306.CDMA多載波系統(tǒng)開銷信道配置研究

1、cdma多載波系統(tǒng)開銷信道配置研究摘 要 本文研究了cdma多載波系統(tǒng)開銷信道的配置方案，從中得出了滿足網(wǎng)絡(luò)需求的最佳選擇。關(guān)鍵詞 cdma 多載波 開銷信道1 概述隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，用戶需求的擴(kuò)大，無線網(wǎng)絡(luò)都要通過擴(kuò)容來滿足業(yè)務(wù)增長的需求。cdma的擴(kuò)容一般不通過增加基站而是通過在原有基站上增加載波來實(shí)現(xiàn)（這是在覆蓋沒有問題且業(yè)務(wù)同步增長區(qū)域比較大的前提下進(jìn)行的）。聯(lián)通目前在話務(wù)增長比較快速的城區(qū)就采取了增加載波的方式擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)容量來滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。如圖一所示。第一載波為283頻道，第二載波為201頻道（1x載波）。開銷信道主要的配置方案有二種：方案一及方案二。超過兩個(gè)載波的多載波配置方案可

2、以按類似的方式配置。方案一是世界上通行的配置方案。方案二與方案一的差異是在第二載波不配尋呼信道，并且此尋呼信道可用作業(yè)務(wù)信道。依據(jù)is95a及cdma2000 1x的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)這兩種方案都是可行的。目前世界上（包括聯(lián)通）雙載波和多載波網(wǎng)絡(luò)都采用方案一，但事實(shí)上采用方案二更合理。方案二與方案一比較有如下好處：(1) 減小了第二載波的自干擾和互干擾；(2) 提高了第二載波的容量和吞吐率；(3) 使第二載波下行153.6kb/s的鏈路從可以提供兩條增加到三條;(4) 在有上述優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，系統(tǒng)性能沒有下降。在cdma系統(tǒng)中，開銷信道功率配置有如下關(guān)系： 導(dǎo)頻功率 z=p同步信道功率z=p 尋呼信道功率z

3、=p 業(yè)務(wù)信道功率z=p對(duì)尋呼信道數(shù)a=1,同時(shí)激活用戶數(shù)m=20的扇區(qū)來說，導(dǎo)頻功率z=15.2%p。p為扇區(qū)發(fā)射總功率。同步信道功率占總功率的1.8%，尋呼信道占總功率的7.5%。如果在第二載波不配置尋呼信道，將可以減少7.5%的干擾。由于cdma是自干擾系統(tǒng)，減少了干擾，對(duì)話音業(yè)務(wù)來說可以提高系統(tǒng)容量，對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)來說可以提高數(shù)據(jù)吞吐率。尋呼信道是一公共信道，其配置多少，直接影響系統(tǒng)性能。尋呼信道配置多少個(gè)，取決于尋呼信道的容量是否能滿足業(yè)務(wù)的需求。下面對(duì)此進(jìn)行分析。導(dǎo)頻信道第二載波第一載波導(dǎo)頻信道同步信道尋呼信道業(yè)務(wù)信道1業(yè)務(wù)信道n 同步信道業(yè)務(wù)信道業(yè)務(wù)信道1業(yè)務(wù)信道n 導(dǎo)頻信道同步信道

4、尋呼信道業(yè)務(wù)信道1業(yè)務(wù)信道n 導(dǎo)頻信道同步信道尋呼信道業(yè)務(wù)信道1業(yè)務(wù)信道n 方案一 方案二 圖 一2 尋呼信道容量的計(jì)算依據(jù)尋呼信道可以發(fā)出的消息，可以分為如下幾種類型：第一種是尋呼消息（通用尋呼消息），尋呼消息是用來尋呼移動(dòng)臺(tái)。當(dāng)移動(dòng)交換中心收到呼叫服務(wù)請(qǐng)求時(shí)即發(fā)出尋呼消息，該消息在指定的尋呼區(qū)域內(nèi)發(fā)送。第二種是開銷消息（ overhead message），它包括呼叫建立所需的信息（系統(tǒng)參數(shù)消息、接入?yún)?shù)消息、相鄰小區(qū)列表消息、信道列表消息以及擴(kuò)展系統(tǒng)參數(shù)消息）并被周期性地更新，以確保呼叫成功建立。第三種是信道指配消息和命令消息，這些消息對(duì)于與與移動(dòng)臺(tái)交互信息以完成呼叫/服務(wù)的建立是很重要

