2024-05-29 11:05:47
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在無線通信系統(tǒng)中，無線信道數(shù)量有限，是極為珍貴的資源，要提高系統(tǒng)的容量，就要對信道資源進(jìn)行合理的分配，由此產(chǎn)生了信道分配技術(shù)。為了將給定的無線頻譜分割成一組彼此分開、互不干擾的無線信道，使用諸如頻分、時(shí)分、碼分、空分等技術(shù)。對于無線通信系統(tǒng)來說，系統(tǒng)的資源包括頻率、時(shí)隙、碼道和空間方向4個(gè)方面，一條物理信道由頻率、時(shí)隙、碼道的組合來標(biāo)志。
動態(tài)信道分配方法
根據(jù)信道分割的不同方式，信道分配技術(shù)可以分為固定信道分配(FCA)、動態(tài)信道分配(DCA)和混合信道分配(HCA)。FCA是指根據(jù)預(yù)先估計(jì)的覆蓋區(qū)域內(nèi)的業(yè)務(wù)負(fù)荷將信道資源分給若干個(gè)小區(qū)，相同的信道集合在間隔一定距離的小區(qū)內(nèi)可以再次得到利用。FCA的主要優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡單;缺點(diǎn)是頻帶利用率低，且不能很好地根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中存在的變化及時(shí)改變網(wǎng)絡(luò)中的信道規(guī)劃。為了克服FCA的缺點(diǎn)，人們提出了DCA。DCA是指信道資源不固定屬于一個(gè)小區(qū)，所有的信道被集中分配，DCA根據(jù)小區(qū)的業(yè)務(wù)負(fù)荷，通過信道的通信質(zhì)量、使用率和復(fù)用距離等因素選擇最佳的信道，動態(tài)地分配給接入的業(yè)務(wù)。HCA是FCA和DCA的結(jié)合，在HCA中全部信道被分為固定和動態(tài)兩個(gè)集合。DCA算法具有以下優(yōu)點(diǎn)：· 能夠較好地避免干擾，使信道重用距離最小化，從而高效率地利用有限的無線資源，提高系統(tǒng)容量;· 適應(yīng)第三代移動通信業(yè)務(wù)的需要，尤其是高速率的上、下行不對稱的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)。采用DCA是TDD系統(tǒng)的優(yōu)勢所在，能夠靈活地分配時(shí)隙資源，動態(tài)地調(diào)整上下行時(shí)隙的個(gè)數(shù)，從而可以靈活地支持對稱及非對稱的業(yè)務(wù)。DCA具有頻帶利用率高、無需信道預(yù)規(guī)劃、可以自動適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中負(fù)載和干擾的變化等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是，DCA算法相對于固定信道分配來說較為復(fù)雜，系統(tǒng)開銷也比較大。信道分配過程一般包括呼叫接入控制、信道分配、信道調(diào)整3個(gè)步驟。不同的信道分配方案在這3個(gè)步驟中有所區(qū)別。動態(tài)信道分配技術(shù)一般包括兩個(gè)方面：一是把資源分配到小區(qū)，也叫慢速DCA;二是把資源分配給承載業(yè)務(wù)，也叫做快速DCA。
慢速DCA
