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基于w c d m a 的分布式无线通信系统性能分析 摘要 分布式无线通信系统是未来无线接入的一种新方式，它通过在小 区内的不同位置布上天线，来降低系统干扰，同时引入多天线通信技 术，来扩大宏分集增益，从而大幅度的提高了系统性能，它具有低干 扰、高容量、接入方便架构简单等特点，是对传统蜂窝网的全新拓展。 分布式无线通信系统的系统原理我们可以通过一个简单的网络架 构来说明，整个架构包括分布式天线阵列、信号处理中心及高层控制 三个部分。分布式天线阵列负责信号的收发，它可以根据用户需求放 置于小区中的任何位置，提供给了用户便捷的接入。分布式信号处理 中心负责整个小区的信号处理，由物理层、m a c 层、网络层三个子 层组成。高层控制主要实现了网络的高层协议、交换路由和移动性管 理等功能。基于这样的网络架构，分布式天线系统很易于3 g 、b 3 g 系统融合。 我们基于w c d m a 系统原理对分布式天线系统的无线资源管理 算法进行了研究包括功率控制、切换、调度等，并完成了相应的算法 设计及仿真。论文中我们给出了多天线下载干比计算、信号合并模型， 并对传统的内环、外环、开环功率控制算法进行了大量的优化使之更 适用于分布式系统。在切换算法上我们优化了切换门限，从而避免频 繁的切换发生，同时也引入了小区内数据业务软切换、多天线硬切换 判决等多项新特性。在调度算法上，为了充分发挥了d w c s 系统干 扰低，服务质量高的特点，我们分别针对w c d m a 与h s d p a 系统设 计了两套能带来高吞吐率的算法。最后我们基于室内三层楼模型，设 计了w c d m a - d w c s 的系统级仿真器，完成w c d m a 与d w c s 的 对比仿真。 我们从仿真结果可以看到，d w c s 系统较w c d m a 系统在容量 上有4 0 左右的提升，整体干扰水平下降了1 0 d b ，在我们的室内仿真 场景下能够同时支持5 0 个视频用户，由此可见d w c s 完全具有的低 干扰、高容量的特点，是极具应用前景的无线通信新技术。 关键词：w c d m a 、分布式无线通信系统( d w c s ) 、无线资源管理算 法、系统仿真 p e r f o r m a n c e a n a l y s i so fd i s t r i b u t e dw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n s y s t e mb a s e do nw c d m a d i s t r i b u t e dw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o ns y s t e m ( d w c s ) i san e w w i r e l e s sa c c e s si nf u t u r e ，i tb r i n gs o m en e wf e a t u r ei nl o wi n t e r f e r e n c e ， h i g hc a p a c i t ya n dc o n v e n i e n ta c c e s st h r o u g hm u l t i - a n t e n n at e c h n o l o g y i t i san e we x t e n d i n gt ot r a d i t i o n a lc e l l u l a rn e t w o r k d w c sh a sav e r ys i m p l en e t w o r ka r c h i t e c t u r ei n c l u d i n gr e m o t e a n t e n n au n i t ( g a u ) ，s i g n a lp r o c e s s i n gc e n t e r ，h i g i ll a y e rc o n t r o l l e r r a ui sr e s p o n s i b l ef o rs i g n a lr e c e i v i n ga n ds e n d i n g r a uc a nb es e ti n a n yp o s i t i o no fc e l la n dp r o v i d eu s e r ac o n v e n i e n ta c c e s s s i g n a l p r o c e s s i n gc e n t e ri sr e s p o n s i b l ef o rs i g n a lp r o c e s s i n go fo n ec e l l i ti s c o n s i s t e do fp h y s i c a ll a y e r , m a cl a y e ra n dn e t w o r kl a y e r h i g hl a y e r c