CDMA 1X負載控制與信道管理算法

RG000012CDMA1X負載控制與信道管理算法1.0學習目標了解CDMA1X負載控制目的掌握CDMA1X系統(tǒng)負載控制手段了解信道管理模塊的結構掌握信道管理的內容掌握信道分配的算法學習完本課程，您應該能夠：課程內容

第一章CDMA1X負載控制第二章CDMA1X信道管理第一章CDMA1X負載控制第一節(jié)負載控制的目的第二節(jié)負載控制的手段——準入控制第三節(jié)負載控制的手段——負載平衡負載控制的目的CDMA1X為干擾受限系統(tǒng)，容量的大小取決于系統(tǒng)所受干擾。為保證系統(tǒng)內用戶的使用質量，要對系統(tǒng)的負載進行控制，避免因負載過大，引起系統(tǒng)內干擾加劇而導致整個系統(tǒng)的崩潰。第一章CDMA1X負載控制第一節(jié)

負載控制的目的第二節(jié)負載控制的手段——準入控制第三節(jié)負載控制的手段——負載平衡準入控制的目的與觸發(fā)條件目的對用戶接入小區(qū)進行控制，保證系統(tǒng)的運行質量和資源使用率。觸發(fā)條件

1、當移動臺在一個新的小區(qū)建立新的呼叫或在切換情況下，系統(tǒng)執(zhí)行準入控制；

2、在一個已有呼叫過程中增加一個新的業(yè)務，執(zhí)行準入控制準入控制的實現(xiàn)原理根據系統(tǒng)當前的負載情況和呼叫接入請求，預測準入呼叫接入請求給系統(tǒng)帶來的負載變化情況判斷系統(tǒng)能否在新的負載情況下正常運行。如果改變后的負載沒有超過系統(tǒng)正常運行的限制，則該接入請求被許可；反之，接入請求被拒絕。準入控制算法是以負載預測為基礎的算法準入控制實施方法根據信道分配請求對傳輸速率的要求，預測接入后的系統(tǒng)負載。前向信道的負載為當前基站的發(fā)射功率與最大功率之比，可以從負載控制模塊取。反向信道的負載根據基站測量后上報的RSSI通過經驗公式得到。準入控制預測分類對數(shù)據業(yè)務、語音業(yè)務分別設置準入門限。數(shù)據業(yè)務準入門限要比語音業(yè)務低對緊急呼叫和高優(yōu)先級用戶，如果不能接入時，可以強拆普通用戶的連接而使緊急呼叫和高優(yōu)先級用戶能夠接入。根據小區(qū)的話務模型設置對數(shù)據業(yè)務進行準入限制。普通語音呼叫準入門限比語音呼叫軟切換門限要低。第一章CDMA1X負載控制第一節(jié)

負載控制的目的第二節(jié)負載控制的手段——準入控制第三節(jié)負載控制的手段——負載平衡負載平衡目的與前提目的：保證系統(tǒng)內的負載平衡，包括——

不同載頻之間負載平衡同頻小區(qū)之間負載平衡實施前提：有些載頻出現(xiàn)較重負載情況，通信質量受到嚴重影響另一些資源處于空閑而未得到充分利用負載平衡算法分類異載頻間負載平衡（切換）小區(qū)呼吸兩種負載平衡方法都是建立在負載測量的基礎上載頻間負載平衡

優(yōu)先于

小區(qū)呼吸異載頻負載平衡異載頻間負載平衡算法：是指同一個地區(qū)（主要是指相同扇區(qū)）的不同載頻之間的負載平衡。保證在同一扇區(qū)覆蓋范圍內，把負載重的載頻上的用戶切換到有足夠剩余容量的其它載頻。小區(qū)呼吸當相鄰小區(qū)的負載不相同時，負載重的小區(qū)降低發(fā)射功率，使本小區(qū)邊緣的用戶切換到臨近小區(qū)，從而實現(xiàn)負載控制。小結掌握負載控制的目的負載控制的手段小區(qū)呼吸和負載平衡的區(qū)別課程內容