在TD-SCDMA系統(tǒng)中，慢速DCA主要解決兩個(gè)問題：一是由于每個(gè)小區(qū)的業(yè)務(wù)量不同，所以對于不同的小區(qū)，在不同的時(shí)間，對上下行鏈路資源的需求不同;二是為了滿足不對稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，不同的小區(qū)上下行時(shí)隙的劃分是不一樣的，相鄰小區(qū)間由于上下行時(shí)隙劃分不一致會帶來交叉時(shí)隙干擾，所以慢速DCA主要有兩個(gè)方面內(nèi)容。一是將資源分配到小區(qū)，根據(jù)每個(gè)小區(qū)的業(yè)務(wù)量情況，動態(tài)分配和調(diào)整上下行鏈路的資源。可以通過動態(tài)調(diào)整上、下行時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。二是測量網(wǎng)絡(luò)端和用戶端的干擾，并根據(jù)本地干擾情況為信道分配優(yōu)先級，解決相鄰小區(qū)間由于上下行時(shí)隙劃分不一致所帶來的交叉時(shí)隙干擾。具體的方法是可以在小區(qū)邊界根據(jù)用戶實(shí)測上下行干擾情況，決定該用戶在該時(shí)隙進(jìn)行哪個(gè)方向上的通信比較合適。慢速DCA完成呼叫接入控制。
快速DCA
快速DCA主要解決以下問題：不同的業(yè)務(wù)對傳輸質(zhì)量和上下行資源的要求不同，如何選擇最優(yōu)的時(shí)隙、碼道資源分配給不同的業(yè)務(wù)，從而達(dá)到系統(tǒng)性能要求，并且盡可能地進(jìn)行快速處理?？焖貲CA包括信道分配和信道調(diào)整兩個(gè)過程。信道分配是根據(jù)其需要資源單元的多少為承載業(yè)務(wù)分配一條或多條物理信道。信道調(diào)整(信道重分配)可以通過RNC對小區(qū)負(fù)荷情況、終端移動情況和信道質(zhì)量的監(jiān)測結(jié)果，動態(tài)地對資源單元(主要是時(shí)隙和碼道)進(jìn)行調(diào)配和切換?？焖貲CA信道分配包括以下4個(gè)方面。①時(shí)域動態(tài)信道分配因?yàn)門D-SCDMA系統(tǒng)采用TDMA技術(shù)，在一個(gè)TD-SCDMA載頻上，使用7個(gè)常規(guī)時(shí)隙，減少了每個(gè)時(shí)隙中同時(shí)處于激活狀態(tài)的用戶數(shù)量。每載頻多時(shí)隙，可以將受干擾最小的時(shí)隙動態(tài)分配給處于激活狀態(tài)的用戶。②頻域動態(tài)信道分配頻域DCA中每一小區(qū)使用多個(gè)無線信道(頻道)。在給定頻譜范圍內(nèi)，與5MHz的帶寬相比，TD-SCDMA的1.6MHz帶寬使其具有3倍以上的無線信道數(shù)(頻道數(shù))。可以把激活用戶分配在不同的載波上，從而降低小區(qū)內(nèi)用戶之間的干擾。③空域動態(tài)信道分配TD-SCDMA系統(tǒng)采用智能天線技術(shù)，可以通過用戶定位、波束賦形來降低小區(qū)內(nèi)用戶之間的干擾、增加系統(tǒng)容量。④碼域動態(tài)信道分配在同一個(gè)時(shí)隙中，通過改變分配的碼道來避免偶然出現(xiàn)的碼道質(zhì)量惡化。在TD-SCDMA系統(tǒng)中用擾碼來區(qū)分小區(qū)，用信道化碼區(qū)分物理信道，相同小區(qū)的同一時(shí)隙的不同用戶用小區(qū)基本Midamble碼的不同移位。信道化碼即擴(kuò)頻碼，TD-SCDMA采用正交可變擴(kuò)頻因子(OrthogonalVariableSpreadingFactor，OVSF)碼作為擴(kuò)頻碼。由于OVSF碼是寶貴的稀有資源，一個(gè)小區(qū)對應(yīng)一張碼表，為了使得系統(tǒng)既能接入盡量多的用戶，提高系統(tǒng)的容量，就必須考慮碼資源的合理使用問題，所以對于OVSF碼資源的規(guī)劃和管理就非常重要。另外對于Midamble碼的分配也采用一定的策略。
OVSF碼
