（通信与信息系统专业论文）hsupa系统中的准入控制算法研究.pdf

摘要 摘要 第三代c d m a 多媒体移动通信网络能够提供诸如语音、可视电话、高速互联网接 入和移动计算等多媒体业务，然而由于c d m a 系统的白干扰特性和用户的移动性，又 因为网络业务量的复杂性和自相似性，一旦网络拥塞便难以恢复，故拥塞避免比拥塞发 生后采取措施更加有效，所以对于c d m a 系统来说，准入控制显得尤为迫切。h u s p a 技术是w c d m a 演化进程中的上行增强技术，能够提供上行链路的高速数据分组接入。 本文以h s u p a 技术为背景，对w c d m a 系统中的准入控制技术进行了研究和仿 真，提出了一种联合负载控制的准入控制策略和一种结合资源预留与切换排队的准入控 制策略。 本文第l 章简要介绍了准入控制的重要性及其研究现状。第2 章介绍了w c d m a 系统中的准入控制算法，对主要的准入控制算法进行了比较和归纳。同时介绍了h s u p a 的关键技术。 第3 章提出了一种联合负载控制的准入控制策略。这种策略在快速h a r q 和n o d e b 快速调度基础上，用时分数据用户传输的方法改善切换语音用户的掉话率。当系统资 源足够时，语音用户与数据用户有相同的优先级共享系统资源；当系统资源紧张时，语 音切换用户享有更高的优先权，数据用户通过时分传输来抑制干扰。仿真结果表明，这 种策略比常规方案具有更好的切换用户掉话率以及系统整体服务质量。 第4 章提出了一种结合资源预留与切换排队的准入控制策略。这种策略在为切换呼 叫固定预留了少量资源的基础上，引入切换排队思想代替动态资源预留策略。仿真结果 表明，这种策略可以根据切换用户的变化，动态调整新呼叫与切换呼叫的接入比例，比 常规固定预留有更好的切换呼叫掉话率以及系统整体服务质量，并且比动态预留策略实 现更简单。 最后对全文进行了总结。 关键词：准入控制，服务质量，w c d m a ，高速上行分组接入( h s u p a ) ，呼叫阻 塞率，呼叫掉话率 a b s t r a c t a b s t r a c t t h em u l t i m e d i am o b i l ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r k si nt h ef u t u r ea r ee x p e c t e dt os u p p o r t m u l t i m e d i as e r v i c e s ( v o i c e ，v i d e o - t e l e p h o n e ，h i g hs p e e dd a t aa c c e s sa n dm o b i l ec o m p u t i n g e r e ) o v e rw i r e l e s si n f r a s t r u c t a r e s b e c a u s eo ft h el i m i t a t i o no fw i r e l e s ss p e c t r u m , u s e r s m o b i l i t ya n ds e l f - s i m i l a rc h a r a c t e r i s t i c so f t h en e t w o r kt r a f f i c ，i tt a k e sl o n g e rt or e c o v e rf r o m c o n g e s t i o no n c ei th a so c c u r r e d i ti sm o r ea p p r o p r i a t et od e a lw i t hn e t w o r kc o n g e s t i o n p r o b l e mw i t ht h ea v o i d a n c e p r e v e n t i o na p p r o a c h h s u p at e c h n o l o g yi so n eo ft h ee n h a n c e d t e c h n o l o g i e si nu p l i n kd i r e c t i o nd u r i n gt h ee v o l u t i o no fw c d m as y s t e m ，w h i c hs h o u l d p r o v i d eh i g h e rp a c k e td a t aa c c e s si nu p l i n kd i r e c t i o n c a l la d m i s s i o nc o n t r o ls c h e m e sa r er e s e a r c h e da n ds i m u l a t e do nt h eu p l i n ko fw c d m a c e l l u l a rs y s t e mb a s e do nh s u p a t e c h n o l o g yi nt h i sp a p e r t h ep r o p o s e ds c h e m ea d m i t sb o t