（通信与信息系统专业论文）cdma2000蜂窝通信系统空中接口的数据容量.pdf

abs tract c d m a 2 0 0 0 s y s t e m is a d is t in c t 3 g c e llu la r c o m mu n ic a t io n s y s t e m c h a r a c t e r i z e d b y n o t o n ly it s c o d e d iv is io n m u lt i a c c e s s m e t h o d a n d p o w e r c o n t r o l t e c h n o lo g y . d u r in g s y s t e m e n g in e e r in g , it s q u it e d if f e r e n t f r o m t h a t o f t d m a a n d f d m a s y s t e m in t h a t c o v e r a g e a n d c a p a c ity o f a c d m a 2 0 0 0 c e ll is c a lc u la t e d o n in t e rf e r e n c e - b o u n d b a s is t h o u g h e r la n g b f o r m u la is s t ill in e f f e c t . m a n y c d m a 2 0 0 0 s y s t e m s h a v e b e e n in s t a ll e d a n d h o w t o s c a le t r a f f ic lo a d f r o m b o t h c ir c u it d o m a in a n d p a c k e t d o m a in is a d if f ic u lty f o r b o t h s y s t e m o p e r a t o r s a n d m a n u f a c t u r e r s . m o r e a n d m o r e a g r e e t h a t t h e d a t a ( v o ic e a n d n o n - v o ic e ) w il l b e t r a n s m itt e d b y p a c k e t f o r m i n f u t u r e c o m m u n ic a t io n in f r a s t r u c t u r e , w h e t h e r m o b ile o r f ix e d s y s t e m t h is p a p e r t r ie s t o s t u d y t h e d a t a c a p a c ity o f c d m a 2 0 0 0 a ir in t e rf a c e . b a s e d o n c d m a 2 0 0 0 s e r ie s o f s t a n d a r d s a n d it s p o w e r - b o u n d m e c h a n is m , 2 r e s t r ic t io n c o n d it io n s a r e f o r w a r d e d u n d e r w h ic h d a t a t h r o u g h p u t c o u ld o p t im iz e . wit h c o n t r o l le d d a t a t h r o u g h p u t , w e c o u ld o p t im iz e t h e s y s t e m a n d a n t i c ip a t e it s e x p a n s io n . k e y w o r d s . c d m a 2 0 0 0 a ir in t e rf a c e d a t a c a p a c ity 第一部分介绍 本文研究分组域 c d ma 2 0 0 0空中接口的数据容量。 容it和覆盖始终是蜂窝移动通信系统中最重要的两大问题。对 系统运营商而言，除了容量本身衡t系统的负载能力外，单位容it 成本和单位容t收益也是建设、运营蜂窝通信系统的重要考虑. 对 终端用户来说，容量决定了用户呼叫的阻塞率、服务的质量 ( 时延、 响应时间等 ) . 