（通信与信息系统专业论文）wcdma系统中接纳控制算法分析及其控制新呼叫业务的功能测试.pdf

摘要 w c d m a 技术是第三代移动通信系统( 3 g ) 的主要标准之一，无线 资源管理( r r m ) 则是该技术得以实现的重要途径。本文概括介绍了系 统r r m 的关键技术，重点研究了其中的呼叫接纳控制技术及其在呼叫 业务中的应用。 w c d m a 系统是一个干扰受限系统，新的呼叫连接建立将导致上下 行负载增加，影响系统已有的激活呼叫的服务质量。当系统负载较重时， 新呼叫的接入可能导致系统已有呼叫连接发生中斯，造成系统不稳定。 为保证系统处于稳定状态下，尽可能获得大的系统容量，必须采用呼叫 接纳控制技术，根据系统当前的负载和稳定性要求判决是否接入新呼叫。 呼叫接纳控制是保证各级业务服务质量和提高系统容量利用率的关键技 术。 本课题采用基于宽带功率的接纳控制算法，深入研究了此算法在新 增呼叫业务控制过程中的软件实现技术，并通过3 g 系统测试验证了此 算法的可行性和有效性。测试结果表明基于宽带功率的接纳控制算法能 够有效地改善系统性能。同时对相关的分组调度算法进行系统测试并分 析测试结果。为实际系统的设计和规划提供参考算法、参考模型和参考 数据。 关键词；宽带码分多址，无线接入网络，无线资源管理，无线接 纳控制，无线接入承载。 a b s t r a c t t h ew c d m at e c h n o l o g y i so n eo ft h em a i ns t a n d a r d so ft h et h i r d g e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m ( 3 g ) w h i l er a d i o r e s o u r c e m a n a g e m e n t ( r r m ) i s a ni m p o r t a n tw a yf o ri t si m p l e m e n t a t i o n t h i st h e s i s b r i e f l yi n t r o d u c e st h ek e yt e c h n o l o g yo fs y s t e mr r m a n df u r t h e rr e s e a r c h i sd o n ew i t ht h er a d i oa d m i s s i o nc o n t r o 】( r a c ) t e c h n o l o g ya n da l s oi t s a p p l i c a t i o ni nc a l ls e r v i c e w c d m ai sa ni n t e r f e f e n c e - l i m i t e d s y s t e m an e w c a l lc o n n e c t i o n s e t t i n gu pw i l lr e s u l ti nt h el o a de n h a n c e m e n to fb o t hu p l i n ka n dd o w n l i n k a n da f f e c ts e r v i c e q u a l i t y o ft h ep r e s e n ta c t i v a t e dc a l l si n s y s t e m t h e a c c e s st oan e wc a l l m a y l e a dt oa b r e a k i n g o f ft ot h e p r e s e n t c a l l c o n n e c t i o na n dt h ei n s t a b i l i t yo fs y s t e mw h e nt h es y s t e mi sh e a v i l yl o a d e d i no r d e rt oe n s u r ea c q u i r i n gt h em a x i m u ms y s t e mc a p a c i t yw h i l et h es y s t e m ：i sa tt h es t a b l es t a t e ，w em u s ta d o p tr a d i oa d m i s s i o nc o n t r o lt e c h n o l o g y w h i c h j u d g e s w h e t h e rt oa c c e s san e wc a l la c c o r d i n gt ot h ep r e s e n tl o a da n d s t a b i l i t yr e q u i r e m e n t o fs y s t e m r a d i oa d m i s s i o nc o n t r o li st h e k e y t e c h n o l o g yt oe n s u r et h eq u a l i t yo f m u l t i