h v o i c ea n dd a t as e r v i c e sj ft h e r ea r ca v a i l a b l er e s o l l r c e a n di tg i v e sp r i o r i t yt ov o i c es o f t h a n d o f f r e q u e s tb yt h ei n t e r f e r e n c es u p p r e s s i o no f d a t as e r v i c e s a n o t h e rp r o p o s e ds c h e m e i nc h a p t e r1 ，t h ei m p o r t a n c eo fc a l la d m i s s i o nc o n t r o ls c h e m ei si n t r o d u c e da n dt h e p a p e rd e s c r i b e st h ed e v e l o p m e n to ft h ec a l la d m i s s i o nc o n t r o ls c h e m e si nw c d m a c e l l u l a r s y s t e m i nc h a p t e r2 ，t h ep a p e ri n t r o d u c e st h r e ek i n d so fa d m i s s i o nc o n t r o la l g o r i t h m si n w c d m ac e l l u l a rs y s t e m ，a n dc o m p a r e st h e i rp r i m a r yt e c h n o l o g yt h r o u g ht h e o r ya n a l y s i s f i n a l l y , t h ek e yt e c h n o l o g yo f h s u p a i si n t r o d u c e d ，s u c ha sf a s th a r q ，n o d eb s c h e d u l i n g ， e t c i nc h a p t e r3 ，a na l la d m i s s i o nc o n t r o ls c h e m eb a s e do nh s u p a t e c h n o l o g yi sp r o p o s e d t h ep r o p o s e ds c h e m ea d m i t sb o t hv o i c ea n dd a t as e r v i c e si f t h e r ea r ea v a i l a b l er e s o u r c e ，a n d i tg i v e sp r i o r i t yt ov o i c es o f th a n d o f f r e q u e s tb yt h ei n t e r f e r e n c es u p p r e s s i o no f d a t as e r v i c e s s i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h ep r o p o s e ds c h e m en o to n l yg u a r a n t e e st h eh i g h e rq o sf o rv o i c e s o f th a n d o f f r e q u e s t sb u ta l s oe n h a n c e st h eg r a d eo f s e r v i c e i nc h a p t e r4 ，t h ep a p e rp r o p o s e sar e s o u r c er e s e r v a t i o na n dh a n d o f fq u e u i n g b a s e dc a l l a d m i s s i o nc o n t r o ls c h e m ei nw c d m ac e l l u l a rs y s t e m i na d d i t i o nt or e s e r v eas m a l lq u a n t i t y o fr e s o l l r c ef o rh a n d o f fc a l l ，ab u f f e ri ss e tf o rr e a l - t i m es e r v i c eh a n d o f fc a l li n s t e a do f d y n a m i cl 旧s o b r c er e s e r v a t i o n c o m p a r e d 、 l ，i 也c a l l a d m i s s i o nc o n t r o l 埘t l lr e s o u r c e i i i 东南大学硕士学位论文 r e s e r v a t i o n , t h i ss c h e m er e d