对于当代快速发展的第三代蜂窝移动通信技术而言，空中接口 部分由于采用与第二代不同的多址接入方式，其容量的计算和方法 与过去有很大的差别。同时对第三代蜂窝移动通信系统的高数据 率、多媒体支持的服务要求决定了空中接 口向分组域演进 .而数据 容量的研究方法和传统语音容量有很大不同。 c d ma 2 0 0 0 空中接口是当前世界上应用最广泛的第三代蜂窝移 动通信接 口标准 ，我 国的移动通信运营商也于 去年底 开始建设 、安 装 c d ma 2 0 0 0兼容系统。 对该接口数据容量的研究可以直接指导系 统的工程和接 口核心技术的优化。 本文分为七 部分 。 第一部分介绍了研究课题的提出及文章的结构; 第二部分简要的回顾了与通信系统容量有关的背景知识 ( 香农 信道极限、排队论、爱尔兰 b模型) : 第三部分简要介绍了 c d ma 2 0 0 0空中接 口的特性及其由线路 域向分组域的演进方向。在线路域的 c d ma 2 0 0 0空中接口分析中， 对比了它与 g s m ( t d ma技术)空中接口的语音容量; 第四部分详细介绍了分组域的 c d ma 2 0 0 0空中接 口h r p d。包 括信道结构、闭环功率控制、反向链路信道复用与 p n码扩频、补 充信道 ( s c h)的时隙结构和复用、沃尔什码空间分配方案: 盛 云泊沮麟 睑硫 4 第五部分在基于 c d ma扩频原理、 h r p d标准中信道分配方案、 理想功率控制的前提下， 提出了 h r p d接口的数据容量的千扰受限 和码空间受限方程，并对在该限制条件下数据容量优化进行了分析 第六部分是试验网的数据实证分析。通过引用三星电子和高通 公司在 c d ma 2 0 0 0试验网上数据容it实验数据的分析， 印证了第五 部分的限制条件，并得到一些工程参数。 第七部分是关于该课题进一步研究 的考虑 。 补. 态通曰巴 目 人 上 第二部分相关理论知识 1 . 1香农信道极限 香农在 1 9 4 8 年发表的论文 信息的数学原理 1 n 中， 对信息量 的衡a、信息编码的能力、及信道的容1t给出了一系列的理论。他 以概率论工具对简化的通信系统模型 ( 信源、 信源编码、 信道编码、 信道、噪声、信道解码、信源解码、信宿)进行了有效的数学分析。 直到今天，香农信息理论仍然是指导通信系统设计的理论框架。 在这里我们引用关于信道容量的香农 1 7号理论: 假设信号在加性 白高斯噪声 a w g n)信道中传输 。信道带宽 为 wh z ，信道中有用信号的功率为 s ，白高斯噪声的时间平均功率 为 n，则该信道 的容量极限 c ( 单位 比特/ 秒 )为: c = h ( v ) - h ( n ) = w lo e . ( 1 + 三 、 一 、n 其中h ( y ) = w lo g z 2 ,z e ( s + .v ) 表示总信号的嫡, h ( n ) = w lo g = 2 7m n 表 示 噪 声嫡 。 我们进一步考察 c : ( 注 : 信道 w 趋于无限大时 ( 即w- * c o ) , c可以得到一个极大值 不同于n= 0 时的c- 0 o ) : c a = lim w lo g(1 + sw)，一 n 10 9 2 其 中 n 。 _ _n0 w 表 示 噪 声 功 率 谱 密 度 。 2 、当信道采用合适的编码方式以达到c . 的比特率传输时 ( 即 _ 、一 。 协二，_ . 、 e.、 ， 、_ 一 二 二， _ ， k b = ( . m ) ， p i 侍 到 此 盯 困 二 介 ( 早 仅 1 a忌 比特 舵 重 与 噪 声 功 率 谙 石 度 八 o 的 比值 ) : r b n o 兰= 1n 2 = - 1.6d b n o eb-no 实际的通信系统 由于无法达到理想的编解码效率以及信道嗓 声 的 非 理 想 化 ， 在 接 收 端 要 求 的 e b 要 比 该 理 论 极 限 值 高 . 川 o _ ，_ _ _， e._ . x 7 a m y j j f-, -%,; 分一放墨求在 1 8 d b以上;对于 c d m a系统， no ， 、 ， ， e._、 业 w 1 a x i-i 1 f7 = -n s f 妥禾任 6 d b以上 。 no 1 . 2 排队论基础 排队论是在上个世纪随着语音电话网和计算机网络的发展丰 富的一门数学理论。1 9 0 9 年， a . k . e r l a n g 发表了他关于排队论的第 一篇论文，随着后人的研究 2 . 1 3 1 及在工程设计上的应用，排队论 已成为通信理论中不可替代的一部分。 排队论用于分析在给定排队系统模型和系统输入的前提下分 析系统输出的表现。