c l a s ss e r v i c ea n di m p r o v es y s t e m c a p a c i t ye f f i c i e n c y t h er a d i oa d m i s s i o nc o n t r o la l g o r i t h mb a s e do nw i d e b a n dp o w e ri s a d o p t e d i nt h i st h e s i s i td o e sf u r t h e rr e s e a r c ha b o u tt h es o f t w a r er e a l i z a t i o n t e c h n o l o g yo fc o n t r o l l i n gp r o c e s si nn e wc a l l s e r v i c ew i t ht h i s a l g o r i t h m a n dv a l i d a t ei t s f e a s i b i l i t ya n dv a l i d i t yt h r o u g h3 gs y s t e mt e s t t h et e s t r e s u l t sj n d i c a t et h a tt h is a l g o r i t h m c a n i m p r o v es y s t e mp e r f o r m a n c e e f f e c t i v e l y a l s o t h er e l a t i v ep a c k e ts c h e d u l ea l g o r i t h mi st e s t e di n3 g s y s t e ma n dt h et e s tr e s u l t sa t ea n a l y s e d a n dr e f e r e n c e da l g o r i t h m ，m o d e l s a n dd a t aa r ep r o v i d e df o rt h ed e s i g no ft h er e a ls y s t e m k e y w o r d s ：w i d e b a n dc o d ed i v i s i o n m u l t i p l ea c c e s s ( w c d m a ) ， u m t st e r r e s t l i a lr a d i oa c c e s s n e t w o r k ( u t r a n ) ，r a d i o r e s o u r c e m a n a g e m e n t ( r r m ) ，r a d i o a d m i s s i o nc o n l r o ( r a c ) ，r a d i oa c c e s sb e a r e r ( r a b ) 1 1 独创性声明 本人声明所呈交的学位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。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得电子科技大学或其它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谢意。 签名： 王日期：如碑牟月3 日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论 文盼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、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守 签名：j ! d 垒导师签名： 日期：钟铺f 寥日 a m r a t m b e b s c c n c p 】c h c r n c d c h d r n c f a c h f d d f t p 3 g p p 0 r m h c m i b m r m s c p c c p c h p 。c p l c h p l c h p s q o s r a b r a c 缩略语表 a d a p t i v em u l t ir a t e a s y n c h r o n o u st r a n s f e rm o d e b e s le f f o 九 b a s es t a t i o nc o n t r o j i e r c o r en e t w o r k c o m m o np i l o tc h a n n e l c o n t r o l l i n gr a d i on e t w o r kc o n t r o l l e r d e d i c a t e dc h a n n e l d r i f t i n gr a d i on e t w o r kc o n t r o l l e r f o r w a r da c