u c e sh a n d o f ff a i l u r ep r o b a b i l i t ye v i d e n t l y , w h i l en e wc a l l s b l o c k i n gp r o b a b i l i t yi sh a r d l yc h a n g e d ，a n da d j u s t st h ep r o p o r t i o no fn e wc a l la n dh a n d o f f c a l la c c o r d i n gt ot h en u m b e ro fh a n d o f fc a l l si nt h en e t w o r k s i m u l a t i o n sa n dr e s u k ss h o w t h a tt h ep r o p o s e ds c h e m en o to n l yg u a r a n t e e st h eh i g h e rq o sf o rv o i c es o f th a n d o f fc a l l sb u t a l s oi si m p l e m e n t e de a s i l y s u r r m m r yo f t h ed i s s e r t a t i o ni sp r e s e n t e di nt h ee n d k e yw o r d ：a d m i s s i o nc o n t r o l ，q o s ，w c d m a ，h s u p a ，c a l lb l o c kp r o b a b i l i t y , c a l ld r o p p r o b a b i l i t y i v 插图目录 插图目录 图1 1 无线资源管理模型图2 图2 1 三层1 9 小区分布图8 图2 - 2h s u p a 的协议结构1 6 图2 3r e l e a s e9 9 与h s u p a 上行链路重传控制比较1 7 图2 4r e l e a s e9 9 与h s u p a 分组调度比较18 图2 5e d p d c h 和e d p c c h 的帧结构1 9 图2 6e a g c h 的帧结构2 0 图2 7e r g c h 和e - h i c h 的帧结构2 0 图3 1 数据用户工作状态转移图2 8 图3 2 压缩模式数据用户工作示意图2 8 图3 3 联合负载控制的呼g r i n 达流程图2 9 图3 - 4 联合负载控制的呼叫离开流程图3 0 图3 5 不同新用户到达率时的切换呼叫掉话率3 5 图3 - 6 不同新用户到达率时的新呼叫阻塞率3 6 图3 7 采用不同压缩比时的切换呼叫掉话率3 7 图3 8 采用不同压缩比时的新呼叫阻塞率3 7 图3 - 9 采用不同压缩步长时的切换呼叫掉话率3 8 图3 1 0 采用不同压缩步长时的切换语音呼叫掉话率3 8 图3 1 1 不同新用户到达率时的g o s 3 9 图3 1 2 采用不同压缩步长时的g o s 4 0 图4 1 上行链路负载曲线和由新用户引起的负载增量的估计4 5 图4 2 准入控制策略t o p 流程图4 7 图4 3 呼叫到达准入控制策略流程图4 7 图4 - 4 呼叫离开准入控制策略流程图4 8 图4 5 队列定时超时的准入控制策略流程图4 9 图4 - 6 不同新用户到达率时的切换呼叫掉话率5 1 图4 7 不同新用户到达率时的新呼叫阻塞率5 1 图4 8 不同新用户到达率时的切换语音呼叫掉话率5 2 v t i 东南大学硕士学位论文 图4 9 不同排队队列长度时的切换呼叫掉话率与新呼叫阻塞率5 2 图4 1 0 不同排队等待时间时的切换呼叫掉话率与新呼叫拒绝率5 3 图4 1 l 不同新用户到达率时的g o s 5 4 v i i i 表格目录 表格目录 表2 1e d p d c h 时隙结构1 9 表2 - 2e - d p d c h 时隙结构2 0 表3 1 各类业务的特征3 4 表3 2 仿真环境参数3 4 表4 - 1 仿真业务数据速率和目标s i r 5 0 表4 2 仿真环境参数5 0 i x 缩略语 3 g 3 g p p a c k a r q a = n 订 b l e r c b p c c c d m a c d p d c a d c h e a g c h e d c h e d p c c h e d p d c h e h i c h e i t g c h f c a f d m a g o s g s m h a r q h c a h s u p a m a c 缩略语 3 mg e n e r a t i o n 3 州g e n e r a t i o np a r t n e rp r o j e c t ( p r o d u c t w c d i as t a n d a r d ) a c k n o w l e d g e m e n t a u t o m a t i cr e p e a tr e q u e s t a s y n c h r o n o u st r a n s f e rm o d e b