（通信与信息系统专业论文）tdscdma系统的接纳控制策略的研究.pdf

重庆邮电大学硕士论文摘要 摘要 随着多媒体数据业务的不断增长，移动业务的组成将日趋多样化，同时也对 无线接入网络提出了更高的要求。在目前无线频谱资源相对有限的情况下，如何 有效的管理和分配无线资源，提高无线资源的利用效率，又能够提供满足不同业 务需求的服务，这不仅是网络优化的主要内容，而且是衡量一个网络服务优劣的 重要性能指标。因而，接纳控制作为无线资源管理的一个重要组成部分，已成为 当前研究的热点。 本文介绍了t d s c d m a 系统的特点，建立了用于分析系统容量的数学理论模 型，分析了邻小区与服务小区干扰因子、联合检测因子、智能天线增益因子与多 载波干扰因子对系统容量的影响，并给出两种针对性的接纳控制算法。针对具有 不同服务质量的呼叫业务，给出一种适用于d c h 信道的可变速多媒体业务的资源 再分配接纳控制算法，该算法考虑了当前的系统业务构成与呼叫业务的服务质量， 根据不同的情况进行资源的再分配与接纳，以提高呼叫的接纳率和系统频谱效率。 在t d s c d m a 系统引入h s d p a 技术后，针对h s d s c h 传输信道吞吐量大，峰 值传输速率高的特点，给出一种d c h 与h s d s c h 传输信道动态配置的接纳控制 算法，该算法根据系统中话音业务与数据业务的不同业务负荷，动态地配置d c h 与h s d s c h 传输信道，以提高不同业务负荷情况下系统的接纳率与资源利用率。 同时，参考相关的文献资料，建立了系统的小区模型、无线传输环境模型、 扇区天线模型、用户移动和业务模型，完成了t d s c d m a 系统仿真平台的搭建， 对该文提出的两种算法进行了仿真，验证了算法的有效性，并给出了结果与分析， 这对t d s c d m a 系统的网络建设规划与优化提供了重要的参考依据和借鉴。 关键词：t d s c d m a ，容量分析，呼叫接纳控制，排队，降速，强拆，动态信道 转换 重庆邮电大学硕士论文 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h ec o n t i n u o u sg r o w t ho fm u l t i m e d i ad a t as e r v i c e s ，m o b i l eb u s i n e s st y p e s w i l lb e c o m ei n c r e a s i n g l yd i v e r s e ，b u ta l s oo nt h ew i r e l e s sa c c e s sn e t w o r kh a sp u t f o r w a r dh i g h e rr e q u i r e m e n t s i nt h ec u r r e n tw i r e l e s ss p e c t r u mu n d e rr e l a t i v e l yl i m i t e d c i r c u m s t a n c e s ，h o wt oe f f e c t i v e l ym a n a g ea n da l l o c a t ew i r e l e s sr e s o u r c e s ，i m p r o v et h e u t i l i z a t i o ne f f i c i e n c yo fr a d i or e s o u r c e s ，a n dm e e td i f f e r e n tq u a l i t i e so ft h es e r v i c e ，t h i s i sn o to n l yt h em a i nc o n t e n to ft h en e t w o r ko p t i m i z a t i o n , a n da l s oak e yp e r f o r m a n c e i n d i c a t o r so ft h en e t w o r ks e r v i c e t h e r e f o r e ，t h ea d m i s s i o nc o n t r o lt a k e st h er a d i o r e s o u r c em a n a g e m e n tai m p o r t a n tc o m p o n e n t , h a sb e c o m et h ec u r r e n tr e s e a r c ht h eh o t s p o t i nt h i sd i s s e r t a t i o n , a n a l y s i st h e c h a r a c t e r i s t i e so ft h et d - s c d m as y s t e m ， e s t a b l i s ht h em a t h t h e o r e t i c a lm o d e lo fa n a l y s i so fs y s t e mc a p a c i t y ，a n a l y z