o n t r o l l e rr e a l i z eh i g hl a y e rp r o t o c o ls u c ha ss w i t c h i n ga n dr o u t i n g ， m o b i l i t ym a n a g e m e n te t c s ob a s e do nt h i sn e t w o r ka r c h i t e c t u r e d w c s i se a s yt ob em e r g e dw i t h3 ga n db 3 g s y s t e m i np a p e r , w er e s e a r c ho nr a d i or e s o u r c em a n a g e m e n ta l g o r i t h mo f d w c sb a s e do nw c d m ai n c l u d i n gp o w e rc o n t r o l 。h a n d o v e ra n dp a c k e t s c h e d u l i n g f i r s t ，w ed e s i g nm u l t i a n t e n n as i rc a l c u l a t i o na n ds i g n a l c o m b i n gm o d e l ，a n do p t i m i z ei n n e r , o u t e ra n do p e nl o o pp o w e rc o n t r o l a l g o r i t h m f r e q u e n th a n d o v e ri sap r o b l e mo fd w c s ，w eo p t i m i z et h e h a n d o v e rt h r e s h o l dt oa v o i d 丘e q u e n th a n d o v e r , a n di n t r o d u c es o m en e w f e a t u r eo fh a n d o v e rs u c ha si n n e r c e l ls o f th a n d o v e ro fd a t at r a f f i c ，m u l t i a n t e n n ah a r dh a n d o v e r a tt h es a m et i m e ，t ot a k ea d v a n t a g eo fl o w i n t e r f e r e n c eo fd w c s w ed e s i g nt w os c h e d u l i n ga l g o r i t h mw h i c hc a n b r i n gv e r yh i g ht h r o u g h p u tf o rw c d m a a n dh s d p a a tl a s tw ef i n i s h w c d m a d w c ss y s t e ms i m u l a t i o ni ni n d o o re n v i r o n m e n t f r o ms i m u l a t i o nr e s u l t ，w ec a nc o n c l u d et h a tt h ec a p a c i t yo fd w c s i n c r e a s e s4 0 a n dt h et o t a li n t e r f e r e n c ed e c r e a s e s1 0t i m e sc o m p a r e dt o w c d m a , s ow ec o n f i r mt h a td w c si sal o wi n t e r f e r e n c ea n dh i g h c a p a c i t ys y s t e ma n dh a sab r i g h tf u t u r e k e y w o r d s ：w c d m a , d w c s ，r a d i or e s o u r c em a n a g e m e n ta l g o r i t h m , s y s t e ms i m u l a t i o n 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含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邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名； 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在年解密后适用本授权书。非保密 论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 导师签名： 堡缉 盛叠丝 日期：垒卑：堡! 