（通信与信息系统专业论文）tdhspa系统动态信道分配算法.pdf

摘要 随着3 g ( 3 r d g e n e r a t i o n ，第三代移动通信技术) 和移动互联网的发展，移动互 联网的3 g 数据业务将是电信运营商竞争的重点。而当前的3 g 系统不能满足移动 互联网高速率数据业务的需求，伴随着移动互联网的发展，各种增强型3 g 技术逐 步被移动互联网采用。t d - s c d m a ( t i m ed i v i s i o n s y n c h r o n o u sc o d ed i v i s i o n m u l t i p l ea c c e s s 。时分同步码分多址) 是具有中国自主知识产权的第三代移动通信 技术标准，而其增强型技术t d h s p a ( t i m ed i v i s i o n h i g hs p e e dp a c k e ta c c e s s ，时 分高速分组接入) 的发展对中国电信产业具有重要意义。 移动互联网与我们的生活息息相关，人们对网速的要求越来越高。如何满足 用户终端的低功耗、高速移动、高速率传输、上下行不对称传输；保证用户有充 足的信道资源以进行各种移动互联网网上体验、应用；在保证用户q o s ( q u a l i t yo f s e r v i c e ，服务质量) 下进行可靠传输；高效、灵活的d c a ( d y n a m i cc h a n n e l a l l o c a t i o n , 动态信道分配) 算法是解决问题的一种有效手段。 在t d h s p a 系统中，d c a 技术因其信道分配方式灵活，因而在移动互联网 3 g 业务中提高了频谱利用率、信道利用率以及获得了较大的系统容量。目前没有 针对移动互联网的t d h s p a 系统的d c a 算法，基于此，本文提出了一种基于 t d h s p a 系统的移动互联网快速动态信道分配算法。其一：针对t d h s p a 系统 现有快速动态信道分配算法的数据业务中没有优先级次序的不足，提出了一种基 于移动互联网的快速动态信道分配算法。该算法依据数据业务传输时延敏感度、 速率高低等设定不同的优先级，以及部分资源共享的方法，使可移动边界动态信 道分配策略更为灵活。其二：针对t d h s p a 系统提出了快速动态信道分配算法， 使信道得到了充分利用。该算法提出优先考虑上行时隙分配；采用上行低阶调制 编码、下行高阶调制编码，上、下行不对称传输：依据语音信道的空闲状态提出 主、辅频点资源相互借用的标准；使系统容量增加了5 0 。 最后，本文对基于t d h s p a 系统的移动互联网快速动态信道分配算法进行 了仿真验证。仿真结果表明：算法保证了优先服务实时性数据用户、高速率数据 用户，提商了共享资源利用率；算法降低了呼叫阻塞率和掉包率，提高了系统的 广东工业大学硕士学住论文 信道利用率，极大地增加了数据用户数量。 关键词：t d - h s p a ：优先级：移动互联网；动态信道分配；不对称传输；频点互 借 a b s t r a c t a bs t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to f3g ( 3 r d - g e n e r a t i o n ) a n dm o b i l ei n t e r n e t ，3gd a t as e r v i c e o fm o b i l ei n t e r n e ti sc o m p e t i t i v ef o c u sb e t w e e nt h et e l e c o mo p e r a t o r s ，b u tc u r r e n t3 g s y s t e mc a l ln o tm e e tt h em o b i l ei n t e r n e tb u s i n e s sn e e d so fh i g hd a t ar a t e w i t ht h e d e v e l o p m e n to f m o b i l ei n t e r n e t ，e n h a n c e d3 gt e c h n o l o g i e sa r eu s e di nm o b i l ei n t e r a c t t d - s c d m a ( t i m ed i v i s i o n s y n c h r o n o u sc o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ) w i t h c h i n a s i n d e p e n d e n t i n t e l l e c t u a l p r o p e r t yr i g h t s i s t h i r d - g e n e r a t i o n m o b i l e c o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yc r i t e r i a , a n dt d - h s p a ( t i m ed i v i s i o n h i 曲s p e e dp a c k e t a c c e s s ) w h i c hi st d - s c d m ae n h a n c e dt e c h n o l o g yh a sa ni m p o r t a n ts i g n i f i c a n c et o t h ed e v e l o p m e n to fc h i n a st e l e c o mi n d u s t r y m o b i l ei n t e r n e ta n do u rl i v e sa r ec l o s e l yl i n k e d ，h o w e v e rp e o p l ed e m a n df o r h i g h e rr a t eo fn e t w o r kt r a n s m i s s i o n h o wt om e e tt h eu s e rw h od e m a n d st h a ts m a r t p h o n e sw i t hl o w p o w e r , h i g l l - s p e e d a n dm o b i l e ，h i g l lr a t et r a n s m i s s i o n ，c a nb e a s y m m e t r i cf o ru p l i n ka n dd o w n l i n kt r a n s m i s s i o n h o wt oe n s u r et h a tt h eu s e rh a s s u f f i c i e n tc h a n n e lr e s o u r c e sf o rav a r i e t yo fm o b i l ei n t e r n e te x p e r i e n c e ，o n l i n e a p p l i c a t i o n s i no r d e rt og u a r a n t e eu s e rq u a l i t yo fs e r v i c ew em u s te n s u r et h er e l i a b l e t r a n s m i s s i o n t h ed c aa l g o r i t h mw h i c hi se f f i c i e n ta n df l e x i b l ei sa ne f f e c t i v em e a n t os o l v et h ep r o b l e m i nt d h s p as y s t e m ，t h ed c at e c h n o l o g yi m p r o v e st h es p e c t r u me f f i c i e n c y ， c h a n n e lu t i l i z a t i o na n di n c r e a s e st h es y s t e mc a p a c i t yi n3 gs e r v i c e so ft h em o b i l e i n t e r n e t ，b e c a u s et h ed c at e c h n o l o g ym a k e sc h a n n e la l l o c a t i o nf l e x i b l e c u r r e n t l y , t h e r ea r en od c aa l g o r i t h m sf o rt d - h s p as y s t e mo ft h em o b i l ei n t e r n e t ，b e c a u s eo f t h i s ；an e wm o b i l ei n t e r n e tf a s td c aa l g o r i t h mb a s e do nt d - h s p as y s t e mi sp r o p o s e d f i r s t l y ，t h e r ea r en of a s td c aa l g o r i t h m sf o rp r i o r i t yo fd a t as e r v i c e ，an e wm o b i l e i n t e r n e tf a s td c aa l g o r i t h mi sp r o p o s e d t h ea