蜂窩網路下行鏈路的覆蓋率和速率效能matlab模擬分析

软件算法开发發表於2024-08-15
Matlab

1.程式功能描述
參考如下文獻對蜂窩網路下行鏈路的覆蓋率和速率效能進行數值模擬。

蜂窩網路通常透過將基站放置在網格上來建模，移動使用者要麼隨機分佈，要麼確定放置。這些模型已被廣泛使用，但存在高度理想化和不易處理的問題，因此使用複雜的系統級模擬來評估覆蓋率/停機機率和速率。長期以來，人們一直希望採用更易於操作的模型。我們使用隨機幾何為多小區訊號干擾加噪聲比（SINR）開發了新的通用模型。在非常一般的假設下，下行鏈路SINR-CCDF的搜尋表示式（相當於覆蓋機率）涉及可快速計算的積分，並且在一些實際的特殊情況下，可以簡化為公共積分（例如，Q函式），甚至簡化為簡單的閉式表示式。我們還從靜態頻率重用中匯出平均速率，然後匯出覆蓋增益（和平均速率損耗）。我們將我們的覆蓋率預測與網格模型和實際基站部署進行了比較，並觀察到所提出的模型是悲觀的（覆蓋率的下限），而網格模型是樂觀的，兩者的準確度大致相同。除了更易於處理之外，所提出的模型還可以更好地捕捉基站在未來網路中日益機會主義和密集的位置。

2.測試軟體版本以及執行結果展示
MATLAB2022a版本執行

3.核心程式

clc;
clear;
close all;
warning off;
addpath(genpath(pwd));
rng('default')
 
 
%%
SINR    = [-11:1:20];
beta1  = 10.^(SINR/10);
alpha  = 4;
 
 
%without noise 
Pc1    = zeros(size(SINR));
 
for i = 1:length(SINR)
    i
    f      = func_Pc_cal1(beta1(i));
    Pc1(i) = f;
end
figure;
plot(SINR,Pc1,'m>','linewidth',2);
hold on
 
 
%with noise 
SNR    = 10;
Pc2    = zeros(size(SINR));
for i = 1:length(SINR)
    i
    f      = func_Pc_cal2(beta1(i),SNR);
    Pc2(i) = f;
end
plot(SINR,Pc2,'c','linewidth',2);
hold on
 
 
 
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%
Pc3    = zeros(size(SINR));
 
for i = 1:length(SINR)
    i
    f      = func_Pc_cal3(beta1(i));
    Pc3(i) = f;
end
plot(SINR,Pc3,'ro','linewidth',2);
hold on
 
 
 
SNR    = 10;
Pc4    = zeros(size(SINR));
for i = 1:length(SINR)
    i
    f      = func_Pc_cal4(beta1(i),SNR);
    Pc4(i) = f;
end
plot(SINR,Pc4,'b','linewidth',2);
hold on
axis([-9.1,20,0,1]);
 
SNR    = 10;
Pc5    = zeros(size(SINR));
for i = 1:length(SINR)
    i
    f      = func_Pc_cal5(beta1(i),SNR);
    Pc5(i) = f;
end
plot(SINR,Pc5,'k--','linewidth',2);
hold on
axis([-9.1,20,0,1]);
 
 
legend('PPP BSs No Noise','PPP BSs SNR = 10','Grid N = 24 No Noise','Grid N = 8 SNR=10','Grid N = 24 SNR=10');
xlabel('SINR threshold(Db)');
ylabel('Probability of Coverage');

　　


4.本演算法原理
蜂窩網路下行鏈路的覆蓋率和速率效能是行動通訊網路中的重要指標，對於網路規劃和最佳化具有重要意義。

一、蜂窩網路下行鏈路模型

蜂窩網路下行鏈路是指從基站到使用者裝置的通訊鏈路。在蜂窩網路中，基站負責向使用者裝置傳送訊號，使用者裝置接收訊號並進行處理。下行鏈路的效能受到多種因素的影響，包括基站發射功率、通道衰落、干擾等。

二、覆蓋率效能

覆蓋率是指網路中使用者裝置能夠成功接收到基站訊號的機率。覆蓋率效能是衡量網路服務質量的重要指標之一。在蜂窩網路中，覆蓋率效能受到多種因素的影響，包括基站發射功率、通道衰落、干擾等。

基站發射功率
基站發射功率是影響覆蓋率效能的重要因素之一。發射功率越大，覆蓋範圍越廣，但是也會增加干擾和能耗。發射功率需要根據網路需求和覆蓋範圍進行合理設定。

通道衰落
通道衰落是指訊號在傳播過程中受到的衰減和失真。通道衰落會導致訊號質量下降，從而影響覆蓋率效能。通道衰落可以透過多種方法進行補償和抑制，例如採用分集技術、功率控制等。

干擾
干擾是指來自其他訊號源的干擾訊號對有用訊號的干擾。在蜂窩網路中，干擾主要來自於其他基站的同頻干擾和其他使用者裝置的干擾。干擾會導致訊號質量下降，從而影響覆蓋率效能。干擾可以透過多種方法進行抑制和消除，例如採用頻率複用、功率控制等。

三、速率效能

速率效能是指網路中使用者裝置能夠成功接收到的資料傳輸速率。速率效能是衡量網路服務質量的重要指標之一。在蜂窩網路中，速率效能受到多種因素的影響，包括通道頻寬、訊雜比、調製方式等。

通道頻寬
通道頻寬是指通道能夠傳輸的訊號的頻率範圍。通道頻寬越寬，傳輸速率越高，但是也會增加訊號處理的複雜度和能耗。通道頻寬需要根據網路需求和傳輸速率進行合理設定。

訊雜比
訊雜比是指接收到的有用訊號與干擾訊號之間的比值。訊雜比越高，傳輸速率越高，但是也會增加訊號處理的複雜度和能耗。訊雜比可以透過多種方法進行提高，例如採用功率控制、降噪技術等。

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