在TD-SCDMA系統(tǒng)中，用OVSF碼作為擴(kuò)頻碼，下行鏈路可采用的擴(kuò)頻碼長度為1或16，上行鏈路可采用的擴(kuò)頻碼長度為1、2、4、8、16。OVSF碼一般用碼樹來表示。對于OVSF碼樹的碼分配需要進(jìn)行專門管理和控制。分配碼的前提是要保證其到樹根路徑上和其子樹上沒有其他碼被分配。分配碼的結(jié)果是會阻塞掉其子樹上的所有低速擴(kuò)頻碼和其到根路徑上的高速擴(kuò)頻碼。所謂碼阻塞是指當(dāng)一個(gè)新的呼叫用戶請求資源時(shí)，系統(tǒng)檢測到此時(shí)的干擾很小，完全允許用戶接入。而且對于OVSF碼樹來說，剩余的可用碼完全能滿足申請呼叫的要求。但是由于OVSF碼的管理混亂，導(dǎo)致無法找到一個(gè)合適的碼資源，造成用戶的阻塞。由上面的分析可知，碼阻塞和呼叫阻塞是完全不同兩個(gè)概念，前者是由于OVSF碼樹管理不當(dāng)所致，而后者是由于系統(tǒng)容量和干擾受限所致。碼分配準(zhǔn)則考慮兩個(gè)因素?！?碼表利用率高，分配掉的碼字所阻塞掉的碼字越少，說明碼表利用率越高?！?碼表復(fù)雜度低，盡量用短碼分配。比如，一個(gè)的單碼C4,1承載能力與(C8,1,C8，3)的雙碼承載能力是相等的，用一個(gè)單碼C4,1更好。多碼傳輸增加復(fù)雜度，盡量避免多碼傳輸。另外遵循緊挨原則，即在碼的分配與管理時(shí)，盡量緊挨，以免利用率不高。信道化碼分配示例。
訓(xùn)練序列碼分配
訓(xùn)練序列碼的作用主要包括：信道估計(jì)、功率測量和上行同步。訓(xùn)練序列碼有3種分配原則，采用第二種方式：①UE特定Midamble分配高層明確地為上行和下行分配UE一個(gè)特定的Midamble碼。②默認(rèn)的Midamble碼分配上行和下行Midamble碼由一層根據(jù)相應(yīng)信道化碼來分配。③公共的Midamble碼分配下行的Midamble碼由一層根據(jù)當(dāng)前下行時(shí)隙中使用的信道化碼的個(gè)數(shù)來分配。信道調(diào)整和整合的目的是通過進(jìn)行資源調(diào)整，減少資源碎片以便接納更多的用戶。信道調(diào)整和整合的觸發(fā)原因如下。①負(fù)荷控制：各時(shí)隙負(fù)荷不均衡時(shí)。②周期性觸發(fā)：主要是為了防止分配在許多時(shí)隙槽中的物理信道碎片，在干擾容許的前提下，盡可能將所有所分配物理信道分配在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)。③動態(tài)碼資源分配：為了接納用戶需求，對把某些業(yè)務(wù)調(diào)整到其他時(shí)隙和碼道。
TD-SCDMA對DCA的考慮
為了使組網(wǎng)規(guī)范，頻率分配仍然采用FCA方式。時(shí)隙分配必須先于碼道分配。在碼道分配時(shí)，同一時(shí)隙內(nèi)最好采用相同擴(kuò)頻因子。根據(jù)DOA信息，盡量把相同方向上的用戶分散到不同時(shí)隙中，把同一時(shí)隙內(nèi)的用戶分布在不同的方向上，充分發(fā)揮智能天線的空分功效，使多址干擾降至最小。在接納控制時(shí)，首先搜索已接入用戶數(shù)小于系統(tǒng)可形成波束數(shù)的時(shí)隙，然后針對該接入用戶進(jìn)行波束成形，使波束的最大功率點(diǎn)指向該用戶。系統(tǒng)測量最好以5ms為周期進(jìn)行。在智能天線波束成形效果足夠好的情況下，可以為不同方向上的用戶分配相同的頻率、時(shí)隙和擴(kuò)頻碼，將使系統(tǒng)容量成倍地增長。
DCA小結(jié)
DCA充分體現(xiàn)了TD-SCDMA系統(tǒng)頻分、時(shí)分、碼分、空分的特點(diǎn)，從頻域、時(shí)域、碼域、空域4個(gè)角度將用戶彼此分隔，有效地降低了小區(qū)內(nèi)用戶間的干擾，小區(qū)與小區(qū)之間的干擾，提高整個(gè)系統(tǒng)的容量，使得TD-SCDMA系統(tǒng)具備更高的頻譜利用率。