c e s sc h a n n e l f r e q u e n c yd i v i s i o nd u p l e x f i l et r a n s f e rp r o t o c o 】 3 7 6 g 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 g e n e r a lr a d i or e s o u r c em a n a g e m e n t h a n d o v e rc o n t r o l t e l e c o m m u n i c a t i o n ss t a n d a r d j z a t i o os e c t o ro f t h ei 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 su n i o n m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nb a s e m o d i f i c a t i o nr e q u e s t m o b i l es w i t c h i n gc o n t r o l l e r p r i m a r yc o m m o nc o n t r o lp h y s i c a lc h a n n e l p r i m a r yc p l c h p a g i n gi n d i c a t o rc h a n n e l p a c k e ts c h e d u i e q u a l i t yo f s e r v i c e r a d i o a c c e s sb e a r e r r a d i oa d m i s s j o nc o n l r o l j 自适应多速率 异步传输模式 尽最大能力 基站控制嚣 核心网络 公共导频信道 控制型无线网络控制器 专用信遭 位移型无线网络控制器 前向接入信道 频分双工 文件传输协议 第三代台作方案 通用无线资源管理 切换控制 国际电信联盟电信标准 化部 管理信息库 修正请求 移动交换中心 主公共控制物理信道 主公共导频信道 寻呼指示信道 分组调度 服务质量 无线接a 承载 无线接纳控制 r a c h r b r c p r l r l c r n c r n s r r c r r m r t s 。c c p c h s c h s h o s r n c s r s s t 丁d d u e u m t s u t r a n r a n d o ma c c e s sc h a n n e i r a d i ob e a r e r r e s o u r c ec o n t r o jp r o c e s s r a d j ol i n k r a d i ol i n kc o n t r o 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 r a d i or e s o u r c ec o n t r 0 1 r a d i or e s o u r c em a n a g e m e n t r e a 】t i m e s e c o n d a r yc o m m o n c o n t r o lp h y s i c a lc h a n n e l s y n c h r o n i z a t i o nc h a n n e l s o nh a n d o v e r s e r v i n gr a d i on e t w o r k c o n t r o l l e r s y s t e mr e q u i r e m e n ts p e c i f i c a t i o n s y s t e mt e s t t i m ed i v i s i o nd u p l e x u s e re q u i p m e n t u n i v e r s a lm 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 u m t st e r r e s t r i a 】r a d i oa c c e s sn e t w o r k w c d m aw 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 随机接入信道 无线承载 无线资源控制 无线链路 无线链路控制 无线网络控制器 无线网络子系统 无线资源控制 无线资源管理 实时 第二公共控制物理信道 同步信道 软切换 服务型无线网络控制器 系统需求援范 系统测试 时分双工 用户设备 通用移动通信系统 u m t s 的陆地无线接入 网络 宽带码分多址接入 一 皇王科基盔堂亟堂僮熊童 第一章绪 论 1 。1 课题背景 由于高级无线通信迫切的市场需求，第三代移动通信系统己成为研 究、发展和国际标准化主体的关键通信技术之一。