et h ei m p a c t o ns y s t e mc a p a c i t y ，f o re x a m p l e ，t h ea d j a c e n ta n di t s e l fc e l li n t e r f e r e n c ef a c t o r , c o m b i n e dd e t e c t i o nf a c t o r s ，s m a r ta n t e n n ag a i nf a c t o ra n dm u l t i c a r r i e ri n t e r f e r e n c e f a c t o r , a n dp r o p o s et w os p e c i f i ca d m i s s i o nc o n t r o la l g o r i t h m w i t hd i f f e r e n tq u a l i t i e so f s e r v i c e , o n ef o rd c hc h a n n e lv a r i a b l es p e e dm u l t i m e d i as e r v i c e sa d m i s s i o nc o n t r o l a l g o r i t h mf o rt h er e d i s t r i b u t i o no fr e s o u r c e si sp r o p o s e d i tt a k e si n t oa c c o u n tt h e c u r r e n ts y s t e mc o m p o s i t i o na n dt h eq u a l i t i e so fs e r v i c eo ft h ec a l lb u s i n e s s ，t h e nc a r r y o nt h er e d i s t r i b u t i o no fr e s o u r c e sa n da c c e p t a n c ea c c o r d i n gt od i f f e r e n tc i r c u m s t a n c e s t h u si m p r o v et h ec a l la c c e p t a n c er a t e ，w h i l ei m p r o v i n gt h es y s t e ms p e c t r a le f f i c i e n c y a f t e rt h ei n t r o d u c t i o no fh s d p at e c h n o l o g yi nt h et d s c d m as y s t e mc e l l ，f o rt h e l a r g et h r o u g h p u ta n dh i 。g hp e a kt r a n s f e rr a t eo fh s d s c ht r a n s m i s s i o nc h a n n e l ，a d y n a m i cc o n f i g u r a t i o no ft h ea d m i s s i o nc o n t r o la l g o r i t h mo fd c ha n dh s - d s c h t r a n s m i s s i o nc h a n n e li sp r o p o s e d ，w h i c hd y n a m i c a l l yc o n f i g u r et h ed c ha n d h s d s c ht r a n s m i s s i o nc h a n n e la c c o r d i n gt ot h ed i f f e r e n tt r a f f i cl o a do ft h ev o i c e s e r v i c e sa n dt h ed a t as e r v i c e s i tc a ni m p r o v et h es y s t e ma c c e p t a n c ea n dr e s o u r c e u t i l i z a t i o ni nd i f f e r e n to p e r a t i o n a ll o a dc o n d i t i o n s m e a n w h i l e ，r e f e r e n c et or e l e v a n tl i t e r a t u r e ，e s t a b l i s ht h es i m u l a t i o ns y s t e mo ft h e e e l lm o d e l ，t h ew i r e l e s st r a n s m i s s i o ne n v i r o n m e n tm o d e l ，t h es e c t o ra n t e n n am o d e l ，t h e u s e rm o b i l i t ya n ds e r