CDMA 1X負(fù)載控制與信道管理算法

RG000012CDMA1X負(fù)載控制與信道管理算法1.0學(xué)習(xí)目標(biāo)了解CDMA1X負(fù)載控制目的掌握CDMA1X系統(tǒng)負(fù)載控制手段了解信道管理模塊的結(jié)構(gòu)掌握信道管理的內(nèi)容掌握信道分配的算法學(xué)習(xí)完本課程，您應(yīng)該能夠：課程內(nèi)容

第一章CDMA1X負(fù)載控制第二章CDMA1X信道管理第一章CDMA1X負(fù)載控制第一節(jié)負(fù)載控制的目的第二節(jié)負(fù)載控制的手段——準(zhǔn)入控制第三節(jié)負(fù)載控制的手段——負(fù)載平衡負(fù)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(nèi)用戶的使用質(zhì)量，要對(duì)系統(tǒng)的負(fù)載進(jìn)行控制，避免因負(fù)載過(guò)大，引起系統(tǒng)內(nèi)干擾加劇而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的崩潰。第一章CDMA1X負(fù)載控制第一節(jié)

負(fù)載控制的目的第二節(jié)負(fù)載控制的手段——準(zhǔn)入控制第三節(jié)負(fù)載控制的手段——負(fù)載平衡準(zhǔn)入控制的目的與觸發(fā)條件目的對(duì)用戶接入小區(qū)進(jìn)行控制，保證系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量和資源使用率。觸發(fā)條件

1、當(dāng)移動(dòng)臺(tái)在一個(gè)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(zhǔn)入控制；

2、在一個(gè)已有呼叫過(guò)程中增加一個(gè)新的業(yè)務(wù)，執(zhí)行準(zhǔn)入控制準(zhǔn)入控制的實(shí)現(xiàn)原理根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的負(fù)載情況和呼叫接入請(qǐng)求，預(yù)測(cè)準(zhǔn)入呼叫接入請(qǐng)求給系統(tǒng)帶來(lái)的負(fù)載變化情況判斷系統(tǒng)能否在新的負(fù)載情況下正常運(yùn)行。如果改變后的負(fù)載沒(méi)有超過(guò)系統(tǒng)正常運(yùn)行的限制，則該接入請(qǐng)求被許可；反之，接入請(qǐng)求被拒絕。準(zhǔn)入控制算法是以負(fù)載預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)的算法準(zhǔn)入控制實(shí)施方法根據(jù)信道分配請(qǐng)求對(duì)傳輸速率的要求，預(yù)測(cè)接入后的系統(tǒng)負(fù)載。前向信道的負(fù)載為當(dāng)前基站的發(fā)射功率與最大功率之比，可以從負(fù)載控制模塊取。反向信道的負(fù)載根據(jù)基站測(cè)量后上報(bào)的RSSI通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式得到。準(zhǔn)入控制預(yù)測(cè)分類對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、語(yǔ)音業(yè)務(wù)分別設(shè)置準(zhǔn)入門限。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)準(zhǔn)入門限要比語(yǔ)音業(yè)務(wù)低對(duì)緊急呼叫和高優(yōu)先級(jí)用戶，如果不能接入時(shí)，可以強(qiáng)拆普通用戶的連接而使緊急呼叫和高優(yōu)先級(jí)用戶能夠接入。根據(jù)小區(qū)的話務(wù)模型設(shè)置對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行準(zhǔn)入限制。普通語(yǔ)音呼叫準(zhǔn)入門限比語(yǔ)音呼叫軟切換門限要低。第一章CDMA1X負(fù)載控制第一節(jié)

負(fù)載控制的目的第二節(jié)負(fù)載控制的手段——準(zhǔn)入控制第三節(jié)負(fù)載控制的手段——負(fù)載平衡負(fù)載平衡目的與前提目的：保證系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)載平衡，包括——

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

優(yōu)先于

小區(qū)呼吸異載頻負(fù)載平衡異載頻間負(fù)載平衡算法：是指同一個(gè)地區(qū)（主要是指相同扇區(qū)）的不同載頻之間的負(fù)載平衡。保證在同一扇區(qū)覆蓋范圍內(nèi)，把負(fù)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(dāng)相鄰小區(qū)的負(fù)載不相同時(shí)，負(fù)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(shí)現(xiàn)負(fù)載控制。小結(jié)掌握負(fù)載控制的目的負(fù)載控制的手段小區(qū)呼吸和負(fù)載平衡的區(qū)別課程內(nèi)容