北京邮电大学硕士学位论文 基于w c d m a 的分布式无线通信系统性能分析 第一章绪论 1 1 分布式无线通信系统简述 近十几年来，移动通信发展迅速，可用的无线频谱资源不断上移，无线信号 的衰减愈发严重，小区半径不断缩小。随着移动通信的进一步发展，传统的蜂窝 通信体制受到限制。这主要表现在：小区半径的不断缩小意味着基站密度增大， 网络建设的成本增高。同时，频繁的越区切换造成空中资源浪费，频谱效率也因 此降低。所以，研究新一代的移动通信系统，突破传统蜂窝体制的限制，以获取 更高的频谱效率和更大的系统容量是很有必要的。 随着小区半径的不断缩小，一种直观的想法是简化基站的结构和功能，使之 成为无线信号的收发装置和进行信号预处理的“无线信号处理单元”。现有的研究 表明，分布式无线通信系统( d w c s ) 是移动无线通信中可以采用的天线子系统 形式之一在采用分布式天线的移动通信系统中，每个小区范围内有多个相距远 大于载波波长、仅具有功放、l n a 和变频、信号预处理等简化功能的无线信号 处理单元。这些无线信号处理单元只需完成信号的收、发功能和进行简单的信号 预处理，并通过光纤、同轴电缆或微波无线信道与核心处理单元( 如基站) 连接， 在核心处理单元完成信号处理功能。 最简单的实现方案是每个小区在所有的无线信号处理单元上同时发射相同 的下行链路信号，上行链路信号被小区内所有的无线信号处理单元接收并传送到 中心处理单元。传统的蜂窝移动通信系统采用的单一天线可看作是分布式天线的 一种极限情况。这种实现方案虽然简单，但是造成系统中的干扰增加，不利于系 统容量的提高。 另一种方案是突破蜂窝小区的概念，在整个业务区域内用大量的无线信号处 理单元来完成无线覆盖的分布式天线结构。仅与移动台相近的信号处理单元负责 与移动台进行通信，这称为受控天线子系统。这种方案较为理想，但实现复杂度 较高。 在采用r a k e 接收机和空时域信号处理技术的c d m a 无线接入通信系统 中，分布式天线系统是很理想的天线子系统方案。当前的分布式天线系统应用研 究主要是针对码分多址移动通信系统的。分布式天线既可以实现室内无线覆盖， 又可以在室外移动无线通信系统中采用。与传统的单一天线相比，分布式天线具 有如下优点： 小区间干扰低，因而s i r 高，系统容量大； 北京邮电人学硕 学位论文幕于w c d m a 的分布式无线通信系统性能分析 内在的分集能力可以抗阴影效应，抗衰落，提高系统容量； 切换性能全面提高，接收信号功率更高，切换次数降低； 对其他通信系统的干扰小； 在相同发射功率下覆盖的区域更大； 在相同覆盖区域情况下，发射功率更低； 实现任意形状的无线业务服务区更方便； 信号在核心处理单元集中处理有利于无线资源的利用等。 1 2 我们的工作 分布式无线通信技术作为一种新技术，对其应用价值的研究是极为必要的。 我们的工作集中三个方面： 1 分布式无线网络结构研究： 论文提出了全新的分布式无线通信系统的三层网络架构： 分布式天线阵列：分布在网络的不同地理位置，完成信号接收与发送功能 分布式信号处理节点：信号的调制解调、信道的编译码、媒体接入层的控 制及无线 接入的管理都在这部分实现 分布式的高层控制：实现网络的高层协议、交换路由和移动性管理等功 能。 基于此架构，分布式无线系统很易于与3 g 、b 3 g 系统实现融合。 2 无线资源管理算法研究； 论文基于w c d m 纠h s d p a 设计了适用于分布式天线系统的无线管理算 法，对实际的系统设计提供了直接的理论支持。论文主要集中于对以下两种 算法的研究。 切换算法： 结合w c d m a 切换算法设计一套d w c s ( d i s t r i b u t e dw i r e l e s s c o m m u n i c a t i o ns y s t e m ) 切换算法来避免频繁的天线间切换 功率控制算法： 对多天线间干扰进行了统计分析，提出了全新的天线间干扰计算模型 对传统w c d m a 的内环、外环、开环功控进行了大量的优化，使之更适 用于分布式天线系统。 数据业务分组调度算法： 2 北京邮电大学硕士学位论文 基于w c d m a 的分布式无线通信系统性能分析 为了充分发挥分布式网络低干扰特性，论文基于w c d m a h s d p a 设计了 一种全新的调度算法使得分布式系统具有很高的频谱效率与系统吞吐率，算 法包括： 动态多码传输的引入：用户可根据信道质量动态选择系统码资源数，信道 质量好的用户使用较多的资源带来很高的系统吞吐率，信道质量差的用 户选择较少的码资源，保证传输可靠性。 改进的正比公平算法：综合考虑用户的信道质量以及平均吞吐率，来保证 所有请求调度用户的公平性，使用户吞吐率更加均匀化。 3 设计w c d m a d w c s 系统级动态仿真器 为了更好的验证分布式无线通信系统的性能及其相关算法，我们应用计算机 进行相应仿真，对此我们进行了分布式无线移动通信网络仿真器的开发工作。 计算机仿真与架设实验网相比的主要优点就是省时省力，其缺点就是准确性 较差。