随机过程特别是泊松过程是排队论的主要数学 工 具 。 下 图是简化 的排 队系统模型: 信源缓存 服务器 在 k e n d a l l 的文章 2 1 中，规定了排队系统的描述方法:由信源 的请求模式、服务器的服务模式、服务器的数量来描述。通常用 a / b / c代表一个特定的排队系统。 下面是排队论常用的表示符号: a ( 到达速率) :表示请求到达的方式，用一概率分布函数 ( 如 指数分布、均匀分布、正态分布等)描述。 lu( 服务速率) :表示服务提供的方式，用概率分部函数描述. p = 凡 业 务 密 度 ， : 表 示 到 达 的 请 求 占 用 服 务 器 的 密 度 ， 单 位 为 爱尔兰 。 几( 阻塞率) :请求不能的到服务的概率。是排队系统性能的衡 量，也是服务等级的指标. 排队论研究的对象主要是通信系统 ( 包括计算机通信 ) ，通常 根据服务提供 的方式将通信系统分为线路交换系统和分组交换系 统 。其区别如下表 : 属 性 线路交换系统分组交换系统 连 接专 用 共 享 复 用预 定 义 统 计 复用 负载语音 呼叫 分 组 包 推荐应用 实时非 实 时 1 . 3爱尔兰 日公式 在话务工程中，我们关心的是在给定的服务器资源 ( 中继线、 无线频带或时隙组)和服务等级的要求下，电话网能支持的语音容 量。爱尔兰 s公式为工程设计提供了数量解. 电话网是一种线路交换系统，需要从三方面来描述它:系统结 构、请求处理方式、负载的统计特征. 电话 网的系统 结构可用 图简示如下: 这里 m代表产生请求的源数量，n代表服务器的数量。 诵 ， 沪 . ” .脚 不 龙 假设该电话网采用丢失呼叫清除 ( l c c )的处理方式。即当新 呼叫到达时，如果有空余服务器，呼叫将马上得到处理;如果此时 所有服务器都已被占用，该呼叫会被拒绝，同时清除掉该呼叫。在 这里p s 用来表示被拒绝呼叫的概率. 负载的统计特征 ( m/ m/ n ) .我们用排队论中的表示方法表示负 载的统计特征，即请求的到达过程为马尔可夫过程，到达速率为之 兄 的分布为泊松分布: 夫过程，服务速率为户 此 时 业 务 密 度 为 ， = 允 在以上假设前提下 的分析 结果 : 请求的离去过程 ( 即为服务过程)为马尔可 p 的分布为泊松分布.服务器数量n = n; 对该电话网的分析可 以直接应用生灭过程 1 )有 1 个服务器被占用的概率 一。 、 (/ ,) / f! pi i ) = ., t =v , i . . . . . . iv nf 九 丫 / ii=0 / “ /i ! 2 )当 n个服务器都被占用时，即为电话网阻塞状态，如下式 ( / ) p ( i = n ) 汤 ! 上式就是爱尔兰 b公式，通常我们把凡，a / ,u 和 n的关系做成 表，直接应用。例如对于 g s m 系统的一个蜂窝 内的扇区，如果提 供 2 4个信道 ( 注 g s m 系统中一个载频为 2 0 0 k h z ，划分为 8个时 隙，一个时隙相当于一个信道) ， 也即占用 6 0 0 k h z 的频带: 若凡要 求为小于 2 %，则该扇区可承载的话务容量.l / ,u为 1 6 . 6爱尔兰。当 我们考察一种蜂窝通信系统的空中接口时，最关心的是单位频带的 容量. g s m系统中为防止同频干扰， 需要将无限资源划分为一组一 - *, m圈 t 1幽 组，在相邻的小区内不用同组的频带，而在小区簇之外才可以重复 使用该频带.一般频率服用系数为 1 / 1 2或 1 / 2 1 ，这样在上面的例 子中，一个扇区在话务容量为 1 6 . 6爱尔兰时相当于占用了 7 . 2 mh z 或 1 2 . 6 mh z的无线资源。在后面的分析中我们可以看到 c d ma技 术带给蜂窝通信系统空中接口单位频带话务容量的增加。 i .自幽甘猫 9 第三部分c d ma 2 0 0 0 空中接口的特性及其 演进 2 . 1 c d m a 2 0 0 0 空中接口的简介 c d ma 2 0 0 0是 1 9 9 9年 i t u在 i mt - 2 0 0 0框架下批准的一种第 三代蜂窝移动通信系统 ( 3 g)空中接 口的一种标准 。同时还批准了 另外四种空 中接 口标 准 ，如下 图示意: i m t - 2 0 0 0 c d y 八 m u l t i - c a r r i e r f d m a / t d m 八 在 i mt的框架内，i t u规定了对 3 g空中接口的必需满足的要求。 