（通信与信息系统专业论文）wcdma网络下行链路改进的ovsf编码分配算法.pdf

w c d m a 网络下行链路改进的o v s f 编码分配算法 3 g 技术介绍 摘要 世界各地蜂窝网络和移动电话的使用量正在快速增长。作为朝着第三代( 3 g ) 网络演进的战略组成部分，无线网络运营商现在正把或已经把w - c d m a u m t s 网络投入商业服务中。手机用户已经习惯于依赖优质蜂窝服务，进行业务往来及 保持联系。美国最近增加的规定要求能够实现移机不改号，同时随着世界各地无 线服务供应商之间的竞争不断加剧，用户可以非常轻松地更换运营商。无线网络 运营商设计和维护蜂窝网络、保证高服务质量( q o s ) 至关重要。掉话、不可用和 性能差会降低收入和客户满意度，进而减少客户数量。同时，无线网络运营商正 把重点放在提高效率和营业收入、同时降低运营费用上。 在2 0 世纪8 0 年代以前，移动无线通信行业局限于采用专用系统的军队服务、 商用机构和公共机构，以及海上和航空通信。面向大众推出的第一种产品是局限 于一个基站范围、只覆盖很小区域的手提电话。自动切换等技术创新及硬件成本、 规格和重量的降低，导致2 0 世纪8 0 年代出现了第一代( 1 g ) 移动通信系统。这 些系统基于模拟蜂窝技术。主要包括两种系统：美国a m p s ( 高级移动电话服务 系统) 和北欧n m t 系统( 北欧移动电话) 。尽管这些系统不能兼容，但这些模拟系 统提供了重要的常用功能： 1 用来在基站和手机之间通信的蜂窝结构。 2 在小区之间进行频率复用。 3 在手机从一个小区转移到另一个小区时，在小区之 间进行切换。 4 全双工通信。 5 在系统之间漫游。 6 用来建立呼叫的专用控制信道。 这些1 g 系统的传输质量还急待改进，系统不兼容使得厂商之间几乎不可能 互相协作。 第二代系统在2 0 世纪8 0 年代开始出现。第一个数字蜂窝协议和系统是 g s m ( 全球移动通信系统) 。g s m 非常迅速地普及，因为它采用统一的国际标准， 改善了语音质量，并能够在世界范围内使用一个电话号码和一部移动电话。由 c c i t t 启动、由e t s i 推进的标准化工作，导致1 9 9 1 年出现g s m 标准。g s m 不断发展，增加了更多的特性和功能。目前，世界上已有1 6 0 多个国家使用g s m ， 用户数量超过3 5 亿。据估计，在2 0 0 1 年底，g s m 占整个蜂窝市场的6 3 。 g s m 在空中接口标准中采用t d m a ( 时分多址) 方式。欧洲的g s m 系统在9 0 0 和1 8 0 0m h z 频段中工作，美国的g s m 在8 0 0m h z ( 蜂窝) 和1 9 0 0m h z 个人通 信服务( p c s ) 频段中工作。g s m 还在r f 空中接口上采用g m s k ( 高斯调制位移 键控) 调制方式。 在2 0 世纪9 0 年代早期，实现了与g s m 类似的其它数字蜂窝系统。目前 仍在使用的t d m a i s 1 3 6 ( 临时标准1 3 6 ) 是1 9 9 4 年在美国推出的。运营商可以 简便地从a m p s 转向t d m ai s 1 3 6 ，网络容量可以提高三倍。p d c ( 个人数字蜂 窝) 是日本单独开发的一种t d m a 变通方案。码分多址( c d m a ) 是一种采用扩频 通信原理的蜂窝技术。它通过数字编码系统，而不是t d m a 提供系统接入能力。 移动网络使用的最初c d m a 标准是1 9 9 3 年完成的，称为临时标准9 5 a ( i s 9 5 a ) 。c d m ai s 9 5 系统也称为c d m a o n e ，其容量是1 ga m p s 的1 0 倍，支 持最多2 2 条语音信道和最高1 4 4k b p s 的数据速率，分布在1 2 5m h z 频段中。 在c d m a 中，所有用户都同时共享相同的r f 带宽，彼此之间仅通过扩展代码 进行区分。 为满足对互联网应用迅速增长的需求，人们发现，电路交换基础结构必需演 进到分组交换结构。于是通用无线分组服务( g p r s ) 于1 9 9 7 年首次发布，为g s m 网络中的分组交换技术奠定了坚实的基础。g p r s 为移动用户提供了更高的数据 速率。它在g s m 现有的电路交换网络顶部安装一个分组交换网络，而没有改动 无线接口。通过动态分配多条信道，可以为用户提供更高的数据速率。g p r s 是 增强g s m 核心网络、以面向u m t s ( 通用移动通信服务) 作好准备所采取的第一 步措施。g p r s 还引入了重要的q o s 功能。 为协调全球演进到3 g 移动通信网络的进程，i t u ( 国际电信联盟) 在1 9 9 9 年 评估和接受了1 7 种不同的建议书，作为i m t - 2 0 0 0 ( 国际移动通信标准2 0 0 0 ) 标 准。最重要的i m t - 2 0 0 0 建议书是u m t s ( 通用移动通信系统) 、c d m a 2 0 0 0 ( 作为 i s 9 5 的后续标准) 和e d g e 。