WCDMA系统的无线资源管理

WCDMA系统的无线资源管理,1、功率控制2、切换控制3、接纳控制4、负载控制（拥塞控制）5、动态信道分配,1、功率控制技术,由于码分多址技术是在同一频段建立多个码分信道。虽然伪随机码具有很好的自相关性，但是无法避免其它信道对指定通信链路的干扰，这种干扰是由各用户间的PN码的互相关性不为0造成的，因此也称为多址干扰（MAI）。为了克服多址干扰，保证自己的通信质量，终端必然会提高自己的发射功率。而发射功率的提高又加剧了对其他用户的干扰。功率控制的目的是尽量降低对其它信道的干扰。,功率控制解决的问题之一-降低多址干扰,频率,时间,码字,码分多址自干扰示意图,相关输出,时间,同步,功率控制技术,在上行链路中，如果小区内所有UE的发射功率相同，因为各UE与NodeB的距离是不同的，导致NodeB接收较近的UE的信号强，接收较远的UE的信号弱，由于CDMA是同频接收系统，造成弱信号淹没在强信号中，从而使得距离基站较远的UE无法正常工作。电波传播中经常会遇到“远近效应”的问题，必须实时改变发射功率，才能保证通信质量。,功率控制解决的问题之二-克服“远近效应”,功率控制技术,功率控制解决的问题之三补偿衰落由于移动信道是一个衰落信道，快速闭环功控可以随着信号的起伏快速改变发射功率，使接收电平由起伏变得平坦,快速功率控制每秒钟能够达到1500次,功率控制,分类,开环功率控制,开环功控的目的是提供初始发射功率的粗略估计。它是根据测量结果对路径损耗和干扰水平进行估计，从而计算初始发射功率的过程。,UE测量导频CPICH的接收功率计算上行初始发射功率,上行内环功率控制,内环功率控制的目的：使基站处接收到的每个UE信号的bit能量相等,每一个UE都有自己的控制环路,BLER-SIR,最终接入网提供给核心网络的服务中QOS表征量为BLER，而非SIR;根据无线通信的原理，SIR固定的情况下，BLER会随着无线环境的变化而变化,SIR,上行外环功控,WCDMA系统的无线资源管理,1、功率控制技术2、切换控制技术3、接纳控制技术4、负载控制（拥塞控制）5、动态信道分配,切换技术,定义：当移动台走出原先的服务小区，将要进入另一个服务小区时，原基站与移动台之间的链路将由新基站与移动台之间的链路来替代，这就是切换。切换是移动性管理的内容，在3G中主要由RRC层协议负责完成此项功能。硬切换-当移动台开始与一个新基站联系时，必须先断掉所有已存在的连接，然后建立新连接。先断后通不同频率、不同系统间切换软切换-当移动台开始与一个新基站联系时，并不立即中断与原来基站之间的通信，软切换是CDMA系统固有的。先通后断同一个频率下切换切换过程中保持多条无线链路连接，占用无线资源比较多更软切换接力切换-当用户终端从一个小区或扇区移动到另一个小区或扇区时，利用智能天线和上行同步等技术对UE的距离和方位进行定位，根据UE方位和距离信息作为切换的辅助信息，如果UE进入切换区，则RNC通知另一基站做好切换的准备，从而达到快速、可靠和高效切换的目的。主要用于TD-SCDMA系统中。不同小区、不同频点,三种切换技术比较(切换前),接力切换,硬切换,软切换,三种切换技术比较(切换中),接力切换,硬切换,软切换（长期保持）,软切换浪费资源！,硬切换容易掉话！,三种切换技术比较(切换后),接力切换,硬切换,软切换,RNC内NodeB间的软切换,B,C,A,B,C,A,Iub,Iub,NodeB1,NodeB2,软切换是CDMA核心技术之一，通过RAKE多径接收机实现。软切换可以大大改善小区边缘的通信可靠性，但对基站资源有一定消耗，因此在网络规划中，对软切换比例有一定限制。根据区域和网络负荷不同，一般软切换比例限制在30-50%之间。,NodeB内的软切换(更软切换),B,C,A,NodeB,Iub,RNC,更软切换的小区处于同一个基站之下，切换处理在同一个信道单元内完成，不消耗基站额外的信道单元；消耗基站的下行功率和OVSF码资源，带来下行干扰，降低容量。但上行软切换和更软切换总是改善接收，增加容量。,B,C,A,B,C,A,Iub,Iub,NodeB1,NodeB2,SRNC1,DRNC2,Iur,RNC间的软切换,在跨RNC软切换中，对参与切换的链路，主控RNC（SRNC)拥有控制权，目标RNC(DRNC）作用类似于一个路由器，对数据进行转发。上行方向，UE的信号一路直接送到SRNC，另一路信号到DRNC后，通过Iur接口，送到SRNC，然后两路信号进行选择行合并，择优送到核心网。下行方向，数据由核心网到达SRNC,SRNC把数据复制一份，一份直接送给下属基站发给UE，另一份经过Iur接口送到DRNC，再由DRNC送给其下属基站发给UE，UE对接收的两路信号进行最大比合并。当SRNC收到DRNC下属小区的导频信号强度达到激活集门限时，通知UE激活集更新，并通过Iur接口把主控权交给DRNC，此时DRNC就变成SRNC，原SRNC下属小区从激活集中删除，相应的链路也被删除，UE便过渡到新的RNC覆盖区域。,切换测量小区集合的分类,软切换的测量报告,T为测量报告触发时间延时，即在T时间内测量触发条件均满足时才发送测量报告,T1,T2,T3,软切换的测量报告,1A事件报告：当某相邻小区导频信号强度测量值进入报告区A时进行报告。