l g o r i t h mb a s e do nt h es e n s i t i v i t yo f t r a n s m i s s i o nd e l a y ，t h el e v e lo ft r a n s m i s s i o nr a t ei ss e td i f f e r e n tp r i o r i t i e s ，w h i l et h e c h a n n e lr e s o u r c e sa r eb e e ns h a r e d t h e ym a k em o v a b l eb o u n d a r yd c as t r a t f g ym o r e i i i 广东工业大学硕士学位论文 f l e x i b l e s e c o n d l y ，an e wf a s td c aa l g o r i t h mw h i c hm a k e sc h a n n e lb e e nf u l l yu t i l i z e d b a s e do nt d h s p as y s t e mi sp r o p o s e d t h ea l g o r i t h mi sp r o p o s e dt og i v ep r i o r i t yt o u p l i n ks l o ta l l o c a t i o n ，a n da d o p tt h en e wm e t h o dt h a tu p l i n k s l o tu s e sl o w l e v e l m o d u l a t i o na n dc o d i n g ，a n dd o w n l i n ks l o tu s e sh i g h - o r d e rm o d u l a t i o na n dc o d i n g ，s o t h e ya rea s y m m e t r i ct r a n s m i s s i o n as t a n d a r dt h a tm a i na n da u x i l i a r yf r e q u e n c y r e s o u r c e sc a nb eb o r r o w e df r o me a c ho t h e rb a s e do nt h ev o i c ec h a n n e lb e i n gi d l eo r c o n g e s t e dh a sb e e np r o p o s e d ，a n ds y s t e mc a p a c i t yi si n c r e a s e db y 5 0 f i n a l l y , an e wm o b i l ei n t e r n e tf a s td y n a m i cc h a n n e la l l o c a t i o na l g o r i t h mb a s e d o n t d h s p as y s t e mi sv e r i f i e d s i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a t ，t h ea l g o r i t h me n s u r e st o s e r v i c ef o rr e a l - t i m ea n dh i g hr a t ed a t au s e r sf i r s t l y ，a n di m p r o v e st h eu t i l i z a t i o n e f f i c i e n c yo fs h a r e dr e s o u r c e s t h ep r o p o s e da l g o r i t h mc a nd e c r e a s et h ec a l lb l o c k i n g r a t i oa n d d r o p p i n gp a c k e tr a t e o fd a t as e r v i c e ，i m p r o v et h ec h a n n e lu t i l i z a t i o n e f f i c i e n c y , a n di n c r e a s et h en u m b e ro fd a t au s e r sd r a m a t i c a l l y k e y w o r d s ：t d h s p a ；p r i o r i t y ；m o b i l ei n t e r n e t ；d y n a m i c c h a n n e la l l o c a t i o n a s y m m e t r