这些要求包括接口容量大大提高、接口的后向 ( 2 g)兼容性、多媒 体的支持和 高速 的分组 数据传输率: 固定和室内条件下达到 2 m b p s ; 步行和慢速移动条件下达到 3 8 4 k b p s ; 车辆移动条件下达到 1 4 4 k b p s ; c d ma 2 0 0 0规定了一族可以平滑地从线路域、单载频过渡到分 组域 、多载频 的空中接 口标准 。如下 图所示 : c dma2 0 0 0 i x cdma2 0 0 0 1 x do 当信道功率 大于期望功率时，将会降低系统的总容量。c d ma 2 0 0 0采 用开环和闭环功率控制结合的方案. 在开环方案里， 用移动 台收到的基站信号来决定移动台的传输功率;在闭环方案 里， 基站测量收到的移动台信号， 然后给移动台传送功率控 制命令， 从而为移动台的传送功率提供一个闭环控制. 值得 一提的是， 除了提高容量外， 功率控制还降低了正确解码( 误 码率小于一给定值)所需的信嗓比的噪声容限。 不影响码速率的信道编码 ( 卷积编码或维特比编码) 。为降 低正确解码所需的信噪比， 采用了有效的信道编码 ( 编码率 r为 1 / 2 . 1 / 3或 1 / 4 ) 。由于扩频所具有的高冗余度，信道 编码不影响数据传输率。 多径接收的分集增益和软切换增益都提高了系统的容量。 多种数据率的支持。在单载频条件下， 对于语音应用，接口 用9 . 6 k b p s 数据率传输; 对于数据应用， 接口支持从9 . 6 k b p s . 1 9 . 2 k b p : 一直到2 . 4 5 7 m b p s 的数据率传输。 永远在线 的连接。为保证移动台在和基站建立一个数据 会话后的休眠中，移动台可以和基站快速的恢复数据传送， 它们之间在休眠时在 p p p层的连接一直被保存，尽管物理 层的连接已经断开。这种特性适合于数据应用的突发性。 2 . 3 扩频系统的信道简化模型 为后面分析的方便， 在此处我们给出 c d ma 2 0 0 0空中接 口的信 道简化模型 : r , / r r , / r 瓜了二 妾 别日 臼目沁咨 第四部分分组域的c d ma 2 0 0 0 空中接口 hrpd 随着 i p 电话和短消息业务的成功引入传统电话网以及计算机 通信网络的高速发展，通信系统运营商都意识到未来的通信系统体 系将不可避免的采用分组交换域体系结构.只有采用分组交换技 术，才可能对语音 、多媒体采用统一的服务结构。 h r p d ( 高速分组数据)即是 c d ma 2 0 0 0族空中接 口标准中的 分组域标准1 “ ， 它为支持分组交换， 重新设计了空中接口， 在信道 结构、补充信道的引入、信道时隙的统计复用、沃尔什码空间分配 方案都将分组数据 的突 发性考虑在 内。 这部分内容简要介绍 h r p d的以上各特性，为分析 h r p d的数 据容量作准备. 4 . 1 无线i p网络参考模型和协议体系 空中接口是无线通信系统的一部分， h r p d服务于无线 i p网络 其网络参考模型见下图: 口 h八 n ome i s p , p r i v a t e n e t w o r k v i s i e s d p rov i d e r , hame pro v i d e r r。1召二-:1! mo b i l e s t a ti o n 讥 川砚 . d 民o e a s a pro vi der net wor k _ _ 无线 i p网络各部分的协议体系如下图示 i p p p p l a c m a c a i d i n k i pi pi p / l a c r - p m ia c a id in kp l .l in k l a y e rlinklayer pl-end p lp lp lp l rn m o b i le 5 怕 t i o n p d s n h a h o s t 空中接 口连接移动台和无线接入网 ( 基站) ，h r p d也是相应的 分层结构 ，我们主要 分析其物理层 。 i 2 0 , a , 白 到“ 关 必 4 . 2 h r p d的信道结构 在 h r p d中，无线资源通过频率分隔为前向和后向链路。前向 和后向链路通过码分复用技术分成不同的信道，其信道结构示意如 下 : 前向链路包括以下信道:导频信道 ( p i l o t c h a n n e l ) 、前向媒体 接入控制信道 ( f o r w a r d me d i a a c c e s s c o n t r o l c h a n n e l ) 、控制信道 ( c o n t r o l c h a n n e l ) 、和前向业务信道( f o r w a r d t r a f f i c c h a n n e l ) 。