l o c ke l t o rr a t i o c a l lb l o c kp r o b a b i l i t y c h a s ec o m b i n i n g c o d ed i v i d em u l t i p l ea c c e s s c a l ld r o pp r o b a b i l i t y d y n a m i cc h a n n e la s s i g n m e n t d e d i c a t e dc h a n n e l e d c ha b s o l u t eg r a n tc h a n n e l e n h a n c e dd e d i c a t e dc h a r m e l e d c hd e d i c a t e dp h y s i c a lc o n t r o lc h a n n e l e d c hd e d i c a t e dp h y s i c a ld a t ac h a n n e l e - d c h r a r qa c k n o w l e d g e m e n t i n d i c a t o rc h a n n e l b d c hr e l a t i v eg r a n tc h a n n e l f i xc h a n n e la s s i g r m a e n t f r e q u e n c yd i v i d em u l t i p l ea c c e s s g r a d eo fs e r v i c e g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n h y b r i da u t o m a t i cr e p e a tr e q u e s t h y b r i dc h a n n e la s s i g n m e n t h i g hs p e e du p l i n kp a c k e ta c c e s s m e d i u ma c c e s sc o n t r 0 1 ) ( i 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 确认 自动重传请求 异步传输模式 误块率 呼叫阻塞概率 追踪合并 码分多址接入 呼叫掉话概率 动态信道分配 专用信道 e d c h 绝对准予信道 增强专用信道 e d c h 专用物理控制信道 e d c h 专用物理数据信道 e - d c hh a r q 确认指示信道 e d c h 相对准予信道 固定信道分配 频分多址接入 服务等级 全球移动通信系统 混合自动重传请求 混合信道分配 高速上行链路分组接入 媒体接入控制 东南大学硕士学位论文 n a k q o s r l c r n c r r c r t w p s f s m t b t d m a r n u e w c d m a n o n - a c k n o w l e d g e m e n t q u a l i t yo f s e r v i c e r a d i ol i n ke 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 or e s o u r c em a n a g e m e n t r e c e i v e dt o t a lw i d e b a n dp o w e r s p r e a d i n gf a c t o r s i g n a lt oi n t e r f e r e n c er a t i o t r a n s m i s s i o nb l o c k t i m ed i v i d em u l t i p l ea c c e s s t r a n s m i s s i o nt i m ei n t e r v a l u s e re q u i p m e n t 非确认 服务质量 无线链路控制 无线网络控制器 无线资源管理 宽带接收功率资源 扩频因子 信干比 传输块 频分多址接入 传输时间间隔 用户设备 w i d e b a n dc d m a ，c o d ed i v i d em u l t i p l e 宽带码分多址接入 a c c e s s x 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个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，也不包含为获得东南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 并表示了谢意。 研究生签名： 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生签名：蓝整导师签名： 日期：型i ： 第1 章绪论 第1 章绪论 随着移动通信用户数的飞速增长以及m 电话、互联网、多媒体等数据通信相结合 的新兴业务的增长，对移动通信的性能和业务内容提出越来越高的需求。