t s c d m a ( 时问同步c d m a ) 是中国提出的一种3 g 规范。i t u 把3 g 网络定义为比2 g 系统改善了系统容量和频谱效率的网络。3 g 网 络支持数据服务，在移动通信( 移动) 环境中的传输速率超过1 4 4k b p s ，在固定( 室 内) 环境中传输速率超过2m b p s 。e d g e 。e d g e ( 全球演进增强数据速率) 于19 9 9 年实现标准化，增强了无线接e l ，它采用8 - p s k ( 相位位移键控) 调制技术( g p r s 采用g m s k 高斯最小位移键控技术) 。e d g e 采用链路质量控制程序，用来根 据无线链路质量选择最优的信道编码方案，以提供最大的数据速率。在实践中， e d g e 与g p r s 一起部署，也称为e g p r s ( 增强通用无线分组服务) 。 c d m a 2 0 0 0 。e d m a 2 0 0 0 规范和结构包括多种实现方案，运营商可以根据竞争问 题、现有的基础设施、成本和其它变量，选择最好的传输战略。c d m a 2 0 0 0 分 三个阶段推出。第一个阶段是c d m a 2 0 0 01 x r t t ( 无线传输技术，l 乘以当前 北美c d m a 码片速率1 , 2 2 8 ，8 0 0 个码片秒) ，把代码数量从6 4 个( 早期的i s 9 5 速率) 提高到1 2 8 个。第二阶段包括c d m a 2 0 01 x e v - d v ( 1x 演进到数据语音) 和1 x e v - d o ( 1x 演进到数据优化) ，进一步提高了数据速率。 w - c d m a ( 宽带码分多址) 定义了u m t s 网络的空中接口接入。g s m 和 g p r s 采用时分多址和频分多址技术，与此不同，w - c d m a 允许所有用户同时 传输信息，共享相同的r f 载波。此外，与c d m a i s 9 5 系统( 1 2 5m h z ) 相比， w - c d m a 采用更宽的带宽( 5m h z ) 。另外，w - c d m a 基站不要求宽系统时间同 步，它们也不依赖g p s ( 全球定位系统) 信号。w - c d m a 定义了两种模式：f d d ( 频分x r - r ) 模式，对上行和下行链路采用不同的频率；t d d ( 时分双工) ，上行和 下行承载在一个频率上的交替脉冲中。目前正在部署f d d ，通常称为w - c d m a 。 为进行讨论，w - c d m a 和u m t s 可以互换使用。w - c d m a 有时称为i m t - 2 0 0 0 f d d 。在接入技术上，w - c d m a 也称为u t r a ( u m t s 陆上无线接入) 。u m t s 规范把手机或移动设备称为u e ( 用户设备) ，w - c d m a 基站称为n o d eb 。n o d e b 和基站可以互换使用。在第三代合作项目( 3 g p p ) 的监督下，业内一直在协同 制订早期w - c d m a 规范及进行现场试验，如日本的a r i b ( 无线行业和商业协会) 和欧洲的通用移动电话系统( u m t s ) 。3 g p p 由来自世界各地的全球标准机构组 成。 在老式模拟f d m a 系统，一条频率信道用于用户发送信息( 对a m p s 是3 0 k h z 的带宽) ，另一条信道用于通话期问接收信息。这些发送信道和接收信道会 一直忙，直到通话结束。在高峰期间，许多用户不能接入系统，这会导致网络运 营商收入损失，同时提高了用户的不满意度。t d m a 系统通过进一步把一定的 带宽划分到多个时隙中，改善了这种容量问题。例如，在n a d c ( 北美数字蜂窝) 系统中，3 0k h z 频率带宽可以划分到三个时隙中，用户可以分配某个时隙。通 过这种方式，多个用户可以同时使用相同的双工对。 c d m a 和w - c d m a 系统比f d m a 或t d m a 系统使用宽得多的带宽。这 一带宽被划分成多个代码和特殊的数据流分配给特定的用户，而不是根据频率或 时间划分用户。所有用户同时发送信号，多个用户共享相同的频率载波。每个移 动用户由专用代码和频率进行唯一标识。频率复用。传统蜂窝系统( f d m a 或 t d m a ) 采用频率重用方法，其中仅在某个码型内部复制频率。这降低了使用相 同信道的两个相邻小区基站之间发生干扰的可能。c d m a 和w - c d m a 采用的 方法有一个很大的差别，即每个基站都使用相同的频率。在c d m a 中，前向链 路不是通过频率区分，而是通过伪噪声( p n ) 偏置区分。在w - c d m a 中，前向链 路通过扰码区分。w - c d m a 信号扩展和关联。与t d m a 信号不同的是，w - c d m a 信号对每条r f 信道使用所有可用的带宽。代码信道区分通过对各条信道以数字 方式编码完成，而不是采用频率区分。特定用户的接收机会查找为其分配的唯一 代码，而其余各信道与噪声特性无区别。每条信道通过载频和代码进行唯一标识。 