第三代移动通信系统 ( i m t - 2 0 0 0 u m t s ) 中，不同的业务需求是通过频分双工( f d d ) 与时 分双工( t d d ) 的相互结合来提高频谱利用率而得以实现的。f d d 在很 大范围内主要支持对称业务，而t d d 则适用于非对称业务。只有将这两 种模式结合在一起才能够为第三代通信网络提供最高的效率和最大的灵 活性。 继i s 9 5 后，c d m a 家族又出现了许多新成员。其中包括i m t 2 0 0 0 涉及的几个成员，w c d m a 、t d - c d m a 、c d m a 2 0 0 0 和t d s c d m a ； 也包括为传递高速多媒体业务而设计的多码c d m a ( m c c d m a ) 、可变 扩频增益c d m a ( v s g - c d m a ) 等。 w c d m a ( 宽带码分多址接入) 是美国i n t e r d i g i t a l 公司提出的， 带宽为5 m h z 。已成为美国无线空中接口标准t i a e i a i s 6 6 5 ，并被包括 在i t u t 的m 1 0 7 3 建议中。w c d m a 已有产品设备，早在9 5 年就成功 进行了现场实验。在日本n t t d o c o m o 和欧洲e r i s s i o n 提交的关于 i m t - 2 0 0 0 的r t t 方案中，都采用w c d m a 。它的技术特点是采用f d d ， 可适应多速率，多业务，上下行采用快速功率控制。支持不同载频间的 切换，基站间无需同步，电磁干扰影响小，适用于高速环境。 w c d m a 所提方案的主要思想是保证存在一简单而稳健的u t r a f d d 方式的动态资源管理方案，方案的基石是用上下行链路的快速功率 控制的干扰控制和软切换。无线资源管理r r m ( r a d i or e s o u r c e m a n a g e m e n t ) 负责管理空中接口资源，即无线资源。无线资源管理算法 在w c d m a 系统中起着至关重要的作用，没有无线资源管理算法对系统 的无线资源进行合理配置和管理，w c d m a 系统将陷于瘫痪。无线资源 管理包括功率控制、切换、接纳控制、负载控制、分组调度( 速率控制) 等不同的功能。系统的稳定性通过接纳控制和拥塞控制来保证，本课题 所讨论的就是无线资源管理算法中的接纳控制算法。 皇王魁挂盍堂亟堂僮熊童 1 2 本课题的目的和主要任务 在无线系统中，为提供多媒体业务，对有效的无线资源管理提出新 的、严格的要求。由于系统资源的有限性，必须根据实际情况，通过无 线资源管理算法对有限的系统资源进行合理的调度和分配，从而从全局 上保证系统性能的最优。接纳控制的目的在于：如果系统负载已经很重， 通过拒绝将一个到达的承载业务接入系统来保证系统的稳定和大容量。 w c d m a 系统的稳定性依赖于接纳控制算法。 本课题研究基于宽带功率的接纳控制算法，并详细讨论了在新增呼 叫业务过程中其软件模块调用各个外部接口的详细流程和判决标准，从 而实现对业务接入的控制以维护整个系统的大容量和已有业务的通信质 量。为验证其可行性和有效性进行了相关的系统测试，并对测试结果进 行了必要的分析，得出结论。同时对相关的分组调度算法的功能实现进 行了系统测试，分析测试结果，验证了这种算法的可行性。 1 3 论文章节安排 本文第一章首先介绍了课题背景、目的及主要任务。第二章阐述了 w c d m a 系统结构，并详细摇述了无线接入网络u t r a n 的体系结构及 其功能，包括w c d m a 中信道的概念、无线网络控制器r n c 以及基站 节点n o d eb 的体系结构。第三章的主要内容集中在与本课题研究的接纳 控制算法相关的无线资源管理算法上，包括切换算法，负载控制算法和 分组调度算法。从第四章开始重点放在了接纳控制算法设计方面，本章 系统地介绍了基于宽带功率的接纳控制算法，对其原理和算法基本操作 做了详细说明，提出需要解决的主要技术难点，给出解决方案，并描述 了相关技术背景和策略。第五章给出了接纳控制算法控制新呼叫业务接 入的软件实现方案，重点介绍了在新增呼叫业务过程中其软件模块接口 调用的详细流程和相关参数配置。第六章介绍了有关w c d m a 系统测试 情况，着重介绍了u t r a n 系统测试设计，包括测试分类，测试工具， 测试执行以及测试结果分析等。第七章描述了相关的接纳控制功能测试 设计，包括具体的测试项目和测试步骤等，并对测试结果进行了分析。 同时对相关的分组调度算法的功能实现进行了系统测试并进行分析。第 八章对本文所做的工作进行一个全面的总结，并展望了需要进一步深入 开展的研究方向。文章的最后是本文所引用的参考文献和附录。 曳型篮态宝丝圭望焦盈童 一 第二章w c d m a 系统结构描述 2 1 系统概述 3 g p p 规范中采用w c d m a 技术的f d d 模式和采用t d c d m a 的 t d d 模式统称为通用移动通信系统一u m t s ( u n i v e r s a lm o b i l e t e l e c o m m u n i c a t i o ns y s t e m ) ，w c d m a 是u m t s 最主要的无线接入技术。 