i ct r a n s m i s s i o n ；f r e q u e n c ys h a r i n g i v c o n t e n t s c o n t e n t s c h i n e s ea b s t r a c t i e n g l i a s ha b s t r a c t i i i c h i n e s ec o n t e n t s v c h i n e s ec o n t e n t s v h c h a p t e r1e x o r d i u m 1 1 1o v e r v i e wo fd e v e l o p m e n to fm o b i l ei n t e r a c t 1 1 1 1m o b i l ei n t e r n e ta p p l i c a t i o n 1 1 1 2p r e s e n ts i t u a t i o na n dd e v e l o p m e n tt r e n do fm o b i l ei n t e r n e t 2 1 2o v e r v i e wo ft d - h s p as y s t e m 4 1 3r e s e a r c hb a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c e 7 1 4d o m e s t i ca n df o r e i g nr e s e a r c ho fd c aa n de x i s t i n gp r o b l e m 9 1 5o u t l i n eo ft h ed i s s e r t a t i o n 11 c h a p t e r2m o b i l e i n t e r n e tf a s td y n a m i cc h a n n e la l l o c a t i o na l g o r i t h m 1 2 2 1i n t r o d u c t i o n 1 2 2 2r e s o u r c ea l l o c a t i o no ft d - h s p as y s t e mi nm o b i l ei n t e r n e t 12 2 3m im bd c aa l g o r i t h m 13 2 3 1m a i ni d e ao f t h ea l g o r i t h m 1 4 2 3 2a l g o r i t h mp e r f o r m a n c ea n a l y s i s 1 6 2 4c o m p u t e rs i m u l a t i o na n dt h er e s u l t s 18 2 5s u m m a r yo ft h ec h a p t e r 2 1 c h a p t e r 3f a s td y n a m i cc h a n n e la l l o c a t i o na l g o r i t h mf o rt d - h s p as y s t e m 2 2 3 1i n t r o d u c t i o n 2 2 3 2r e s o u r c ea l l o c a t i o no f t d h s p as y s t e m 2 3 3 3f a s td y n a m i cc h a n n e la l l o c a t i o na l g o r i t h mf o rt d - h s p as y s t e m 2 3 3 3 1c h a n n e lc o d i n g 2 4 3 3 2r e s o u r c eb o r r o w i n gs t a n d a r do f m a i na n da u x i l i a r yj j r e q u e n c y ，2 5 v n 广东工业大学硕士学位论文 3 3 3p e r f o r m a n c ea n a l y s i so ft d - h s p am bd c a a l g o r i t h m 2 7 3 3 4f o r m u l ao f t d - h s p am bd c a a l g o r i t h m 2 8 3 4c o m p u t e rs i m u l a t i o na n dt h er e s u l t s 2 9 3 5s u m m a r yo ft h ec h a p t e r ：3 5 c o n c l u s i o n s 3 6 r e f e r e n c e s 3 8 t h e p u b l i s h e dp a p e r sd u r i n gm a s t e r ss t u d i e s 4 1 0 r i g i n a la n n o u n c e m e n t 4 2 a c k n o w l e d g e m e n t 4 3 v i 1 1 移动互联网发展概述 第一章绪论 移动互联网是移动通信和互联网相互融合的产物。