由于第二代移 动通信的容量、业务提供能力、现有的频谱数量和利用率等方面很难满足用户的新需求， 所以随着以分组交换为基础的互联网技术在全球范围内的日益普及，移动通信技术亦正 朝着能为用户提供高速率、多业务数据传输的第三代( 3 g ) 和超三代( b 3 g ) 移动通信 系统发展。 第三代移动通信技术标准【1 】主要有三个：欧洲和日本提出的w c d m a 标准、美国 提出的c d m a 2 0 0 0 标准以及我国提出的t d s c d m a 标准。其中w c d m a 可在目前应 用最广泛的g s m 系统基础上逐步演进，因此具有广泛的市场前景。w c d m a 能够为移 动用户提供最高达2 m b p s 的数据传输速率，并且能够在同一带宽内支持多种业务的传 输，如语音、视频以及分组数据业务等。由于带宽资源有限，为了满足用户对高速率、 多元化以及高服务质量的要求，必须尽可能提高系统无线资源的利用率。因此，无线资 源管理成为w c d m a 系统研究中的热门方向。 1 1 无线资源管理概述 移动通信系统的目标是提高系统容量，同时保证高质量的通信，要实现这一目标， 可以通过选用高效的调制解调方式、编码方式( 包括信源和信道编码) 、多址方式、小 区复用方式等来实现。这些措施确定了系统中可提供使用的物理信道和网络结构。此外， 发射功率和信道也是两个可供使用的重要的无线资源。无线资源管理就是通过合理地动 态分配这些无线资源，有效降低系统的干扰，提高系统的容量，保证通信链路的质量。 无线资源管理( r r c ：r a d i or e s o u r c em a n a g e m e n t ) 负责空中接口资源的利用，保 证移动用户的服务质量要求和系统预规划的覆盖区，为系统提供尽量大的容量。无线资 源管理包括功率控制、切换控制、准入控制、负载控制以及分组调度等。 一功率控制使空中接口的干扰电平维持最小，保证移动用户的服务质量要求。 一切换控制负责处理用户的移动性。当用户从一个小区进入另一个小区时，必然 1 东南大学硕士学位论文 发生切换。切换控制就是运用一定的策略，保证用户越区切换或系统间切换是 通话的连续性，并且使通信质量达到预定的服务质量要求。 一准入控制是对于预期的信干比和码率，确保有空闲的无线资源。 一负载控制的目的是以目标方式在给定的限制条件范围内维持网络无线资源的 使用。 一分组调度是使各分组用户合理地使用系统的可用资源，为各个用户分配数据速 率和分组长度。 图i - 1 给出了w c d m a 无线资源管理的基本模型。 r 一一i 篓= 圃_ 一j 资源统计i 1 图1 - 1 无线资源管理模型图 本论文着重对无线资源管理中的准入控制迸行研究。 1 2 准入控制 准入控制是在有限系统容量的基础上，以不牺牲已有连接的服务质量为前提，尽可 能多的对新到达( 新发起到达或以切换方式到达) 的连接请求予以准入的决策问题。 在f d m a ，r d m a 系统中，由于用户信号之间有很好的正交性质( 频分或时分) ，因 此各个用户之间的干扰比较容易控制。当增加一个连接时，不会影响系统中已经存在的 通话服务质量，所以准入控制比较简单，仅受限于可用资源的数量( 频带或时隙) 。只 要空闲资源满足新呼口q 请求，就准入该呼口q 。 2 n 篓警掣 矽毋 ，。，。一一 第1 章绪论 在c d m a 系统中，由于用来区分移动用户的扰码不能做到完全正交，每一个新呼 叫的允许对于已经建立的通话都是干扰。不仅会影响已有通话的服务质量，而且严重时 还会导致掉话。因此，用适当的方法控制新用户的接入是一个很重要的问题。其基本原 则是：准入新的连接不会牺牲已有连接的服务质量。准入控制对于避免业务量过载，保 证系统的稳定性至关重要。 1 3 准入控制的研究现状 随着蜂窝移动通信技术的发展，准入控制策略的研究重点也在不断发生变法。 在第二代蜂窝移动通信系统中，由于系统的小区信道容量是固定的，主要提供语音 服务，因此对准入控制策略的研究集中在如何协调系统中新到达业务与切换业务之间的 信道资源分配，从而提高对切换业务的服务质量。不同策略之间的区别在于如何确定保 护信道的数量。文献【2 1 将基于保护信道的准入控制分为四种策略：截断优先权策略、比 例保护信道策略、严格带宽资源划分策略和新呼叫压缩策略。这四种策略分别采用不同 的方法在系统总信道资源中预留固定的保护信道专门为切换业务服务。文献【3 1 在总结已 有的资源预留策略、线性加权策略以及分布准入策略的基础上提出了三种准入控制策 略，即加权累加策略、概率索引策略和混合控制策略，并对这三种策略的性能进行了分 析和比较。 对于移动通信系统的用户而言，中断正在进行的业务比新到达业务被拒绝更难以忍 受，因此在准入控制策略中，切换业务比新到达业务具有更高的接入优先权。以上这些 准入控制策略的目的都是为了提高系统对切换业务的服务质量，降低切换阻塞概率，从 而提高系统整体服务性能。用来衡量准入控制策略性能的指标一般都采用新呼叫拒绝率 和切换呼叫拒绝率。 随着第三代移动通信的出现，准入控制的研究重点也发生了变化。w c d m a 系统 是第三代移动通信系统空中接口方案之一，由于w c d m a 是一种自干扰系统，任何一 个新接入的业务都会对小区中正在进行服务的其他用户产生干扰。