個用戶對數(shù)據(jù)進行星座映射，映射后的數(shù)據(jù)再分配給用戶的RB內(nèi)進行RE映射并添加導(dǎo)頻，然后進行DFT變換，最后根據(jù)設(shè)定的信道帶寬進行2048點的IFFT變換，再添加CP，此時就生成了可以用于波形生成的信號，下來，將信號加上隨機干擾來模擬高斯白噪聲信道，最后，在接收端，就相當于發(fā)送端的逆過程，首先去除CP，將加過干擾的信號進行2048點的FFT，在經(jīng)過IDFT、資源接映射、星座接映射、還原發(fā)送端數(shù)據(jù)，最后與初始數(shù)據(jù)進行比較，得到誤碼率，這就是一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜^程，為了得到更好地性能指標，需要重復(fù)上述過程來得到誤碼率的均值。 在鏈路級仿真中，通過調(diào)整發(fā)端信號和信號加性噪聲能量比即SNR，然后對接收到的比特流和發(fā)送端的進行比較，從而就可以得到誤碼率或者誤塊率BLER曲線。發(fā)射機模塊的作用是產(chǎn)生用戶的數(shù)據(jù)流，并對數(shù)據(jù)流進行編碼、調(diào)制、交織、以及擴頻等物理層操作，發(fā)射機發(fā)出的信號經(jīng)過無線信道到達接收端，再進行與發(fā)射模塊相反的處理。通過仿真計算，得到基本的BER和Eb/No的關(guān)系。鏈路級仿真主要是檢驗各種RTT(Radio Transmission Technology)技術(shù)方案的性能。在這些動態(tài)行為的基礎(chǔ)上計算出所需要的結(jié)果。靜態(tài)仿真(Monte Carlo仿真)是采用快照(snapshot)的方式，對系統(tǒng)狀態(tài)進行多次抓拍，將所有snapshot的結(jié)果進行記錄，用統(tǒng)計的方法對系統(tǒng)性能進行分析，一般用靜態(tài)仿真來評估系統(tǒng)的實時容量大小，以及評估不同系統(tǒng)間的互干擾。第4章 LTE系統(tǒng)技術(shù)仿真 仿真方法介紹 無線通信系統(tǒng)有兩種基本的仿真方法，即系統(tǒng)級仿真和鏈路級仿真[4]。因此對高速公路的突發(fā)事件能否進行及時有效地調(diào)度，已經(jīng)成為高速公路管理領(lǐng)域一大難題。 在移動通信飛速發(fā)展的現(xiàn)在，通過LTE移動公網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸，技術(shù)成本低，而且建設(shè)非常方便。2. 中心呼叫模式當中心需要呼叫或收集某一個無線數(shù)據(jù)終端的數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)中心發(fā)出指令，線數(shù)據(jù)終端即連接LTE網(wǎng)絡(luò)并連接數(shù)據(jù)中心，按照要求傳輸數(shù)據(jù)。 監(jiān)控系統(tǒng)的前端采集設(shè)備結(jié)合無線數(shù)據(jù)終端設(shè)備即構(gòu)成了無線采集系統(tǒng)，攝像頭、車輛檢測器、情報板等采集設(shè)備可通過各種接口連接無線數(shù)據(jù)終端，通過移動網(wǎng)絡(luò)，與監(jiān)控中心建立連接通道，收費系統(tǒng)也可以按照這種方式進行連接，構(gòu)成高速公路收費系統(tǒng)。LTE網(wǎng)絡(luò)Internet注冊服務(wù)器用戶數(shù)據(jù)中心 基于LTE的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 基于LTE的高速公路無線監(jiān)控系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)如圖33所示：InternetLTE網(wǎng)絡(luò)高速公路監(jiān)控總中心服務(wù)器高速公路監(jiān)控分中心服務(wù)器工作站W(wǎng)eb監(jiān)控中心通信工作站數(shù)據(jù)控制數(shù)據(jù)庫攝像頭車輛檢測器情報板UPS票據(jù)打印機LED信號指示自動欄桿…監(jiān)控點收費站 監(jiān)控中心和總中心以Internet方式接入系統(tǒng)，這樣有利于系統(tǒng)的下一步擴展，可采用寬帶或?qū)＞€形式。 