v i c em o d e l s ，c o m p l e t et h es i m u l a t i o np l a t f o r mo ft d - s c d m a s y s t e n l ，s i m u l a t et h et w oa l g o r i t h m sw h i c ht h e d i s s e r t a t i o np r e s e n t s ，a n dg i v e st h e r e s u l t sa n dt h ea n a l y s i s ，w h i c hp r o v i d e sa ni m p o r t a n tr e f e r e n c ef o rn e t w o r kc o n s t r u c t i o n 重庆邮电大学硕士论文 a b s t r a c t s y s t e mp l a n n i n ga n do p t i m i z a t i o no f t d - s c d m as y s t e m k e yw o r d s ：t d s c d m a , s y s t e mc a p c i t y , c a l la d m i s s i o nc o n t r o l ，q u e u i n g , d e c e l e r a t i o n , d e m o l i t i o n , d y n a m i cc h a n n e lt r a n s l a t i o n 重庆邮电大学硕士论文缩略语表 缩略语 3 g 3 g p p a c 己 a c l r a c s a t m c d m a c m d a 2 0 0 0 c a c c s d c a d c h d s c d m a d s - w c d m a d w p t s e d g e f a c h f e c f d d g p g p r s g s m 缩略语表 英语解释 3 r dg e n e r a t i o n 3 r dg e n e r a t i o np a r t n e r s h i p p r o j e c t a d j a c e n tc h a n n e li n t e r f e r e n c e p o w e rr a t i o a d j a c e n tc h a n n e ll e a k a g ep o w e r r a t i o a d j a c e n tc h a n n e ls e l e c t i v i t y a s y n c h r o n o u st r a n s f e rm o d e c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c , c , e s $ c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s 2 0 0 0 c a l la d m i s s i o nc o n t r o l c i r c u i ts w i t c h e d d y n a m i cc h a n n e la l l o c a t i o n d e d e a t e dc h a n n e l d i r e c ts p r e a dc o d ed i v i s i o n m u l t i p l ea c c e s s d i r e c ts p r e a dw i d e b a n dc o d e d i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s d o w n l i n kp i l o tt i m es l o t e n h a n c e dd a t ar a t ef o rg s m e v o l u t i o n f o r w a r da c c e s sc h a n n e l f o r w a r de r r o rc o r r e c t i o n f r e q u e n c yd i v i s i o nd u p l e x g u a r dp e r i d g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l e c o m m u n i c a t i o n s v l 中文解释 第三代移动通信 第三代移动通信伙伴计划， 负责制定w c d m a 标准 邻近道干扰功率比 邻近道泄露功率比 邻近信道选择性 异步传输方式 码分多址 码分多址2 0 0 0 呼叫接纳控制 电路交换 动态信道分配 专用传输信道 直接扩频码分多址 直扩宽带码分多址 下行引导时隙 g s m 演进的增强型数据速率 前向接入信道 前向纠错 频分双工 保护间隔 通用分组无线业务 全球移动通信系统 重庆邮电大学硕士论文 缩略语表 h c h s d s c h h s d p a h s u p a i s c p