（信号与信息处理专业论文）多业务cdma宽带接入系统中无线资源管理的关键技术研究.pdf

北京邮电大学博士学位论文 摘要 摘要 未来无线通信系统要求能为不同的用户提供多种的通信业务，同时满足不同业务 的服务质量要求。为了在充分利用无线系统资源的基础上，尽可能的保证用户数据的 传输质量，需要对无线资源进行合理的管理与分配。本文在分析数据业务特性的基础 上，提出了一种基于c d m a 的支持多业务的无线资源管理系统模型。在该模型的基础 上，针对d s c d m a 多业务系统中业务源建模、过载流量控制、o v s f 码分配、爱尔 兰容量分析等问题进行深入的研究，提出了相应的算法来提高业务质量和系统性能。 主要内容包括： 首先，在分析g p r s 网络实际采集的w w w 业务客户端行为的基础上，建立了适 用于无线网络环境的分层业务模型。提出一种利用t c p i p 协议信息和估计值相结合的 业务模型分析方法，该方法可以得到比较精确的业务模型。并通过与w a p 业务模型 和流量自相似的对比分析，发现业务模型中各层o n o f f 过程的特征是造成网络流量 自相似特性的原因。通过研究自相似特性对排队性能和服务质量的影响，提出了一种 有效缓解自相似对网络性能影响的算法一区分文件大小进行传输速率动态调整的方 法，该方法不仅对用户时延有明显改善，而且在一定程度上还降低了溢出概率和丢包 率。 其次，在分析多业务c d m a 蜂窝通信系统上行容量的基础上，给出了过载的定 义，提出了两种过载检测的方法以及基于令牌桶和基于滑动窗慢启动的过载控制算法。 对两类业务情况下的算法性能进行了仿真分析，该算法可以有效控制呼叫到达速率和 系统资源的分配。在此基础上，将算法向多类业务的情况进行了扩展，提出了一种适 用于更普遍情况的迭代控制算法，理论分析和仿真结果表明该算法具有良好的有效性 和公平性。 接着，提出了一种新的o v s f 码动态有序分配算法，该分配算法在降低码阻塞概 率方面要优于随机分配算法。并对优先分配高速码字和优先分配低速码字这两种优先 分配策略进行比较，仿真结果表明优先分配低速码字在不影响系统吞吐量的条件下， 呼损率要远低于优先分配高速码字的性能。通过对算法公平性的分析，发现在实际的 系统负荷下该算法可以满足呼叫接入的公平性。 最后，研究了数据业务的呼叫到达过程与服务时长的变化以及速率控制算法对反 向爱尔兰容量的影响。仿真结果表明泊松近似不再适用，而高斯近似更适用于数据业 务的爱尔兰容量分析。 总之，本文研究工作为多业务c d m a 系统的无线资源优化管理提供了理论依据。 关键词：无线资源管理，业务建模，过载检测与控制，0 v s f 码分配，爱尔兰容量 北京邮电大学博士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t f u t u r ew i r e l e s sc o m m u n i c a t i o ns y s t e m st r e n dt o p r o v i d em u l t i s e r v i c e st od i f f e r e n t u s e r sa n ds a t i s f yd i f f e r e n t q u a l i t yo fs e r v i c e s i n o r d e rt om a k et h eb e s to ft h er a d i o r e s o u r c e sa n da s s u r et h et r a n s m i s s i o nq u a l i t y , r e a s o n a b l er a d i or e s o u r c em a n a g e m e n ti s n e e d e d i nt h i sd i s s e r t a t i o n ，w ei n v e s t i g a t et h ec h a r a c t e r i s t i co f d a t as e r v i c ea n d p u tf o r w a r d ac d m ar a d i or e s o u r c em a n a g e m e n t s y s t e mm o d e ls u p p o r t i n gm u l t i s e r v i c e s b a s e do nt h e m o d e l ，w ei n v e s t i g a t ei nd e p t ht h ef o u rk e yp r o b l e m si n c l u d i n gt r a f f i cm o d e l i n g ，o v e r l o a d c o n t r o l ，o v s fc o d ea l l o c a t i o na n de r l a n gc a p a c i t ya n a l y s i s f u r t h e r m o r e ，t h ec o r r e s p o n d i n g a l g o r i t h m sa r ep u tf o r w a