报告区A为区间大于MAX_CPICH_AS-(AS_TH-AS_TH_Hyst)的区间。1B事件报告：当某相邻小区导频信号强度测量值离开报告B时进行报告。报告区B为区间小于MAX_CPICH_AS-(AS_TH+AS_TH_Hyst)的区间。1C事件报告：当某相邻小区导频信号强度测量值变得优于活动集中某小区的导频信号强度测量值时进行报告。备注：MAX_CPICH_AS活动集小区导频信号强度最大值AS_TH-报告相对门限AS_TH_Hyst-替换门限迟滞值,硬切换,频内硬切换码树调整频间硬切换900MHZ1800MHZ系统间切换2G3GFDDTDD,WCDMA和GSM系统间的硬切换,B,C,A,B,C,A,Iub,Iub,NodeB,BTS,RNC,BSC,频率1,频率2,WCDMA系统,GSM系统,当W系统和GSM系统进行硬切换时，需要确定切换策略：语音单向切换3G2G数据业务双向切换3G2G,压缩模式,系统间切换或异频切换时使用压缩模式压缩模式是基站通过压缩发射时间空出一些时间给UE测量其它频率的信号。,压缩模式发射时间示意图,压缩模式,压缩模式实现方法打孔(是通过提高传输层编码速率来获得用于测量的事件缝隙)。对高层简单，不影响码资源分配但受限于信道编码特性，增加系统干扰，降低编码冗余度。采用打孔方式时，一帧内能够获得的最大发射缝隙为5个时隙。扩频因子减半（是通过降低扩频因子，提高物理信道的传输比特率，从而在传输信息量保持不变的条件下减少信息的传送时间，产生用于测量其他频率信息的时间缝隙）。此方法实现简单，但会降低码资源利用率。最大可有7个时隙用于压缩模式测量。高层调度(降低来自高层数据速率)，此方法对底层简单，不影响物理层现有配置，但高层调度复杂。一帧内最大发射缝隙为7个。缺点压缩模式的使用会带来系统性能的降低（比如冗余度的降低，会带来误码率的提高），因此尽量避免过多使用压缩模式。,WCDMA系统的无线资源管理,1、功率控制技术2、切换控制技术3、准入控制技术4、负载控制（拥塞控制）5、动态信道分配,3、准入控制,概念在用户发起呼叫时，RRM根据系统资源的可用情况决定接纳还是拒绝用户。当系统资源不能满足用户的要求时拒绝用户的呼叫请求。当系统剩余的资源足够用户使用时，接纳呼叫的用户，并分配相应的资源（如扰码、信道码等）给呼叫用户。目的：控制新连接的建立和新呼叫的接入，保证系统始终处于稳定状态。,3、准入控制,准入控制的对象一个移动用户在小区中发起新的呼叫一个已经建立呼叫的用户需要进行切换一个已经建立呼叫的移动用户需要增加新的业务连接一个已经建立呼叫的用户需要对已有业务信道进行重配置准入控制的算法基于宽带功率的准入控制基于吞吐量的准入控制,3、准入控制,基于宽带功率上行准入控制,判决条件：RTWP_pre=RTWP_curret+RTWPRTWP_threshold,3、准入控制,基于宽带功率的下行准入控制,判决条件：Pcarrier_pre=pcarrier_current+pcarrierpcarrier_threshold,3、准入控制,基于吞吐量的上行准入控制,3、准入控制,基于吞吐量的下行准入控制,WCDMA系统的无线资源管理,1、功率控制技术2、切换控制技术3、准入控制技术4、负载控制（拥塞控制）5、动态信道分配,4、负载控制,在系统的运行中，由于移动终端速度和位置的变化，会造成无线传输环境的恶化，引起发射功率的上升，使系统负荷增大，此时无线网络控制器（RNC）中的无线资源管理（RRM）模块就要控制系统的负荷以达到平衡。负荷控制就是在系统负荷过高时通过各种方法降低系统的负荷，使系统负荷限制在一定的范围内，以保证系统稳定运行。若没有对系统实行很好的负荷控制，那么系统就不稳定工作甚至发生崩溃。,负载控制的概念,4、负载控制,负载平衡负载重整拥塞控制,4、负载控制负载平衡,小区呼吸-措施一当相邻小区的用户密度不同造成负荷不平衡时，可以通过WCDMA系统的小区呼吸功能来实现小区间的负荷分摊，以保证各个小区在合理的负荷下稳定运行，同时降低了呼损率，提高了重负荷小区的服务质量，使系统资源得到充分的利用。小区呼吸功能实际上就是通过改变下行公共导频信道（CPICH）的发射功率，使其有效覆盖范围改变，将处于小区边缘的用户“推”给另一个小区或从另一个小区“吸入”小区边缘的用户。一般是用户密集的小区降低导频功率，将小区边缘的用户“推”给（呼出）周围小区。潜在用户控制-措施二使处于Idle模式和连接模式下但非CELL-DCH的UE预先驻留在负载较轻的小区或载频上，从而当UE进入Cell-DCH后，可以有效避免负载不均衡。,4、负载控制负载重整,负载重整包括三个阶段：降低BE业务速率，降低可控速率的RT业务速率，停止新用户接入。当小区负载超过门限“降低BE门限”时，将启动负载重整第一阶段。此时，系统将降低已有BE业务速率，并控制新用户的准入，限制新接入BE用户的速率；当小区负载超过门限“降低RT门限”时，将启动负载此花真合在重整第二阶段。系统将限制RT业务速率。当小区负载超过门限“准入门限”时，将启动负载重整的第三阶段。此时，系统将停止接入新用户。,4、负载控制拥塞控制,拥塞控制的目