5、的，在呼叫/服務(wù)區(qū)間，基站通常只將這些消息發(fā)送到小范圍內(nèi)（幾個(gè)扇區(qū)）第四種為表示消息結(jié)束的done比特及表示每半幀狀態(tài)的sci比特。第五種為短消息（按數(shù)據(jù)突發(fā)方式發(fā)送）這些消息對(duì)尋呼信道占用的總和不應(yīng)超過尋呼信道利用率的90%，在此情況下可以計(jì)算出尋呼信道可以服務(wù)的扇區(qū)數(shù)n。表y-1表示一些常量，其中時(shí)隙長度為尋呼信道幀的時(shí)隙長度，其每一幀又分為8個(gè)半幀。表y-2根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的一些參數(shù)進(jìn)行了假設(shè)。 表y-3為消息的長度。表y-1 常量變量內(nèi)容取值c尋呼信道信息速率(b/s)9600c1小時(shí)對(duì)應(yīng)的秒數(shù)（秒）3600c時(shí)隙長度（秒）0.08c半幀長度（秒）0.01c每條短消息自身開銷(比特)3

6、80表y-2 假定參數(shù) 變量內(nèi)容取值s每扇區(qū)可以服務(wù)的用戶數(shù)330s最大可用的尋呼信道利用率90%s開銷信道消息發(fā)送間隔（時(shí)隙數(shù)）15s信道指配消息重發(fā)次數(shù)4s每用戶忙時(shí)短消息數(shù)1s每條短消息平均長度（50個(gè)字符）（比特）350s通用尋呼消息對(duì)有效載荷的利用率0.95s開銷消息對(duì)有效載荷的利用率0.95s信道指配消息和命令消息對(duì)有效載荷利用率0.95s短消息對(duì)有效載荷利用率0.95s網(wǎng)內(nèi)用戶作被叫的比例0.5s建立一次呼叫的平次尋呼次數(shù)1.1s忙時(shí)作被叫的次數(shù)1.2每用戶忙時(shí)話務(wù)量0.025表y-3消息長度變量內(nèi)容取值b通用尋呼消息長度(比特)128b系統(tǒng)參數(shù)消息長度(比特)264b接入?yún)?shù)消

7、息長度(比特)184b相鄰小區(qū)列表消息長度(比特)216bcdma信道列表消息長度(比特)72b擴(kuò)展系統(tǒng)參數(shù)消息長度(比特)104b信道指配消息長度(比特)114b命令消息長度(比特)102bdone消息長度(比特)72表y-4分類消息所占的尋呼信道容量變量內(nèi)容p通用尋呼消息p開銷消息p信道指配消息pdone消息及sci比特p短消息2.1 通用尋呼信道消息所占尋呼信道容量的比例p1p=忙時(shí)基站發(fā)出的尋呼次數(shù)通用尋呼消息長度對(duì)有效載荷的利用率可用的尋呼信道容量=（sns ss）b/s/（ccs）=n sss sb/（sscc）2.2開銷信道消息所占尋呼信道容量的比例p2p= （系統(tǒng)參數(shù)消息長度+

