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WCDMA关键技术WCDMA关键技术广东移动通信有限责任公司企业发展部200x-x-xxWCDMA关键技术第一章 概述本文是一篇讨论WCDMA关键技术的文档。其中列出的功率控制、切换技术、负荷平衡、动态信道分配、准入控制、拥塞控制、动态AMR调整等几个专题都是构成WCDMA系统的空中物理层接口的核心技术。本文在对各关键技术原理进行介绍的基础上，还重点的分析了这些关键技术所涉及到的一些参数的设置问题。希望能通过本文，对公司未来的WCDMA网络建设有所帮助。第二章 功率控制一、技术描述1、 上行开环功率控制1.1 PRACH信道对于PRACH信道的功率控制主要是由UE根据UTRAN侧配置的参数进行计算，PRACH前缀的初始发射功率的计算公式如下：Preamble_Initial_Power = Primary CPICH TX power CPICH_RSCP + UL interference + Constant Value （3.1.1.1-1）其中：Primary CPICH DL TX power：PCPICH发射功率；CPICH_RSCP：UE接收到的PCPICH信号强度UL interference ：是上行干扰，通过系统信息广播给UEConstant Value ：是修正值 PRACH的功率控制方式如下：当UE发出前缀后，在规定的时间未收到NODEB的应答，则UE会在下一个发前缀的时刻把前缀的发射功率在前一个前缀功率的基础上再增加一个调整步长Power_Step。PRACH消息部分控制信道的发射功率就等于UE发送的最后一个AP（收到nodeB肯定的应答）的发射功率基础上增加Pp-m。PRACH消息部分数据信道的发射功率可以根据UTRAN侧为其配置的控制信道和数据信道的功率增益因子和来得到。其中： Power Ramp offset ：连续的两个前缀之间的功率偏差；Pp_m ：消息部分控制信道和最后一个前缀之间的功率偏差1.2 上行DPCH信道对于UE来说，当建立DPCCH时，UE将按照以下功率水平启动上行内环功控：DPCCH_Initial_power=DPCCH_Power_offset-CPICH_RSCP (3.1.2.1-1)其中：DPCCH_Power_offset的值是DPCCH的开环功率控制方法确定的。CPICH_RSCP的值是UE测得的CPICH信道码功率。 因为上行发射功率的大小和上行干扰、路损以及所需要的品质因素相关，所以确定DPCCH_Power_offset时需要依据当前上行小区的负荷、路损以及DPCCH所需要的品质因素来动态确定。 对于DPDCH数据信道的发射功率将依据UTRANC侧为TFC配置的功率增益因子和来得到。 另外上行DPCH信道的发射功率也受上行最大发射功率（Maximum allowed UL TX power）的限制。2、 下行开环功率控制2.1公共信道的发射功率下行公共信道包括PCPICH, SCPICH, PSCH, SSCH, SCCPCH, PCCPCH, PICH, AICH，那么对于这些公共信道则需要为其分配合理的发射功率，才能保证公共信道被UE正常接收，同时又能保证系统的容量。一般来说分配公共信道的发射功率要依据小区的覆盖范围以及小区的容量进行合理的配置，也就是说分配的各种公共信道的发射功率可以使得用户在小区边缘的地方且有一定的小区负荷情况下也能正确的接收到公共信道。2.2下行专用信道的发射功率对于专用信道而言，UTRAN侧需要确定的就是其所需要的初始发射功率、最小发射功率和最大发射功率。确定UE下行的初始发射功率需要考虑UE和基站之间的路损、业务种类、小区下行负荷和相邻小区的干扰等许多相关的因素；考虑业务种类的原因是因为对于不同的业务因为可能速率、Qos会不相同，那么其扩频增益、编码增益、以及其所需要的品质因素也不相同，因此其所需要的发射功率也不相同。对于最大发射功率，其考虑的因素包括小区的覆盖、小区的容量、业务种类；同样考虑业务种类的原因是因为对于不同的业务因为可能速率、Qos会不相同，那么其扩频增益、编码增益、以及其所需要的品质因素也不相同，因此其所需要的发射功率也不相同。对于最小发射功率，因为只要保证Nodeb工作在放大器的线性范围内即可。3、 上行外环功率控制WCDMA系统中的内环功率控制的目的是控制单链路的SIR逼近SIRTarget ，外环功率控制是内环功率控制的辅助，基本原理是接收方根据传输信道的质量慢速调整SIRTarget，以使业务质量不因无线环境的变化而受影响，保持相对恒定的通信质量。4、 内环功率控制4.1上行内环功控算法上行内环功控的目的是为了调整每个移动台的发射功率，减小远近效应的影响，尽可能保证基站接收到所有移动台的功率都相等，从而使每个用户都能满足传输业务的Qos。在3GPP TS 25.214中给出了内环功率控制的方法：对于上行链路，首先基站对接收到的每条无线链路都进行信干比(Signal to Interference Ratio-SIREb/No)测量,然后与业务所需满足的目标信干比(Signal to Interference Ratio target-SIRtarget)比较，若SIR=SIRtarget, 则在下行的控制信道发送给移动台（UE）一个比特值为1的发射功率控制（Transmitted Power Control-TPC）命令；若SIR=SIRtarget, 则在上行的控制信道发送给基站一个比特值为1的发射功率控制（Transmitted Power Control-TPC）命令；若SIR Qfrequency used 切换算法使用该事件作为进行频间切换的判决。