LTE系統(tǒng)無線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 LTE無線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)LTE無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是集成了計算機技術(shù)、LTE無線網(wǎng)絡(luò)平臺和數(shù)據(jù)通信技術(shù)于一體的綜合技術(shù)，通過LTE無線終端，借助LTE無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)業(yè)務(wù)中心，實現(xiàn)對個用戶設(shè)備終端的雙向數(shù)據(jù)通信()。2. 光纖通信：光纖傳輸?shù)念l帶寬、通信容量特別大、傳輸損耗小、不受電磁干擾，但是光纖系統(tǒng)的成本高，在告訴公路中鋪設(shè)光纜和維護光端設(shè)備的代價是極大的?？刂菩盘柌捎弥鸺夀D(zhuǎn)發(fā)的形式轉(zhuǎn)發(fā)到需要控制的設(shè)備。各片區(qū)監(jiān)控中心將自己所轄區(qū)域內(nèi)的視頻信號選擇上傳到省中心，由省中心統(tǒng)一監(jiān)控和管理。這幾條高速公路的監(jiān)控分中心根據(jù)片區(qū)監(jiān)控中心的要求上傳圖像，片區(qū)監(jiān)控中心對各路段監(jiān)控分中心上傳的圖像進行統(tǒng)一監(jiān)控和管理。(3) 監(jiān)控中心：（有些不設(shè)此級）多條高速公路的統(tǒng)一管理通常根據(jù)地域劃分為若干個片區(qū)來進行。(2) 監(jiān)控分中心：一條高速公路通常設(shè)置幾個路段監(jiān)控分中心，分別對某一路段進行監(jiān)控和管理。目前高速公路中對視頻信號的監(jiān)控和管理自下而上可分為以下幾層（如圖31）：(1) 收費站：各收費站需要對本地的視頻信號進行監(jiān)控。收費監(jiān)控系統(tǒng)主要是對收費站的車道、收費廣場、收費亭的收費情況，對收費車道通過的車輛類型、收費員的操作過程以及收費過程中的突發(fā)事件和特殊事件進行觀察和記錄，實施有效的監(jiān)督。數(shù)字同步網(wǎng)、N0. 7信令、網(wǎng)管網(wǎng)是現(xiàn)代電信網(wǎng)的支撐網(wǎng)。支撐網(wǎng)是基于現(xiàn)代電信網(wǎng)運行的支撐系統(tǒng)。6. 圖像數(shù)據(jù)傳輸通道根據(jù)規(guī)劃中收費系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)對通道的需求，并考慮某省高速公路運行網(wǎng)現(xiàn)狀和己設(shè)計路段的技術(shù)方案，通信系統(tǒng)需為收費系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)的圖像傳輸和數(shù)據(jù)傳輸提供通道。本方案實施方便，費用低，但目前用戶間不能實現(xiàn)調(diào)度功能。5. 移動通信系統(tǒng)監(jiān)控管理部門與所轄范圍沿線巡邏及路政養(yǎng)護人員間需進行調(diào)度和業(yè)務(wù)通信，因此需設(shè)置移動通信系統(tǒng)。4. 緊急電話系統(tǒng)緊急電話系統(tǒng)是為高速公路使用者提供呼救求援的專用電話系統(tǒng)。2. 基層用戶接入系統(tǒng)高速公路沿線收費站、服務(wù)、養(yǎng)護工區(qū)等處所的用戶及接口稱為基盡用戶?？紤]隨路建網(wǎng)的原則，目前光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)最適宜組織省干線傳輸網(wǎng)絡(luò)，光同步數(shù)字傳輸系統(tǒng)具有同步復(fù)用、標準光接口和強大的網(wǎng)管能力等優(yōu)點。