其 中前向业务信道承载物理层的分组数据包，其他信道承担提供导 频 、 接 入 控 制 、 功 率 控 制 、 定 时 捕 捉 的 功 能 反向链路包括反向接入信道( r e v e r s e a c c e s s c h a n n e l ) 和反向业 务信道( r e v e r s e t r a f f i c c h a n n e l ) 。反向业务信道包括导频信道、媒 体接入控制信道、 为 9 . 6 k b p s 的语音， 基本信道、补充信道.基本信道用于承载数据率 补充信道用于传输可变速率的数据。 4 . 3 补充信道 ( s c h )的时隙结构和复用 补充信道在传输数据时是以帧为单位传送的，每帧 2 6 . 6 6 m s . 每帧划分为 1 6 个时隙，帐个时隙 1 . 6 6 m s , 可供多个用户时分复用。 c d m a 2 0 0 0 的p n码速率为1 . 2 2 8 8 m c p s ， 则在一个时隙里有2 0 4 8 个 码 片 。 在每一个时隙里，导频信道数据、媒体接入控制信道数据和用 户数据复用，其规则如下图示: 1 1 2 s e a 1 汉 洲a扣 0 0 0 i m c i v m e i mac i d a l 州 刃im i 肠i“ 叮州 阅 口和i q和 .口加1 口和 祖q种 吟i 比 i r i 脱 i d - ， 目im . 汤i” 1侧 目 口自 .且 口网 阿.仁 俪 脚. 伪响 . 颐户 肖 日白 .日目 而各时隙在不同速率的 s c h的复用规则可用下图示: t n m m tsk i tt m o m ks!o 2t n rw h;la 8 t rnnn 2 5 c i s 肠 补充信道的速率是由信道的质量好坏决定的，信道质量越好， 补充信道的速率就越高。 补充信道的速率可以是 3 8 . 4 k b p s . 7 6 . 8 k b p s 一直到 3 0 7 . 2 k b p s 4 . 4 沃尔什码空间分配方案 为区别信道，每个接入信道、控制信道和速率为 9 . 6 k b p s的基 本信道被分配了一个沃尔什码 ( 这种信道也表示为 l x信道) ，而可 变速率的补充信道则被分配 了多个连续的沃尔什码。为达到反向链 路的数据容量最大化，基站必须动态地管理沃尔什码空间。下面给 出了一个沃 尔什码分配 的例子 : 8 8 x 1 1 6 x 朴晒呱 在这个例子里 个 1 x的同步信道、 个 1 6 x的补充信道 ，有 8个 l x的基本信道、1 个 1 x的导频信道、1 一个 4 x的补充信道、一个 8 x的补充信道、两 第五部分h r p d的数据容量 在前两部分关于 c d ma技术和 h r p d空中接口的知识前提下 本文给出了基于千扰受限和沃尔什码分配的限制条件。h r p d的整 体数据容量必须在限制条件下进行优化。 5 . ， 系统简化假设 为简化分析，我们将给出以下假设。尽管简化后的系统数据容 量和实际数据容量有差别，但只要做出的假设后的数据容量和实际 数据容量保持一定 的 比例关系 ，则分析是有效 的。 单小区系统， 对于实际的多小区系统，只是数据容量根据频 率复用因子下降一个 比例; 下面的计算是基于反向链路的连接预算， 因为反向链路的连 接情况 总是 比前向链路的要恶劣; 因为控制信道、 导频信道的功率总是在总信道功率中占一定 比例，故我们忽略它们。 假设系统的能量、沃尔什码字全部 分配给 了补充 信道 ; w 是直接序列扩频系统使用的扩频序列的码片率; 系统在同一时刻有 m条补充信道， 第 i 条信道的速率为凡; 第i 条信道的码片能量为e , ; 第i 条信道的信道编码率为r , 第、 条 信 道 的 处 理 增 益 p g = w ; 在 基 站 侧 接 收 的 信 号 功 r e一- - - 一_ ._ /r 率为s = e , s w; s n r ， 是接收信号解扩后为保证一定误帧率必需达到的信噪 比 : n ， 是 信道的 热噪声功 率 谱密 度， 即n = n , * w ; 假设有艺s , 远 远大 于 n. 忽略系统的激活增益和小区软切换增益: 5 . 2 数据容量限制方程 5 .2 . 1 干扰限制方程 在信号解扩前，期望接收信号 ( 功率为s ) 埋灭在所有其他 m 一1 个信号和背景热噪声中，如下式: ( i ) m s m +n 在信号解扩后，同时忽略掉背景热噪声，为保证一定误帧率必 需达到的信噪比s n r ,，则有下式 、 、 一 (号 )m p g m s m* p g m之 s n r r e q y s , +n 将 尸 g r ; r c 代 入上式 ，可得 : 一 。