i s 一9 5 i s i 兀u i t u t i u i u b i u r j d l c m u d 删 m c c d m a n o d e b q o s p c p s p s r a b r a c h r n c r n s h a n d o f fc o n t r o l h i g l ls p e e dd o w n l i n ks h a r e d c h a n n e l h i g l ls p e e dd o w n l i n kp a c k e t a c c e s s h i 曲s p e e du p l i n kp a c k e ta c c e s s i n t e r f e r e n c es i g n a lc o d ep o w e r i n t e m p o r a ys t a n d a r d - 9 5 i n t e rs y m b o li n t e r f e r e n c e i n t e r n a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o n s u n i o n i n t e r n a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o n s u n i o n - t e l e c o m m u n i c a t i o n r e f e r e n c ep o i n tb e t w e e na c c e s s a n ds e r v i n gn e t w o r kd o m a i n s i u bi n t e r f a c e ( b e t w e e nn o d eb a n d r n c ) h ri n t e r f a c e ( b e t w e e nr n ca n d r n c ) j o i n td e t e c t i o n l o a dc o n t r o l m u t i u s e rd e t e c t i o n m u l t i p l ea c c e s si n t e r f e r e n c e m u l t i p l ec a r r i e r - c o d ed i v i s i o n m u l t i p l e a c c e s s n o d e b q u a l i t yo fs e r v i c e p o w e rc o n t r o l p a c k e ts c h e d u l i n g p a c k e ts w i t c h e d r a d i oa c c e s sc h a n n e l r a n d o ma c c e s sc h a n n e l r a d i on e t w o r kc o n t r o l l e r r a d i on e t w o r ks u b - s y s t e m v 切换控制 高速下行共享信道 高速分组下行链路接入 高速分组上行链路接入 干扰信号码功率 临时标准9 5 符号间干扰 国际电信联盟 国际电信联盟电信部门 无线接入网与核心网之间的 逻辑接口 无线网络控制器与节点之间 的逻辑接口 两个无线网络控制器之间的 逻辑接口 联合检测 负荷控制 多用户检测 多址干扰 多载波码分多址 节点b 服务质量 功率控制 分组调度 分组交换 无线接入承载 随机接入信道 无线网络控制器 无线网络子系统 重庆邮电大学硕士论文 缩略语表 r o t r r m r s c p r t w p s a s s s d m a t d d t d m 渔 t d s c d 【a t c p t d h s d p a u e u t r a n u p p t s v b r w c d m a m s eo v e rt h e r m a l r a d i or e s o u r s em a n a g e m e n t r e c e i v e ds i g n a lc o d ep o w e r r e c e i v e dt r a n s l a t i o nw i d t hp o w e r s m a r ta n t o n n a s y n c h r o n i z a t i o ns l l i f t s p a c ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s t i m ed i v i s i o nd u p l e x t i m ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s t i m ed i v i s i o n - s y n c h r o n o u sc o d e d i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s t r a n s m i t t e dc a r