2024-05-29 11:05:47
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在無線通信系統中，無線信道數量有限，是極為珍貴的資源，要提高系統的容量，就要對信道資源進行合理的分配，由此產生了信道分配技術。為了將給定的無線頻譜分割成一組彼此分開、互不干擾的無線信道，使用諸如頻分、時分、碼分、空分等技術。對于無線通信系統來說，系統的資源包括頻率、時隙、碼道和空間方向4個方面，一條物理信道由頻率、時隙、碼道的組合來標志。
動態信道分配方法
根據信道分割的不同方式，信道分配技術可以分為固定信道分配(FCA)、動態信道分配(DCA)和混合信道分配(HCA)。FCA是指根據預先估計的覆蓋區域內的業務負荷將信道資源分給若干個小區，相同的信道集合在間隔一定距離的小區內可以再次得到利用。FCA的主要優點是實現簡單;缺點是頻帶利用率低，且不能很好地根據網絡中存在的變化及時改變網絡中的信道規劃。為了克服FCA的缺點，人們提出了DCA。DCA是指信道資源不固定屬于一個小區，所有的信道被集中分配，DCA根據小區的業務負荷，通過信道的通信質量、使用率和復用距離等因素選擇最佳的信道，動態地分配給接入的業務。HCA是FCA和DCA的結合，在HCA中全部信道被分為固定和動態兩個集合。DCA算法具有以下優點：· 能夠較好地避免干擾，使信道重用距離最小化，從而高效率地利用有限的無線資源，提高系統容量;· 適應第三代移動通信業務的需要，尤其是高速率的上、下行不對稱的數據業務和多媒體業務。采用DCA是TDD系統的優勢所在，能夠靈活地分配時隙資源，動態地調整上下行時隙的個數，從而可以靈活地支持對稱及非對稱的業務。DCA具有頻帶利用率高、無需信道預規劃、可以自動適應網絡中負載和干擾的變化等優點。其缺點是，DCA算法相對于固定信道分配來說較為復雜，系統開銷也比較大。信道分配過程一般包括呼叫接入控制、信道分配、信道調整3個步驟。不同的信道分配方案在這3個步驟中有所區別。動態信道分配技術一般包括兩個方面：一是把資源分配到小區，也叫慢速DCA;二是把資源分配給承載業務，也叫做快速DCA。
慢速DCA
在TD-SCDMA系統中，慢速DCA主要解決兩個問題：一是由于每個小區的業務量不同，所以對于不同的小區，在不同的時間，對上下行鏈路資源的需求不同;二是為了滿足不對稱數據業務的需求，不同的小區上下行時隙的劃分是不一樣的，相鄰小區間由于上下行時隙劃分不一致會帶來交叉時隙干擾，所以慢速DCA主要有兩個方面內容。一是將資源分配到小區，根據每個小區的業務量情況，動態分配和調整上下行鏈路的資源。可以通過動態調整上、下行時隙轉換點來實現。二是測量網絡端和用戶端的干擾，并根據本地干擾情況為信道分配優先級，解決相鄰小區間由于上下行時隙劃分不一致所帶來的交叉時隙干擾。具體的方法是可以在小區邊界根據用戶實測上下行干擾情況，決定該用戶在該時隙進行哪個方向上的通信比較合適。慢速DCA完成呼叫接入控制。
快速DCA
快速DCA主要解決以下問題：不同的業務對傳輸質量和上下行資源的要求不同，如何選擇最優的時隙、碼道資源分配給不同的業務，從而達到系統性能要求，并且盡可能地進行快速處理。快速DCA包括信道分配和信道調整兩個過程。信道分配是根據其需要資源單元的多少為承載業務分配一條或多條物理信道。信道調整(信道重分配)可以通過RNC對小區負荷情況、終端移動情況和信道質量的監測結果，動態地對資源單元(主要是時隙和碼道)進行調配和切換。快速DCA信道分配包括以下4個方面。①時域動態信道分配因為TD-SCDMA系統采用TDMA技術，在一個TD-SCDMA載頻上，使用7個常規時隙，減少了每個時隙中同時處于激活狀態的用戶數量。每載頻多時隙，可以將受干擾最小的時隙動態分配給處于激活狀態的用戶。②頻域動態信道分配頻域DCA中每一小區使用多個無線信道(頻道)。在給定頻譜范圍內，與5MHz的帶寬相比，TD-SCDMA的1.6MHz帶寬使其具有3倍以上的無線信道數(頻道數)。