r dt oi m p r o v eq u a l i t yo fs e r v i c ea n ds y s t e mp e r f o r m a n c e t h i s d i s s e r t a t i o nm a i n l yi n c l u d e s ： f i r s t w w wc l i e n tb e h a v i o ri s a n a l y z e da c c o r d i n gt ot h er e a ld a t ac o l l e c t e df r o m g p r sn e t w o r k al a y e r e ds o u r c et r a 伍cm o d e li se s t a b l i s h e d w h i c hi ss u i t a b l ef o rw i r e l e s s n e t w o r k f u r t h e r m o r e ，am o d e la n a l y s i sm e t h o di sp r o p o s e d ，w h i c hm a k e su s eo ft c p i p p r o t o c o l i n f o r m a t i o na n de s t i m a t e dv a l u e s t h en e wa n a l y s i sm e t h o dw i l lo b t a i nm o r e a c c u r a t er e s u l tt h a nt h et r a d i t i o n a lm e t h o d s b yc o m p a r i n gw i t hw a ps o u r c et r a f f i cm o d e l a n ds e l f - s i m i l a ra n a l y s i s ，w ec o n c l u d et h a tt h ef e a t u r eo fo n o f f p r o c e s si ne v e r yl a y e ro f t r a f f i cm o d e li se s s e n t i a lr e a s o n ，w h i c hc a u s es e l f - s i m i l a r i t yo fn e t w o r kt r a f f i c t h e nw e i n v e s t i g a t et h ei n f l u e n c e o nq u e u e p e r f o r m a n c e a n ds e r v i c eq u a l i t yc a u s e db y s e l f - s i m i l a r i t y at r a n s m i s s i o nr a t ed y n a m i ca d j u s t m e n ta l g o r i t h mi sp r o p o s e dt oa l l e v i a t et h ei n f l u e n c eo f s e l f - s i m i l a r i t y , w h i c hc a r lg r e a t l yi m p r o v et h eu s e rd e l a ya n dr e d u c eo v e r f l o wp r o b a b i l i t y a n d d r o p p i n gp r o b a b i l i t y s e c o n d l nw ea n a l y z et h eu p l i n kc a p a c i t yo f t h em u l t i s e r v i c ec d m ac e l l u l a rs y s t e m s a n dg i v et h ed e f i n i t i o no fo v e r l o a d t w oo v e r l o a dd e t e c t i o nm e t h o d sa n dt w oo v e r l o a d c o n t r o la l g o r i t h m sb a s e do nt o k e nb u c k e ta n ds l i d i n gw i n d o wa r ep r e s e n t t h es i m u l a t i o n r e s u l t so ft w os e r v i c e si n d i c a t et h a tt h ea l g o r i t h mc a ne f f e c t i v e l yc o n t r o lt h ec a l la r r i v a lr a t e a n dr e s o u r c ea l l o c a t i o n t h ea l g o r i t h m sa r ee x t e n d e dt om u l t i s e r v i c e