为了克服计算机仿真的缺点，我们开发的仿真器在兼顾效率的同时更加 注重了对真实网络的最大程度的模拟，力求能够展现出分布式技术在实际应用 中的性能为了能够最大程度的反映将分布式系统应用于实际的情况，我们的 仿真具有以下新颖的更符合实际情况的特点： 仿真驱动机制为动态事件驱动机制，动态的仿真机制与静态相比，虽然 设计较为复杂，但是却更能体现网络的运行情况。而事件驱动机制与时 问驱动机制相比，提高了程序的运行效率。 仿真场景采用了某三层办公楼的真实场景，仿真中的地形均按照该楼实 际情况绘制，所有地点的路径损耗均由软件根据该建筑地形和建筑材料 生成。因此，以我们的仿真为参考，完全可以实现在该建筑内的分布式 接入无线通信系统的实际布网。 仿真中的一些底层技术( 如接入方式，信道编译码等等) 都采用已成为 标准和实际系统已经采用的成熟技术。这样做可以更好的反映出将分布 式技术应用到实际系统中的性能。 通过仿真器的开发，我们得到了大量有实际应用价值的数据，仿真为把分布 式接入无线通信系统这一全新技术早日实用化奠定了坚实的基础。 3 北京邮电人学硕 学位论文篷十w c d m a 的分布式无线通信系统性能分析 第二章分布式无线通信系统基本原理 d w c s 主要用于大中容量的室内覆盖，是对传统蜂窝网室内覆盖的拓展。 d w c s 是除了m u l t i c e l l 技术外，达到高频谱效率，可靠覆盖的又一选择，它即 可避免m u l t i c e l l 的高切换率，又保持了s i n g l e - c e l l 系统的服务质量，从这个意义 上说，可以说是结合了两者的长处。 2 1d w c s 网络结构 分布式接入无线通信系统可以总体上分为分布式天线阵列、分布式信号处理 和分布式的高层控制三部分。如图玉1 所示。 分布式天线阵列是由大量高密度的天线阵元组成。由于分布式天线的天线放 置密度较高，则在其覆盖范围内的任何地点都存在终端到天线的直射径。每个天 线都通过光纤与上层处理器连接，这样可以提供廉价的而且又几乎无损的信息传 输。 分布式信号处理是分布式接入无线通信系统的核心部分，信号的调制解调、 信道的编译码、媒体接入层的控制及无线接入的管理都在这部分实现。分布式信 号处理主要有两个子系统构成，一是分布式处理中心，一是专用光纤网络。专用 光纤网主要负责分布式天线和处理中心的信息传输以及处理中心之间的信息交 互。而分布式处理中心则主要负责接入网的各种管理功能。 分布式的高层控制主要实现了网络的高层协议、交换路由和移动性管理等功 能。系统结构可参考。 图2 - 1d w c s 网络架构 4 北京邮电大学硕士学位论文基于w c d m a 的分布式无线通信系统性能分析 针对d w c s 的结构特点，引出一些全新概念： 。无线信号的分布式处理：传统蜂窝系统，信号处理在每个小区的b t s 进行，而 d w c s 处理器和天线是分开的，每个处理器处理来自多根天线的信号，处理器 之间可能也会联合处理。逻辑上，来自多根天线的信号可能会在最近的处理器上 处理，但是处理器闻的高速连接使得它们之闻可以相互协作，动态地调度安排理 任务，充分利用系统的处理能力，分布式处理提高了系统的可靠性当一个处理器 出故障时，处理任务能转移到其他处理器进行处理。 虚拟小区w i r t u a ! c e l l ) ：传统蜂窝小区以基站为中心，而对虚拟小区，是以用户 为中心。换句话说，虚拟小区不是网络规划设计时定制的固定小区，而是由移动 终端在通信时，依据当时的环境或信道条件临时选定的一组天线构成。所以每个 m t 有自己各自的虚拟小区，当m t 移动或环境改变时，虚拟小区也在随之改变。 处理层动态地为每个m t 选择虚拟小区，检测优化虚拟小区的信号发送。还可以 利用一些m 1 m o 技术来克服或减小其它用户的干扰 虚拟基站( v i r t u a lb a s e s t a t i o n ) ：传统蜂窝系统中，基站处理自己天线和本小区用 户的信号。在d w c s 系统中，信号处理的功能交给了分布式处理中心。因此对 某个区域的用户的处理功能不再是属于一个处理器，而形成了一个虚拟基站 v b s 。一个v b s 可能包括几个处理器。为了处理重叠区域的信号。v b s 之间的 数据通信是必要的 2 2d w c s 组网原理 图2 - 2d w c s 组网图 5 北京邮电大学硕l 学位论文基于w c d m a 的分布式无线通信系统件能分析 如图所不， d w c s 由若干个r a u ( 远端天线单元) 及h u b ( 信号处理中心) 组成，所 有的r a u 均连接到h u b 上，从而组成了一个逻辑小区，并通过一个公共 信道对用户传递系统信息。 整个小区的信号处理由h u b 提供，所有的r a u 只起到收发信号作用。若 h u b 的信号处理能力越强，则小区容量则越大。 基于这样的系统配置，系统很容易适应小区内不均匀的业务分布，因为通 过任何一根天线均可获得h u b 支持。这样的话r a u 的分布密度以及h u b 信号处理的能力直接决定了系统容量，以及适应不均匀的业务分布的能力。 d w c s 的潜力完全取决于h u b 的性能。