r i e rp o w e r t i m ed i v i s i o nh i g hs p e e d d o w n l i n kp a c k e ta c c e s s u s e re q u i p m e n t u m t st e r r e s t r i a lr a d i oa c c e s s n e t w o r k u p l i n kp i l o tt i m es l o t v a r i a b l eb i tr a t e w i d e b a n dc o d ed i v i s i o nm u l t i p l e a c c e s s v i i i 热噪声提升 无线资源管理 接收信号码功率 接收传输带宽功率 智能天线 同步偏移 空分多址 时分双工 时分多址接入 时分同步码分多址 发送载波功率 时分高速分组下行链路接入 用户设备 u m t s 地面无线接入网 上行引导时隙 可变比特速率 宽带码分多址 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 1 1 1t d s c d m a 系统的特点 2 0 0 0 年5 月，在土耳其伊斯坦布尔召开的国际电联大会上，由大唐电信( 电 信科学技术研究院) 代表中国提出的第三代移动通信标准t d s c d m a ( t i m e d i v i s i o nh i g hs p e e dd o w n l i n kp a c k e ta c c e s s ) 终于被国际电联接纳并成为3 g 三大主 流标准之一。它采用直接扩频的码分多址技术和时分双工模式，不需要成对的频 率，适合不对称业务。u t r a n ( u m t st e r r e s t r i a lr a d i oa c c e s sn e t w o r k ) 是3 g 网 络中的无线接入网部分，其结构如图1 1 所示。u t r a n 由一组i 矾s ( r a d i on e t w o r k s u b s y s t e m s ) 组成，通过i u 接口和核心网相连。每一个r n s 包括一个r n c 和一 个或多个n o d eb ，n o d eb 和r n c 之间通过i u b 接口进行通信。r n c 之间通过i u r 接口进行通信，i u 和i u r 是逻辑接口，i u r 接口可以是r n c 之间的直接物理连接， 也可以通过任何合适传输网络的虚拟连接来实现。 核心嘲( c n ) i ui u 烈si 髑 u r r n i u r r n c蹦c 夕“- 划& 刊& 刊& 刊 t d 。s c d m a 的多址接入方案是直接序列扩频码分多址( d s c d m a ，d i r e c t s p r e a dc o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ) ，采用时分双i ( t d d ，t i m ed i v i s i o nd u p l e x ) i 作模式，不需要对称的频带资源，每个频点的带宽为1 6 m h z 。该系统的物理信道 采用4 层结构【l 】：系统帧号，无线帧，子帧，时隙码，如图1 2 所示。依据资源分 配方案的不同，子帧或时隙码的配置结构可能有所不同。系统使用时隙和扩频码 在时域和码域上区分不同的用户。系统的无线帧长度为1 0 m s ，分成两个5 m s 的子 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 帧，一个子帧又分成长度为6 7 5p s 的7 个常规时隙和3 个特殊时隙：下行导频时 隙( d w p t s ，d o w n l i n kp i l o tt i m ef l o t ) 、保护间隔( g p ，g u a r dp e r i d ) 、上行导频 时隙( u p p t s ，u p l i n kp i l o tt i m es l o t ) 。其中时隙0 必须用于下行，时隙1 必须用 户上行，其他时隙的方向可以根据实际需要进行灵活变化。d w p t s 和u p p t s 分别 实现下行和上行的同步时隙功能，g p 为上下行链路间的保护时间间隔，如图1 2 所示。 图1 2 物理信道子帧结构图 1 1 2 无线资源管理概述 第三代移动通信中，无线资源管理( r r m ，r a d i or c s o u r s em a n a g e m e n t ) 作 为一种关键技术提出，成为衡量一个标准是否可行，系统服务质量优劣，能否被 运营商接纳的重要性能指标。无线资源管理的目标是在有限带宽的条件下，为网 络内无线用户终端提供服务质量保证，其基本出发点是在网络话务量分配不均匀、 信道特性因信道衰落和干扰而起伏变化等情况下，灵活分配和动态调整无线传输 部分和网络的可用资源，尽量提高无线资源频谱利用率，防止网络阻塞和保持尽 可能小的信令负荷。 无线资源管理算法在2 g 系统中，主要是提高信号质量，满足用户服务质量， 属于网络优化的范畴。