sa n da ni t e r a t i v e o v e r l o a dc o n t r o l a l g o r i t h m i s p r o p o s e d ，w h i c hi s s u i t a b l ef o rm o r eg e n e r a ls i t u a t i o n t h e o r e t i c a la n a l y s i sa n ds i m u l a t i o nr e s u l t si n d i c a t et h a tt h es c h e m ei sc o n s i d e r a b l ye f f e c t i v e a n df a i ri nm u l t i s e r v i c e ss i t u a t i o n f o l l o w i n g ，an o v e ld y n a m i ci n - o r d e ra s s i g n m e n ta l g o r i t h mf o ro v s f c o d e si sp r e s e n t ， w h i c hh a sl e s sc o d eb l o c k i n gp r o b a b i l i t yt h a nt h et r a d i t i o n a lr a n d o ma s s i g n m e n ta l g o r i t h m b y t h ep e r f o r m a n c ec o m p a r eb e t w e e nh i g h r a t ec o d ep r i o r - a l l o c a t i o ns c h e m ea n dl o w 。r a t e c o d ep r i o r - a l l o c a t i o ns c h e m e ，w ef i n dt h a tt h el o w r a t ec o d ep r i o r - a l l o c a t i o ns c h e m eh a s 型型塑毽壁坐羔一 坐! 竺 l e s sc a l lb l o c k i n gp r o b a b i l i t yt h a nh i g h r a t ec o d ep r i o r - a l l o c a t i o ns c h e m ea n dh a st h es 锄e t h r o u g h p u tp e r f o r m a n c e f u r t h e r m o r e ，t h ea l g o r i t h mw i l ls a t i s f yt h ef a i m e s so f c a l la c c e s s u n d e rt h ea c t u a ls y s t e ml o a d f i n a l l y , t h ei n f l u e n c eo nt h eu p l i n ke r l a n gc a p a c i t yi s a n a l y z e d ，w h i c hi sc a u s e db y d a t ac a l la r r i v a lp r o c e s sa n ds e r v i c ed u r a t i o na n d r a t ec o n t r o la l g o r i t h m s i m u l a t i o nr e s u l t s s h o wt h a tp o i s s o n a p p r o x i m a t i o ni s n ol o n g e rs u i t a b l e ，b u tg a u s s i a n a p p r o x i m a t i o ni 8 s u i t a b l ef o rt h e e r l a n gc a p a c i t ya n a l y s i so f d a t as e r v i c e i naw o r d ，t h i sd i s s e r t a t i o n l a y s t h e o r e t i c a lf o u n d a t i o n sf o ro p t i m a lr a d i or e s o u r c e m a n a g e m e n to f t h em u l t i s e r v i c ec d m a c e l l u l a rs y s t e m s k e yw o r d s ：r a d i or e s o u r c em a n a g e m e n t ，t r a f f i cm o d e l i n g ，o v e r l o a dd e t e c t i o na n d c o n t r o l ，o v s fc o d e a l l o c a t i o n ，e r l a n gc a p a c i t y 