若h u b 能够根据干扰情况动态的 调整，分配信道，那么d w c s 的优势便越明显，由此可见，h u b 越智能， d w c s 系统性能愈好，而h u b 的智能化关键在于智能r r m 算法即：信道 管理，r a u 的分配和功率分配。 2 3d w c s 系统拓扑 图2 - 3d w c s 系统拓扑 d w c s 的拓扑结构类似于m u | t i - c c u 的拓扑，区别在于m u l t i c e l l 中每个子小 区一个b s ，而d w c s 整个小区一个b s ，每个子小区一个天线。 基于这样的拓扑结构，相对于单天线的单小区，d w c s 明显的优势在于总 发射功率的减少以下进行简要的分析：根据常用的室内信号传播路径损耗 模型，我们假设接收者与发射者之间的路径损耗为：p l d 。，d 为两者间 距离，口为路径损耗因子。 基于此我们可以比较出d w c s 相对于s i n g l e - c e l l 的总发射功率减少量。见 表2 - 1 ( 两系统拥有相同的覆盖区域，k 为子小区数即天线数) 6 北京邮电大学硕士学位论文 基于w c d m a 的分布式无线通信系统性能分析 表2 - 1 功率减少率 d lu l t r a n s m i tp o w c l n c d u c t i o n k k o | 2 k 一4 2 d ) m i cr a n g er e d u c t i o nk 一“2 k 4 2 当单小区划分成为多个子小区后，每个子小区的半径必然要远小于原小 区的半径，这样的话每个子小区的发射功率必然降低。上下行均如此，但 下行由于是多天线发射，所以需要乘上总天线数k 。 d w c s 的发射功率减少，意味着减少了对其他予小区的干扰，增加了 系统容量，而上行功率的减少，则可以增加移动台的待机时间。 从表中还可以看出，动态范围也相应的减少，这就意味着d w c s 可以 提供更为良好的覆盖。 7 北京郎e 乜人学硕l 学位论文 基于w c d m a 的分布式无线通信系统性能分析 第三章w c d m a - d w c s 无线资源管理算法 在上一章节，我们对d w c s 的系统原理有了基本了解，这一章节我们针对 d w c s 的无线资源管理算法进行详细的介绍，包括：切换、功控、调度。由于 我们是基于w c d m a 来研究d w c s ，无线资源管理算法依然保持了w c d m a 的 特性，我们的工作集中于对这些算法的优化及改进。 3 1 切换 本小节主要介绍d w c s 中的切换算法，由于d w c s 系统是基于w c d m a 系 统来进行设计，d w c s 中的切换依然保持了w c d m a 的切换特性，本小结我们 会对这些特性来进行详细说明，包括：切换协议、流程、算法等 3 1 1w c d n a 中的软切换 3 1 1 1 切换测量报告 w c d m a 系统中软切换的实现是由移动台进行频率内测量，测量报告报告 可能是突发的或周期的。在链接模式中，移动台不断地监视由频率内邻区列表定 义小区的首要公共导频信道的载干比，同时估计报告标准。如果有一个报告被执 行，移动台将发送一个突发测量报告。在移动台中切换算法应用小区的公共导频 信道的载干比之前，将启用最近测量值的算术平均值。 w c d m a 系统中的小区可以划分为如下两个集合 激活集( a c t i v es e t ) ：包括所有参与和终端进行通信链接的小区。 邻小区集合( n e i g h b o r c e l ls e t ) ：包括所有被终端测量而未与终端进行通 信的小区 w c d m a 软切换测量报告的标准事件如下： 事件1 a ：一条首要公共导频信道将加入激活集。当式( 3 1 ) 满足后，报告将被 触发： 生 l o l g m , w 苫w 1 0 1 9 ( m ) + ( 1 一w ) 1 0 1 9 m “一魄一乩2 ) = f d 1 1 其中膨是报告范围内小区的测量结果；是激活集的测量结果；以是 当前激活集小区数目；i ，。是激活集中载干比最大的小区的测量结果；w 是 8 北京邮电大学硕士学位论文 基于w c d m a 的分布式无线通信系统性能分析 有无线网络控制器发送给用户设备的加权参数；既是事件1 a 中由无线网络 控制器发送给用户设备的报告范围常数；h 。是事件1 a 的滞后参数，该滞 后参数和报告范围常数常常被称为附加窗。 事件1 b ：一个首要公共导频信道退出激活集。当满足式( 3 2 ) 后，报告将被触 发： 1 0 培州0 1 甙蓦m , ) + ( 1 - w ) 1 0 1 9 m 一讽+ 玷2 ( 3 2 ) 其中民是从无线网络控制器发送出来的报告范围常；m 。是退出激活集小 区的测量结果；日。是事件1 b 的滞后参数，该滞后参数和报告范围常数常 常称为下降窗。 事件1 c ：一个非激活集的首要公共导频信道代替激活集中一条首要公共导频 信道。当激活集中小区数已满，候选集中一条首要公共导频信道的载干比满 足式，则用其取代激活集中恶化的首要公共导频信道： l o l g m h 一训乏l o l g m 。, + 巩2r 33 、 其中m 。