第一章CDMA1X負(fù)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(jié)構(gòu)第二節(jié)信道管理的內(nèi)容第三節(jié)無(wú)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(guān)系無(wú)線信道相關(guān)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(wú)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(jié)構(gòu)第二節(jié)信道管理的內(nèi)容第三節(jié)無(wú)線信道分配第四節(jié)信道分配算法信道管理的內(nèi)容信道配置信道分配信道釋放信道的狀態(tài)維護(hù)無(wú)線信道配置概念：對(duì)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(wù)信道。系統(tǒng)通過(guò)不同的Walsh碼號(hào)來(lái)區(qū)分不同的前向公用信道和業(yè)務(wù)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(hào)，一個(gè)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(dòng)臺(tái)作業(yè)務(wù)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?qū)ьl信道W(64，0)前向同步信道W(64，32)前向?qū)ず粜诺繵(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(jié)構(gòu)第二節(jié)信道管理的內(nèi)容第三節(jié)無(wú)線信道分配第四節(jié)信道分配算法無(wú)線信道分配基本概念與原則信道分配內(nèi)容信道分配原因信道分配流程框圖信道分配總體原則無(wú)線信道分配的概念和原則概念：當(dāng)基站和特定的移動(dòng)臺(tái)希望在某個(gè)CDMA信道上建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接時(shí)，BSC為其分配相應(yīng)的業(yè)務(wù)信道資源，用以傳送業(yè)務(wù)和信令數(shù)據(jù)。原則：無(wú)線信道分配根據(jù)業(yè)務(wù)類型、速率要求等，參考當(dāng)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(wú)線配置等參數(shù)。無(wú)線信道分配的內(nèi)容信道類型無(wú)線配置(RadioConfiguration,RC)幀長(zhǎng)(FrameDuration)編碼方式(CodingScheme)幀偏置(FrameOffset)碼資源信道類型業(yè)務(wù)信道的類型：基本業(yè)務(wù)信道FCH、補(bǔ)充信道SCH。每個(gè)移動(dòng)臺(tái)在一個(gè)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(yǔ)音業(yè)務(wù)還是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在呼叫初始建立的時(shí)候，只分配FCH用于傳輸信令和數(shù)據(jù)；對(duì)于分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，當(dāng)需要高速操作時(shí)，可以在已建立FCH的基礎(chǔ)上另外分配SCH用于傳輸數(shù)據(jù)。FCH的分配在前向和反向呈對(duì)稱分布。分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的前反向具有不對(duì)稱性，前向SCH用于前向分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，反向SCH用于反向分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，根據(jù)需要分別分配。無(wú)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(diào)制、解調(diào)機(jī)制。每種RC支持一套數(shù)據(jù)組率，其差別為物理信道的各種參數(shù)、調(diào)制特性、擴(kuò)頻速率。BSC根據(jù)業(yè)務(wù)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(zhǎng)（交織器的時(shí)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(jī)只支持20ms幀，BSC在分配時(shí)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(duì)于SCH信道，當(dāng)每幀的數(shù)據(jù)大于某一值時(shí)，使用Turbo碼；小于該值時(shí)使用Convolutional碼。不同的RC對(duì)應(yīng)不同的編碼方式。幀偏置含義：每個(gè)CDMA信道共有16個(gè)幀偏置可供使用，BSC分配幀偏置時(shí)，讓該信道上的分支均勻地分布在各個(gè)幀偏置上對(duì)于同一呼叫，保持各個(gè)軟切換分支具有相同的幀偏置。碼資源無(wú)線信道分配模塊確定每個(gè)前向信道的QOF（準(zhǔn)正交函數(shù)）索引和Walsh編碼。IS-95A/B采用固定長(zhǎng)度為64位碼片的Walsh編碼，CDMA1X中的SCH信道采用可變長(zhǎng)度Walsh編碼：F-FCH的Walsh編碼的長(zhǎng)度是固定的（RC3和RC5為64，RC4為128），F(xiàn)-SCH的Walsh編碼長(zhǎng)度隨著信道速率的增大而減小。BSC在分配碼資源時(shí)，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(gè)全0的4位碼片Walsh編碼（0000），那么就不再分配兩個(gè)8位碼片Walsh編碼（00000000，00001111）。無(wú)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(dāng)移動(dòng)臺(tái)向基站發(fā)起始呼請(qǐng)求或者基站向移動(dòng)臺(tái)發(fā)起尋呼請(qǐng)求期望建立一個(gè)呼叫時(shí)，都會(huì)申請(qǐng)無(wú)線信道資源。