二、主要算法切换按照切换过程中UE与源、目标小区的连接状态分为两类：软切换和硬切换。在软切换过程中UE与源、目标小区同时保持无线连接，具有不易掉话、通话质量好等优点，是WCDMA系统中出现概率最高的切换类型，也是切换算法优先选择的切换类型。1、 软切换图2软切换基本流程a. RNC根据UE所驻留的小区及系统配置参数决定测量控制消息（MEASUREMENT CONTROL）的内容；b. RNC向UE发送测量控制消息（MEASUREMENT CONTROL）；c. UE根据测量控制消息的内容对相关小区进行测量；d. UE根据测量控制消息中所带的参数和测量结果向RNC发送相应的测量结果（MEASUREMENT REPORT）；e. RNC根据系统配置的参数和UE上报的测量结果进行切换判决；f. RNC通过ActivesetUpdate消息向UE发送切换命令；UE执行完切换操作后向RNC发送完成确认（ActivesetUpdateComplete）消息。2、 硬切换图2 硬切换基本流程硬切换流程与软切换流程比较类似，区别在于：由于硬切换必须是首先释放与源小区的无线连接，然后再建立与目标小区的无线连接，因此在第g步RNS给UE发送切换命令时是发送的物理信道重配、传输信道重配或RB重配（PhyCH Reconfig、TrCH Reconfig 或 RB Reconfig）；相应地，UE执行完切换操作后向RNC发送的完成确认也变成了Reconfig Complete。三、主要参数说明1、频内测量参数字段解释取值范围缺省值影响分析滤波因子0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 13, 15, 17, 193作用是滤掉测量结果中抖动的结果：该值越大，由于环境无线信号抖动引起的切换频率越小，但太大会导致切换迟滞太大而可能掉话报告规则测量量0：CPICH Ec/N01：CPICH RSCP2：路损（Pathloss）CPICH Ec/N0无测量上报类型1：事件上报（Event）2：周期上报（Periodical reporting criteria）Event reporting criteria周期上报消息量太大，不宜在商用系统中使用事件上报1a/1b事件满足质量标准的报告范围 (0.14.5)dB Step 0.56,8,0对于1a门限越高越容易触发相应事件；对于1b门限越低越容易触发相应事件进行1a/1b事件质量判决时的权重(0.0.2.0 )Step 0.1。0.0, 0.0, 0.0进行质量判决时最好小区质量所占权重进行质量判决时的迟滞范围 (0.7.5)dBstep 0.5dB4,4,6对于1a/1c迟滞范围越大越不易触发相应事件；对于1b迟滞范围越大越容易触发相应事件1e/1f判决时的门限（-24.0） dB； -24,-24无激活集中允许小区的最多数目0, 1, 2, 3, 4, 5, 63无激活集中允许小区的最小数目0, 1, 2, 3, 4, 5, 61无监测到事件发生的时刻到事件上报的时刻之间的时间差 (0, 10, 20, 40, 60, 80, 100, 120, 160, 200, 240, 320, 640, 1280, 2560, 5000)ms200ms作用是滤掉测量结果中抖动的结果：该值越大，由于环境无线信号抖动引起的切换频率越小，但太大会导致切换迟滞太大而可能掉话1a/1c事件触发时上报次数1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, InfinityInfinity, Infinity,报告次数多可以弥补空中口丢消息。1a/1c事件触发时上报间隔 (0, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000, 16000)ms500，500ms上报间隔太短会产生没必要的消息；太多会导致该上报的消息不能及时报上来。周期报告规则测量上报次数1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, InfinityInfinity无测量上报间隔 (250, 500, 1000, 2000, 3000, 4000, 6000, 8000, 12000, 16000, 20000, 24000, 28000, 32000, 64000)ms500ms上报间隔太短会产生没必要的消息；太多会导致该上报的消息不能及时报上来。