一 w* r s 甲 一 二 丁 一 - r b m -1 y s i 1 二1 之 s n 天 ， m - i s n r q 丢 “ w* r m 对于不同的数据率r b ， 为满足上式， 必须有相应不同的信号功 率 。 令 。 一 “ r b - 通 过功率控 制 s ( m - 、 s n r rc q 七 丢 “ w* r b 为令 各信道 的互干扰 最小 ，必须 使。 趋于 0 。又s = 宾* w，也就是使e , 的分布尽 量逼近r bm 的分布。 对于另外的 m-1 条信道，同样有另外 m-1 个干扰限制方程。 5 .2 .2 沃尔什码受限方程 对于补充信道的分配， 体动的沃尔什码空间的大小 全部信道分到的码字总和必须小于系统 如 下 式 : 艺n ;y ( r ; ) 、 n _ ( w ) 其中n, ( r e ) 代表给数据率为r b 分配的沃尔什码字数。 例如对于 1 5 3 . 6 k b p s 数据率的补充信道， 其分配的码字为 1 6 个; 对于3 8 . 4 k b p s 数据率的补充信道，其分配的码字为 4个。 5 . 3分析 考察干扰受限方程。对于一给定小区或扇区，可 以得到一充分 描述信道质量z的分布函数p ( z ) ， 通过信道数据率决定的算法可得 到信道数据率分布函数p ( 凡) 。又当m足够大使得对于每一条信道 的干扰1 可以看作是每一个小区的常数t o ，则我们可得到下式: r 二 * s w * r s n r ,* t o 常数 则空中 接口 的 总数 据 容量( 艺 r e ) 可 在 信道功率分 布函 数p (s ) 和信道数据率分布函数p ( r , ) 匹配时达到最大容量。 由于补充信道的时隙可由不同用户复用，则在用户端统计的总 冻 己 翻川 口 数据率将和时隙利用率有关，也即同一信道的复用用户越多，信道 数据容量的利用率就越高.但工程上还需考虑复用用户时隙阻塞的 限制 。 第六部分试验网的数据实证分析 第五部分的限制方程只是在理论上给出了数据容量最大化的 方向. 要得到 h r p d空中接口数据容量的数量解还需要工程上的参 数 ( 如分布函数，t o 等) 。下面通过对三星电子和高通公司在这方 面实验数据的分析来印证、补充数据容量的限制方程和优化方法。 s . ， 三星公司的实验数据 1 4 1 实验数据 1 :单载 频反 向链 路在小区不同位 置的数据 率 。 小 区 中 心 触 小 区 x ft 区 喇 触卫 习 小 区 边 缘 kp ) h e2 a3 at o t a lp t 2 1k a3 ,at o t a lh t2 nat o t a l 1 2 8 .3 案 本 1 2 8 . 31 2 7 . 1 串* 1 2 7 . 11 2 8 . 0 * 1 2 8 . 0 1 1 7 .01 2 3 . 6 率 2 4 0 . 61 2 1 . 21 2 5 .8 宋 2 4 7 . 08 2 . 12 6 .01 0 8 . 1 9 5 . 81 0 3 . 28 9 . 8 32 8 8 . 39 7 6 7 9 . 51 0 4 .42 8 1 . 5 *率本 由数据可看 出: 小区边缘的总体数据率有急速的恶化， 这是由于小区边缘信 道质量太差， 基站接收到的有用信号功率太低 。 即使有闭环 功率控制机制， 但由于路径损耗太大、 移动台发射功率动态 范围不够大造成的。另外，由于跨区的切换可能也是引起恶 化的原因之一。 其他区域与小区中心的总体数据率近似相等， 即功率控制成 功地把不同位置信道质量的差别抵消掉了。 同一位置每条信道的数据率随着信道数的增加而降低， 这是 由于 信道增 加造 成 了背景噪声的增长 ， 这 是符 合干扰 受限方 程 的。 整体数据率随服务数增加而增长， 增长速度逐渐放慢. 从该 实验数据可看出单载频的数据容量大于 2 9 0 k b p s o 实验数据 2 :语 音/ 数据 容量 与功率分配的关系 。单个载频 ，基 站 发射功率分配不 同比例给语音通信 、数据通信 。 语 音 能 量 ?(% )数 据 能 量 (% )语 音 容 量 瞬 尔 兰 ) 数 据 容 量 (k b p s ) 07 202 3 6 . 7 4 1 26 01 . 9 72 1 3 . 8 1 3 24 08 . 8 6 1 6 2 . 2 3 5 22 01 7 . 3 2 1 1 0 . 2 5 7 202 6 . 6 0 0 由数据 可看 出: 语音容量和数据容量在不同组合下，其功率和是一固定值。 