移动互联网从传统意义上 的固定位置电脑上网模式转变为如今各种智能移动终端随时随地上网模式。随着 3 g 和互联网的发展，移动互联网整合了二者的优势。移动互联网具有随时、随地、 共享、开放等优势。电信运营商为移动互联网用户提供了网络基础，同时移动互 联网企业为用户提供了各种软件服务；这使得用户能够方便、快捷的接入移动互 联网获取各种移动互联网信息n 制。 1 1 1 移动互联网的应用 以3 g 网络为基础的移动互联网应用，由传统的语音业务收入占据电信运营商 收入的大比重，逐步转变为依靠数据业务的增长带动收入的持续增长。 3 g 电信网络可为移动互联网用户提供图片、彩铃、音乐视频下载、多媒 体等服务，其中移动互联网用户的短信业务持续大幅度增长，也为运营商带 来流量收益。 移动互联网信息服务现在已经慢慢渗透到我们日常生活中。资讯，以天 气预报为代表的资讯定制服务为我们每个人所熟知，新闻、股票、体育、保 险等服务也被广为订阅；交流沟通，移动q q 、飞信、人人网、微博等应用 为用户提供了随时随地的进行交流的服务：娱乐，移动手机电视为用户时时 观看电视节目提供了便捷的服务、手机网上游戏也为用户所普遍应用；w a p ( w i r e l e s sa p p l i c a t i o np r o t o c o l ， 无线应用协议) 手机上网，w a p 业务是移动 互联网中重要的业务之一，为用户提供了电子商务功能，移动用户通过3 g 网络接入互联网，网上可提供e m a i l 、传真、网上交易、位置搜索服务等业 务；商务，包括网上交易、股票买卖、网上购物、网上订机票与酒店、银行 业务、移动支付等业务。现在越来越多的人习惯于通过移动互联网来获取各种 广东工业大学硕士学位论叉 信息，这就使得移动互联网的应用得到飞速发展。 移动互联网的飞速发展为电信运营商带来大量的移动用户，同时电信运 营商的3 g 数据业务随着移动互联网的发展而呈几何级增长。移动互联网中 的交流沟通类业务是推动移动互联网发展的有力助手，其中，手机q q 、飞 信是渗透率最高的手机应用，微博是增幅最快的手机应用。沟通交流类业务 为移动互联网的快速发展与普及立下了汗马功劳。移动互联网的手机应用为 运营商带来大量的数据业务，同时也为电信运营商带来了高额的利润，但快 速发展的移动互联网也对电信运营商提出了较高要求，如有充足的信道、传 输时延小、传输速率高、传输质量高等。这恰恰是本文要解决的问题，即动 态信道分配问题。 1 1 2 移动互联网发展现状与趋势 2 0 1 2 年3 月2 9 日，由中国互联网络信息中心发布的中国移动互联网 发展状况调查报告显示，截至2 0 11 年l2 月31 日，中国手机移动互联网网 民达到3 5 6 亿，智能手机移动互联网网民1 9 亿。随着“三网合一一、“云计 算 、“物联网 的发展，将成为2 0 1 2 年移动互联网发展的助推器n 1 ，。 移动互联网发展的现状： 第一，智能终端正在加速普及。移动互联网随着智能手机的普及而获得 突破性发展。现在电信运营商大力推出千元3 g 智能手机，随着3 g 智能手机的 加速普及，移动互联网正快速渗透到我们日常生活、学习、工作中，q q 、飞信、 微博、手机游戏、手机定位、手机视频等丰富多彩的移动互联网应用已经成为我 们日常生活的必需品，使我们随时能分享信息。 2 0 11 年，从全球范围看，智能终端的购买量超过了p c ( p e r s o n a lc o m p u t e r , 个人计算机) ，随着移动互联网的发展，在未来几年，智能手机的购买量将进 一步超过p c 的购买量。移动互联网的快速发展丰富了传统互联网的内涵， 智能手机的快速普及，中国3 g 商用的快速发展，使我国移动互联网活跃度 日渐提升。随着电信运营商的大力推进3 g 业务、智能终端快速普及，移动 互联网的潜在用户正飞速转变为移动互联网用户。 第二，激烈的移动互联网入口之争。移动互联网入口之争的参与者大致 2 第一章绪论 分为4 类：电信运营商、移动终端厂商、移动互联网企业、传统互联网企业。 他们的竞争从硬件到软件。具体来讲就是从移动终端到手机浏览器、操作系 统、通讯软件、移动电商等多方面来争夺移动互联网用户的入口位置。 移动互联网发展的趋势： 第一，移动互联网应用快速发展。首先，快速增长的移动互联网应用， 大大激发了软件开发工程师的热情。在3 g 市场里，安卓和苹果市场的应用 开发呈现飞速发展趋势。其次，移动电商相对于其它移动互联网应用增长更 快。再次，游戏类移动互联网应用增长较为平缓，而即时通讯类和社区类的 移动互联网应用增长快速。