w - c d m a 规范支持3 8 4m h z 的信号带宽。在9 6k b p s 速率上，数据通常需 要大约1 0k h z 的频谱。然后，这些数据被代码速率为3 8 4m b p s 的代码“扩展”， 得到的扩展位称为片码。最后得到的发送扩展速率对w - c d m a 表示为3 8 4 m o p s ，相当于3 8 4 m h z 的带宽。用户移动接收机将查看这一扩展信号及同一 r f 频率时隙中的噪声、干扰和消息。干扰可能来自同- d , 区中的其它用户及相 邻小区。然后，接收机的解调器关联器重新应用代码，恢复原始数据信号。 在w - c d m a 中，每条用户信道通过代码进行唯一识别，代码是扰码和o v s f ( 正交可变间隔扩展系数) 代码的组合。扰码在基站输出前或在用户移动设备输出 前进行组合。扰码对每台设备是唯一的，从而允许接收者用它来识别不同设备。 每个基站扇区通过唯一的扰码识别，也可以同时传输多个代码信道( 其它移动用 户) 。每条信道先唯一地乘以一个o v s f 代码。但要注意，同步信道p s c h 和 s s c h 不经过o v s f 扩展流程。o v s f 代码是正交码，用来区分w c d m a 信 号中的业务信道。w - c d m a 采用长度可变的代码( 4 5 1 2 个码片) 。扩展代码的 长度也称为扩展系数。收到发送的数据序列、并企图使用“错误的”正交码解码的 任何移动电话将把这些信息理解为噪声。在不同时间上求积分时，噪声趋向于零。 这是w c d m a 系统中使用的正交码的一种重要属性。移动电话中的接收机进行 的信号处理，将消除非针对给定移动电话的干扰信号。在同一位置上，o v s f 码 可以被每个基站和手机复用，因为传输设备靠扰码识别。扰码不是j 下交码，因此 可能会成为干扰来源。w - c d m a 系统的一种重要功能是，它拥有适应能力非常 强的无线接口。w c d m a 采用专门设计，通过动态重新分配数据速率，允许多 个用户有效地共享相同的r f 载波。s f ( 扩展系数) 可以每隔1 0m s 更新一次。这 可以更有效地利用系统的整体数据容量。 o v s f 编码 对于w c d m a 来说，选择的扩频码称为正交可变扩频因子( o r t h o g o n a l v a r i a b l es p r e a d i n gf a c t o r ，简称o v s f ) 。该码字的产生机制与w a l s h 码的产生机 制没有太大区别，w a l s h 码用矩阵结构而o v s f 采用树形结构来描述。最初的根 赋值是c o b , l , 0 - - 1 ，由s f - i 升至s f - - 2 时，第1 个子树的第一比特位保留，第 二比特位进行复制，c 。h , 2 , 0 ：1l ，第2 个子树的第一比特位保留，第二比特位进 行相位偏转，c c h , 2 1 = 1 - - 1 ，依此类推，s f = 4 时子树的产生机制与s f = 2 时相同， 码树结构如图： c 血4 ，0 - - - 一11 1 1 c c h , 2 0 一- - - 1 1 l l l c c l 。l , o = l c c h , 4 i = 11 - 1 1 l c c h , 4 2 = 1 11 1 c c h , 2 1 = 1 1 c c h , 4 3 = 1 - 1 11 s f 兰1s f = 2s f = 4 在o v s f 码树结构中，每一阶对应一个s f 值，如s f = 2 时，位于同阶的可用 码字是2 个，s f - - 4 时，可用码字是4 个，依此类推，s f = 8 时，有8 个可用码字。 码字的标识是c c h 其中，sf为扩频因子，no从上至下按序编号。sf值代表,sf,no 原来的一个比特用s f 个码片来表示，如s f = 4 ，一个比特位用4 个码片来表示。 每个码字的长度与s f 值相关，s f = 4 表示码字长度为4 。码字的取值范围，在 上行方向，s f - - 4 、8 、1 6 、3 2 、6 4 、1 2 8 、2 5 6 ；在下行方向，s f - - 4 、8 、1 6 、 3 2 、6 4 、1 2 8 、2 5 6 、5 1 2 。使用位于同一阶的码字，表示原始用户的业务速率是 一致的，才会选择到相同的s f 值。同一阶码字之间是完全j 下交的。当位于不同 阶的码字问存在父子关系时，码字之间具有相关性，在d l 方向也就不能被同时 分配使用。当位于不同阶的码字间不存在父子关系时，码字之问仍是正交关系。 由于父子关系的码字具有相关性，所以在选择码序列时数量会受限。在d l 方向 不考虑公共信道和功率受限，假设所有码字都可以被分配用来通信，在最大情况 下允许同时使用的用户数应当是5 1 2 个。在d l 方向所能支持的最大速率，s f 越小，速率越高，所以在s f = 4 时，速率是最大。但在s f = 4 是，只能用c 。h 1 、, 4 c 。h , 4 2 、c 。h , 4 3 三个码字，这是因为c 。h , 4 , o 产生的子码字序列要被分配给公共信道 使用。所以c 。