独创性说明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包括其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京郝电大学或其他教育机构的学位或论文 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所作的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 签名：日期：年月日 关于论文使用授权的说明 本论文作者完全了解北京邮电大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构交送论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。本人授权北京邮 电大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：导师签名 日期：年月 日 北京邮电大学博士学位论文 第章引言 1 1 研究目的与意义 第一章引言 未来无线通信系统要求能为不同的用户提供多种的通信业务，同时不同业务有着 不同的服务质量要求。如何在恶劣的无线传播环境里以及用户运动且相互干扰的情况 下为各类用户提供q o s 保证，同时充分利用无线频谱资源，是第三代移动通信系统以 及未来无线个人通信系统必须解决的问题。为了更好地利用无线网络特征，在充分利 用无线系统有限带宽资源的基础上，尽可能的保证用户数据的传输质量，需要对无线 系统各类资源进行合理的管理与分配。 多业务环境下如何针对不同业务特征，进行无线资源的优化管理已经成为当前无 线通信领域中的一个重要课题，目前国际上针对这方面开展了大量的研究【1 “，主要包 括功率控制、速率分配、信道( 码字) 分配、呼叫接纳控制以及队列调度等。对于广 义的无线资源管理，还包括业务源建模、流量控制、系统容量分析等。本文在分析数 据业务特性的基础上，提出了一种基于c d m a 的支持未来多业务的无线资源管理系统 模型。在该模型的基础上，针对d s c d m a 多业务系统中业务源建模、过载流量控制、 o v s f 码分配、爱尔兰容量分析等问题进行深入的研究，提出了相应的解决算法来提 高c d m a 系统在多业务环境下的业务质量和系统性能。 1 2 多业务c d m a 通信系统的发展趋势 移动通信系统在过去的二十年中获得飞速的发展，成为现代通信技术中一个极为 重要的领域。八十年代初在蜂窝结构移动通信的基础上推出的第一代通信系统如 a m p s 、t a c s 等主要是提供模拟话音业务。九十年代初引入的第二代移动通信系统， 如g s m 、d a m p s i s 1 3 6 等提供了更高质量的数字话音业务以及基于电路交换的 9 6 k b p s 低速数据业务。以g p r s 、e d g e 和c d m a o n e f i s 一9 5 为代表的第2 5 代移动通 信系统，增强了分组数据业务的传输能力，峰值传输速率可以达到1 6 0 k b p s 3 8 4 k b p s ， 移动用户可以获得除话音业务以外更多的无线数据业务。i n t c r n e t 的飞速发展以及社会 信息化的不断推进，移动用户对信息服务的需求日益丰富，要求移动通信系统能够提 供话音、传真、宽带数据、图象、视频等多媒体业务并能在任何移动环境下进行通 信，即实现“任何时间、任何地点、任何人之间能进行多种信息的传递”。 基于c d m a 技术的第三代移动通信系统主要包括w c d m a 系统、c d m a 2 0 0 0 系 统和t d s c d m a 系统，其中w c d m a 和c d m a 2 0 0 0 系统采用频分双工的工作模式， 北京邮电大学博士学位论文第一章引言 适于室外高速移动环境，t d s c d m a 系统采用时分双工的工作模式，适于室内低速移 动环境。3 g 系统可以支持高达2 m b p s 的分组数据业务，将为移动用户提供支持话音、 视频、w e b 浏览、文件传输、e m a i l 等多种业务，这些业务具有不同的传输速率( 从 低速话音到高速视频业务) 、不同时延( 实时业务与非实时业务) 等不同的业务质量要 求。而恶劣的无线信道是所有无线通信系统所面临的首要问题，由于用户的移动和物 体的阻挡造成的阴影衰落和多径传播的影响造成的快衰落，导致接受信号起伏变化较 大。由此引起无线信道较高的突发差错，物理信道上的反复重传导致业务端到端时延 不能保证。3 g p p 协议【1 2 】根据对时延要求的不同，将3 g 移动通信系统所能提供的业务 划分为四类：第一类是会话业务( c o n v e r s a t i o n a lc l a s s ) ，该类业务对时延和时延抖动 很敏感，如话音业务和视频电话业务；第二类是流媒体业务( s t r e a m i n gc l a s s ) ，这类 业务对时延较敏感，如在线播放m p 3 音乐和电影等；第三类是交互业务( i n t e r a c t i v e c l a s s ) ，这类业务对时延要求不高，如w w w 网页浏览、电子商务和数据库检索等业 务；第四类是后台业务( b a c k g r o u n d c l a s s ) ，这类业务与i n t e m e t 中的b e s t e f f o r t 业务 很相似，对时延不敏感，如e m a i l 、f t p 和短消息等业务。