最后，预计云计算的移动互联网应该用增长快速。 第二，智能终端发展迅速。随着宏电、华为、苹果、三星、诺基亚等厂 商在3 g 市场发力，智能终端竞争异常激烈。随着移动互联网智能终端快速 发展，各个厂商非常注重用户体验，使得终端越来越个性化、人性化、多元 化，为移动互联网的快速发展注下活力。 第三，移动互联网用户消费成本下降。随着三大电信运营商积极的普及 3 g 移动互联网智能终端，各大运营商不断通过价格竞争、网络优势等吸引潜 在3 g 用户，这就使得移动互联网用户使用3 g 网络成本下降。智能3 g 终端 厂商在调低价格的同时不断提升终端的性能，以使用户有更好的体验感知， 不断提高用户的使用忠诚度。同时运营商和3 g 终端生产商合作，为消费者 提供预付费送手机的选择，也大大的吸引了移动互联网用户眼球，增力口了3 g 用户使用规模，也大大的降低了用户的成本。运营商与移动互联网应用厂商 的合作，出了专门的定制手机，为用户更好的体验应用，比如q q 定铝机， 这样的定制机大多都采用补贴的形式，也大大的节省了用户的成本。 3 g 移动互联网向用户提供个性化、多元化的应用业务，对运营商和终端 厂商提出了新要求。随着语音处理技术的成熟，语音应用将会飞速发展。随 着技术进步，移动互联网多媒体业务将成为发展的主流现在电信运营商非 常注重用户感知，所以良好的服务质量和较短的业务传输时间对多媒体用户 非常重要。随着语音服务数字化、内容多媒体化，运营商只有提供满意的服 务，才能获得用户的青睐。3 g 移动互联网的各种应用，尤其是多媒体业务为 电信运营商带来大量的数据流量，提高了电信运营商的效益，而如何保证各 种应用业务的传输质量、响应时间等都是本文研究的动态信道分配问题。 3 广东工业大学硕士学位论文 1 2t d h s p a 系统概述 t d s c d m a 是具有中国自主知识产权的第三代移动通信技术标准，而其增强 型技术t d h s p a 的发展对高速率数据业务的承载起到关键性的作用。为了提高数 据业务的传输速率，3 g p p ( 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 ，第三代合作伙伴 计划) 协议在r 5 ( r e l e a s e5 ，版本5 ) 和r 6 ( r e l e a s e6 ，版本6 ) 中分别引入了 h s d p a ( h i g hs p e e dd o w n l i n k p a c k e ta c c e s s ，高速下行分组接入) 技术和 h s u p a ( h i g hs p e e du p l i n kp a c k e ta c c e s s ，高速上行分组接入) 技术，二者统称为 t d h s p a 技术；t d h s p a 系统单频点传输速率由原来3 8 4 k b i t s 提高到高达 2 8 m b p s 的传输速率。t d h s d p a 在物理层新增了3 个信道：h s - s c c h ( h i g hs p e e d s h a r e dc o n t r o lc h a n n e l ，高速共享控制信道) ，h s p d s c h ( h i g hs p e e dp h y s i c a l d o w n l i n ks h a r e dc h a n n e l ，高速物理下行共享信道) ，h s - s i c h ( h i g hs p e e ds h a r e d i n f o r m a t i o nc h a n n e l ，高速共享指示信道) 。t d h s u p a 新增了4 个信道：e p u c h ( e d c hp h y s i c a lu p l i n kc h a n n e l ，e d c h 物理上行信道) ，e a g c h ( e d c h a b s o l u t eg r a n tc h a n n e l ，e d c h 绝对授权信道) ，e h i c h ( e d c hh a r qi n d i c a t o r c h a n n e l ，e d c hh a r q 指示信道) ，e - r u c c h ( e d c hr a n d o ma c c e s su p l i n k c o n t r o lc h a n n e l ，e d c h 随机接入上行控制信道) 。 t d h s p a 系统在t d s c d m a 系统基础上引入了3 种新技术，分别为：a m c ( a d a p t i v em o d u l a t i o na n dc o d i n g ，自适应调制编码) 、h a r q ( h y b r i da u t o m a t i c r e p e a tr e q u e s t ，混合自动重传请求) 、快速分组调度。