h , 4 0 树不能使用，用户的2 m 速率就是同时占用s f - - 4 的三个码字 获得的。s f = 4 时单信道的s y m b o lr a t e - - 3 8 4 4 = 9 6 0 k s y m b o l s ，这只是其中一 路( i 或q 路) 上的速率，两路信号在d l 方向是通过串并转换之后获得的，奇 偶比特分开，速率减半。所以在恢复到原始比特时，首先要经过串并转换的逆过 程，将i 路9 6 0 k 信号和q 路9 6 0 k 信号叠加，成为2 x 9 6 0 = 1 9 2 0 k b p s 速率的信号， 这才是经过信道编码、交织等基带信号处理过程之后的信号速率。在1 9 2 0 k b p s 中有用信息只占7 6 8 k b p s ，这是进行基带信号处理前的有效速率，相当于用户单 信道上的原始信息速率只有7 6 8 k b p s ，只有同时得到d l 方向上三个信道的物理 链路，b i tr a t e = 3x7 6 8 = 2 1 m b p s ，才能满足最大2 m 的业务。所以2 m 速率指 的是用户的比特速率，在规范中被归为2 0 4 8 业务。 o v s f 的分配原则：在d l 方向，根据用户的业务请求由r n c 动态分配，在 同一阶情况下，初始状态时，是按由上到下的原则分配，在使用状态下，对空闲 资源，也是从上到下按序分配。从r n c 的动态资源管理来说，假设在s f = 8 层， 已有5 个用户分别占用5 个码字信道( 0 、2 、6 码字未用) ，在不考虑上行链路 的干扰受限和下行链路的功率受限时，有第6 个用户( 业务速配要求s f = 4 ) 申 请接入时，r n c 允许接入，分配码字时可以采用二种方案，第一种称为a u t o p a t c h i n g ( 打补丁) 方案，所谓补丁现象，是指由于码字资源的按序分配，个别 用户在放弃码字时，会出现不相邻码字被分别占用的现象，如3 、7 码字占用而 2 、6 码字未占用。所以当第6 个用户申请接入时，可以将占用码字3 的用户重 新配置，使占用码字6 信道，将2 、3 码字的父码字( s f = 4 ) 分配给用户6 ，这 个过程即为a u t o - - p a t c h i n g 过程；第二种称为s e l f - - s p l i t t i n g ( 自我分裂) 方案， 将申请s f = 4 的用户分裂，使分别占用2 个s f = 8 的信道来实现。二种方案优 选第二种，因为无线链路重建需要涉及相应的信令过程，同时，二个s f = 8 的 功率和一个s f = 4 的功率是不等效的。在速率适配时，r n c 会优先选择s f 值高 的物理信道，以降低功率。在u l 方向的码字分配，现阶段在专用的信令和业务 信道上，只能分配每阶中的一个码字，即c 。h ，s f , s f 4 的码字，如c 。h , 4 l 、c 。h ，8 ，2 等。 该码字是1l l 一1 的重复，只是根据速率不同s f 值的不同而重复的次数不 同。这是针对单业务单信道情况的码字分配方案，将来如果一个移动台支持多个 业务，码字分配就会发生变化，该原则不再发生作用。一般认为在上行链路上所 要求的速率不是很高，区分用户是通过扰码来区分的，不同用户之间无需通过扩 频码来区分用户，所以可以简化码字的分配方式，现阶段无需通过扩频码来区分 物理信道，对相同速率的业务可以分配相同的扩频码字，而只通过扰码来区分用 户。r n c 的这种分配方式称为半静态分配方式。 根据上述的分配原则，一个小区在d l 方向码字最多只能分配一个2 m 业务 的承载，这称为码字缺陷( s h o r t a g e ) 。为了弥补缺陷，规范中规定了付扰码 ( s e c o n d a r ys c ) 的概念，对相同的扩频码，为了达到重复使用的目的，以满足 多用户的业务需求，可以通过付扰码加以区分。在同一个扰码下，o v s f 码树只 能使用一次，对同一个小区来说，最多可以分配1 个主扰码和1 5 个付扰码，即 o v s f 可以重复使用1 6 次，所以码字资源是足够使用，只是现阶段仍暂不使用 付扰码。从码字角度考虑容量是不受限的，受限的是下行链路上的功率和上行链 路上的干扰，也就是在下行链路上允许提供多少个2 m 用户取决于小区最大允许 功率数。 码字的正交性在同步前提下完全正交，非同步条件下会发生相位偏转。信号 在下行链路是所有码字叠加后进行发射的，所有码字同步且正交，到达移动台后， 移动台接受来自不同小区的信号，码字会发生偏转，可以通过主扰码加以区分和 过虑，从而接受本小区的信号。本小区信号由于多经产生的时延对于移动台来说， 无论是有用信号还是干扰信号都是一样的。所以对于信道化码的码字要求只是完 成扩频及基本正交就可以。在上行链路，每个移动台各自发射独立的信号，传播 时延及发射时间不同，基站侧接受仍是所有信号的叠加，上行链路上的信号相关 性较差，不可能同步，所以要选择相关性比扩频码要好的扰码来区分不同用户， 对扰码的特性要求较高。 对于扰码来说，系统选择的是伪随机序列( p n 序列) ，p n 序列的码字与窄 代c d m a 不同，窄代c d m a 是m 序列，w c d m a 选择的是g o l d 序列。