小区容量是动态变化 的，并且变化程度与用户之间的干扰程度密切相关。因此目前对w c d m a 系统的准入 控制的研究主要集中在如何估计新接入业务的干扰电平，在干扰总量未达到预设门限的 情况下尽可能允许新呼叫的接入，提高系统的资源利用率。 3 东南大学硕士学位论文 在3 g p p 制定的无线资源管理策略中，给出了w c d m a 准入控制采用的两个基本 准则： 准入判决要依据请求的业务类型； 准入判决要依据当前系统负载以及请求接入的服务。 w c d m a 系统的准入控制可在上行链路和下行链路两个方向进行。目前的 w c d m a 准入控制策略按照准入判决时采取的算法不同可分为两类：基于功率的准入 判决和基于吞吐量的准入判决。 在上行链路基于功率的准入控制策略中，系统通过设置基站允许接收的最大干扰功 率门限来确定小区上行链路的容量。当有新呼叫请求接入时，基站首先测量当前接收到 的干扰功率，然后系统估计新用户的接入造成的干扰功率增加量，最后判断当前干扰功 率与该估计量之和是否大于预设的干扰功率门限，并由此判定是否允许新呼叫的接入。 在下行链路基于功率的准入控制策略中，呼叫准入的判决由基站接收的总干扰功率 变为基站的总发射功率，即系统通过判断允许新用户接入后的基站总发射功率是否大于 预设的发射功率门限，决定是否允许新用户的接入。 与基于功率的准入控制策略类似，在基于吞吐量的上、下行准入控制策略中，系统 设置了上、下行链路的小区负载因子门限( 对应于小区在上行下行链路上允许的最大 吞吐量) ，并通过测量获得小区当前的负载因子值。当有新用户请求接入时，系统估计 自于新用户接入产生的小区负载增加量，判断小区当前负载与估计的增加量之和是否超 越预设的门限，从而决定是否允许新用户的接入。 上述算法基本代表了目前对w c d m a 准入控制研究的现状，这些算法分别从基站 的接收发射功率或小区吞吐量角度出发进行了分析，给出了如何估计新用户接入而增 加的干扰量( 或吞吐量) 的方法，进而给出了呼叫准入的判决标准。这些算法的目标都 是在保证系统现有业务服务质量的同时，尽可能允许更多的新用户接入。 1 4 本文的研究工作和结构安排 准入控制是蜂窝移动通信系统中一个十分关键的环节，准入控制的好坏将直接影响 4 第1 章绪论 到系统的性能。本文在介绍准入控制策略的基础上，对w c d m a 增强技术高速上 行分组接入以及蜂窝移动通信系统中的准入控制问题进行了研究和仿真。 全文安排如下： 第一章简要介绍了蜂窝移动通信系统的无线资源管理，主要介绍作为无线资源管理 重要组成部分之一的准入控制技术。 第二章介绍了w c d m a 系统中准入控制算法，并对这些准入控制算法进行了简要 的比较和归纳；同时介绍了w c d m a 高速上行分组接入的关键技术，为后续章节的阐 述奠定基础。 第三章提出了w c d m a 高速上行分组接入系统中一种改进的准入控制策略，改进 方案结合高速上行分组接入技术以及系统负载控制，仿真表明改进方案比普通方案具有 更好的切换呼叫掉话率和系统g o s 。 第四章提出了w c d m a 蜂窝移动通信系统中一种改进的准入控制策略，改进的方 案结合了呼叫排队与资源预留方法，仿真表明改进方案具有较好好的切换呼叫掉话率。 该方法实现简单，不需要复杂的信令开销与计算，并能较好地减低切换呼叫的掉话率。 第五章对全文进行了总结。 5 第2 章w c d m a 的准入控制算法与h s u p a 技术 第2 章w c d m a 的准入控制算法与h s u p a 技术 本章首先介绍w c d m a 蜂窝移动通信系统中的准入控制算法，讨论了不同准入控 制算法的计算准则：然后介绍w c d m a 系统的高速上行链路分组接入技术( h s u p a ： h i g hs p e e du p l i n kp a c k e t a c c e s s ) 一r e l e a s e6 规范中包含的w c d m a 的关键技术。 2 1 引言 w c d m a 是一种干扰受限系统，各小区所能容纳的用户数取决于该小区激战接收 机所接收的总干扰。这个干扰除了由本小区的用户产生外，还包括相邻小区所产生的干 扰，所以基站接收机所接收的总干扰将随时间变化。 当系统出现拥塞时，如果再容许用户接入，势必造成己接入用户的连接质量下降， 用户掉话率上升。因此，系统必须采用一种准入控制策略，以保证接入用户的连接质量。 所以，准入控制策略必须平衡新接入用户的阻塞率和己接入用户的掉话率。w c d m a 系统可以提供多种业务，为了满足不同业务的服务质量要求，就必须采用有效的准入控 制策略。不同的准入控制算法会直接影响准入控制策略的结果 h s u p a 技术是w c d m a 系统的上行链路增强技术，通过使用由n o d eb 1 控制的快 速物理层( l 1 ：l a y e r1 ) 重传传输合并技术以及基于n o d e b 的快速分组调度，h s u p a 技术能提高上行链路分组数据的吞吐量，增加高比特速率的覆盖区域并减少数据的传输 时延。 2 2w c d m a 系统中的准入控制算法 在w c d m a 系统中，由于扩频码不能做到完全正交，干扰电平会随着服务用户数 量的增加而提高，不但会影响已建立起来通话的服务质量，而且严重时还可能导致系统 不稳定，引起掉话。