WCDMA无线资源管理_4_

WCDMA无线资源管理1、无线资源管理概述无线资源管理（RRM）就是对移动通信系统的空中接口资源的规划和调度。

之所以要研究无线资源管理，就是希望在有限的无线资源的情况下，在保证一定的规划覆盖和服务质量（QoS）要求的情况下，接入尽可能多的用户。

如果没有良好的无线资源管理技术，即使再好的无线传输技术也无法发挥出它的优势，极端的情况甚至会导致系统无法正常运转。

无线资源管理涉及到一系列与无线资源的分配有关的研究课题，如接入控制、信道分配、功率控制、切换、负载控制以及分组信息的调度等。

无线网络是一个动态网络，随时都有用户发出呼叫、终止呼叫，并在网络内部移动。

因而，现代的无线资源管理技术应该是实时的并能充分利用网络内部的有效资源，或叫资源最佳分配（optimization）。

无线资源分配算法应当使满足服务质量的用户数目最大化。

1.1WCDMA系统的无线资源要素WCDMA系统的无线资源要素主要包括以下几个方面：码字（包括信道化码和扰码）、功率（包括用户设备UE和Node B的发射、接收功率）、时隙（资源管理的最小时间单位）、频率（包括载频和频段）等。

在WCDMA系统中，无线资源管理所具有的功能都是以无线资源的分配和调整为基础来展开的。

1.2WCDMA系统中无线资源管理的主要功能功率控制接入控制切换控制负载控制分组调度码资源分配1.3WCDMA系统中的QoS管理QoS是业务性能的综合效果，它决定用户对业务的满意程度。

它通过用于所有业务的性能因素的组合来表示，如业务的适用性、可获得性、可保持性、完整性及每个业务特定的其它因素。

在第三代移动通信系统中，将QoS分为四个不同的级别：会话级、流级、交互级、背景级WCDMA中的业务主要分为实时业务（Real time traffic）与非实时业务（Non real time traffic），WCDMA系统具体针对两者的QoS 管理也有很大不同。

2、无线网络容量管理在CDMA蜂窝系统中，容量性能分析有助于我们深入认识影响CDMA系统小区容量的诸多因素，并为设计优化的接入控制算法提供参考，以提高无线资源利用率。

需要说明的是，由于交互式与后台业务采用非实时分组交换方式传送，它们总是对系统分配给实时连接业务之后的剩余容量加以利用，因此，此处的容量性能分析针对实时连接业务。

在上行链路与下行链路中，由于发射与接收对象不同，相应的数学模型有其自身特点，需要分别进行容量性能分析。

但对于系统中业已存在的用户而言，其QoS要求能否得到满足均可用能干比（Eb/Io）是否大于或等于某一特定门限来衡量。

2.1容量的几种主要定义系统中最大能同时接入的用户数。

这个定义主要用在接入控制算法中。

系统中平均同时能接入的用户数（Erlang）。

这个定义主要用在小区规划和优化中。

系统中平均能负载的流量（kbps）。

这个定义主要用在小区规划和优化中。

不管我们采用哪种定义方法，系统的容量都是在一定阻塞率与掉话率的限制下计算的。

2.2CDMA系统的容量单小区情况：容量N与W/R成正比而与Eb/No成反比，在单小区情况下，不存在临近小区的干扰，所以这个容量被看作是传统CDMA系统中的最大容量，这种容量被称为极值容量。