序列不 同指的是产生的机制不同，从而会有不同的相关特性。p n 序列产生的基本原理 如图所示： 以三个移位寄存器为例，每一位的初始赋值称为状态值，假设为0 0 1 ，最后 位的状态值作为p n 序列的输出，序列产生如下： 序列 第一位 第二位第二位p n 输出 ol ll0o0 2ol0o 3 10 l 1 41l00 5ll1l 60ll1 7o 0 1l 产生的p n 序列为1 1 1 0 1 0 0 1 的周期性重复，循环周期称为p n 序列的长度= 2 n 一1 ，其中i i 为移位寄存器的个数，例中n - - 3 ，所以序列长度为7 位，每7 位 之后会重复一次。由于选择p n 序列的长度、寄存器抽头及初始赋值各不一样， 将会产生不同的p n 序列。p n 序列每偏移一个相位，就可以截取2 n l 长的p n 序列，也就是对于周期为2 n 一1 的p n 序列可以有2 n 一1 个。 在u m t s 中，上行链路的p n 序列采用2 5 位移位寄存器，i 路q 路分开各是 2 5 位寄存器，可以看成同一个扰码。扰码周期( 长度) 为2 2 5 1 。根据扰码产 生的机制，首先寄存器的赋值是变化的，对q 路来说，初始赋值为全“1 码， 对i 路来说，初始赋值的前2 4 位有r n c 动态分配，也就是r n c 分配给移动台 一个2 4 位的识别符，这个识别符将作为p n 序列产生的寄存器前2 4 位的初始赋 值，再加上第2 5 位的状态值“1 ”。在上行链路方向上每个移动台由于所得的状 态值不同的，所以产生的码序列是不同的，相当于在该方向上实际可以使用的扰 码是2 2 4 个。g o l d 码产生的码序列的自相关性是非常好的，但由于只是初始赋值 的不同，所以不同的p n 序列不是完全正交，只是近似正交。但由于码序列长度 较长，克服了正交特性的不足，因为码字越长，正交性越好。所以在u m t s 中， 系统不需完全同步，只要近似同步就可以。在上行链路，还可以选择短扰码，该 扰码周期是2 5 6 ，该技术在将来会被引入，当在上行链路上使用短扰码时，为克 服码间干扰，对r a k e 接受机会有较高要求，会采用多用户监测技术( m u d ) 来 代替r a k e 接受机制，目前使用的还是长扰码。在实际使用中，系统会每1 0 m s 截取p n 序列中的3 8 4 0 0 c h i p s ，使扰码速率位3 8 4 m c h i p s ，所以只使用了p n 序 列中的一段。 在下行方向上的扰码仍然选择的是长扰码，它的初始赋值及周期是固定的。 采用1 8 位的移位寄存器，周期是2 1 8 1 - - 2 6 2 1 4 3 ，而实际在下行链路上可以使 用的扰码规范只定义了8 1 9 2 个，作为c e l li d ，规范只定义了8 1 9 2 个扰码，并 分配到5 1 2 个小区，每个小区可以使用1 6 个扰码，包括1 个主扰码和1 5 个付扰 码。1 5 个付扰码完成对o v s f 的复用。相当于可用码字是1 6x5 1 2 = 8 1 9 2 个。 也就是每5 1 2 个小区会重复使用8 1 9 2 个码字。对于下行链路上的主扰码，规范 中同时又将5 1 2 个主扰码分成了6 4 组，每组由8 个主扰码构成，而付扰码与主 扰码是绑定的。下行链路扰码采用静态分配。也就是下行链路的扰码是利用同一 p n 序列的不同偏置( o f f s e t ) 来区分，并完成每1 0 m s3 8 4 0 0 c h i p s 的截取而获得 的。下行链路的扰码具有非常好的自相关性，在同步的前提下，1 0 0 相关，在 非同步条件下，也能满足近似正交。而不同码字之间也有较好的互相关性，在同 步的前提下，1 0 0 相关，在非同步条件下，也能满足近似正交。为使相邻小区 间码字的相关性最好，所以在网络建设时对5 1 2 个码字要进行码字规划。 经典o v s f 编码分配算法 基本分配策略 当一个呼叫来临时他对应码的分配在码树上直接分配包含3 种方案：随机 方案、顺序办案及拥挤方案。在下面的5 层码树中，例如来了一个呼叫2 r 在 第2 层的码树中候选码有4 个c 2 1 ，c 2 2 ，c 2 1 ，c 2 6 。等概率选取其中一个进行 分配，这是随机方案( r a n d o m ) 。选取最左边或者最右边一个码c 2 1 或c 2 5 ，这是 顺序( o r d e r ) 方案。根据拥挤( c r o w d e d - - f i r s t ) 方案，比较他们的母码，对应容量大 的被选中。首先c 3 1 被放弃，他包含的予树枝没有码被使用，c 2 1 的母码是c 3 2 ， c 2 6 的母码是c 3 3 。c 3 3 的容量大于c 3 2 ，他包含的子树枝中有两个码使用，所 以c 2 6 被选中。之前文献结果显示拥挤方案能提高系统容量，降低阻塞率。 5 层码树不例 动态分配法 码树在分配一系列码字后，不可避免码树变成了碎片。虽然码树系统的容量 大于k r ，但是速率为k r 的新呼叫由于没有合适的码字而导致呼叫阻塞。