是候选集中链路较好的测量结果；m 。是激活集中恶化链路的 测量结果；e 。是事件1 c 的滞后参数，该参数常常称为代替窗。 事件1 e ：一条首要公共导频信道上的测量值大于绝对门限值而被录入候选 集： m k 砀砒搿 ( 3 4 ) 事件1 f ：一条首要公共导频信道上的测量值小于绝对门限值而退出候选集： 帆刀l 枷d 以 ( 3 5 ) 以上5 种切换报告标准事件如图3 - 1 所示： 9 北京邮电大学硕士学位论立摹于w c d m a 的分布式无线通信系统性能分析 图3 - 1 切换报告标准事件 绝对门限 时间 1 a 1 b 1 c 事件涉及的主要参数如下： r ( r e p o r t i n gr a n g e ) ：报告范围，即切换门限，可以用来调节软切换的u e 在小区中的比例和切换范围的大小，软切换比例通常控制在2 0 3 0 ，以减少 基站的下行发射功率，节约系统资源。应当指出的是2 0 3 0 的软切换比例 只是实验室的计算结果，w c d m a 网络中，特别是在城区内，基站数量密集， 为保证用户的语音和数据通信，软切换比例将提高，预计将达到4 0 5 0 。r 的取值范围在o 1 4 5 d b ，步长0 5 d b ，缺省值为3 d b 。 h ( h y s t e r e s i s ) ：滞后值，可以用来避免由于频繁切换造成的乒乓效应，同 时可避免过多的信令开销。h 的取值范围在o 7 5 d b ，步长0 5 d b 。缺省值为0 ( e v e n tl a ) ，1 5 d b ( e v e n tl b ，l c ) 。原i s 9 5 系统为避免乒乓效应，采用的是时问 滞后的办法，在w c d m a 系统中也仍然保留了时间滞后参数t i m e t o t r i g g e r ，它 和h y s t e r e s i s 的作用相近，可以克服因快速衰落造成的导频快速变化，保证激活 集内导频的稳定。 w ：是一个系数，可以用来把激活集中其他导频的影响考虑到切换门限中， 通常把激活集中最好的导频作为导频准入门限的参照值。w 的取值范围在o 1 0 0 ，步长1 0 ，缺省值为1 0 0 。 e v e n t1 a 1 b 1 c 的算法对系统定义了不同参数，参数值的确定是建设网络的 重要指标，特别是在密集市区内，基站相对集中，既要保证小区的连续覆盖，使 u e 保证软切换的连续性，同时又要避免系统发生过多的软切换，从而造成不必 要的资源浪费。因此，有必要改进切换过程和调整切换参数，使系统在增强c d m a 1 0 北京邮电大学硕士学位论文基于w c d m a 的分布式无线通信系统性能分析 功能的同时保持呼叫的完整性。 3 1 12 切换流程 在软切换过程中，完成测量报告后，需要完成以下的链路更新过程： 无线链路的增加； 无线链路的删除； 无线链路的增加和删除同时进行； 以下我们针对三个过程进行详细的描叙 线链路的增加： 图3 - 2 说明了移动台与n o d eb 建立新的无线链路的过程。该n o d eb 受控于有 别于在服务无线网络控制器( r n c ) 的另外一个r n c ，这个r n c 称为目标r n c 。 该链路是移动台与目标r n c 的第一条链路，所以不存在与已建链路问宏分集作 用。 图3 - 2 无线链路增加流程图 1 首先，在服务r n c 决定与另外一个r n c 控制的小区建立新的无线链路在 服务r n c 向目标r n c 发送“无线链路建立请求”信息，以向目标r n c 申请资 源。如果该链路是移动台与目标r n c 之间建立的第一条无线链路，则在服务r n c 1 1 北京郏电人学硕士学位论文基于w c d m a 的分布式无线通仁系统性能分析 与目标r n c 之间建立新的信令通路。这条信令通路将用来传送所有无线网络子 系统应用部分的信令。 参数：小区识别号，每个专用信道的传输格式集合，传输格式合并集合，频率， 上行扰码。 2 如果申请的资源可用，目标r n c 将发送n o d e b 应用协议信息“无线链路建 立请求”给n o d e b 。 参数：小区识别号，每个专用信道的传输格式集合，传输格式合并集合，频率， 上行扰码。 3 n o d eb 分配所申请的资源。链路建立成功，将发送n o d eb 应用协议信息“无 线链路建立响应”。 参数：信令链路终端，用于数据传输的传输层地址信息( a t m 适配层2 类地址， a t m 适配层2 类一致约束) 。 4 目标r n c 向在服务r n c 发送无线网络子系统应用部分信息“无线链路建立 响应”。 参数：用于数据传输的传输层地址信息( a i m 适配层2 类地址，a t m 适配层2 类一致约束) ，邻小区信息。 5 在服务r n c 运用接入链路控制应用协议，初始化r n c 之间接口( i u r ) 和 r n c 与n o d eb 之间接口( i u b ) 的数据传输约束。这种请求包括将a a i2 约束 与专用物理信道的i u b 接口的数据传输约束一致化。每次i u r f l u b 接口数据传输 约束建立时，都要重复进行这种一致化操作。 