在基于c d m a 的3 g 系统中，由于系统容量干扰受限，所 以无线资源管理算法的优劣直接影响到系统容量和网络覆盖，它不仅是网络优化 的重要内容之一，实际上贯穿于网络从规划到优化过程的始终。在3 g 系统中，无 线资源管理是无线网络控制器( i 矾c ，r a d i on e t w o r kc o n t r o l l e r ) 的重要组成部分， 2 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 其主要作用包括以下三个方面【2 】： 通过有效分配空口资源，确保用户申请业务的服务质量，如用户的掉话率， 误比特率，误块率，时间延迟等； 确保系统规划的覆盖区域； 充分提高系统容量。 无线资源管理负责空中接口资源的使用，保证移动用户的服务质量，维持系 统规划的覆盖区，为系统提供尽可能大的容量。无线资源管理包括接纳控制、动 态信道分配、功率控制、切换控制、负荷( 拥塞) 控制、分组调度等，具体描述 如下： 功率控制 功率控制( p c ，p o w e rc o n t r 0 1 ) 是通过调整功率资源的分配，使无线链路的质量 保持稳定。功率控制还可以克服远近效应，同时使用户间的干扰尽量降低，减少 功率损耗，延长终端电池的使用时间。 动态信道分配 动态信道分配( d c a ，d y n a m i cc h a n n e la l l o c a t i o n ) 主要功能是为用户分配合适 的信道，同时调整不同频点或者不同时隙间的码道，进行资源整合。 呼叫接纳控制 呼叫接纳控n ( c a c ，c a l la d i m i s s i o nc o n t r 0 1 ) 是对发起呼叫的新用户和切换用 户，以及由于负荷控制和信道调整触发的呼叫进行接纳控制，以保证现有用户的 服务质量和系统的稳定性。 切换控制 切换控制( h c ，h a n d o f f c o n t r 0 1 ) 主要功能是保证由于用户移动或者负荷控制等 原因，需要将用户从当前的服务小区转移到其他小区，或者转移至其他系统。 负荷控制 负荷控制( l c ，b a dc o n t r 0 1 ) 主要是根据系统的负载状况或者由于其他原因对 网络负载进行控制，以保证系统恢复至要求的状态。 分组调度 分组调度( p s ，p a c k e ts c h e d u l i n g ) 主要是用于服务分组数据业务，根据业务的服 务质量要求和系统的负载状况，对业务进行不同的速率分配。基于不同的分配实 体，分组调度可分为慢速调度和快速调度，基于r n c 的分组调度称为慢速调度， 基于n o d eb 的分组调度称为快速调度。 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 1 2 接纳控制策略研究现状 呼叫接纳控制( c a c ，c a l la d m i s s i o nc o n t r 0 1 ) 首先在a t m ( a s y n c h r o n o u s 白r a n s f c r m o d e ) 网络提出，a t m 论坛与n u t 对c a c 的定义为：对于一个已知呼 叫连接请求，按照其q o s 要求，并根据整个网络资源是否满足现已连接业务的质 量决定是否接纳一个新的连接【3 】。c a c 的目标是：一要保证系统中现有连接的q o s 要求，二要尽可能的接纳更多的连接，提高系统的资源利用率。 接纳控制算法是无线资源管理模块中的主要组成部分。该算法的优劣是反映 无线资源管理性能的一项主要指标，它影响到无线移动网络的信号覆盖质量，呼 叫用户的中断率、阻塞率和接纳率，以及用户的传输速率。它是降低网络拥塞， 保证系统服务质量，提高系统资源利用率的一个主要机制。 基于c d m a 的移动通信系统，系统中的用户使用相同的载频，系统主要通过 不同的码道区分不同的用户，新的呼叫请求的接纳对于原有用户来说是一种干扰， 因此说c d m a 通信系统是一种干扰受限系统。随着用户数目的增加，系统中的干 扰也随之提高，小区的覆盖范围逐步降低，这就是“呼吸效应，当小区覆盖范围 小于规划范围时，即出现“覆盖漏洞”。 目前，基于c d m a 的3 g 系统的c a c 算法已经取得了不少的研究成果。 文献 4 7 研究了具有q o s 保证的c a c 算法，但都具有一定的局限性，主要体 现在多媒体业务模型上。随着用户多媒体业务需求的多样化，以及运营商对不同 的业务类型的业务等级要求的不同，提出符合实际业务情况及不同要求的c a c 算 法已成为当前的研究重点。文献【8 】 9 】研究了多用户检测技术和智能天线波束赋形 技术对系统负载和接纳的影响，并考虑了资源预留，但是没有研究实际系统中多 媒体业务对接纳的影响。文献 1 0 】以r o t ( r i s eo v e rt h e r m a l ) 作为接入判断依据，文 献 1 1 1 是用功率判断，这两篇文章也没有考虑多媒体业务。文献 1 2 】基于用户数， 选择当前统计用户数最小的时隙来接入，它只适用于单一且恒比特业务的情况。 文献【1 3 提出了一种多级别呼叫接纳控制算法，对用户进行了级别划分，分级接入， 然而没有考虑无线资源利用率的问题。