u m t s 系统简单分为用户设备( u s e re q u i p m e n t ) ，核心网络c n ( c o r e n e t w o r k ) 和无线接入网络u t r a n ( u m t s t 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 ) - - - 个部分，如图2 1 所示。图2 1 中将核心网的电路域和分组域 分离显示，同时表示出它与外部网络的连接关系以及u m t s 系统中的两 个重要接口：u u 接口和i u 系列接口“1 。 u ui u 接入网 ，忑、 厂 人一一m s c v l 8 p 一 u t r a n ) f ：业h 务l r 应, s 熙c 域pi 驭 一未著i i 卜 、竺竺! 圈2 1u m t s 的简化系统结构 无线接入网络u t r a n 处理所有与无线有关的功能，而核心网络c n 处理u m t s 系统内所有的语音呼叫和数据连接，并实现与外部网络的交 换和路由功能。本章将重点讨论典型的w c d m a 无线接入网络设备的体 系结构。 电王型蕉盔堂亟堂焦逾塞 一 2 2 无线接入网络u i r a n 2 2 1u t r a n 体系结构及功能概述 u m t s 的陆地无线接入系统简称为u t r a n ( u m t st e r r e s t r i a lr a d i o a c c e s sn e t w o r k ) ，这里我们仅讨论f d d 模式即w c d m a 技术的有关内 容，所以将u m t sf d d 模式的无线接入网络称作w c d m a 无线接入网 络，u t r a n 由一系列通过i u 接口连接到核心网的无线网络子系统( r n s ) 组成，其逻辑结构如图2 2 所示“1 。 图2 2u t r a n 逻辑结构 无线接入网络u t r a n 包含一个或几个无线网络子系统r n s ( r a d i o n e t w o r ks u b s y s t e m ) 。一个r n s 由个无线网络控制器r n c ( r a d i o n e t w o r kc o n t r o l l e r ) 和一个或多个基站n o d eb 组成，具体功能如下： 无线网络子系统r n s ：在u e 和核心网c n 之闻提供无线连接，包 含个r n c 。 无线网络控制器r n c ：r n s 中控制物理无线资源的网元设备，实现 w c d m a 空中接口层2 层3 和无线资源管理功能。 电王猎燕盍堂亟堂焦迨童一 无线基站n o d eb ：实现一个或几个小区无线信号的发送和接收，即 实现w c d m a 空中接口层l 一一物理层的功能。 u u 接口：u e 和无线基站n o d eb 之间的接口。 i u b 接口：无线网络控制器r n c 和无线基站n o d eb 之间的接口。 i u 接口：无线网络子系统r n s 和核心网c n 之间的接口，包括电路 交换域l u c s 和分组交换域i u p s 。 i u r 接口：无线网络子系统r n s 之间的接口，用于r n c 间软切换和 寻呼。 负责在u e 和u t r a n 间无线连接的r n s 称作服务r n s ( s r n s ) 。 对用户设备和u t r a n 间的每一个连接存在一个s r n s 。用其无线资源支 持s r n s 的r n s 称作位移r n s ( d r n s ) 。在需要时，d r n 8 可以为s r n s 提供无线资源。r n s 的角色( 即r n s 为服务或位移r n s ) 取决于u e 和 u t r a n 间的每个连接。 u t r a n 的基本功能可以分为以下几个方面： ( 1 ) 与整个系统接入控制有关的功能：接入允许控制，拥塞控制， 系统信息广播； ( 2 ) 无线信道加密和解密； ( 3 ) 与移动性有关的功能：切换，s r n c 重定位； ( 4 ) 无线资源管理和控制：无线资源配置和操作，无线环境测量， 无线承载连接建立和释放，无线承载分配和释放，无线协议功 能，r f 功率控制和设置，无线信道编码和解码，信道编码控 制，初始( 随机) 接入监 9 1 8 和处理等。 这里我们介绍一下承载的概念。承载就像一根管道贯穿不同的网络 接口，连接不同的网元设备，其功能如图2 3 所示妇3 。 皂圣猎拉盔堂亟堂僮论塞 图2 - 3 承载的功能 u m t s 业务承载结构如图2 - 4 所示。 图2 - 4u m t s 业务承载结构 r a b 承载服务实现了满足q o s 要求的信令与用户数据的保密传输 并且满足u e 的移动性要求。 u m t s 的q o s 等级按业务类型分为四种，如表2 1 所示。 6 室王登夔太堂亟掌焦诠塞 一 表2 1u m t sq o s 等级 业务等级 业务特征 会话类确保呼日q 实体间的实时关系，严格的低对延。如；传 c o n v e r s a t i o n a l统话音通信，可视电话，电话会议 流媒体类确保呼叫实体间的时间关系，允许一定的时延，但延 s t r e a m i n g时变化小，通常为单向多媒体业务。