为了进 一步提高系统利用率，当有码字释放时，重新调整码，使码树变得紧凑，为新呼 叫留下大的码空间。重新分配涉及到系统的成本。有文献提出了一种动态算法， 它基于( c o d e p a t t e r n ) 的寻找。如下图中，一个8 r 的呼叫来临，在第4 层码树中， c 4 1 是最小成本的码，因为他的子树枝中只有2 个码c 3 l 和c 1 2 被使用。当重 新分配c 3 1 时，c 3 3 是第3 层中最小成本的码，因为他只有c 1 2 被使用。根掘 直接放置码c r o w e d - - f i r s t 方案，c 1 2 被放到c 1 3 的位置上。c 8 1 就可以放到c 3 8 的位置上，c 3 7 被放置到c 3 2 的位置上。最后c 4 1 的子树枝被腾空，8 r 的呼叫 就不会阻塞了。 5 层码树示例 c 1 麓 改进的o v s f 编码分配算法( i m p r o v e dr e g i o nd i v i s i o na l l o c a t i o n ) 在本文提出的改进算法中，如下图所示，本文引入了两种新符合，它们分别 为：呼叫回来的代码c h 和新呼叫来访的代码c v 。对于呼叫回来的代码c h ， 用一组代码来维持某种特定需要的呼叫速率。当一个被新初始化的呼叫请求来 临时，我们就用新呼叫来访代码来标示它。因此，所有来访的代码都是已经被预 约的代码。根据改进算法的流程显示，基站的第一项任务就是检查现有的资源。 无线资源管理器计算所有来访呼叫需要的代码量、其对整个网络的干扰层级以及 呼叫来电要求的网络质量。如果这一要求得到满足，然后在它的c h 码簇中检查 闲置转让扩频码，如果发现空闲的就分配，如果没有发现，则继续检测其他级别 的码簇。如果最终在其他级别的码簇中找到了可分配的码字，则代码分配任务和 会话启动。 同时在每帧开始的时候都要求利用c v 回溯它们的母代码簇以检查是否有新 的空缺被释放。如果有则代码分配从新呼叫访问码转向母簇码。如果转让( 正交) 代码没有被发现在所有区域，则呼叫被封锁。在这方面的代码调动还是有局限的 因为某一特定会话只有一个代码重分配可以进行。 改进的区域分配划分 关键词：c d m a 带宽通道码分配无线码阻仿真 a n i m p r o v e dr e g i o nd i v i s i o na l l o c a t i o no fo r t h o g o n a lv a r i a b l e s p r e a d i n gf a c t o rc o d e si nt h ed o w n l i n ko fw c d m a n e t w o r k a b s t r a c t t h et h i r dg e n e r a t i o n3 gt e c h n o l o g yi sb u i l ti no r d e rt of i l lt h el i m i t a t i o n s e x p e r i e n c e d i nt h e2 gw h i c hh a n d l e s o n l y v o i c e s i g n a l s 3 gm o b i l e c o m m u n i c a t i o ns y s t e m si sm e a n tt os e a m l e s s l yi n t e g r a t eaw i d ev a r i e t yo f c o m m u n i c a t i o ns e r v i c e ss u c ha sh i g hs p e e dd a t a ，v i d e oa n dm u l t i m e d i at r a f f i c t o g e t h e rw i t h t h ev o i c es e r v i c e s w i d e b a n dc o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s w c d m ai st h ea c c e s st e c h n o l o g ye m p l o y e di nt h e3 gn e t w o r kb yu r r st oc a r t e r f o rt h e s es e r v i c e s i nt h i st h e s i sw ep a r t i c u l a r l yd w e l to nt h ed o w n l i n ko ft h e p h y s i c a ll a y e ro ft h ea i ri n t e r f a c ew h i c hr e l a t e st oo r t h o g o n a lv a r i a b l es p r e a d i n g f a c t o ro v s fc o d es e l e c t i o no ra l l o c a t i o n s i n c et h eo v s fc o d ei st h e c h a r a c t e r i