第一章CDMA1X負載控制第二章

CDMA1X信道管理第二章CDMA1X信道管理第一節(jié)信道管理模塊的結構第二節(jié)信道管理的內容第三節(jié)無線信道分配第四節(jié)信道分配算法CDMA1X信道管理模塊框圖小區(qū)、扇區(qū)、載頻和信道單元的關系無線信道相關的邏輯資源包括信道單元資源池（CEPool）、扇區(qū)（Sector）和小區(qū)(Cell)等無線信道的邏輯單元Cell1Sector1ARFCN1（CEPool1）信道1信道2…信道nARFCN2（CEPool2）信道1信道2…信道nSector2ARFCN1（CEPool1）信道1-nARFCN2（CEPool2）信道1-nCell2第二章CDMA1X信道管理第一節(jié)信道管理模塊的結構第二節(jié)信道管理的內容第三節(jié)無線信道分配第四節(jié)信道分配算法信道管理的內容信道配置信道分配信道釋放信道的狀態(tài)維護無線信道配置概念：對前向公用信道信息的配置，CDMA前向信道包括前向公用信道和前向業(yè)務信道。系統(tǒng)通過不同的Walsh碼號來區(qū)分不同的前向公用信道和業(yè)務信道。前向公用信道碼資源前向公用信道使用協(xié)議規(guī)定的特定的碼資源信道號，一個CDMA信道除去公用信道占用的Walsh資源，剩下的即可自由分配給移動臺作業(yè)務信道。前向公用信道的固定碼資源分配如表所示：信道名稱Walsh編碼前向導頻信道W(64，0)前向同步信道W(64，32)前向尋呼信道W(64，1)～W(64，7)第二章CDMA1X信道管理第一節(jié)信道管理模塊的結構第二節(jié)信道管理的內容第三節(jié)無線信道分配第四節(jié)信道分配算法無線信道分配基本概念與原則信道分配內容信道分配原因信道分配流程框圖信道分配總體原則無線信道分配的概念和原則概念：當基站和特定的移動臺希望在某個CDMA信道上建立點對點連接時，BSC為其分配相應的業(yè)務信道資源，用以傳送業(yè)務和信令數(shù)據。原則：無線信道分配根據業(yè)務類型、速率要求等，參考當前的資源狀況，決定是否分配信道、分配什么信道，并決定傳輸速率、無線配置等參數(shù)。無線信道分配的內容信道類型無線配置(RadioConfiguration,RC)幀長(FrameDuration)編碼方式(CodingScheme)幀偏置(FrameOffset)碼資源信道類型業(yè)務信道的類型：基本業(yè)務信道FCH、補充信道SCH。每個移動臺在一個特定的CDMA信道上最多能擁有一條FCH，兩條前向SCH（F-SCH），兩條反向SCH（R-SCH）。不管是語音業(yè)務還是數(shù)據業(yè)務，在呼叫初始建立的時候，只分配FCH用于傳輸信令和數(shù)據；對于分組數(shù)據業(yè)務，當需要高速操作時，可以在已建立FCH的基礎上另外分配SCH用于傳輸數(shù)據。FCH的分配在前向和反向呈對稱分布。分組數(shù)據業(yè)務的前反向具有不對稱性，前向SCH用于前向分組數(shù)據業(yè)務，反向SCH用于反向分組數(shù)據業(yè)務，根據需要分別分配。無線配置RC含義：指一系列前向或反向信道的工作模式，包括采用何種編碼、解碼、調制、解調機制。每種RC支持一套數(shù)據組率，其差別為物理信道的各種參數(shù)、調制特性、擴頻速率。BSC根據業(yè)務所屬的速率集分配信道的RC：IS-95——只分配RC1或RC2；CDMA1X——前向分配RC3～RC5，反向分配RC3或RC4。兼容RC1/RC2RC1~RC2：IS-95A/BRC3~RC4：CDMA1X1XRC5~RC6：CDMA1X3x前向信道RC反向信道RC幀長（交織器的時間跨度）FCH可以支持5ms幀和20ms幀SCH可以支持20ms、40ms、80ms幀由于目前手機只支持20ms幀，BSC在分配時只考慮20ms幀編碼方式編碼方式包括Convolutional碼和Turbo碼。除了SCH信道外，其它信道一律使用Convolutional碼。對于SCH信道，當每幀的數(shù)據大于某一值時，使用Turbo碼；小于該值時使用Convolutional碼。不同的RC對應不同的編碼方式。幀偏置含義：每個CDMA信道共有16個幀偏置可供使用，BSC分配幀偏置時，讓該信道上的分支均勻地分布在各個幀偏置上對于同一呼叫，保持各個軟切換分支具有相同的幀偏置。碼資源無線信道分配模塊確定每個前向信道的QOF（準正交函數(shù)）索引和Walsh編碼。IS-95A/B采用固定長度為64位碼片的Walsh編碼，CDMA1X中的SCH信道采用可變長度Walsh編碼：F-FCH的Walsh編碼的長度是固定的（RC3和RC5為64，RC4為128），F(xiàn)-SCH的Walsh編碼長度隨著信道速率的增大而減小。BSC在分配碼資源時，保證給不同速率SCH分配的Walsh編碼相互之間總是正交的。如果分配了一個全0的4位碼片Walsh編碼（0000），那么就不再分配兩個8位碼片Walsh編碼（00000000，00001111）。無線信道分配的原因普通呼叫硬切換軟切換/更軟切換SCH分配普通呼叫當移動臺向基站發(fā)起始呼請求或者基站向移動臺發(fā)起尋呼請求期望建立一個呼叫時，都會申請無線信道資源。