如：r e a l p l a y 媒 体播放，v o d 交互类请求响应模式，确保内容的完整性，允许可变时延。 i n t e r a c t l v e 不同的应用可以被分配到不同的会话处理优先级。如： 网络浏览，网络游戏，q q ，y a h o om e s s a g e r 后台类 确保内容的完整性，允许更大范围的可变时延，优先 b a c k g r o u n d级低于交互类。如：电子邮件，多媒体短消息等。 2 2 2w c d m a 中信道的概念 2 2 2 1 逻辑信道 每个逻辑信道是由它所传送的信息的类型来定义的，即发送什么信 息，通常划分为控制信道和业务信道两大类“”。 ( 一) 控制信道( c c h ) ： ( 1 ) 广播控制信道( b c c h ) ：用于传送系统广播信息。 ( 2 ) 寻呼控制信道( v c c h ) ：用于传送寻呼消息。 ( 3 ) 公共控制信道( c c c h ) ：当r n c 和u e 问没有建立r r c 连接时用 于传送控制信令。 ( 4 ) 专用控制信道( d c c h ) ：用于在r n c 和u e 间传送专用控制信令； 该信道是在r r c 连接建立过程中建立的。 逻辑控制信道仅用于传送控制平面信息。 ( 二) 业务信道( t c h ) ： ( 1 ) 公共业务信道( c t c h ) ：用于向一个或多个u e 传送小区广播消息。 鱼王型蕴本茎亟堂僮逾塞 ( 2 ) 专用业务信j 差( d t c h ) ：用于在服务r n c 和u e 间传送用户专用 数据。 逻辑业务信道仅用于传送用户平面信息。 2 2 2 2 传输信道 每个传输信道是由它所传送的信息在空中接口物理层传输时表现出 来的特点来定义的，即怎样发送信息，通常划分为公共传输信道和专用 传输信道两大类“。 ( 一) 公共传输信道( 需要u e 的带内标识) ： ( 1 ) 随机接入信道( r a c h ) ：基于竞争的上行链路信道，用于传送相对 小数据量的信令和业务数据，如：初始接入或非实时控制和业务 数据。 ( 2 ) 广播信道( b c h ) ：下行链路信道，用于在整个小区内广播系统信 息。 ( 3 ) 寻呼信道( p c h ) ：下行链路信道，用于广播寻呼消息。 ( 4 ) 前向接入信道( f a c h ) ：公共下行链路信道，用于传送相对小数据 量的信令和业务数据。 ( 二) 专用传输信道( u e 由物理信道标识) ： ( 1 ) 专用信道( d c h ) ：在上下行链路专门针对用于某个u e 的信道： 专用信道表示物理层对控制和业务提供相同类型的服务。 每个传输信道类型由其传输格式( 集) 定义，指示物理层处理方式； u e 可以同时建立多个传输信道，各自可以具有不同的传输特性，如不同 的差错校验能力。 2 2 ，2 3 物理信道 物理信道可以划分为公共物理信道和专用物理信道两大类“。 ( 一) 公共物理信道( 承载公共传输信道数据) ： ( 1 ) 物理随机接入信道( p r a c h ) ：基于竞争的上行链路物理信道用于 承载随机接入传输信道r a c h 。 ( 2 ) 公共导频信道( c p i c h ) ：固定速率的下行链路物理信道，作为小 宝王魁挞态堂亟生坦监爱 区中其他物理信道的相位参考和信号强度参考。 ( 3 ) 主公共控制物理信道( p c c p c h ) ：固定速率的下行链路物理信道 用于承载广播信道b c h 。 ( 4 ) 第二公共控制物理信道( s - c c p c h ) ：下行链路物理信道用于承载 前向按入信道f a c h 和寻呼信道p c h 。 ( 5 ) 捕获指示信道( a i c h ) ：下行链路物理信道，承载捕获指示比特， 用于确认或非确认捕获到物理随机接入信道p r a c h 。 ( 6 ) 寻呼指示信道( p i c h ) ：下行链路物理信道，承载寻呼指示比特， 用于通知对应u e 监视承载寻呼信道p c h 的第二公共控制物理信 道s c c p c h ，可能有寻呼消息。 ( 二) 专用物理信道( 承载专用传输信道d c h ) ： ( 1 ) 专用物理数据信道( d p d c h ) ：用于承载专用信道d c h 的用户数 据。 ( 2 ) 专用物理控制信道( d p c c h ) ：用于承载由物理层传输的控制信 息，如：功控比特，并且总是伴随d p d c h 信道。 在f d d 技术中特定的物理信道对应于特定的信道化正交码，扰码及 载波频率，用于承载传输信道实现无线接入。 2 2 3 无线网络控制器r n c r n c 用于控制接入网络的无线资源。它通过i u 接口与电路域的移动 交换中心( m s c ) 和分组域的服务g p r s 支持节点( s g s n ) 以及广播域 ( b c ) 相连，移动台和u t r a n 之间的无线资源控制r r c ( r a d i o r e s o u r c e c o n t r 0 1 ) 协议在此终止。它在逻辑上对应于g s m 网络中的基站控制器 b s c ( b a s es t a t i o nc o n t r 0 1 e r ) 。 