2、频间测量参数字段解释取值范围缺省值影响分析滤波因子0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 13, 15, 17, 193作用是滤掉测量结果中抖动的结果：该值越大，由于环境无线信号抖动引起的切换频率越小，但太大会导致切换迟滞太大而可能掉话测量上报模式0：确认模式RLC（Acknowledged mode RLC）1：不确认模式RLC（Unacknowledged mode RLC）Acknowledged mode RLC无测量上报原则上报类型1：同频事件上报（Intrafreq measurement reporting criteria）2：频间事件上报（Interfreq measurement reporting criteria）3：周期上报（Periodical reporting criteria）1：同频事件上报（Intrafreq measurement reporting criteria）无频间事件上报测量量0：CPICH Ec/N01：CPICH RSCPCPICH Ec/N0无使用载频参数2b/2d/2f使用载频进行质量判决的门限CPICH Ec/No： （-24.0） dB；-13, -13,-5无2b/2d/2f使用载频进行质量判决时的权重 (0.0.2.0 )Step 0.10.0, 0.0, 0.0无进行判决时的迟滞范围后台：(0, 0.5.14.5)dBstep 0.5dB4,4,4,4,4,4dB无监测到事件发生的时刻到事件上报的时刻之间的时间差 (0, 10, 20, 40, 60, 80, 100, 120, 160, 200, 240, 320, 640, 1280, 2560, 5000)ms100,100,100,100,100,100作用是滤掉测量结果中抖动的结果：该值越大，由于环境无线信号抖动引起的切换频率越小，但太大会导致切换迟滞太大而可能掉话非使用载频参数无2a/2b/2c/2e未使用载频进行质量判决时的门限CPICH Ec/No： （-24.0） dB；-24,-5,-5, -13dB无2a/2b/2c/2e未使用载频进行质量判决时的权重后台：(0.0.2.0 )Step 0.10.0, 0.0, 0.0,0.0无周期上报原则测量上报次数1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, Infinity前台：0.7Infinity无测量上报间隔后台：(250, 500, 1000, 2000, 3000, 4000, 6000, 8000, 12000, 16000, 20000, 24000, 28000, 32000, 64000)ms500ms无第五章 动态信道分配一、技术描述动态信道分配通过实时监测系统的空中数据流量需求，动态地改变下行链路的用户分配带宽，以节约资源，提高无线信道的利用率。一般认为在WCDMA建网初期，网络中语音业务为主，而到了建网的中后期，则以分组业务为主。WCDMA系统提供了下行高达2M的带宽，对于一条物理信道最大下行分组速率可达到384K，与GPRS相比n 整整提高了一个数量级。由于分组数据具有突发特性，一个峰值速率为384K的业务实际吞吐量不超过申请带宽的15，因此如果为高速率业务分配固定的扩频因子（SF）会引起下行链路带宽的极大浪费。为解决这个问题WCDMA引入了动态信道分配的概念，即在考虑一定的迟滞门限后按照当前业务的实际数据量动态分配SF，对于长期保持在低速率状态下的用户增大其SF，减小带宽分配，最大限度的利用系统容量。动态信道分配的另一个触发原因是下行链路的发射功率情况, 一般Uu口业务承载建立时,网络侧会根据业务速率覆盖等因素给相关业务分配一个最大和最小发射功率, 当无线链路的实时发射功率超过一定门限时,网络侧就会将下行链路的速率降低一级直到最低.这一方案使得PS业务在离基站近时的速率较高，而离基站距离远时的速率较低, 提高了PS业务的覆盖范围, 使高速业务能够以较低的速率进行切换, 降低切换掉话率。由此可见，动态信道分配对运营商提高系统容量、降低成本意义重大，这也是考察系统商用化程度的重要标志之一。二、主要算法1、基于业务量测量的动态信道分配算法A 如果RAB 指派中的RAB PARAMETERS表明该PS业务速率可调，那么，需要打开UP和UE的业务量测量，进行SF动态调整，进行B。否则，不进行SF动态调整，结束。B 向用户面和UE发业务量测量控制消息。C 如果收到用户面测量报告且报告的事件为4B，则需要下调一级业务的数据速率，计算调整后的TFS、TFCS、DL SLOTFORMAT，进行速率重配，如果需要对SF进行调整的话，则需申请下行链路码资源，成功后对NODEB和UE进行相关无线参数的重配。D 如果收到用户面测量报告且报告的事件为4A并且满足如下两个约束条件：其一是专用TCP表明下行功率约束满足；其二是公共测量TCP表明系统下行负荷约束满足。 那么，需要上调一级业务的数据速率，计算调整后的TFS、TFCS、DL SLOTFORMAT，进行速率重配，如果需要对SF进行调整的话，则需申请下行链路码资源，成功后对NODEB和UE进行相关无线参数的重配。E 其它情况，维持速率不变。2、基于D-TCP测量的动态信道分配算法B 如果RAB 指派中的RAB PARAMETERS表明该PS业务速率可调，A. 那么，需要打开UP和UE的业务量测量，进行SF动态调整，进行B。否则，不进行SF动态调整，结束。C 向NODEB发送专用TCP初始化请求消息。D 如果收到NODEB专用测量报告且报告的事件为A，则修改DtcpRecd=A，则需要下调一级业务的数据速率，计算调整后的TFS、TFCS、DL SLOTFORMAT，进行速率重配，如果需要对SF进行调整的话，则需申请下行链路码资源，成功后对NODEB和UE进行相关无线参数的重配。