为了保证不同的时延要求 和响应时间，需要为不同类业务不同的业务流赋予不同的优先级，通常由于会话业务 和流媒体业务属于实时业务，优先级较高，可以采用面向连接的传输方式，而交互业 务和后台业务属于非实时业务，优先级较低，可以采用无连接的传输方式。 不同业务的服务质量要求( q o s ) 也各不相同，除了对时延的要求不同，而且对 误码率的要求也各不相同，例如非实时的数据业务要求较低的误码率，通常在1 0 。和 1 0 。9 的数量级，而实时话音业务允许较高的误码率，在1 矿的量级。在多业务c d m a 网络环境中q o s 的保证和无线资源的优化分配密切相关， 1 3c d m a 无线资源管理的系统模型 从八十年代贝尔实验室提出蜂窝的概念之后，出现了从整体上利用和分配无线系 统资源的不同机制。无线资源管理以蜂窝小区为单位，核心控制部分位于基站端 ( r n c ) ，移动终端( l i e ) 具有对应的部分，以配合基站核心控制模块。c d m a 蜂窝 通信系统是干扰受限系统，无线频谱资源有限，并且分组数据业务的竞争激烈，为防 止无线资源的无序竞争，需要合理的无线资源管理机制，来适应多业务的特性，对无 线资源进行系统地复用、分配和释放，以提高系统的频谱利用率。 无线资源管理是通过检测业务和无线环境的变化，对空中接口的无线资源进行合 理的分配与调整，以达到提高系统容量，尽可能多地满足不同用户q o s 的需求。因而 对于多业务c d m a 系统而言，无线资源管理是必不可少的环节。而c d m a 蜂窝通信 系统中的无线资源管理算法面临的主要问题是：无线频谱资源匮乏、信道条件恶劣， 系统存在干扰受限问题以及用户的移动性带来业务流量分布不均匀等问题。加之不同 北京邮电大学博士掌位论文第蘑引言 业务源特性的差异，将对原先基于话音业务的分析与假设提出新的挑战，使多业务移 动通信系统中基于q o s 的无线资源管理变得更为复杂。 目前无线资源管理算法主要围绕以下几个问题展开研究 3 - 0 】：系统容量分析【1 、 呼叫接纳控制m 】、队列调度”、无线资源分配( 功率和速率控制) 1 2 - 1 4 1 。文献提 出了无线资源管理的基本模型，如图i 1 所示。 会话请求 愀胜值爿竺竺一、 ， l ! 、 ，_ q o s 优先级l 的队列 i ! 、 图1 - 1 无线资源管理的基本模型 为了简化，这里假定无线资源管理功能由每个基站独立完成，实际系统中各个基 站的无线资源管理模块之间还存在消息的传递，这与具体算法实现有关。图中实线表 示实际业务的信息流，虚线表示无线资源模块之间传递的消息流。当新用户或切换用 户发起呼叫请求，基站首先调用呼叫接纳控制模块，根据当前的系统干扰情况进行容 量分析，得到无线资源的估计，来决定阻塞或接纳该呼叫；如果允许接纳该呼叫，系 统需要根据其q o s 的优先级，将呼叫请求添加到相应的请求队列中，并为其分配缓冲 队列用来存储数据信息流。系统再通过分组调度模块，即图1 - 1 中的时间调度来决定 不同用户呼叫的服务顺序，功率速率分配模块需要根据当前信道条件和服务质量的要 求，分别为被服务的呼叫分配发送功率、扩频码和时隙。 上述的无线资源管理模型包含了接纳控制算法、分组调度算法和功率速率控制算 法三个主要的无线资源管理算法。在多业务移动通信系统中，无线资源管理算法的设 计不仅需要考虑不同的信道条件和业务的q o s 要求，还需要考虑数据业务的突发特性 和系统当前负荷，来获得较高的统计复用增益。因此，从广义的角度而言，无线资源 管理模型还需要包括业务源模型1 6 1 司与系统负载控制i 。1 9 - 2 1 1 。前者侧重研究多业务环境 下不同类业务源的特性，这将有助于系统容量规划和资源分配算法的设计，后者侧重 于分析用户移动性造成的业务分布不均匀时，对发生过载的呼叫流量进行控制的方法。 于是我们在图l l 的基础之上提出广义无线资源管理的模型，如图1 - 2 所示。 北京邮电大学博士学位论文第一章引言 不删类业务 业务源参数 干扰测量值 其他基站单元发来的 容量信息 图1 - 2 广义无线资源管理的模型 其中无线资源估计模块是整个无线资源管理结构中的核心单元，负责各个模块问 的信息传递，对系统整体性能起到决定性作用。它接收来自业务源参数、当前队列长 度、接纳控制模块以及外小区基站发来的系统负载等无线资源信息，计算当前小区的 系统容量，估计并预测可用资源，再控制无线资源管理中其他模块的算法参数。可见， 各种无线资源管理模块之间并非相互独立，需要有机协调地工作。本论文集中体现了 多业务环境下不同与传统话音的业务特性对无线资源管理的影响。 在我们提出的广义无线资源管理模型中还引入了呼叫过载控制模块，这是针对多 业务移动通信系统提出的。因为移动用户的移动性必然造成各类业务在不同小区不同 时刻的分布不均匀，例如某一地理位置上的突发事件将导致某类业务剧增，这对于移 动网络而言是经常发生的情况；那么对于多业务环境必将存在不同业务之间的资源竞 争，就可能出现因为某类业务流剧增，大量占用资源，造成其他业务无法接入，引起 业务间资源分配的不公平，所以多业务环境下有效的过载控制功能就显得尤为重要。 