干線傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成一般有三種方式，即衛(wèi)星通信系統(tǒng)、數(shù)字微波通信系統(tǒng)和光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)，光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)又分為PDH準同步傳輸系統(tǒng)和SDH同步傳輸系統(tǒng)。1. 干線傳輸系統(tǒng)干線傳輸系統(tǒng)需要為省內(nèi)交通電話網(wǎng)組織提供中繼通道；為省間交換電話網(wǎng)互聯(lián)或組織全國交通電話網(wǎng)預(yù)留中繼通道；為監(jiān)控系統(tǒng)、收費系統(tǒng)組織數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)提供數(shù)字通道。 高速公路網(wǎng)通信系統(tǒng)規(guī)劃 高速公路通信專用網(wǎng)應(yīng)組建成全數(shù)字的綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)，并向智能化、寬帶化、綜合化發(fā)展，條件具備時可引進“三網(wǎng)合一”的技術(shù)和體制。2. 保證省高速公路通信專用網(wǎng)的高質(zhì)量運行和網(wǎng)絡(luò)資源的充分利用。6. 以有線通信為主，無線通信為輔。5. 建設(shè)標準著眼于高科技、高技術(shù)平臺，主要采用光纖數(shù)字傳輸和程控數(shù)字交換機等先進技術(shù)。按互利互惠原則可出租部分通信管道、光纖或電路。2. 本著全面規(guī)劃、統(tǒng)籌安排、分期實施、逐步完善的原則，隨著某省高速公路建設(shè)的逐步發(fā)展，充分滿足高速公路管理和安全保障的需要。各路段均設(shè)置了緊急電話(兩公里一對，特殊路段如大橋、隧道為一公里一對)，并為圖像傳輸提供了通道[16]。各路段通信系統(tǒng)互為獨立，但均預(yù)留互聯(lián)的接口，并為干線傳輸預(yù)埋了光纖。 高速公路通信系統(tǒng)設(shè)計原則及目標通信網(wǎng)絡(luò)基本上采用兩級結(jié)構(gòu):各路段通信分中心匯集其管轄路段內(nèi)各收費站的信息，并完成路段內(nèi)各收費站的信息交叉。所以應(yīng)該在道路建設(shè)規(guī)劃的同時進行通信系統(tǒng)的規(guī)劃，并根據(jù)道路建設(shè)進度分期實施通信工程，全網(wǎng)統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范、設(shè)備采購，實現(xiàn)互聯(lián)、互通。為了迅速了解高速公路運行情況，及時處理事故，要求報警及時、指揮得力，隨時交換路網(wǎng)各節(jié)點的信息，進行分析處理，并把路網(wǎng)內(nèi)各段的運行狀態(tài)及時提供給汽車駕駛員，以利于控制、誘導(dǎo)交通、避免道路阻塞和交通事故，保證交通暢通，所有這一切要求采用現(xiàn)代化的交通管理手段，和現(xiàn)代化的通信設(shè)施才能得能實現(xiàn)。以減少其覆蓋區(qū)域的盲點。實時了解道路狀況與交通運行情況、制定合理的控制方案將是監(jiān)控系統(tǒng)的主要職能，如何充分運用監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)手段使高速公路整體通行能力達到最大水平將是監(jiān)控系統(tǒng)所要解決的主要問題。在此對于LTE系統(tǒng)就已經(jīng)有了詳細的了解，為其在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。本章小結(jié) LTE(Long Term Evolution)項目是3G的演進，它改進并增強了3G的空中接入技術(shù)，采用OFDM和MIMO作為其無線網(wǎng)絡(luò)演進的唯一標準，LTE的研究，包含了一些普遍認為很重要的部分，如等待時間的減少、更高的用戶數(shù)據(jù)速率、系統(tǒng)容量和覆蓋的改善以及運營成本的降低。