多小区情况：在多小区情况下，我们引入了复用因子，类似于单小区情况下的推导，我们可以得到多小区情况下的极值容量。

2.3容量与覆盖容量不仅影响系统质量，而且会影响系统覆盖。

在小区制的CDMA系统中，干扰限制了小区的覆盖范围。

对于一个给定的传输功率的上限，小区的覆盖范围与小区中的用户数目成反比。

2.4接入控制与系统容量在上行接入控制中，我们设定一个最大允许的干扰值Ith。

由于CDMA系统是一个干扰受限的系统，所以Ith取值越大，我们得到的系统容量就越大。

但是如果Ith太高了，系统可能会变得不稳定，并且处于小区边缘的用户将由于传输功率的减少而不能维持连接的质量。

2.5如何增加系统容量？WCDMA系统的容量是受干扰限制的，主要是多址干扰，如果采用有效的技术，将多址干扰降到最低程度，就可以极大地提高系统的容量。

除了多址干扰的影响外，对具有多种速率业务的WCDMA系统来说，容量还要受到高比特率和高质量业务的限制。

若话音业务的速率为9.6kbit/s，如一个用户使用了384kbit/s的视频业务，则相当于有384/9.6=40个话音业务在使用，因此影响了整个系统的容量。

再假如，一个正常话音业务的误比特率BER≤10e-3，而某个E-mail的业务要求BER≤10e-9，在发送时就需要提高信扰比(Eb/No)。

这样随着发射功率的增加，对其他用户的干扰也就会有所增加，从而降低了系统的容量。

另外，就系统来说，每个用户发射功率的大小，对系统的整体容量也是有重要影响的，因此应使发射功率能按照一定的原则进行优化。

具体措施包括：提高W/R减少Eb/No的要求扩频功率控制编码与交织接收与发送分集减轻相邻小区间的干扰减少同一小区中不同用户间的干扰功率控制（Power control）多用户检测（MUD）联合发送（JT）智能天线（Smart Antenna）3、功率控制算法3.1功控的原因远近效应：离基站近的移动台的信号强，离基站远的移动台的信号弱，产生以强压弱的现象；角效应：下行链路中，当移动台位于相邻小区的交界处时，收到所属基站的有用信号的功率降低，同时还会受到相邻小区基站的较强干扰；阴影效应：电波传播中由于大型建筑物的阻挡，形成“阴影”效应产生慢衰落；3.2功控准则功率平衡原则：接收端收到的有用信号功率相等；信噪比平衡准则：接收到的信号的干扰比SIR相等；SIR平衡是指接各个移动台收到的信号干扰比相等；上行链路，SIR平衡时指基站接收到的各个移动台的信干比相等；下行链路，SIR平衡是指各个移动台接收到的基站的信号干扰比SIR相等；单小区蜂窝系统的上行链路，功率平衡准则等效与SIR平衡准则；但是在下行链路，功率平衡准则和SIR平衡有不同的含义；混合准则3.3功控方法链路角度反向功控：反向功控是指上行链路的功率控制；前向功控；前向功控是指下行链路的功率控制；实现方法集中式功控：集中式功控是指在基站进行功控；分布式功控：分布式功控是指在移动台进行功控；功控环路开环功控：调整移动台的初始接入信道发射功率；补偿路径衰落中大的突变衰落，为快速功率控制设定目标值，使得通信链路的质量满足需要；闭环功控：由基站通过前向下行链路将基站功控命令传送给各个移动台，移动台根据命令在开环所选择发射功率的基础上，上升或是下降一个固定量，以保持基站接收SIR相等；3.4WCDMA中的功控技术WCDMA中反向功率控制方法（1）上行闭环功控同时控制一个专用物理控制信道DPCCH和与其相关的若干个专用物理数据信道DPDCHS的功率；（2）调整DPCCH与DPDCHS使它们之间的功率不变，而DPCCH与DPDCHS的相对功率偏差是由网络在高层信号中通知移动台；（3）上行闭环功控调节移动台发送功率，使得基站接收到的上行SIRi保持在个定的目标SIR0上，外环功控在每小区中独立调节；（4）移动台在Rake接收合并后，估计上行DPCCH功率，同时还要估计当前频段内的干扰强度，从而给出相应的SIR；（5）小区每隔一时隙传送功控TPC，当SIRi<SIR0 TPC=1；当SIRi>SIR0 TPC=0；（6）移动台接收到TPC指令后，调节上行DPCH功率变化步长，如果TPC＝1，则增加，反之就减小；WCDMA中前向功率控制（1）同时控制一个专用物理控制信道DPCCH和与其相关的若干个专用物理数据信道DPDCHS的功率，调整幅度一致，使两者功率之差不变。

（2）下行闭环功率控制调节网络功率，以达到接收信号的SIRi在给定的目标SIR0上（3）移动台估计Rake接收机多径合并后的DPDCH功率，同时移动台还要估计接收干扰，得到信干比SIRi（4）移动台每隔一时隙传送功控TPC指令，并送至上行的DPCCH中的TPC区域传送给小区。

基站收到TPC指令后，调节下行DPCCH信道功率变化量：当TPC=1则增加；当TPC=0则减小；（5）比较器中，若SIRi<SIR0时TPC=1；若SIRi>SIR0时TPC=0；WCDMA快速功率控制功率控制频率 1.5kHz功率控制步长：0.5dB,1dB,2dB功率控制范围：UE：-44dBm~21dBmBS最大发射功率：20wWCDMA中快速功率控制影响：降低接收机对Eb/No的要求；在发射机中引入干扰峰值；避免上行链路中的远近效应问题；3.5非理想功率控制的影响：由于功控命令没有进行纠错编码，因此差错率较高，可以达到5％。

但是因为功率是连续的调整的，所以差错是可以容忍的。

闭环功控导致的功率控制标准偏差的典型值是1.1～1.5dB。

随着功控误差的增加，系统容量的性能将下降。

WCDMA系统降低了非理想功率控制的影响，这是因为它可以采用较好的分集，使得SIR的残留偏差较小。

4、接入控制策略接入控制是建立在容量性能分析基础之上的。

WCDMA系统是一个自干扰系统，它的系统容量不是一个相对固定的值，而具有较大的弹性。

服务质量与同时接入的用户数量之间存在着平衡与折中的关系。

如果允许空中接口负荷过度增长，那么小区的覆盖面积就会减少到规划的数值以下，而且已有连接的服务质量也无法得到保证。

因此，必须采取有效的接入控制算法，使得小区容量处于饱和状态时，不再接入新连接请求，以保证已有用户的QoS要求；小区容量未达到饱和状态时，在保证已有用户QoS要求的同时，尽可能多地接入新连接请求，以充分利用无线资源。

所以合理有效的接入控制算法对WCDMA系统的稳定运行具有重要意义。

4.1接入控制过程接入控制主要应用在新的呼叫发起时，在呼叫（新接入呼叫和切换呼叫）时要测量系统小区当前的负荷情况，并对呼叫进行预测和估计，判断是否能接入呼叫，这就是接入控制过程。

对呼叫进行预测时，必须考虑呼叫业务的QoS要求，即通信速率、通信质量（信噪比或误码率）和时延要求，接近某个门限的时候就要拒绝。

接入控制的关键是在混合业务环境中精确预测呼叫业务对资源的要求，需要分别进行上行、下行的预测和判断。

4.2接入控制算法接入控制算法的性能指标：呼叫阻塞概率、通信中断概率、加权通信中断概率、方案实施中的信令业务负荷、信道利用率等接入控制同样可分为上行链路与下行链路两种情况。

目前上行链路的接入控制算法主要有：基于干扰水平的接入控制算法，基站根据新请求是否会导致总干扰功率高于某一特定门限来决定接入与否。

基于吞吐量的接入控制算法，基站估计接入后负荷因子的变化来决定是否接入新请求。

基于信干比（SIR ）的接入控制算法，基站计算接入新请求后，所有用户的SIR 是否满足其QoS 要求来进行接入的判决。