本文将围绕多业务c d m a 移动通信系统中的业务源模型和流量模型、过载检测与 控制算法、扩频码的动态分配算法以及反向链路的爱尔兰容量分析这四个方向进行研 究。本文研究的多业务c d m a 移动通信系统是采用直接序列扩频和f d d 工作模式， 通过改变扩频增益的扩频码来实现多种传输速率的。 1 4 论文创新点和内容安排 1 4 1 本论文的创新之处 本论文从多业务移动通信环境下数据业务特性的分析入手，对广义无线资源管理 4 北京邮电大学博士学位论文第一章引等 中的若干关键问题进行了深入研究与探讨，主要的创新之处包括以下几点： ( 1 )分析了无线资源管理的基本概念和基本模型，针对多业务移动通信环境提 出了广义无线资源管理模型，引入呼叫过载控制和业务源模型。 ( 2 )对g p r s 网络w w w 业务客户端的行为进行了统计分析，建立了适用于无 线网络环境的分层业务模型参数，提出了一种比较精确的利用t c p i p 协 议信息和估计值相结合的业务模型分析方法。 ( 3 )对有线网与g p r s 网的w w w 流量进行了自相似特性的分析比较，证实了 无线环境下w w w 业务仍具有自相似性。并与w a p 业务流量进行比较， 得到造成网络流量自相似特性的原因。分析了自相似特性对排队性能和服 务质量的影响，提出了一种有效缓解自相似对网络性能影响的策略，并对 其进行了系统性能的仿真与分析。 ( 4 )分析了多业务c d m a 系统的上行容量，提出了两种呼叫到达流量的过载 检测算法，引入误判概率和漏判概率，对检测算法的性能进行了理论分析。 ( 5 ) 提出了基于q o s 的令牌桶过载控制算法和滑动窗慢启动过载控制算法，研 究了两类业务情况下过载检测与控制算法在控制呼叫到达速率和系统资 源占用两方面的性能。并将过载控制算法向多类业务的情况进行了扩展， 提出了种适用于更普遍情况的过载迭代检测与控制算法，并对算法的收 敛性、有效性和公平性进行了分析。 ( 6 )研究了d s c d m a 系统o v s f 扩频码的特性，提出了一种新的动态有序分 配算法，通过计算机仿真对算法性能进行了评估，并对算法公平性问题进 行了研究。 ( 7 )研究了分组数据业务的业务源特性和速率控制算法对c d m a 蜂窝通信系 统反向链路的爱尔兰容量带来的影响，指出基于话音业务的泊松近似将不 再适用，提出采用高斯近似来解决。 1 4 2 本论文的内容安排 本文的研究工作可以分为两大部分：( 1 ) 对多业务无线通信系统中的数据业务进 行单个源的业务建模和多个源汇聚后的流量建模，分析不同的业务特性对网络性能的 影响，以有助于根据不同的业务进行无线资源的优化分配，包括本文第二章全部内容。 ( 2 ) 对多业务c d m a 无线资源管理系统中的若干关键技术进行研究，以保证不同类 型业务的q o s 要求并且充分利用无线频谱资源，包括本文第三章至第五章全部内容a 所研究的关键技术包括过载检测与控制算法、o v s f 码动态分配算法和反向链路爱尔 北京邮电大学博士学位论文 兰容量分析。 第二章蓄次对g p r s 网络实际采集的w w w 业务客户端行为进行了统计分析，建 立了适用于无线网络环境的分层业务模型参数。并提出一种利用t c p i p 协议信息和似 计值相结合的业务模型分析方法，该方法不同于传统的基于经验值的分析方法，r ! _ r 阱 得到比较精确的业务模型。通过与w a p 业务的业务建模和流量自相似的对比分析， 发现业务模型各层o n o f f 过程的特征是造成网络流量自相似特性的原硼，底层网终 与协议的差异只有改变了o n - o f f 过程，才对网络流量的自相似产生影响。本章还针 对自相似特性对排队性能和服务质量的影响进行研究，提出了一种有效缓解自相似对 网络性能影响的算法一区分文件大小进行传输速率动态调整的方法。通过大量仿真证 明，该方法不仅对用户时延有明显改善，而且在一定程度上还降低了溢出概率和丢包 率，对系统性能的改善远远优于限制缓存容量和限制大文件传输等方法。 第三章针对多业务c d m a 蜂窝通信系统中，由于无线用户的移动性造成业务分布 不均匀，而存在的过载问题进行研究。在分析了多业务c d m a 蜂窝通信系统上行容 量的基础之上，给出了过载的定义，提出了两种过载检测的方法以及两种基于令牌桶 的过载控制算法和基于滑动窗慢启动的过载控制算法。通过计算机仿真对两类i ，务情 况下的算法性能进行了分析，研究了这两类算法在控制呼叫到达速率和系统资源 用 两方面的性能。并将算法向多类业务的情况进行了扩展，提出了一种适州于更普遍情 况的迭代控制算法，理论分析和仿真都证明该算法具有良好的有效性和公平性，从而 完善了多业务c d m a 系统中的过载检测与控制的研究。 第四章研究了c d m a 系统中正交变长扩频码的动态分配算法。针对随机动态贫配 算法存在的复杂度和搜索时间较高的问题，提出了一种新的o v s f 动态有序分配算法。 并通过理论分析和计算机仿真对算法性能进行了评估，验证了有序分配算法在降 l l 娼 阻塞概率方面要优于随机分配算法。