6 1 7 n o d eb 获得移动台与n o d eb 之间接口( u u ) 上行同步信息，发送n o d eb 应用协议信息“无线链路存储指示”通知目标i m c 。然后目标r n c 发送无线网 络子系统应用部分信息“无线链路存储指示”通知在服务r n c 。 8 9 n o d eb 和在服务r n c 通过在符合专用物理信道格式协议的合适格式中交 换“上行同步”和“下行同步”信息，为数据传输约束建立了与已存在无线链路 间的同步机制。然后，n o d e b 开始下行传输。 1 0 在服务r n c 在下行共享信道中发送无线资源控制信息“激活集更新”( 无线 链路增加) 给移动台。 参数：更新类型，小区识别号，下行扰码，功率控制信息，邻小区信息 1 1 移动台发送无线资源控制信息“激活集更新完成”，通知在服务r n c 。 备注：传输“无线链路存储指示”信息( 步骤6 、7 ) 时机并不一定要与样例一 致。这些信息可以在接入链路控制应用协议约束建立( 步骤5 ) 之前发送，也可 以在传输约束同步( 步骤8 、9 ) 之后发送。 北京邮电大学硕士学位论文基于w c d m a 的分布式无线通信系统性能分析 无线链路的删除： 图3 - 3 说明了删除移动台与受控于目标r n c 的n o d eb 之间的无线链路过程。 图3 - 3 无线链路删除流程图 1 在服务r n c 决定删除与受控于目标r n c 的旧小区之间的链路。在服务k n c 在下行共享信道中发送无线资源控制信息“激活集更新”( 无线链路删除) 给移 动台 参数：更新类型，小区识别号。 2 移动台冻结下行无线链路的接收，并用无线资源控制信息“激活集更新完成” 报告在服务r n c 。 3 在服务r n c 向目标r n c 发送无线网络子系统应用部分信息“无线链路删除 请求”，申请目标r n c 释放无线资源。 参数：小区识别号，传输层地址信息。 4 目标r n c 发送n o d eb 应用协议信息“无线链路删除请求”给n o d eb 。 参数：小区识别号，传输层地址信息 5 n o d eb 释放无线资源，向在服务r n c 发送n o d eb 应用协议信息“无线链 路删除响应”，报告操作成功。 6 目标r n c 向在服务r n c 发送无线网络子系统应用部分信息“无线链路删除 响应”。 7 在服务r n c 运用接入链路控制应用协议，释放i u 川u b 接口数据传输约束。 北京邮电大学硕 。学位论文 基于w c d m a 韵分布式无线通信系统性能分析 无线链路的增加与删除( 同时进行) 图3 - 4 说明了同时删除和建立移动台与受控于目标r n c 的n o d e b 之间的无线 链路过程。这条新增链路是移动台与目标r n c 的第一条链路，所以不存在与己 建链路间宏分集作用。这个过程发生的条件是用于宏分集的无线链路数目已经达 到激活集中所允许的最大值。 图3 - 4 无线链路增加与删除( 同步进行) 流程图 1 一 9 参见1 无线链路的增加中1 - - 9 。 1 0 在服务r n c 在下行共享信道中发送无线资源控制信息“激活集更新”( 无线 链路增加与删除) 给移动台。 参数：更新类型，小区识别号，下行扰码，功率控制信息，邻小区信息 1 1 移动台冻结旧链路的下行接收，启用新链路的下行接收，并发送无线资源控 制信息“激活集更新完成”，通知在服务r n c 。 1 2 - - 1 4 参见2 无线链路的删除中3 一 7 1 4 北京邮电大学硕士学位论文基于w c d m a 的分布式无线通信系统性能分析 3 1 2 基于w m 的d w o s 切换实现 对w c d m a 的切换特性流程有了详细的了解后，在本小节我们对w c d m a - - d w c s 切换算法进行详细的设计与优化。 3 1 2 1 链路测量 据切换中时间触发机制避免“乒乓效应”，切换报告触发周期定为2 0 0 m s 。 在本项目中，参考包调度事件周期，使项目总体一致性得到保持，可以取1 5 个 功控周( 1 5 s l o t s ) 读取链路载干比计算结果，每2 0 个这样的值进行算术平均计 算，即1 5 2 0 = - 3 0 0 个s l o t s ( 3 0 0 2 3 = 2 0 0 m s ) 进行一次切换事件条件地判断。通 过功率控制模块载干比计算函数，完成用户激活集和邻小区集中对应a e 编号的 链路首要导频信道上载干比数值的计算。在每次规定的时问点上( 1 5 倍数s l o t s ) ， 可以根据当前用户激活集和邻小区集中天线编号，获取激活集和候选集中链路的 载千比，分别记录于2 0 个元素的数组中然后在3 0 0 倍数功控时间点上对2 0 个载干比数值进行算术平均，作为用于判断切换是否执行的载干比数据。 3 1 2 2 语音业务切换 我们基于w c d a m 系统的切换测量报告，对w c d m a - d w c s 的测量报告进 行设计。在d w c s 中激活集中链路数目最大值我们设置为4 ( 1 ) 事件1 a ：向激活集中添加新链路。 