控制n o d e b 的r n c 称为该n o d eb 的控制r n c ( c r n c ，c o n t r o l l i n g r n c ) ，c r n c 负责对其控制小区的无线资源进行管理。 如果在一个移动台与u t r a n 的连接中用到了超过一个r n s 的无线 资源，那么这些涉及的r n s 可以分为： 服务r n s ( s r n s ，s e r v i n gr n s ) ：管理u e 和u t r a n 之间的无线 连接。它是对应于该u e 的i u 接口( u u 接口) 的终止点。无线按入承 载的参数跌射到传输信道的参数，是否进行越区切换，开环功率控制等 9 电量整撞盔堂亟茔僮途塞 基本的无线资源管理都是由$ r n s 中的s r n c ( 服务r n c ) 来完成的。 一个与u t r a n 相连的u e 有且只能有一个s r n c 。 位移r n s ( d r n s ，d r i f tr n s ) ：除了s r n s 以外，u e 所用到的r n s 称为d r n s 。其对应的r n c 则是d r n c 。一个用户可以没有d r n s ，也 可以有一个或多个d r n s 。 通常在实际的r n c 中包含了所有的c r n c ，s r n c 和d r n c 的功能。 每一个处于连接模式下的u e 都受控于s r n c ，s r n c 是与c n 连接 的j u 接口的终点。w c d m a 要求具有软切换功能( 宏分集) ，对某一个 u e 来说，把自己的资源借给s r n c 的r n c 就是d r n c 。每一个r n c 都是与它直接相连的n o d e b 及其所拥有小区的c r n c ，c r n c 对其所拥 有小区的资源进行管理，例如准入，拥塞控制。 一般说来，c r n c 是小区无线资源的拥有者，s r n c 负责处理与某个 u e 的连接。对于专用信道的动态功率控制，受c r n c 的限制，但由s r n c 来执行；内环功控由n o d eb 来执行，外环功控由r n c 来执行，内环功 控受外环功控控制；专用信道数据的调度由s r n c 来执行，公共信道数 据的调度由c r n c 来执行”3 。 2 2 4 无线基站n o d eb n o d e b 是w c d m a 系统的基站，通过标准的i u b 接口和r n c 互连， 主要完成u u 接口物理层协议的处理。它的主要功能是扩频，调制，信 道编码及解扩，解调，信道解码，还包括基带信号和射频信号的相互转 换等功能，同时它还完成一些如内环功率控制等的无线资源管理功能。 n o d eb 在逻辑上对应于g s m 网络中的基站( b t s ) 。 2 3 无线网络控制器r n c 体系结构 2 3 1 概述 r n c 是w c d m a 系统的无线网络控制器，负责无线网络子系统r n s 所有无线资源的使用和分配，主要完成连接建立断开，切换，宏分集合 并，无线资源管理等功能，具体为： ( 1 ) 执行系统信息广播与系统接入控制功能； 电王叠整盔茎亟堂焦监塞 ( 2 ) 切换和r n c 迁移等移动性管理功能； ( 3 ) 宏分集合并，功率控制，无线承载分配等无线资源管理和控制功 能。 r n c 的结构功能如图2 - 5 所示，主要由r n c 基本处理功能模块，无 线资源管理功能模块，操作维护功能模块和中央交换功能模块组成。 一 _ - 一中央交换功能模块 - 一 - i 一 - j 三 f dc d = 蚤 iii 们 k f ) c d c j l 无线资源操作维护 管理模块功能模块 _ - 一 = 一 篓 c ， - u b 图2 - 5r n c 的功能框图 2 3 2 中央交换功能模块 中央交换功能模块主要实现r n c 内部交换功能，完成l u p s 用户面 传输网络层的处理。对外提供的i u c s ，i u p s ，i u b c ，i u r 和i u b 接口， 一般采用a t mp v c ( p e r m a n e n tv i r t u a lc i r c u i t ) 传输，物理接口可为高速 接口( 如s t m 1 ，s t m 一4 的光接口) 或低速接口( 如e 1 t 1 ) 。 一般而言，操作维护子系统接口和系统时钟信号接口也可由中央交 换功能模块完成。个r n c 只需要一个中央交换功能模块。 2 3 3r n o 基本处理功能模块 r n c 基本处理功能模块主要完成3 g p p 中r n c 相关协议层2 的功能， 直壬型建盔堂砸土兰僮途塞 包括宏分集合并，帧处理，m a c 层功能，r l c 层功能，小区广播等功 能。 业务处理子系统可以根据业务容量需求进行配置。 2 3 4 无线资源管理模块 无线资源管理模块主要完成3 g p p 中r n c 相关协议层3 的功能，包 括系统广播，寻呼，呼叫控制，业务承载，切换，功率控制，信道管理， 移动性管理，负载控制等无线资源管理。 无线资源管理模块也可以根据业务的容量小区进行配置。 