并对优先分配高速码字和优先分配低速码字这两 种优先分配筑略进行比较。仿真结果表明优先分配低速码字在不影晌系统吞吐量的务 件下，呼损率要远低于优先分配高速码字的性能。考虑到分配顺序是甭对用户公平性 造成影响，针对算法公平性进行了分析，证明在实际的系统负荷下有序分配算法可以 满足呼叫接入的公平性。 第五章从业务源突发特性和速率控制算法出发，研究其对反向爱尔兰容量的力析 带来的新影响。在分析话音业务反向爱尔兰容量的基础之上，研究数据业务的时叫岿 达过程与服务时长的变化对系统容量的影响，并将o n - o f f 数据业务的激活因亍j i 记 音业务进行了比较。并通过对功率与速率控制算法的分析，指出如果系统采用运率控 制或功率速率联合控制，数据用户的瞬时传输速率不固定，需要依赖当前系统处于o n 状态的用户数，用户之间的独立性不存在了，因此服务时长的分布不确定，从而影响 了爱尔兰容量的分析。最终通过数值仿真对突发数据源的反向爱尔兰容量、系统反晦 6 北京邮电大学博士学位论文第一章引言 中断概率以及各种突发数据源激活因子的概率分布进行了分析，仿真结果表明泊松近 似不再适用，而高斯近似更适用于数据业务的爱尔兰容量分析。 第六章是论文的总结与结论，并对进一步工作提出了建议。 1 5 本章参考文献 【l 】3 r dg e n e r a t i o np a r t n e r s h i pp r o j e c t ；t e c h n i c a ls p e c i f i c a t i o ng r o u ps e r v i c e sa n ds y s t e ma s p e c t s ； q o sc o n c e p ta n da r c h i t e c t u r e ( r e l e a s e4 ) ，3 g p p t s2 3 1 0 7 v 4 0 0 ( 2 0 0 0 1 2 ) 2 】3 r dg e n e r a t i o np a r t n e r s h i pp r o j e c t ；t e c h n i c a ls p e c i f i c a t i o ng r o u ps e r v i c e sa n ds y s t e ma s p e c t s ； e n d t o e n dq o sc o n c e p ta n d a r c h i t e c t u r e ( r e l e a s e5 ) ，3 g p p t s2 3 2 0 7v 5 20 ( 2 0 0 2 - 0 1 ) 3 g i l h o u s e n ，k s ；j a c o b s ，i m ；p a d o v a n i ，r ；v i t e r b i ，a j ；w e a v e r ，l a ，j r ；w h e a t l e y , c e ，i i i ；“o n t h ec a p a c i t y o f a c e l l u l a r c d m a s y s t e m ”，i e e e t r a n s a c t i o n s o i l v e h i c u l a r t e c h n o l o g y , v o l ：4 0 i s s u e ： 2 ，m a y1 9 9 1 ，p a g e ( s ) ：3 0 3 3 1 2 【4 】v i t e r b i ，a m ；v i t e r b i ，a - j ；“e r l a n gc a p a c i t y o f a p o w e r c o n t r o l l e dc d m a s y s t e m ，i e e ej o t r - a l lo n s e l e c t e da r e a si nc o m m u n i c a t i o n s ，v o l ：11i s s u e ：6 ，a u g 1 9 9 3 ，p a g e ( s ) ：8 9 2 9 0 0 【5 o m s s ，j ；b a r t o n ，s k ；“o nt h ec a p a c i t yo fc e l l u l a rc d m as y s t e mu p l i n k sw i t hm u l t i p l eb a s e s t a t i o nd i v e r s i t y ”，p i m r c2 0 0 0 一t h el l t hi e e ei n t e r n a t i o n a ls y m p o s i u mo np e r s o n a l ，i n d o o ra n d m o b i l er a d i oc o m m u n i c a t i o n s ，v o l ：2 ，p a g e ( s ) ：8 2 9 8 3 2 【6 】l e e ，w c y - ；l e e ，d ；“c d m as y s t e mc a p a c i t ya n a l y s i s ”，p a c r i m ，2 0 0 1 i e e ep a c i f i cr i