基于并行计算的系统级仿真平台的优化

发布时间：2020-06-22 14:21

【摘要】：随着无线通信和智能应用的快速发展,高速数据业务的需求量呈现爆发式增长。在无线通信仿真研究领域,第四代通信系统的各种技术研究已经较为成熟,但随着第五代通信系统的到来,更大的天线数、更多的连接数、以及超密集组网等技术的应用,使得仿真效率低下的问题逐渐凸显。尤其是 Massive MIMO(Massive Multiple-Input and Multiple-Output,大规模天线)技术的广泛应用,带来天线数量的大量增加,导致信道系数矩阵规模也增大,给仿真带来了较大压力,使得高效化仿真的需求越来越迫切。因此,如何优化仿真平台,尽可能减少仿真时间,是一个亟待解决的问题。本文首先测试了传统 LTE-Advanced(Long Term Evolution Advanced,长期演进技术升级版)系统级平台的仿真时间,分析了仿真的复杂度构成,接着层层剖析原平台中潜在的并行点,确定合适的并行方案,并基于Matlab并行计算工具箱,搭建了并行系统级平台。平台的设计一方面从加速计算的角度,提出了宏扇区并行和快照并行的内外两层并行结构;另一方面从减少开销的角度,提出了基于并行独立存储原则的数据分发方案和基于文件存取方式的数据更新方案。仿真表明,并行系统的仿真结果正确,并且当设置不同的快照数,并行平台带来了 1.75～8.17的加速比;当设置不同的用户数、传输时间间隔数时,并行加速比大约为4～5,加速效果明显。其次,针对Massive MIMO系统级仿真平台中存在的内存不足和干扰计算较复杂的问题,本文首先提出了基于概率分布的信道增益生成方法。由链路级仿真产生信道,计算波束赋形,然后统计波束赋形和信道传输后的增益分布,在系统级仿真时随机选取其样本值,解决了大量信道同时生成带来的内存不足问题。基于波束赋形之后小区基站对用户的干扰特征,本文提出了简化的干扰计算模型。考虑只有当用户正好处于邻小区基站和邻小区用户的延长线上或处于邻小区基站的旁瓣信号方向时,才受到邻小区干扰。由此对于每个用户,实际需要计算的小区间干扰有所减少,降低了计算的复杂度。结合前文设计的并行系统进行仿真,当设置不同的用户数时,仿真时间明显下降,并行加速比普遍超过5。
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN92;TP391.9
【图文】：

发掘并行计算点，并对原有串行平台做必要性的修改处理。逡逑结合现有的ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃ．ｅｄ系统级仿真平台的代码特点，本文设计的主要思逡逑想是建立内外两层并行的结构，使并行加速的效果最大化，如图３－２所示。逡逑１８逡逑

每一次循环当成一个独立的子任务，则循环体内的统计模块应去除原有的叠加逻逡逑辑，仅统计该子任务的仿真结果，在并行计算结束后，即快照循环体外，需要新逡逑增模块以对各子任务的仿真结果统计平均。设计的外层并行结构如图３－３所示。逡逑Ｍａｔｌａｂ计算机集群配置ＡＰＩ逡逑．．．逡逑快照１逦快照２逦……逦快照Ｎ逡逑Ｔ逦%煎

本文编号：2725797