原来激活集中只有一条链路，则选择候选集中链路载干比最大的链路，测试 其是否满足 1 0 l g m 蛐1 0 l g j l f m + ( 屯一乩z ) ( 3 。9 其中m 。表示候选集中链路载干比最大值，肘。表示激活集中链 路载干比，气是事件1 a 报告范围常数，凡设置范围是5 - 7 d b ，缺省3 d b ， 范围o 1 4 5 d b ，调整步长0 5 d b ；玛。是事件1 a 滞后参数，缺省乩- - 0 d b ， 范围在0 7 5 d b ，调整步长0 5 d b 。 如果满足式( 3 6 ) ，表示希望将该候选集中链路加入激活集，触发切换事 件报告，反馈切换类型( 1 a ) 和该链路a e 编号： 1 5 北京邮电大学硕j | 学位论文壮于w c d m a 的分布式无线通信系统社能分析 继续测试候选集中第二大链路载干比值是否满足式( 3 6 ) ：如果不满足式 ( 3 6 ) 贝t j 退出事件1 a 测试；如果满足表示希望将该候选集中链路加入激活集， 需要反馈该链路a e 编号； 继续测试候选集中第三大链路载干比值是否满足式( 3 6 ) ：如果不满足式 ( 3 6 ) 则退出事件1 a 测试，如果满足表示希望将该候选集中链路加入激活集， 需要反馈该链路a e 编号，并结束事件1 a 测试。 候选集中链路载干比最大的链路如果不满足式( 3 6 ) ，则直接退出事件 l a 测试。 原来激活集中有两条链路，则选择候选集中链路载干比最大的链路，测试其 是否满足 1 0 l g m w 1 0 l 双m 1 + m 2 ) + ( 1 一w ) l o l g m 岍一( 凡一巩2 ) ( 3 7 ) 其中m 。和m 2 分别表示激活集中链里载干比， f 蚴表示m 。和m 2 中 较大者，w 是权重系数， ，= 1 ，取值范围在o 1 0 0 ，步长1 0 。 如果满足式( 3 7 ) ，表示希望将该候选集中链路加入激活集，触发切换事 件报告，反馈切换类型( 1 a 1 和该链路a e 编号； 继续测试候选集中第二大链路载干比值是否满足式( 3 7 ) ：如果不满足式 ( 3 7 ) 则退出事件1 a 测试：如果满足表示希望将该候选集中链路加入激活集， 需要反馈该链路a e 编号，并结束事件1 a 测试。 候选集中链路载干比最大的链路如果不满足式( 3 7 ) ，则直接退出事件 1 a 测试。 原来激活集中有三条链路，则选择候选集中链路载干比最大的链路，测试其 是否满足 1 0 i g 肘c m m - 己们o l g ( 肼l + f 2 + | ! l f ，) + ( 1 一w ) 1 0 l g m 怕一( 屯一e 2 ) ( 3 8 ) 其中m ，、m ：和m ，分别表示激活集中链里载干比，m 蚴表示其中最 大者，w 是权重系数，w - - - - - 1 ，取值范围在0 1 0 0 ，步长1 0 。 如果满足式( 3 8 ) ，表示希望将该候选集中链路加入激活集，触发切换事 件报告，反馈切换类型( 1 a ) 和该链路a e 编号；如果不满足，则退出事件1 a 测试。 北京邮电大学硕士学位论文基于w c d m a 的分布式无线通信系统性能分析 ( 2 ) 事件i b ：从激活集中删除旧链路。 原来激活集中存在四条链路，则选择其中链路载干比最小的链路，测试其是 否满足 1 0 l g 村以o l g ( m 1 + m z + m 3 + m , ) + f t - w ) 1 0 l g m 岍一( j k + 6 k 2 ) 0 9 、 其中嵋、m ：、m ，和m 。分别表示激活集中链路载干比， t 是肘，、m ：、 膨3 和m 中最小值，m 啪是m 。、m ：、m ，和m 。中最大值，是事件 l b 报告范围常数，屯一墨。= 2 d b ，缺省3d b ，范围0 1 4 5 d b ，调整步长 o 5 d b ：日1 - 是事件1 b 滞后参数，缺省q 。= 1 5d b ，范围在0 7 5 d b ，调整 步长0 5 d b ；w 是权重系数，1 4 - - - - 1 ，取值范围在o 1 0 0 ，步长1 0 。 如果满足式( 3 。9 ) ，表示希望从激活集中删除该链路，触发切换事件报告。 反馈切换类型( 1 b ) 和该链路a e 编号；并且继续测试候选集中第二小的链路 载干比是否满足： l o l g mb 以0 1 9 ( m , + m t + m + m ) + 0 - w ) 1 0 1 9 m 蚺一+ h b | 1 0 ) 其中吮表示帆、m ，和肘中第- - , j , 的值 如果满足式0 1 0 ) ，表示也希望从激活集中删除该链路，需要反馈该链路 a e 编号；并且继续测试候选集中第三小的链路载干比是否满足： 1 0 1 9 m 。w l o l g ( m l + 膨2 + f ，+ l f ) + 0 - w ) l o l g 一( 焉+ 王k 2 ) ( 3 1 1 ) 其中 t 表示膨。、m ：、村，和 f 中第三小的值。 如果满足式( 3 1 1 ) ，表示也希望从激活集中删除该链路，需要反馈该链 路a e 编号； 如果不满足式( 3 1 1 ) ，则退出