m c o n f e r e n c eo i lc o m m u n i c a t i o n s ，c o m p u t e r sa n ds i g n a lp r o c e s s i n g ，p a g e ( s ) ：2 2 - 2 6v 0 1 1 【7 y u em a ；h a n ，j j ；t r i v e d i ，i c s ；“c a l la d m i s s i o n c o n t r o lf o rr e d u c i n gd r o p p e dc a l l si nc o d ed i v i s i o n m u l t i p l ea c c e s s ( c d m a ) c e l l u l a rs y s t e m s ”，i n f o c o m2 0 0 0 ，p a g e ( s ) ：1 4 8 1 1 4 9 0 v o l 3 f 8 】c a p o n e ，a ；r e d a n a ，s ；“c a l l a d m i s s i o nc o n t r o l t e c b m i q u e s f o ru m t s ”，i e e ev e h i c u l a r t e c h n o l o g yc o n f e r e n c e ，2 0 0 1 ，p a g e ( s ) ：9 2 5 _ 9 2 9 ，v 0 1 2 【9 】n 岛t s e ；s t o i c a , i ；z h a n g ，h ；“p a c k e t f a i r q u e u e i n ga l g o r i t h m s f o rw i r e l e s sn e t w o r k sw i t h l o c a t i o n - d e p e n d e n te l t o r s ”，i n f o c o m 9 8 ，p a g e ( s ) ：1 1 0 3 - 1 1 1 1v 0 1 3 1 0 s o n g w ul u ；b h a r g h a v a n ，v ；s r i k a n t ，r ；“f a i rs c h e d u l i n g i nw i r e l e s sp a c k e tn e t w o r k s ”，i e e e a c m t r a n s a c t i o n so n n e t w o r k i n g ，v o l ：7i s s u e ：4 a u g 1 9 9 9 ，p a g e ( s ) ：4 7 3 - 4 8 9 11 d a h l m a n ，e ；b e m i n g ，p ；k n u t s s o n ，j ，；o v e s j o ，f ；p e r s s o n ，m ；r o o b o l ，c ；“w c d m a t h e r a d i o i n t e r f a c ef o r f u t u r em o b i l em u l t i m e d i ac o m m u n i c a t i o n s ”，i e e e t r a n s a c t i o n so nv e h i c u l a r t e c h n o l o g y , v o l ：4 7 i s s u e ：4 ，n o v 1 9 9 8 ，p a g e ( s ) ：1 1 0 5 1 1 1 8 7 ! ! 塞堕皇查兰坚主兰堡堕苎 釜二童! ! 童 1 2 l i a n gx u ；x u e m i ns h e n ；m a r k ，j w ；“p e r f o r m a n c ea n a l y s i s o fr a t e a d a p t a t i o ns c h e m ef o rd a t a t r a f f i ci nd s - c d m a s y s t e m s ，i c c2 0 0 2 ，p a g e ( s ) ：3 3 7 2 - 3 3 7 6 ，v 0 1 5 1 3 l i a n gx u ；x u e m i ns h a r t ；m a r k j w 4 “p e r f o r m a n c ea n a l y s i so fa d a p t i v er a t ea n d p o w e rc o n t r o lf o r d a t as e r v i c e i n d s c d m as y s t e m s ”。g l o b e c o m 0 1 ，p a g e ( s ) ：6 2 7 - 6 3 1 ，v 0 1 1 【1 4 h a s h e m ，b 。；s o u s a ，e ；“ac o m b i n e dp o w e r r a t e c o n t r o ls c h e m ef o rd a t at r a n s m i s s i o no v e r a d s c d m a s y s t e m ”，