和我们在第五部 分做 的假设相符 。 数据容量随着功率分配 比的增加而增加 本实验中单载频的数据容量上限是 2 3 6 . 7 4 k b p s 。 6 . 2 高通公司的实验数据1 2 1 实验数据 3 :多个用户共享一个 1 6 x补充信道的数据容量。 个 1 6 x补充信道， r c 3 ，用户运动速度 3 k m / h r a 用户数 数 据 容量 ( k b p s )平 均 基 站 发 射 功 率比 ( % ) 11 2 1 2 8 . 2 21 3 7 2 8 . 4 41 5 2 2 9 . 1 分析 如下 : 一个 1 6 x补充信道在 r c 3 的设置下数据容量为 1 5 3 . 6 k b p s a -户。 右 硬 三 vv 拓 ., 汤 由于多个用户复用该信道的时隙， 在用户端测到的总数据率 随用户数提高而增长。在用户数为 4时就已达到容量极限 了。 最佳复用用户数由每个用户平均发送数据率决定。 即用 户应用的数据率越低，最佳复用用户数就越多 补充信道的功率和复用用户数无关， 只和信道数据率有关。 在 r c 3的设置下， 每个 1 6 x补充信道的功率占用比约为 2 9 % 。 实验数据 4 : 4个用户，4个 1 6 x补充信道，无线配置为 r c 4 的数据 容量 。 测 试 位 置w * 量 o p 习! ww 4 t /o) 小 卧b5 2 5 5 2 小 区 边 缘 3 6 85 4 由实验数据可看出: 在 r c 4设置下，1 6 x信道的数据容量约为 r c 3设置下的两 倍。这是由于信道编码率为r 的差别造成的。 可以取参数 r c 4设置下每 1 6 x补充信道的功率占用比约为 1 3 %。这约是 r c 3设置下每 1 6 x补充信道的功率占用比的 一 半 。 第七部分进一步研究的考虑 由前面的分析可知， c d ma 2 0 0 0 空中接口数据容量有其特殊性。 文中给出的限制方程仅给出了数据容量优化的前提.要真正地解决 这一紧迫而现实的问题，必须通过在工程实践中不断收集和分析相 关数据来量化参数 。 其中值得注意的应有以下几个方面: 小区信道质量z的分布函数p ( ) 的模型; 信道数据率决定的算法; 信道功率分布函数p ( s ) 和信道数据率分布函数p ( r , ) 的最 佳 匹配 关系 : 信道 功率控制算法在 小区边缘 的改善 。 睁-j又 参考书目: 4 1 . c . e . s h a n n o n , a m a t h e m a t ic a l t h e o ry o f c o m m u n i c a t i o n , b e l l s y s t e m t e c h n i c a l j o u r n a l , 1 9 4 8 . 2 . d .g k e n d a ll , s t o c h a s t ic p r o c e s s e s o c c u r r in g i n t h e t h e o ry o f q u e u e s a n d t h e i r a n a ly s i s b y t h e m e t h o d o f t h e i m b e d d e d m a r k o v c h a i n . a n n . m a t h . s t a t ， v o l . 2 4 1 9 5 3 . 3 . j .d . c l i tt l e , a p r o o f f o r t h e q u e u i n g f o r m u l a l = i w . o p e r a t i o n s r e s e a r c h , v o l . 9 1 9 6 1 4 .ws t a l l in g s , h ig h - s p e e d n e t w o r k s , p r e n t i c e h a l l , i n c . 1 9 9 8 5 . m. s c h w a r t z , t e l e c o m m u n i c a t i o n n e t w o r k s p r o t o c o l s , m o d e l i n g a n d a n a ly s is , a d d i s o n - we s l e y p u b l i s h i n g c o m . 1 9 8 7 6 . v i l l y b . i v e r s e n , t e l e tr a f f a c