s t i cc o d et h a tg a v ew c d m ai t su n i q u ef e a t u r eo fa l l o w i n gm u l t i p l e u s e r st h ea b i l i t yo fu s i n gt h ew h o l ea v a i l a b l eb a n d w i d t hs i m u l t a n e o u s l yw i t hl i t t l e o rl e s si n t e r f e r e n c e w es i m u l a t e dac o d ea l l o c a t i o ns c h e m ec a l l e di n 口r o v e d r e g i o nd i v i s l 0 na l l o c a t i o nt om a n a g et h e s el i m i t e do v s fc o d e st o e n a b l et h em o b i l e s y s t e m a c c o m m o d a t ea s m a n y a s p o s s i b l e u eu s e r e l e m e n t m o b i l en o d e sn 烈a tt h es a m et i m e m o r ef a i r e ra n dw i t h o u tc o d eb l o c k i n g w ec o m p a r e do u rr e s u l tw i t ha l r e a d ye x i s t i n gi d e a r d a k e y w o r d s ：w i d e b a n dc d m a ，c h a n n e l i z a t i o nc o d ea l l o c a t i o n ，c o d eb l o c k i n g w i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n s ，s 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p 犍日期：2 盈蚌 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) 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 日期：盟q k k 日期：2 口0 呈i c h a p t e r1 i n t r o d u c t i o n t h et l l i r dg e n e r a t i o n3 gw i r e l e s sn e t w o r ki sb o r no u to fd e v e l o p m e n ti nb o t ht e c h n o l o g ya n d d e m a n db ys u b s c r i b e r sf o rh i g h e rb i tr a t es e r v i c e s i ti sm e a n tt op r o v i d es e a m l e s ss e r v i c e st o a n y b o d ya n y w h e r ea n da n y t i m es u c ha sm u l t i m e d i at r a f f i c ，d a t aa n dv o i c e t h ef i r s tg e n e r a t i o n n e t w o r ki sm a i n l ya n a l o g ，w h i l et h es e c o n dg e n e r a t i o nn e t w o r ki sd i g i t a lb u to n l ym e a n tt os e r v e v o i c es e r v i c e s t h e3 gm o b i l es y s t e m sa r eb a s e do ns y s t e m sk n o w na sc o d ed i v i s i o nm u l t i p l e a c c e s sc d m a t h i sh a saf u n d a m e n t a ld i f f e r e n c et o2 gw h i c hu t i l i z e st h et i m ed i v i s i o nm u l t i p l e a c c e s st d m at e c h n o l o g y , w i d e l yu s e di nn e t w o r k st h r o u g h o u tt h ew o r l dt o d a y u m t s r e p r e s e n tt h e3 