BSC根據請求消息中攜帶的ServiceOption，移動臺的處理能力等，在一個CDMA信道上分配與ServiceOption相應的，滿足移動臺能力的信道資源。硬切換當基站要求移動臺進行硬切換，切到另外一個頻點時，就要求在另外的一個CDMA信道上分配資源。重新分配的信道資源的信道類型、幀偏置等參數(shù)可以和原來舊分支上的信道資源完全不同，BSC在分配資源時把它當成是一個新的呼叫來處理。軟切換/更軟切換當基站要求移動臺進行軟切換或更軟切換時，除了要在即將建立的分支上分配信道資源外，還應同時保持原有分支的連接，這就要求各個分支的信道屬性一致（如Walsh碼<前向>、幀偏置等等，碼分信道號除外），所以BSC從舊分支拷貝信道屬性，并為新的分支分配信道資源。SCH（數(shù)據業(yè)務）若業(yè)務類型是分組數(shù)據業(yè)務，在呼叫建立的時候，只會分配FCH；當有大數(shù)據量業(yè)務要傳送時，移動臺可能為上行數(shù)據申請R-SCH，而基站則可能為下行數(shù)據申請F-SCH。BSC根據業(yè)務選項ServiceOption，手機支持SCH的能力等信息以及系統(tǒng)的負載狀況，分配一定速率和持續(xù)時間的SCH。無線信道分配的原因呼叫手機始呼手機被呼切換硬切換BSC間的軟切換BSC內軟切換數(shù)據業(yè)務流程MS發(fā)起的數(shù)據業(yè)務呼叫BS發(fā)起的數(shù)據業(yè)務呼叫MS發(fā)起的數(shù)據業(yè)務呼叫激活網絡側發(fā)起的數(shù)據業(yè)務呼叫激活激活態(tài)下突發(fā)業(yè)務流程無線信道分配分類無線信道分配框圖信道分配原則－呼叫信道扇區(qū)中有多個CDMA信道的情況下，如果某CDMA信道的狀態(tài)為available，就允許在該CDMA信道上進行信道分配按業(yè)務選項中對速率的要求，查找能滿足要求且資源浪費最少的信道數(shù)據業(yè)務優(yōu)先分配DCCH，其他分配FCH對語音用戶和高優(yōu)先級數(shù)據用戶，如果系統(tǒng)負載狀況不能接受為其分配信道，發(fā)起對系統(tǒng)中已有低優(yōu)先級數(shù)據用戶業(yè)務的速率降低過程對普通數(shù)據業(yè)務，在預測算法完備的情況下，如果系統(tǒng)負載狀況導致不能完全按所要求的速率分配信道，分配系統(tǒng)能接受的低速信道對突發(fā)數(shù)據業(yè)務，集中現(xiàn)有的補充信道資源，分配SCCH／SCH給某一用戶使用在給數(shù)據業(yè)務分配SCH信道時，根據其請求的業(yè)務速率盡可能分配更長的碼字，以節(jié)省碼資源在給高優(yōu)先級的業(yè)務分配信道時，會盡可能分配DCCH專門用作業(yè)務的信令傳輸信道分配原則－切換信道硬切換消息中除了ServiceOption以及手機能力等信息，還帶了CellIdentifierList(Target)、IS-95ChannelIdentity或IS-2000ChannelIdentity，信道分配時除了按呼叫信道分配的原則與方法分配信道，更以ChannelIdentity中的信道類型、參數(shù)作參考。BS間軟切換的信道分配參考A7-HandoffRequest消息中的信道類型、業(yè)務配置記錄等字段。BSC內軟切換時，信道的類型與參數(shù)參照其它軟切換分支確定。信道釋放信道釋放的原因拆除呼叫發(fā)生硬切換后，拆除原來的分支去除軟切換分支普通釋放流程BS間去軟切換分支流程信道狀態(tài)維護無線信道管理模塊維護信道的三種狀態(tài)：