文献【1 4 】提出了一种适用于多速率业务的接 纳控制策略，然而其仅考虑了一种v b r ( v a r i a b l eb i tr a t e ) 业务，没有考虑实际 的多媒体多速率业务系统。文献【1 5 】 1 6 】分别提出了一种适用于多媒体业务的c a c 策略，且考虑了业务的不同接纳等级，但是没有研究呼叫被拒绝后的再接纳问题。 另外，随着t d s c d m a 系统的升级，即增强型数据传输技术h s d p a 的使用，该 系统中接纳控制策略将面临更加复杂的问题。 4 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 1 3 本文的主要工作及论文结构安排 1 3 1 课题来源 本课题来源于中兴通讯股份有限公司无线研究院的重要项目：t d s c d m a 系 统算法设计及系统仿真的实现，主要是为t d s c d m a 系统的网络建设及优化服 务。该项目的主要任务是建立完整的t d s c d m a 系统及其后续研究技术的系统仿 真平台，一方面为产品开发提供合适的算法模块参数，另一方面通过对实际的网 络环境进行仿真，为网络的优化提供相关的技术报告。 1 3 2 本文的主要工作 本文针对t d s c d m a 系统接纳控制技术与性能仿真研究的课题所做的工作 是某大型通信设备公司的t d s c d m a 系统算法设计及系统仿真平台的开发项目 中的重要组成部分。 首先，基础性的工作是在全面了解和分析t d 。s c d m a 系统性能指标、关键技 术、网络架构的基础上，着重研究接纳控制技术原理，并结合国内外接纳控制技 术的最新动态进行深入的研究。 其次，给出了两种改进的接纳控制算法：一种是d c h ( d e d c a t e dc h a n n e l ) 接纳 控制策略，即以上行干扰受限判决与下行功率受限判决为基础，综合考虑了以 3 g p p ( 3 mg 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 ) 的按业务q o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e ) 不同 对多媒体业务进行等级分类的标准，优先接入高等级业务，同时根据不同业务等 级，对接纳失败用户进行排队降速强拆处理，尽量提高带宽的利用率，增加系统 容量。另一种是h s 。d s c h 接纳控制策略，即基于动态信道转换的接纳控制策略， 其基本思想是：在小区同时支持l 和i u 标准情况下，依据系统中不同的业务组 成，对d c h 和h s - d s c h ( h i g hs p e e dd o w n l i n ks h a r e dc h a n n e l ) 信道需求的不同， 对不同信道的配置进行动态调整，充分提高系统的接纳率与资源利用率。 最后，利用基于m a t l a b 平台完成的t d s c d m a 动态系统仿真平台对系统 性能与接纳控制方案进行仿真与分析，得到初步研究结果，为t d s c d m a 系统建 设提供相关参考依据。 1 3 3 论文结构 本文采用理论分析与仿真相结合的方法对上述问题实施研究。全文共分5 章， 其中第3 章到第4 章是本文的重点章节，是对作者在硕士研究生阶段所做工作的 总结。 第l 章，介绍了本文的研究背景，概述了移动通信系统的发展状况，并简要 介绍了无线资源管理的功能和基本组成模块。 第2 章，同时分析了t d s c d m a 系统在单载波和多载波情况下，如联合检测， 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 智能天线，载波干扰等不同因素对系统容量的影响。 第3 章，针对t d s c d m a 系统关键技术特征，给出了两种接纳控制方案。 第4 章，对小区模型、无线信道传输模型中的路径损耗、阴影衰落和快衰落， 天线模型，用户的移动模型以及业务模型进行了建模，并基于设计方案协作搭建 t d s c d m a 动态系统仿真平台，完成对改进算法的验证 第5 章，总结了全文，并对未来的工作方向进行了分析与展望。 6 重庆邮电大学硕士论文 第二章t d s c d m a 系统的容量性能分析 第二章t d s c d m a 系统的容量性能分析 2 1 上行链路容量分析 目前，有很多文献对单载波c d m a 系统的容量进行了研究，文献【1 7 】对单载 波f d d c d m a 系统的上行链路的容量进行了详细阐述。文献 1 8 】对多载波 f d d c d m a 系统的容量与邻近信道干扰比( a c i r ，a d j a c e n tc h a n n e li n t e r f e r e n c e p o w e r r a t i o ) 的关系进行了讨论，得出了a c i r 对系统容量和覆盖的影响。文献 1 9 】 对t d d c d m a 采用多用户检测技术后的系统上行链路容量进行了研究。文献 2 0 】 对多载波的t d s c d m a 的容量与多址干扰因子的关系进行了分析。本节全面考虑 了联合检测技术，智能天线技术，以及多载波对系统性能的影响，并建立了系统 容量的数学模型。 