2 3 5 操作维护功能模块 操作维护功能模块一般由主用前台服务器，后台维护终端，l a n s w i t c h ，告警箱等组成，主要完成故障管理，配置管理，性能管理，安 全管理，测试管理，系统状态监测等操作维护功能。操作维护功能模块 同时提供到集中网管的接口。 2 4 基站节点n o d e8 体系结构 2 4 1 概述 n o d eb 通过标准的l u b 接口与r n c 互连，通过u u 接1 2 与u e 进行 通信，主要完成u u 接口物理层协议和 u b 接口协议的处理。典型n o d eb 的功能模块组成如图2 - 6 所示。 皇王型整盍堂亟堂焦造塞 u u 援日 fu e 目 - - 参掣一 l i u kb ： 控制子系统胁叫 传输子系统_ n o d e b 图2 - 6n o d eb 的功能模块框图 如上图所示，一般n o d eb 主要由控制子系统、传输子系统、射频子 系统、中频基带子系统、天馈子系统等部分构成“3 。 2 4 2 传输子系统 传输子系统的主要功能是提供与r n c 的接口，实现传输网络层的相 关功能，完成基站与r n c 之间的信息交互。物理接口上一般以e l t 1 、 s t m l 等形式出现，为了节约传输带宽和提高传输的可靠性，通常会采 用a t m 反向复用。 2 4 ，3 中频基带子系统 中频基带子系统的主要功能包括数模转换、下行发送、上行接收的 物理层处理过程以及物理层的闭环处理过程。中频子系统完成数，模转 换、模数转换、上下变频；基带子系统完成信道解扩解调、编译码、扩 频调制的功能，其工作过程包括下行发送处理过程、上行接收处理过程 和物理层的闭环处理过程。 曳王抖挂塞堂亟土堂僮丝童 2 4 4 射频子系统 射频子系统一般由收发信机、双工模块、功率放大模块等模块组成， 主要功能包括：上行完成接收滤波、低噪声放大、进一步的射频小信号 放大滤波和下交频，然后完成模数转换、数字中频处理和r r c 滤波等； 下行完成r r c 滤波、数字中频处理和数模转换，经过射频滤波、放大、 上变频处理，经线性功率放大器放大后通过发送滤波至天馈。 2 4 5 天馈子系统 天馈子系统由天线、馈线、天馈避雷器、塔顶放大器( 可选) 等组 成。天馈子系统完成n o d eb 空中接口信号的输入和输出。w c d m a 系 统的核心频段为：上行1 9 2 0 】9 8 0 m h z ，下行2 1 1 0 2 1 7 0 m h z 。 2 4 6 控制子系统 控制子系统般完成如下功能：完成n b a p 信令处理、资源管理和 操作维护功能：产生并提供整个基站的同步时钟，并对整个基站的运行 和周边环境状况进行检测和监控。 4 电王科煞太堂亟土芏焦鲶童 3 1 概述 第三章相关的无线资源管理算法 无线资源管理r r m ( r a d i o r e s o u r c em a n a g e m e n t ) 负责管理空中接 口资源，即无线资源。无线资源管理算法从公平的角度出发，制定了各 用户使用无线资源的规则，即所有用户在能够保证自己需要的通话质量 的前提下，最低限度地使用无线资源。各用户需要的通话质量，即服务 质量q o s 包括掉话率、接入概率、数据业务的传输时延等。用户使用的 发射功率越大，对其他用户的干扰就越大，所占用的系统无线资源就越 多。 控制无线资源的算法可分为两大类，一是面向连接的无线资源管理 算法，二是面向系统的无线资源管理算法，二者的根本区别在于算法触 发原因和产生结果面向的对象不同。面向连接的无线资源管理算法由某 用户的状态变化触发，产生的结果也只对该用户产生影响；而面向系统 的无线资源管理算法由系统的状态变化触发，产生的结果也可能影响到 系统内的所有用户。 无线资源管理算法包括功率控制、切换、接纳控制、负载控制、速 率控制等不同的功能，其中功率控制、切换等属于面向连接的，接纳控 制、负载控制等属于面向系统的，而速率控制、数据业务调度等算法则 包括面向连接和面向系统的两部分，需要两部分配合才能实现“们“3 。 3 2 切换算法 根据w c d m a 系统中功率最小化原理，用户应该时刻保持与所需发 射功率最小的小区处于连接状态。用户从一个小区移动到另一个小区的 过程中，与其连接的小区发生变化的过程就叫做切换。在w c d m a 系统 中，切换类型包括软切换、更软切换和硬切换”1 。 3 2 1 软切换和更软切换 w c d m a 为码分多址系统，频率资源在相邻小区可以重复利用。当 皇王越撞盍生亟堂僮论塞 用户在小区间移动导致其连接的小区发生变化时，用户在与新小区建立 连接之前，并不断开与原小区的连接，仅当用户与新小区的通信质量有 保障时，才断开与原小区的连接。在这之前用户同时与原小区和新小区 通信。这种切换过程就是软切换( 或更软切换) 。 软切换s h o ( s o f t h a n d o v e r ) 包括同一r n c 内不同n o d e b 间的软 切换和不同r n c 问的软切换( 有i u r 接口) 。软切换由以下几个基本过 程构成： ( 】) 相邻小区相关信号的测量和平滑。 ( 2 ) 报告测量结果。 ( 3 ) 软切换判决。 ( 4 ) 执行切换。 更软切换和软切换算法的原理相同，二者区别是更软切换