8、接入?yún)?shù)消息長度+相鄰小區(qū)列表消息長度+cdma信道列表消息長度+擴(kuò)展系統(tǒng)參數(shù)消息）/開銷信道消息發(fā)送間隔/開銷信道有效載荷利用率/可用的尋呼信道速率=（b+b+b+b+b）/（c s ）/s/（ccs）=（b+b+b+b+b）/ccsss2.2 信道指配消息所占尋呼信道容量的比例p3p = 扇區(qū)呼叫建立次數(shù)（信道指配消息長度重發(fā)信道指配消息次數(shù)+命令消息長度）/信道指配消息和命令消息對(duì)有效載荷的利用率/可用的尋呼信道容量= s（b s+ b）/ s/（ccs）=n s（b s+ b）/ ccss2.3 done消息及sci比特所占尋呼信道的比例p4done消息及sci比特（假定每時(shí)隙發(fā)一個(gè)d

9、one消息）p =（ done消息長度/時(shí)隙長度+ sci比特速率）/可用的尋呼信道速率=（b/ c+ 1/ c）/cs= （bc+ c）/cccs2.4 短消息所占尋呼信道容量的比例p5p= 每扇區(qū)短消息數(shù)（短消息長度+扇區(qū)數(shù)通用尋呼消息長度）/短消息對(duì)有效載荷的利用率/可用的尋呼信道容量= ss（c+ s）+ n b）/ s/（ccs）= ss（c+ s）+ n b）/ccs s2.5 尋呼信道可以服務(wù)的扇區(qū)數(shù)n尋呼信道利用率為90%的情況下，可以服務(wù)的扇區(qū)數(shù)n可以通過下在的等式得出。由于p+p+p+p+p = 1得到n sss sb/（sscc）+（b+b+b+b+b）/ccsss+ s

10、（bs+ b）/ ccss+（bc+ c）/cccs+ ss（c+ s）+ n b）/ccs s= 1因此n=（ccccssssss- ccsss（b+b+b+b+b）- ccsssss（bs+ b）- csssss（bc+ c）- cc ss ssss（c+ s）/（ssssssssbcc+ ccssssssb）在表y1-表y3的假定條件下，計(jì)算值為：n=204個(gè)載扇。對(duì)應(yīng)各消息所占的比例見表1：可見短消息在其中占了約50%的比例。假定短消息比較小，則可尋呼的扇區(qū)數(shù)可以變得更大。表1 各類消所點(diǎn)比例p10.308871995p20.0852826511 p30.009951876p40.11

11、5740741p50.481007351短消息業(yè)務(wù)在實(shí)際商用系統(tǒng)中可以通過業(yè)務(wù)信道發(fā)送。如在系統(tǒng)中設(shè)置大于15個(gè)字符的短消息在業(yè)務(wù)信道上發(fā)送，且占短消息的80%，如果每用戶忙時(shí)發(fā)0.5條短消息，則通過尋呼信道發(fā)送的短消息則為0.5*0.2=0.1條。在其他條件不變的情況下，此時(shí)一條尋呼信道可以為n=614個(gè)載扇服務(wù)，各種消息所占比例見表2。表2 各類消所點(diǎn)比例p10.6476 p20.0853 p30.0100 p40.1157 p50.1410 3結(jié)論由于最大的尋呼區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)msc的區(qū)域，現(xiàn)有設(shè)備廠家提供的msc的能力一般不大于600個(gè)載扇，因此一條尋呼信道是可以滿足在一個(gè)msc下的尋呼需要的。如果由于短消息的原因?qū)е聦ず羧萘坎粔颍梢栽谝粋€(gè)msc下劃分兩個(gè)尋呼區(qū)域來滿足需求。因此，依據(jù)計(jì)算，在雙載波時(shí)按方案二配置是合理且有效的。在超過兩個(gè)載波的多載波系統(tǒng)，可以采取類似的配置方式。經(jīng)過在現(xiàn)有通信網(wǎng)上試驗(yàn)驗(yàn)證，按方案二進(jìn)行配置時(shí)網(wǎng)絡(luò)性能沒有下降，而系統(tǒng)容量和吞吐率在沒有配尋呼信道的載波上增加了約5%-8%。如按每線