t d h s p a 由于引入了新技 术使得频谱利用率、信道利用率都得到大幅度提高，同时减少了新业务的响应时 间、阻塞率阻嘲。 a m c 技术： a m c 技术是依据信道情况自适应的调整编码方式和调制的技术。h s p d s c h 信道采用了1 6 q a m ( q u a d r a t u r ea m p l i t u d em o d u l a t i o n ，正交幅度调制) 调制方 式，相比较q p s k ( q u a d r a t u r ep h a s es h i f tk e y i n g ，正交相移键控) 调制每个 符号携带2 b i t 信息，1 6 q a m 调制方式每个符号可携带4 b i t 信息，提高了每个符 号的传输速率。1 6 q a m 调制方式，因为对噪声敏感，所以采用了a m c 技术。基 于u e ( u s e re q u i p m e n t ，用户设备) 上报的c q i ( c h a n n e lq u a l i t yi n d i c a t o r ，信 4 第一章绪论 道质量指示符) 信息，t d h s p a 系统自动调整调制和编码方式。当信道良好时， 采用高阶调制，以传输高速率数据业务，当信道恶化时采用低阶调制方式，以保 证传输质量，保证传输的可靠性。a m c 技术非常适用于数据业务传输过程中的速 率调整，因为可以根据信道情况动态调整调制和编码方式，同样也适用于上、下 行业务不对称时的传输速率调整。 a m c 将不同的调制方式与不同速率的编码结合起来，而系统依据信道情况动 态选择最佳的调制与编码组合。使用a m c 技术的t d h s p a 系统中，在小区中心 的3 g 用户通常被分配较高阶的调制或编码速率；而在小区边缘的3 g 用户被分配 较低阶的调制或编码速率；这样最大限度利用了信道资源，使系统容量达到最大。 a m c 特点： 首先，a m c 根据信道状况调整调制和编码方式，因此传输数据业务时，传输 速率调整非常灵活。在信道好的位置，可传输高速率数据业务；信道干扰较多的 地方，可传输低速率数据业务。 其次，a m c 动态调整调制和编码方式，不涉及功率调整问题，因此系统干扰 变化较小，有助于提高信道传输速率。 h a r q 技术： 移动通信空口链路传输业务时经常丢包，为了保证传输质量，必须克服多径、 路径损耗、干扰等因素。对于不同的业务，保障传输质量的方法也不同。对于实 时性多媒体业务，由于对传输时延要求高，一般通过高效编码、功率控制等来解 决；对于非实时数据业务，多采用h a r q 技术t - ，。 由于非实时数据业务对时延不敏感，对传输质量要求比较高，常通过链路重 传，来保证传输质量。a r q ( a u t o m a t i cr e p e a t r e q u e s t ，自动重传请求) 是指接 收方请求发送方重传出错的数据报文的传输机制，f e c ( f o r w a r de r r o r c o r r e c t i o n ，前向纠错编码) 是指发射端对信号先进行特定的编码之后再进行 传输，接收端按特定的算法解码以达到找出错码并纠错的一种数据编码技术。 h a r q 技术是a r q 技术与f e c 技术相融合的一种链路自适应技术。 随着3 g 的发展，各种数据业务急速增长，h a r q 技术在3 g 世界里扮演 越来越重要的角色。主要原因有：一，数据业务呈现不对称性、突发性，对 时延要求低，但对传输质量要求高：二，数据业务传输环境复杂，容易受到 衰落、多普勒频移、各种干扰和噪声的影响，这些因素容易引起突发错误和 5 广东工业大学硕士学位论文 随机差错，严重影响了传输的可靠性。 h a r q 特点： 首先，h a r q 技术能有效克服干扰、噪声，有效的保护了数据业务的传 输，保证了传输质量。 。 其次，h a r q 技术能有效减少数据传输的时延、增加数据业务重传的效 率。 快速分组调度技术： 快速分组调度功能由无线网络控制器转移到基站中进行，由于基站和移动终 端间直接传输调度信令，因而调度周期变小。基站快速的把信道分配给等待接受 服务的用户，其中包含了两个部分：一，快速控制用户的传输速率，达到对干扰 的有效控制；二，对用户的时隙、码字资源进行快速控制，避免码字资源受限， 达到最大化利用信道资源。在把信道资源分配给用户时需考虑系统的公平性、吞 吐量和各种业务的服务质量要求。 在分组调度信道分配时，各种业务等待接入系统接受服务，要有算法保证各 种业务接入服务的规则，以及各种业务接受服务时间长短、顺序等，来保证各个 业务的服务质量要求。服务质量要求主要包括分组等待时延、时延抖动、分组丢 失率、信道利用率、吞吐量等。目前主要有三种比较经典的分组调度算法：最大 载于比算法、轮循算法、正比公平算法。 