BSC根據(jù)請(qǐng)求消息中攜帶的ServiceOption，移動(dòng)臺(tái)的處理能力等，在一個(gè)CDMA信道上分配與ServiceOption相應(yīng)的，滿足移動(dòng)臺(tái)能力的信道資源。硬切換當(dāng)基站要求移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行硬切換，切到另外一個(gè)頻點(diǎn)時(shí)，就要求在另外的一個(gè)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(lái)舊分支上的信道資源完全不同，BSC在分配資源時(shí)把它當(dāng)成是一個(gè)新的呼叫來(lái)處理。軟切換/更軟切換當(dāng)基站要求移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行軟切換或更軟切換時(shí)，除了要在即將建立的分支上分配信道資源外，還應(yīng)同時(shí)保持原有分支的連接，這就要求各個(gè)分支的信道屬性一致（如Walsh碼<前向>、幀偏置等等，碼分信道號(hào)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(jù)業(yè)務(wù)）若業(yè)務(wù)類型是分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在呼叫建立的時(shí)候，只會(huì)分配FCH；當(dāng)有大數(shù)據(jù)量業(yè)務(wù)要傳送時(shí)，移動(dòng)臺(tái)可能為上行數(shù)據(jù)申請(qǐng)R-SCH，而基站則可能為下行數(shù)據(jù)申請(qǐng)F(tuán)-SCH。BSC根據(jù)業(yè)務(wù)選項(xiàng)ServiceOption，手機(jī)支持SCH的能力等信息以及系統(tǒng)的負(fù)載狀況，分配一定速率和持續(xù)時(shí)間的SCH。無(wú)線信道分配的原因呼叫手機(jī)始呼手機(jī)被呼切換硬切換BSC間的軟切換BSC內(nèi)軟切換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流程MS發(fā)起的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呼叫BS發(fā)起的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呼叫MS發(fā)起的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呼叫激活網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呼叫激活激活態(tài)下突發(fā)業(yè)務(wù)流程無(wú)線信道分配分類無(wú)線信道分配框圖信道分配原則－呼叫信道扇區(qū)中有多個(gè)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(jìn)行信道分配按業(yè)務(wù)選項(xiàng)中對(duì)速率的要求，查找能滿足要求且資源浪費(fèi)最少的信道數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)先分配DCCH，其他分配FCH對(duì)語(yǔ)音用戶和高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)用戶，如果系統(tǒng)負(fù)載狀況不能接受為其分配信道，發(fā)起對(duì)系統(tǒng)中已有低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)用戶業(yè)務(wù)的速率降低過(guò)程對(duì)普通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在預(yù)測(cè)算法完備的情況下，如果系統(tǒng)負(fù)載狀況導(dǎo)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(duì)突發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，集中現(xiàn)有的補(bǔ)充信道資源，分配SCCH／SCH給某一用戶使用在給數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分配SCH信道時(shí)，根據(jù)其請(qǐng)求的業(yè)務(wù)速率盡可能分配更長(zhǎng)的碼字，以節(jié)省碼資源在給高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)分配信道時(shí)，會(huì)盡可能分配DCCH專門用作業(yè)務(wù)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(jī)能力等信息，還帶了CellIdentifierList(Target)、IS-95ChannelIdentity或IS-2000ChannelIdentity，信道分配時(shí)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(wù)配置記錄等字段。BSC內(nèi)軟切換時(shí)，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(lái)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(hù)無(wú)線信道管理模塊維護(hù)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(dāng)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(dāng)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(guān)閉資源的操作后，沒(méi)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(shí)，處于Unblocked態(tài)；關(guān)閉中（Shuttingdown）：當(dāng)發(fā)生關(guān)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(shí)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(wù)，包括：空閑（Idle）：當(dāng)某一資源沒(méi)有用戶使用時(shí)，使用狀態(tài)為Idle態(tài)；激活（Active）：當(dāng)有用戶使用且仍有足夠的容量支持其他用戶（系統(tǒng)當(dāng)前負(fù)載小于準(zhǔn)入門限），則其使用狀態(tài)為Active態(tài)；忙（Busy）：若資源沒(méi)有足夠的容量支持其他用戶（系統(tǒng)當(dāng)前負(fù)載大于或等于準(zhǔn)入門限），則其使用狀態(tài)為Busy態(tài)。信道狀態(tài)維護(hù)小結(jié)無(wú)線信道分配的內(nèi)容無(wú)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(jié)構(gòu)第二節(jié)信道管理的內(nèi)容第三節(jié)無(wú)線信道分配第四節(jié)信道分配算法信道分配算法基于預(yù)測(cè)的準(zhǔn)入控制算法碼資源分配算法動(dòng)態(tài)速率調(diào)整算法改進(jìn)的幀偏置算法基于預(yù)測(cè)的準(zhǔn)入控制算法算法簡(jiǎn)介：在進(jìn)行信道分配時(shí)，根據(jù)所需要分配的信道的特性，預(yù)測(cè)其接入后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響，從而決定是否準(zhǔn)入。算法特點(diǎn)：可以更有效地利用系統(tǒng)容量，更好地滿足不同業(yè)務(wù)類型和不同優(yōu)先級(jí)用戶的需求。準(zhǔn)入控制目的為了使系統(tǒng)的前反向負(fù)載維持在一個(gè)比較安全的狀況，在分配信道之前，先要進(jìn)行準(zhǔn)入判斷，若最新分配會(huì)帶來(lái)負(fù)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(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)載惡化的情況下，才允許為新呼叫分配信道。準(zhǔn)入控制原則根據(jù)信道分配請(qǐng)求對(duì)傳輸速率的要求，預(yù)測(cè)接入后的系統(tǒng)負(fù)載對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、語(yǔ)音業(yè)務(wù)分別設(shè)置準(zhǔn)入門限對(duì)緊急呼叫和高優(yōu)先級(jí)用戶，如果不能接入時(shí)，可以強(qiáng)拆普通用戶的連接而能夠接入對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、語(yǔ)音業(yè)務(wù)分別設(shè)置準(zhǔn)入門限根據(jù)小區(qū)的話務(wù)模型設(shè)置對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行準(zhǔn)入限制碼資源分配算法算法簡(jiǎn)介：采用了具有特色的碼資源分配算法對(duì)所要求的前向碼字進(jìn)行合理分配。算法特點(diǎn)：綜合考慮了多種業(yè)務(wù)類型的特點(diǎn)，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(duì)于協(xié)議中要求固定分配的碼字，按要求進(jìn)行分配在前向CDMA信道上傳輸?shù)拿總€(gè)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(hào)為00；當(dāng)Walsh碼字不足時(shí)，QOF索引號(hào)為非0。信道W（64，0）的對(duì)應(yīng)QOF只能為00