gm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o ns y s t e m s 1 13 gw i r e l e s sn e t w o r k 2 r i dg e n e r a t i o nn e t w o r k sw e r em a i n l yd e s i g n e dt oo f f e rv o i c es e r v i c e st oi t ss u b s c r i b e r s s i n c e s u p p o r tf o rv o i c ec a l l si st h em a i nr e q u i r e m e n t ，t h e2 ga i ri n t e r f a c ew a sb u i l tt om e e tt h i sn e e d w i t hm a x i m u me f f i c i e n c yp o s s i b l e h o w e v e rt h ed e m a n do ft h es u b s c r i b e r sh a sc h a n g e df r o m j u s tv o i c ec a l l st oi n c l u d em u l t i m e d i as e r v i c e so v e rt h em o b i l en e t w o r k s t h e3 坩g e n e r a t i o n n e t w o r k ( 3 g ) i sb o r ni no r d e rt os u p p o r tm u l t i m e d i as e r v i c e sa th i g h e rb a n d w i d t h s a p a r tf r o m t h ee v e rg r o w i n gd e m a n do ft h es u b s c r i b e r s ，t e c h n o l o g i c a la d v a n c e m e n th a dr e n d e r e dt h e e x i s t i n g2 gt e c h n o l o g yo b s o l e t e t h ea i ri n t e r f a c ec o n s i d e r e dm o s te f f i c i e n tt h e ni sn o w f o u n dt o b em a n yf o l d sl o w e ri np e r f o r m a n c ew h e nc o m p a r e dt ot h en e w l yd e v e l o p e da i ri n t e r f a c e s t h e3 ga i ri n t e r f a c ea m o n go t h e r sn e e d st om e e tt h ef o l l o w i n gc o n d i t i o n s s u p p o r tb i tr a t eo fu pt o2 m b p s s u p p o r tv a r i a b l eb i tr a t es e r v i c e s s u p p o r ts e r v i c e sw i t hd i f f e r e n tq u a l i t yr e q u i r e m e n t s t os i m u l t a n e o u s l yc oe x i s tw i t h2 gw i t hi n t e rs y s t e mh a n d o v e r h i g h e rs p e c t r u me f f i c i e n c y 1 2m u l t i p a t hr a d i oc h a n n e l sa n dr a k er e c e p t i o n r a d i op r o p a g a t i o ni nt h el a n dm o b i l ec h a n n e li sc h a r a c t e r i z e db y m u l t i p l er e f l e c t i o n d i f l c r a c t i o n a n da a e n u a t i o no ft h es i g n a le n e r g y t h e s ea r ec a u s e db y t h en a t u r a lo b s t a c l e ss u c ha sb u i l d i n g s ， h i l la n ds oo nt h e r e b y r e s u l t i n gi nm u l t i p a t hp r o p a g a t i o n t h e s em u l t i p a t hs i g n a l sc a nb e r e c e i v e da