最大载干比算法主要思想是信道好的用户会一直接受系统的服务，而信道条 件差的用户则得不至i j 系统的服务，这样严重了影响了部分用户感知，如果经常影 响用户正常使用，- - i 能造成用户转网，这是各大运营商最不愿看到的事情。从资 源利用角度来看，这种算法相对于其他两种算法来说是最不公平的。轮循算法的 主要思想是小区内的每个用户按照某种规则循环的接受系统服务，以便进行数据 传输。算法的优势是保证了每个用户都能公平的接受系统服务，而不是依据信道 条件接受系统服务，算法实现相对其他两种算法比较简单。但该算法没有考虑用 户的信道条件，因而造成系统不能高效利用，使得整个系统信道利用率和吞吐量 比较低。正比公平算法则是系统基于用户的优先级为用户服务的一种算法。优先 级是基于第i 个用户在t 时刻的载干比，载干比越大，优先级越高，由于小区内 的用户载干比是独立且同分布的，因而每个用户在任意时刻获取系统的服务都是 等概率的，因而从一段时间来看，每个用户都可以接入系统相同的时间进行通信， 6 第一章绪论 是一种公平的算法。算法为小区内每个用户分配一个优先级，优先级越高，越先 得到系统的服务，当用户进行一段时间的通信时，用户的优先级变小，系统无法 为其继续服务，这时其他用户的优先级提高，保证了其他用户接入系统接受服务。 我们把最大载干比算法、轮循算法、正比公平算法依次从用户公平性、系统 利用率、等待时延、信道适应性、复杂度等方面进行一个综合比较。公平性：差、 好、较好；系统利用率：高、低、较高；等待时延：长、较长、短；信道适应性： 好、差、较好；复杂度：较小、小、较大。因而从系统服务的公平性、利用率整 体考虑，正比公平算法恰好是系统综合考虑的一种折中算法，很大程度上满足了 系统的各项指标。因而无线通信中经常用正比公平算法实现快速分组调度。 快速分组调度特点： 首先，基站调度周期小，处理时间短，提升了用户感知度。 其次，快速调度机制使基站更加灵活地、快速地控制小区内各移动终端的资 源分配，增加了小区吞吐量。 1 3 研究的背景及其意义 随着3 g 和各种移动通信技术的发展，其中基于t d h s p a 系统的移动互联网 发展速度特别快，移动互联网的飞速发展为电信运营商带来大量的移动用户， 大量的移动互联网用户通过使用移动互联网，为电信运营商带来巨大的3 g 数据业务流量和效益。移动互联网中的交流沟通类业务是推动移动互联网发 展的有力助手，其中，微博是增幅最快的手机应用。随着语音处理技术的成 熟，语音应用将会飞速发展。随着技术进步，移动互联网多媒体业务将成为 发展的主流，3 g 移动互联网向用户提供个性化、多元化的应用业务。现在电 信运营商非常关注用户感知，所以服务质量和传输时间对多媒体用户非常重 要。随着语音服务数字化、内容多媒体化，运营商只有提供满意的服务，才 能获得用户的青睐。 移动互联网的发展让各种移动终端应用应声而起，移动互联网各种应用 使用户能够方便、快捷的接入移动互联网获取各种移动互联网信息，移动互联网 实现了移动互联网用户能够在任何时间、任何地点与其它移动互联网用户进行共 享信息、通信、交流等。但是随着移动互联网的发展，移动互联网用户不断增多， 7 广东工业大学硕士学住论文 如何保证移动互联网用户的各种应用业务的传输质量、响应时间；如何保证 高效利用频点、时隙、扩频码组合而成的信道资源就成为解决问题的关键。 已知的f c a ( f i x e dc h a n n e la l l o c a t i o n ，固定信道分配) 和h c a ( r a n d o mc h a n n e l a l l o c a t i o n ，混合信道分配) 在很大程度上浪费了频率、时隙、扩频码等资源，使信 道不能高效利用，因此研究高效的利用信道方法迫在眉睫，而d c a 技术能高 效、灵活的利用信道资源，受到越来越多的专家和学者关注与研究，使其成为3 g 关键技术之一”i 。 随着移动互联网用户数的增加，蜂窝小区越来越多、导致越区频繁，使得很 多用户经常掉话、网速慢、传输质量低n ”。d c a 技术有效的降低了掉话率，加快 了传输速率，降低了传输时延，保障了传输质量。目前信道分配主要有三种形 式，f c a 、h c a 、d c a ，由于d c a 具有高效、灵活利用信道的特点，因而 目前研究最多的是d c a 技术。通常d c a 技术又细分为两种形式，一是把整 个网络系统资源分配各个基站，通常把这种分配方式称为慢速d c a ；二是把 基站的资源再分配给各个用户，通常把这种分配方式称为快速d c a t ”圳。 我们知道，无线频谱资源、码字资源是非常重要的无线通信资源，要提 高信道利用率、信道容量，降低传输时延、提高传输速度等，信道资源就必 须进行合理的分配，因此产生了信道分配技术。信道分配的意义就是高效、 灵活的利用有限的频谱资源、时隙资源、扩频码资源，以使更多的移动互联 网用户接入、并且保证其传输速率、传输效率、传输质量。 在本课题的研究中，我们考虑主要支持几种最常见的典型业务，会话类业务