IDFT輸出的信號的PAPR較之于OFDM信號較小，通過改變DFT輸出的數(shù)據(jù)到IDFT輸入端的映射情況，可以改變輸出信號占用的頻域位置。DFTSOFDM的實現(xiàn)過程同OFDM的實現(xiàn)過程有相同的過程，即都有一個采用IDFT的過程，所以DFTSOFDM可以看成是一個加入了預(yù)編碼的OFDM過程。DFT映射頻譜成型IDFT插入循環(huán)前綴長度為M SCFDMA系統(tǒng)信號產(chǎn)生框圖以長度為M的數(shù)據(jù)符號塊為單位完成SCFDMA的調(diào)制過程：首先通過DFT離散傅里葉變換，獲取與這個長度為M的離散序列相對應(yīng)的長度為M的頻域序列，DFT的輸出信號送入N點的離散傅里葉反變換IDFT中去，其中NM。(2) 上行OFDM應(yīng)用上行多址技術(shù)的要求和下行不同，OFDM等多載波系統(tǒng)的輸出是多個子信號的疊加，因此如果多個信號的相位一致，所得到的疊加信號的瞬時功率就會遠遠高于信號的平均功率，存在較高的PAPR，所以在上行鏈路，基于OFDM的多址接入技術(shù)并不適合在UE側(cè)使用。但這種方式下信道估計較為復(fù)雜，也無法采用頻域調(diào)度，抗頻偏能力也較差。但這種方式獲得的頻率分集增益較小，用戶平均性能略差。集中式即將若干連續(xù)子載波分配給一個子信道（用戶），這種方式下系統(tǒng)可以通過頻域調(diào)度（scheduling）選擇較優(yōu)的子信道（用戶）進行傳輸，從而獲得多用戶分集增益。(1) 下行OFDM應(yīng)用LTE在選擇下行技術(shù)方案時，雖然CDMA技術(shù)在較小的帶寬內(nèi)，可以和OFDM取得相近的性能，但在帶寬增大時，其復(fù)雜度會急劇增大，考慮到LTE及未來的IMTAdvanced技術(shù)所擁有的較大的系統(tǒng)帶寬，所以沒有采用他，而對于OFDMA的各種改進技術(shù)，較傳統(tǒng)的CPOFDMA技術(shù)相比，并沒有帶來顯著的性能提升，且提高了復(fù)雜度，所以也沒有采用。和單載波系統(tǒng)相比，OFDM的輸出是多個獨立的子載波信號的疊加，且多個信號的相位是一致的，因此其瞬時功率會遠大于其平均功率，導(dǎo)致出現(xiàn)較大的PAPR，這會使得系統(tǒng)對前端功放的線性范圍要求很高，降低系統(tǒng)的準確度。因此只要多徑延時小于保護時間，就不會造成載波間干擾。CP是將OFDM符號尾部的信號搬到頭部構(gòu)成的。保護時間內(nèi)可以完全不發(fā)送信號，但此時由于多徑效應(yīng)的影響，子載波可能不能保持相互正交，從而引入了子載波間干擾。另由OFDM系統(tǒng)的發(fā)送端的基帶信號可表示為： xt=i=N2N21d1+N2exp?(j2πiT)=dWT （210）對第k路子載波進行解調(diào)也可以得到下面的表達式： yt=d1+N2l=1LHl(t)+i=N2N21d1+N2Hli(t)+z(t) (211)第k個子載波的解調(diào)信號中包括了有用信號、噪聲信號和碼間干擾。而在接收機，通過一個逆過程就可以實現(xiàn)。接著進行串/并轉(zhuǎn)換，去除CP后，進行FFT解調(diào)，同時進行信道估計，然后將信道估計值和FFT解調(diào)值一同送入檢測器進行相干檢測，檢測出每個子載波上的信息符號，最后再通過反映射和信道譯碼恢復(fù)出原始比特流。 OFDM系統(tǒng)原理框圖 如上圖所示，在系統(tǒng)的發(fā)射端，輸入的高速比特流經(jīng)過串/并轉(zhuǎn)換，變?yōu)镹跳并行的低速的子數(shù)據(jù)流，其中，每N個并行的數(shù)據(jù)組成一個OFDM符號(該變換可以看成是時頻映射)，然后利用快速傅里葉反變換(IFFT)對每個OFDM符號進行調(diào)制，變成時域信號，為了能在接收端抑制符號間干擾(InterSymbol Interference，ISI)，通常在每個時域OFDM符號前加上長度為Ng個采樣的保護間隔CP，最后經(jīng)并/串轉(zhuǎn)換，由發(fā)射天線發(fā)送[10][18]。串／并編碼映射IFFT