TD-SCDMA移动通信系统级仿真平台

资 源 简 介

本平台旨在提供一个完整的TD-SCDMA（时分同步码分多址）系统级仿真环境，用于评估和优化移动通信网络在复杂多径环境下的性能。系统构建了多小区六边形拓扑结构，能够模拟宏基站与移动终端（UE）之间的无线链路特性。核心功能涵盖了详细的无线资源管理（RRM）算法，包括动态信道分配（DCA）、功率控制、接纳控制以及越区切换流程。 实现方法上，平台采用了离线链路级仿真数据支撑的系统级建模技术，通过链路级到系统级（L2S）的映射模型，实现对用户接收端信号干扰噪声比（SINR）的精确评估，同时大幅减小计算复杂度。仿真框

详 情 说 明

TD-SCDMA移动通信系统级仿真平台

项目介绍

本平台是一个基于MATLAB开发的TD-SCDMA（时分同步码分多址）系统级仿真环境。它专门设计用于评估移动通信网络在复杂多径环境下的性能指标。系统通过构建标准的多小区六边形拓扑结构，模拟宏基站与移动终端（UE）之间的无线链路。平台实现了从拓扑初始化、用户移动性模拟到无线资源管理（RRM）、链路级到系统级（L2S）映射以及最终性能评估的完整仿真流程。该工具旨在为科研人员和工程师提供关于TD-SCDMA网络容量、覆盖率及服务质量（QoS）的定量分析手段。

功能特性

• 多小区拓扑建模：自动生成由7个小区（一个中心小区，六个邻居小区）组成的经典六边形布局，并支持大规模用户随机分布。
• 用户移动性模拟：内置随机游走模型，能够模拟快照仿真过程中UE的位置动态变化，反映真实的移动通信场景。
• 精细的干扰建模：考虑了TD-SCDMA独有的物理层特性，包括智能天线获得的赋形增益，以及使用联合检测技术后残余的本小区干扰和邻小区干扰。
• 无线资源管理（RRM）：集成了动态的接纳控制和越区切换逻辑，支持基于SINR阈值的接入判断和带有滞后准则（Hysteresis）的切换算法。
• 链路到系统级（L2S）映射：利用修正的Shannon公式模拟吞吐量，并结合基于SINR的指数衰减模型模拟误块率（BLER），在保证计算效率的同时维持较高的仿真精度。
• 多维性能可视化：提供拓扑图、SINR累积分布函数（CDF）、系统吞吐量直方图以及覆盖/中断比例饼图，直观展示系统整体运行状况。

使用方法

1. 环境准备：确保已安装MATLAB R2016a或更高版本。
2. 参数配置：在主函数起始部分的参数设置模块中，可根据研究需求调整小区半径、用户数量、发射功率、路径损耗指数等核心参数。
3. 运行仿真：直接运行主脚本，系统将按照设定的蒙特卡洛快照数（Snapshots）执行循环。
4. 结果分析：仿真结束后，控制台将输出系统平均吞吐量、覆盖率、中断概率等报表，并自动弹出性能分析图表窗口。

系统要求

• 软件环境：MATLAB (推荐 R2018b 或以上版本)
• 硬件要求：建议 8GB RAM 以上，处理器支持多线程计算以加快大规模蒙特卡洛循环。

核心功能与实现逻辑分析

#### 1. 拓扑结构与初始化逻辑 仿真开始时，系统以坐标(0,0)为中心，根据站间距参数计算并布置周边6个基站的位置。用户被随机播撒在覆盖区域内。初始化阶段采用“最近原则”进行初始小区关联，确立UE与基站的归属关系。

#### 2. 无线链路计算算法 这是仿真的核心模块。对于每一个快照：

• 路径损耗计算：采用Hata简化模型，结合路径损耗常数和指数进行距离衰减计算。
• 衰减模拟：在路径损耗基础上叠加了对数正态分布的阴影衰落（Shadowing）。
• SINR求解：有用信号考虑了基站发射功率、天线增益及智能天线赋形增益。干扰部分则精细划分为：本小区干扰（受联合检测因子调制，模拟TD-SCDMA非正交扩频码的影响）和外部基站产生的邻小区干扰。最终结合带宽和噪声功率谱密度计算得出SINR。

#### 3. 无线资源管理 (RRM) 机制

• 越区切换：程序扫描所有基站的下行SINR，当目标基站的信号质量超过当前基站3dB（滞后门槛）时触发切换，有效模拟了实际网络中的切换滞后现象。
• 接纳控制：根据预设的SINR阈值（如-5dB）判断UE是否能获得正常服务。低于该值的UE会被标记为非活动状态，计入中断（Outage）统计。

#### 4. 链路抽象与流量建模 为了平衡仿真精度和速度，系统没有模拟复杂的信道编码细节，而是采用抽象映射法：

• 吞吐量映射：基于带宽、效率因子（考虑时隙开销）及线性SINR，通过Shannon容量公式计算UE的瞬时吞吐量。
• 误块率模拟：利用指数衰减模型，将SINR映射为BLER值，从而评估通信质量的劣化情况。

#### 5. 功率控制方案 目前代码实现了简化版的外环功率控制逻辑，主要确保UE及其对应链路在最大发射功率约束下运行。这一模块为用户预留了扩展接口，可自行替换成复杂的闭环功率控制算法。

#### 6. 统计与可视化 仿真通过累加各快照的数据，计算全网的区域覆盖成功率和系统平均吞吐量。通过归一化基站负载，评估无线资源的平均利用率。可视化模块将这些枯燥的数据转化为直观的分布曲线和直方图，便于对比不同参数配置下的系统增益。