IS95(RC1,RC2),walshcode長(zhǎng)度固定，為64。

IS2000（RC>=3）,walshcode長(zhǎng)度可以為【4，128】

walshcode的結(jié)構(gòu)可以從HADAMARD

矩陣得到速率調(diào)整算法簡(jiǎn)介算法簡(jiǎn)介：當(dāng)某導(dǎo)頻的負(fù)載超過(guò)速率變更負(fù)載門限時(shí)，觸發(fā)低速率變更。算法特點(diǎn)：通過(guò)速率變更，在系統(tǒng)的負(fù)載比較高時(shí)，可以通過(guò)降低小區(qū)內(nèi)對(duì)時(shí)延要求不高的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的速率，從而達(dá)到優(yōu)化資源分配、提高系統(tǒng)容量的目的。速率調(diào)整算法流程速率調(diào)整算法目的充分利用有限的空中接口數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)帶寬避免高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)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(wǎng)需求？充分利用有限的空中接口數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)帶寬：BSC首先為每個(gè)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)用戶分配一個(gè)基本信道(FCH)。其次在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)處理板為每個(gè)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)用戶分配一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。當(dāng)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)量小于SCH分配門限時(shí)，只使用FCH(9.6kbps)。超過(guò)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(fèi)；SCH分配門限大小是根據(jù)分配SCH的時(shí)刻到SCH