因此，w c d m a 系统中准入控制的基本原则是准入新连接不会以 牺牲已有连接的服务质量为代价。 在上行链路与下行链路中，由于发射和接收对象不同，相应的数学模型有自己的特 点，因此要对上下行链路分别设计不同的准入控制算法。只有当上下行都具有足够的资 n o d e b 在3 g p p 规范中指基站，当初它是在制定标准过程中临时采用的一种称谓，但一直沿用至今未更改。 7 东南大学硕士学位论文 源时，才能允许新的呼叫接入。但对于系统中已经存在的用户而言，其服务质量要求能 否得到满足均可用能干比( e 0 ) 是否大于或等于某一特定门限来衡量。 上行链路的准入控制算法主要有：1 ) 基于宽带接收功率的准入控制算法，系统估 计准入后基站的总宽带接收功率是否准入新用户请求。2 ) 基于吞吐量估计的准入控制 算法，系统估计准入后负载因子的变化来决定是否准入新用户请求。3 ) 基于信干比( s i r ： s i g n a lt oi n t e r f e r e n c er a t i o ) 的准入控制算法，系统先通过计算来确定准入新请求后，所 有用户的s i r 是否能够满足其服务质量( q o s ：q u a l i t yo f s e r v i c e ) 要求，然后依此来进 行准入的判决。对于下行链路，为避免产生诸如“角效应”等问题，基站发射功率是有 限制的，因此下行链路通常采用基于发射功率的判决策略。若本小区的发射功率超过某 一门限，则对新请求不予准入。 图2 - 1 三层1 9 小区分布图 下面主要讨论上行链路中的准入控制算法，介绍上行链路中三个基本的准入控制算 法：基于宽带接收功率的准入控制算法、基于吞吐量估计的准入控制算法和基于s i r 测 量的准入控制算法，而且在以后的讨论中均假设：一旦上行链路建立，下行链路也自动 建立。 我们考虑多小区的w c d m a 系统，每个小区的中心配置具有一个全向天线的基站。 小区的分布如图2 1 所示，每个小区可以提供m 类业务，所有业务共享相同的宽带接 8 第2 章w c d m a 的准入控制算法与h s u p a 技术 收功率资源( r t w p ：r e c e i v e dt o t a lw i d e b a n dp o w e * t ) 。 假设： 每个移动用户选择传输增益最好的基站作为其控制基站，i 司类业务用尸到达基 站的接收功率相等，即采用理想的功率控制； 第f 类业务的激活因子( 处于激活状态的概率) 为。在业务激活期，第f 类业 务的传输速率为兄；在静默期，传输速率为0 。 第i 类业务所需的s i r 接收门限为以n 只。= 生w f t 墨# 0 1 ) 只“2 1 1 2 l 其中( 磊0 ) ，为第f 类业务要求的目标能量干扰密度比 2 1 2 1 基于宽带接收功率的准入控制算法 宽带接收功率电平可用来估计上行链路负载，接收功率电平可在n o d eb 里测量。 基于这些测量结果，可以获得上行疰路的负载因子。 f 时刻t 小区的基站接收的宽带干扰功率( f ) 可分为本小区( 即小区内) 用户的 干扰乙( ，) ，其刨、区( 即小区间) 用户的干扰乙( f ) 以及背景噪声和接收机噪声b ： k ( f ) = k ( f ) + 乙( r ) + 昂 ( 2 1 ) 上行链路的底噪抬升定义为总接收功率与噪声功率的b b 值 r o t ：筝 ( 2 2 ) 昂 。 k 小区的基站接收到本小区内第i 类业务用户的信干比为 ( 扑) 2 而面翱) 东南大学硕士学位论文 其中只( f ) ，q 分别是小区i 中第f 类业务的接收功率，第f 类业务的用户总数，第f m 类业务的激活因子。分母中( m 一1 ) 只( r ) + m ( f ) 表示t 小区内其他用户的总干扰， m 表示k 小区内的业务类型总数。 要保证服务质量，需满足下列约束条件： p ( t ) m q l ( m 一1 ) 只( f ) + 杉弓( ，) + l 一( f ) + 昂l j j 他 f 纠 l r 厂l 0 式( 2 4 ) e o 的( e b n o ) 为第f 类业务要求的目标能量干扰密度比。 上式可以改写为： ( 2 4 ) 掣( 鼍 ( 硝沁叫靴萎m 蜊毋础m ， 式( 2 1 ) 可以变为 ， t o t a l ( f ) = ，只( f ) + k ( f ) + 晶 ( 2 6 ) 在式( 2 5 ) 的两边各加上一个p ( f ) ，将式( 2 6 ) 代入，则式( 2 5 ) 可以变换为 引。礤a 丽t , 口+ l 一| | i 式( 2 7 ) 两i a 各乘以m ，两边均对f 求和，得到 ( 2 7 ) ( 2 8 ) 姜m 赢外酱 ( 2 9 ) 盹| 扒 一 i - 1 j “ 一墨 玉叭副 一 + 一 q 第2 章w c d m a 的准入控制算法与h s u p a 技术 1 趣崔i ，- 一o ( ，) ( 2 1 0 ) l - 姜m 赢_ “u 川 3 ( r t w p o z n m 。为k 小区的最大可承载宽带干扰功率，则 i , “( t ) - r t w p u lj h 。h l d ( 2 1 1 ) 1 垃每l 鲥t w p v l 。 ( 2 1 2 ) 卜姜m 赢一+ “ “1 纠 以(