可以把激活用戶分配在不同的載波上，從而降低小區內用戶之間的干擾。③空域動態信道分配TD-SCDMA系統采用智能天線技術，可以通過用戶定位、波束賦形來降低小區內用戶之間的干擾、增加系統容量。④碼域動態信道分配在同一個時隙中，通過改變分配的碼道來避免偶然出現的碼道質量惡化。在TD-SCDMA系統中用擾碼來區分小區，用信道化碼區分物理信道，相同小區的同一時隙的不同用戶用小區基本Midamble碼的不同移位。信道化碼即擴頻碼，TD-SCDMA采用正交可變擴頻因子(OrthogonalVariableSpreadingFactor，OVSF)碼作為擴頻碼。由于OVSF碼是寶貴的稀有資源，一個小區對應一張碼表，為了使得系統既能接入盡量多的用戶，提高系統的容量，就必須考慮碼資源的合理使用問題，所以對于OVSF碼資源的規劃和管理就非常重要。另外對于Midamble碼的分配也采用一定的策略。
OVSF碼
在TD-SCDMA系統中，用OVSF碼作為擴頻碼，下行鏈路可采用的擴頻碼長度為1或16，上行鏈路可采用的擴頻碼長度為1、2、4、8、16。OVSF碼一般用碼樹來表示。對于OVSF碼樹的碼分配需要進行專門管理和控制。分配碼的前提是要保證其到樹根路徑上和其子樹上沒有其他碼被分配。分配碼的結果是會阻塞掉其子樹上的所有低速擴頻碼和其到根路徑上的高速擴頻碼。所謂碼阻塞是指當一個新的呼叫用戶請求資源時，系統檢測到此時的干擾很小，完全允許用戶接入。而且對于OVSF碼樹來說，剩余的可用碼完全能滿足申請呼叫的要求。但是由于OVSF碼的管理混亂，導致無法找到一個合適的碼資源，造成用戶的阻塞。由上面的分析可知，碼阻塞和呼叫阻塞是完全不同兩個概念，前者是由于OVSF碼樹管理不當所致，而后者是由于系統容量和干擾受限所致。碼分配準則考慮兩個因素。· 碼表利用率高，分配掉的碼字所阻塞掉的碼字越少，說明碼表利用率越高。· 碼表復雜度低，盡量用短碼分配。比如，一個的單碼C4,1承載能力與(C8,1,C8，3)的雙碼承載能力是相等的，用一個單碼C4,1更好。多碼傳輸增加復雜度，盡量避免多碼傳輸。另外遵循緊挨原則，即在碼的分配與管理時，盡量緊挨，以免利用率不高。信道化碼分配示例。
訓練序列碼分配
訓練序列碼的作用主要包括：信道估計、功率測量和上行同步。訓練序列碼有3種分配原則，采用第二種方式：①UE特定Midamble分配高層明確地為上行和下行分配UE一個特定的Midamble碼。②默認的Midamble碼分配上行和下行Midamble碼由一層根據相應信道化碼來分配。③公共的Midamble碼分配下行的Midamble碼由一層根據當前下行時隙中使用的信道化碼的個數來分配。信道調整和整合的目的是通過進行資源調整，減少資源碎片以便接納更多的用戶。信道調整和整合的觸發原因如下。①負荷控制：各時隙負荷不均衡時。②周期性觸發：主要是為了防止分配在許多時隙槽中的物理信道碎片，在干擾容許的前提下，盡可能將所有所分配物理信道分配在一個時隙內。③動態碼資源分配：為了接納用戶需求，對把某些業務調整到其他時隙和碼道。
TD-SCDMA對DCA的考慮
為了使組網規范，頻率分配仍然采用FCA方式。時隙分配必須先于碼道分配。在碼道分配時，同一時隙內最好采用相同擴頻因子。根據DOA信息，盡量把相同方向上的用戶分散到不同時隙中，把同一時隙內的用戶分布在不同的方向上，充分發揮智能天線的空分功效，使多址干擾降至最小。在接納控制時，首先搜索已接入用戶數小于系統可形成波束數的時隙，然后針對該接入用戶進行波束成形，使波束的最大功率點指向該用戶。系統測量最好以5ms為周期進行。在智能天線波束成形效果足夠好的情況下，可以為不同方向上的用戶分配相同的頻率、時隙和擴頻碼，將使系統容量成倍地增長。
DCA小結
DCA充分體現了TD-SCDMA系統頻分、時分、碼分、空分的特點，從頻域、時域、碼域、空域4個角度將用戶彼此分隔，有效地降低了小區內用戶間的干擾，小區與小區之間的干擾，提高整個系統的容量，使得TD-SCDMA系統具備更高的頻譜利用率。