2 1 1 单载波容量分析 t d s c d m a 系统上行链路中使用了联合检测技术，该技术利用了产生多址干 扰的用户的信息对目标用户信息进行联合检测，有效地降低了同一小区用户间的 干扰，增强了系统的抗干扰性，提高了上行链路无线资源的利用效率，进而提高 了系统容量。 在t d s c d m a 系统的上行链路中，对于用户f 来说，服务小区基站接收机处 用户f 的能噪比定义为【2 1 ： ( 岛o ) ，= 焉( c 1 ) ， 式( 2 1 ) ( c 吐2 f 两瓦毒丽 式( 2 2 ) 其中，矿表示t d s c d m a 系统的码片速率，取值为1 2 8 m c p s ；r 为用户i 的 数据传输比特速率；s 为在速率足下需占用的时隙比率，在t d s c d m a 系统中， 表现为一个子帧内的一个时隙所占的时间比率，即7 0 4 6 4 0 0 ；m 为用户f 的话音激 活因子；霉为基站端接收到的来自第f 个用户的接收功率；k 。为同一时隙内本小 区用户的接收功率；k 。为同一时隙内其他小区用户的接收功率；昂为上行链路 的热噪声功率；表示联合检测技术和同步码分多址技术的共同使用对干扰的抑 制因子，0 , 1 1 ，= o 表示用户间完全干扰，= 1 表示用户间没有任何干扰。 为了便于分析系统的容量，定义邻小区与本小区干扰功率比为 厶= k ，k m ，简称为邻本比因子【2 j ，式( 2 1 ) 可以化为： ( s 6 i n o ) ，2 焉f 雨匠宵丽丽 粼2 _ 7 重庆邮电大学硕士论文 第二章t d s c d m a 系统的容量性能分析 令够= 垡紫，基站接收机处接收到的用户f 的功率为： 只：竺生二坠譬掣 式( 2 4 ) 1 + 仍( 1 一) 一“ 假设系统中仅有一种业务时，经过理想的功率控制，基站接收机处接收到的 每个用户的功率相同且能噪比相同，那么本小区内的干扰可表示为k 朋= 辨只， 即： k 业峰蒜掣 粼2 式子( 2 5 ) 简化为： t i m r a 而1 矿- 者, o 锄 赳2 + 够( 1) 一虬仍( 1 一+ 血) 一 基站接收机处的总干扰功率为： - ( 1 珊甜u 昂= 卉揣盎篇肯丽+ 昂引2 随着基站接收机处接收总功率的增加，总干扰也逐步增大，系统的容量也将 达到极限，由式( 2 7 ) 可以得到系统容量的表示式为： k = 里乙笺烈等 加 式中厶蒯删表示上行干扰功率的门限。 根据式( 2 8 ) 得上行单载波时隙极限容量与毛o 、f 的关系，如表2 1 表2 1 上行单载波时隙容量 e 。 n o 5678 91 0 0 8 51 0 6 4 8 5 0 6 7 95 4 4 4 3 73 5 1 0 7 59 4 47 5 66 0 74 8 93 9 4 3 2 0 0 6 5 8 5 06 8 35 5 l4 4 53 6 22 9 5 0 5 5 7 7 56 2 55 0 64 113 3 62 7 6 0 4 57 1 45 7 74 6 93 8 3 3 1 42 6 0 o 3 56 6 25 3 74 3 83 5 92 9 6 2 4 7 o 2 5 6 1 95 0 44 1 23 3 92 8 12 3 5 0 1 55 8 2 4 7 53 9 03 2 22 6 82 2 6 o 0 55 5 04 5 03 7 03 0 72 5 7 2 1 7 8 重庆邮电大学硕士论文 第二章t d s c d m a 系统的容量性能分析 2 1 2 多载波容量分析 由于单载波容量的限制，随着用户量和业务量的增大，采用多载波对系统进 行扩容是一种有效并且快速的扩容方式【2 。在不考虑频率间干扰以及小区间载频 复用干扰的情况下，多载波t d s c d m a 系统的容量是单载波系统容量的n 倍( n 为载波数) 。而由于小区内载频问的混叠干扰、小区间同载频干扰，特别是使用全 向发射的公共信道对邻近小区的业务信道干扰等现象的存在，系统容量将会小于n 倍单载频系统的容量。 采用多载波技术可以大幅度地提高t d s c d m a 系统吞吐量，峰值传输速率， 但是，载波间干扰的存在将会对系统容量产生一定影响。这种干扰主要是由发射 机和接收机不够理想产生的。在发射机端，造成载波间干扰的主要因素是带外泄 漏和互调干扰，通常采用邻信道泄漏功率比( a c l r ，a d j a c e n tc h a n n e ll e a k a g e p o w e rr a t i o ) 衡量，定义为目标发射功率与在相邻载波测量得到的泄漏功率的比值， 该值随频率隔离增大而增大；在接收机端，造成载波问干扰的主要原因是接收机 射频性能的不理想，可利用邻近信道选择性( a c s ，a d j a c e n tc h a n n e ls e l e c t i v i t y ) 衡 量接收机对于目标信号的接收能力，定义为接收机滤波器在指定载波频率上的衰 减与在相邻载波频率上的衰减的比值，同样，该值随着频段的隔离增大而增大 2 2 1 。 减小载波间干扰对系统性能的影响，需要从改善射频发射机发射性能和射频接收 机接收性能两方面考虑，在3 g p p 中，将a c s ( 已岱) 和a c l r ( 已锄) 联合起来考虑， 定义了a c i