E 如果收到NODEB专用测量报告且报告的事件为B，则修改DtcpRecd=B。F 其它情况不进行调整。三、主要参数说明字段解释取值范围缺省值影响分析对测量量进行平均的时间窗口（Time Interval to take an average or a variance） (20, 40, .260)msstep 20ms100ms决定了进行BOA平均的窗口长度，当该值较大时，可以过滤掉较多的高频抖动，但迟滞也增长了UE业务量测量上报事件标识（UE traffic volume measurement event identity） 4a，4b4a/4b必选参数动态信道分配的4A，4B需要分别配置Reporting Threshold配置形式选择（Reporting Threshold Configuration Selector）0：相对门限（Percent Reporting Threshold）1：绝对门限（Reporting Threshold）0：相对门限（Percent Reporting Threshold）无相对于UE能力的Total RLC AM Buffersize报告门限的百分比（Reporting Threshold Percentage） (0, 5, , 100) %，Step 5%4A: 85%（4A）增大时可以充分利用缓冲提高判决的可靠性防止误判，但会造成时延，引起RLC的丢包。4A/4B事件进行业务量测量时的判决绝对门限（Reporting Threshold） （8,16,32,64, 128,256,512,1024,2K,3K,4K,6K,8K,12K,16K,24K,32K,48K,64K,96K,128K,192K,256K,384K,512K,768K）bytes1024 bytes（4A）增大时可以充分利用缓冲提高判决的可靠性防止误判，但会造成时延，引起RLC的丢包。监测到事件发生的时刻到事件上报的时刻之间的时间差（Time to trigger） (0, 10, 20, 40, 60, 80, 100, 120, 160, 200, 240, 320, 640, 1280, 2560, 5000)ms640ms增大时可以提高判决的可靠性防止误判，但会造成算法判决时延，对4A会引起丢包，对4B会引起下行带宽分配不足。事件触发后禁止同一事件再次触发的的屏蔽时间（Pending Time after trigger） (250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000, 16000)ms2000ms增大时可以提高判决的可靠性防止抖动，但会造成算法判决时延，对4A会引起丢包，对4B会引起下行带宽分配不足。字段解释取值范围缺省值影响分析专用测量类型（Dedicated Measurement Type）0：信干比(Signal to Interference Ratio)1：信干比误差(SIR Error)2：发射码功率(Transmitted Code Power)5：回环时间(Round Trip Time)2：发射码功率(Transmitted Code Power)必选测量过滤系数(Measurement Filter Coefficient)后台：0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 13, 15, 17, 19前台：0.143决定了L3低通滤波器的滤波系数，当该值较大时，可以过滤掉较多的高频抖动，但迟滞也增长了测量上报特性(Report Characteristics)1：根据指令（On Demand）2：周期（Periodic）3：事件A（Event A）4：事件B（Event B）5：事件C（Event C）6：事件D（Event D）7：事件E（Event E）8：事件F（Event F）周期无Event A、B、E、F时Transmitted Code Power测量比例门限 (Measurement Threshold for Transmitted Code Power Ratio on Event A, B, E, F)后台：（0.1） step 0.0001前台：0.10000D=P*10000无需要根据小区和业务类型具体设定A事件：配置较高值会使业务的速率上调速度较慢；B事件：配置较低值会使业务的速率下调较慎重，升速率速度较慢；周期、事件报告公共配置参数选择上报周期时间单位（Choice Report Periodicity Scale）1: ms2: minms无上报周期值（Report Periodicity Value）RptPrdUnit 为1时（10.60000） ms step 10msRptPrdUnit =2 时（1.60）min1000ms决定的D-TCP的上报时间间隔第六章 准入控制一、技术描述WCMDA是一个自干扰系统，新的用户接入后，会造成对其它用户的干扰，在闭环功率控制的作用下，小区中原有用户会提高发射功率，使小区的上行干扰和下行功率会有一个攀升。如果对接入的用户不加限制，在极端情况下，小区内所有用户都以最大功率在发射，系统的干扰和功率达到极限，所有用户的Qos都无法保证，系统趋于崩溃。准入控制就是对新接入系统的业务可能造成的下行功率和上行干扰的增加量做出预测，并与网