OperationalState（可操作性狀態(tài)）AdministrativeState（管理狀態(tài)）UsageState（使用狀態(tài)）

OperationalState（可操作性狀態(tài)）表明資源是否已完成物理安裝并開始工作，是否可用。包括：禁止態(tài)（Disabled）：當某一資源不再存在，置其可操作性狀態(tài)為Disabled。使能態(tài)（Enabled）：當某一資源完成了物理安裝，置其可操作性狀態(tài)為Enable；AdministrativeState（管理狀態(tài)）表明允許或禁止資源使用的情況，包括鎖定（Blocked）：如發(fā)生關閉資源的操作后，沒有用戶在使用資源，則其管理狀態(tài)變?yōu)锽locked態(tài)。非鎖定（Unblocked）：完全允許資源被使用時，處于Unblocked態(tài)；關閉中（Shuttingdown）：當發(fā)生關閉資源的操作，如在此事件發(fā)生后，仍有用戶在使用資源，則其管理狀態(tài)變?yōu)镾huttingdown態(tài)；UsageState（使用狀態(tài)）表明某一特定時刻資源是否正在被使用，以及它是否還有額外的容量為其他用戶提供服務，包括：空閑（Idle）：當某一資源沒有用戶使用時，使用狀態(tài)為Idle態(tài)；激活（Active）：當有用戶使用且仍有足夠的容量支持其他用戶（系統(tǒng)當前負載小于準入門限），則其使用狀態(tài)為Active態(tài)；忙（Busy）：若資源沒有足夠的容量支持其他用戶（系統(tǒng)當前負載大于或等于準入門限），則其使用狀態(tài)為Busy態(tài)。信道狀態(tài)維護小結無線信道分配的內容無線信道狀態(tài)的分類第二章CDMA1X信道管理第一節(jié)信道管理模塊的結構第二節(jié)信道管理的內容第三節(jié)無線信道分配第四節(jié)信道分配算法信道分配算法基于預測的準入控制算法碼資源分配算法動態(tài)速率調整算法改進的幀偏置算法基于預測的準入控制算法算法簡介：在進行信道分配時，根據所需要分配的信道的特性，預測其接入后對整個系統(tǒng)的影響，從而決定是否準入。算法特點：可以更有效地利用系統(tǒng)容量，更好地滿足不同業(yè)務類型和不同優(yōu)先級用戶的需求。準入控制目的為了使系統(tǒng)的前反向負載維持在一個比較安全的狀況，在分配信道之前，先要進行準入判斷，若最新分配會帶來負載的不穩(wěn)定甚至系統(tǒng)的崩潰，則拒絕分配信道。只有在接入新呼叫不會導致系統(tǒng)負載惡化的情況下，才允許為新呼叫分配信道。準入控制原則根據信道分配請求對傳輸速率的要求，預測接入后的系統(tǒng)負載對數(shù)據業(yè)務、語音業(yè)務分別設置準入門限對緊急呼叫和高優(yōu)先級用戶，如果不能接入時，可以強拆普通用戶的連接而能夠接入對數(shù)據業(yè)務、語音業(yè)務分別設置準入門限根據小區(qū)的話務模型設置對數(shù)據業(yè)務進行準入限制碼資源分配算法算法簡介：采用了具有特色的碼資源分配算法對所要求的前向碼字進行合理分配。算法特點：綜合考慮了多種業(yè)務類型的特點，能夠最大程度地利用碼資源保證系統(tǒng)的容量與性能之間的平衡。碼資源分配對于協(xié)議中要求固定分配的碼字，按要求進行分配在前向CDMA信道上傳輸?shù)拿總€碼分信道可以由WalshFunction

或quasi-orthogonalfunction(QOF)區(qū)分。QOF只能用于RC>=3的情況。在缺省情況下，QOF索引號為00；當Walsh碼字不足時，QOF索引號為非0。信道W（64，0）的對應QOF只能為00

IS95(RC1,RC2),walshcode長度固定，為64。

IS2000（RC>=3）,walshcode長度可以為【4，128】

walshcode的結構可以從HADAMARD

矩陣得到速率調整算法簡介算法簡介：當某導頻的負載超過速率變更負載門限時，觸發(fā)低速率變更。算法特點：通過速率變更，在系統(tǒng)的負載比較高時，可以通過降低小區(qū)內對時延要求不高的數(shù)據業(yè)務的速率，從而達到優(yōu)化資源分配、提高系統(tǒng)容量的目的。速率調整算法流程速率調整算法目的充分利用有限的空中接口數(shù)據業(yè)務帶寬避免高速數(shù)據業(yè)務信道對整個系統(tǒng)的負荷的沖擊空中接口帶寬有限，怎么才能滿足這么多人的上網需求？充分利用有限的空中接口數(shù)據業(yè)務帶寬：BSC首先為每個數(shù)據業(yè)務用戶分配一個基本信道(FCH)。其次在數(shù)據業(yè)務處理板為每個數(shù)據業(yè)務用戶分配一個數(shù)據緩沖區(qū)。當緩沖區(qū)數(shù)據量小于SCH分配門限時，只使用FCH(9.6kbps)。超過SCH分配門限后才分配SCH(9.6～153.6kbps)，避免了不必要的資源浪費；SCH分配門限大小是根據分配SCH的時刻到SCH