《第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)TD-SCDMA無(wú)線資源管理技術(shù)的研究通信技術(shù)專業(yè)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)TD-SCDMA無(wú)線資源管理技術(shù)的研究通信技術(shù)專業(yè)（26頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)TD-SCDMA無(wú)線資源管理技術(shù)的研究 摘要 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)備通過(guò)特定的方式構(gòu)成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，以此達(dá)到對(duì)位于覆蓋網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的對(duì)象信息進(jìn)行協(xié)作感知、采集、處理。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將物理世界和信息技術(shù)結(jié)合起來(lái)，隨著科技不斷發(fā)展，它的巨大應(yīng)用價(jià)值越發(fā)突出顯現(xiàn)出來(lái)，其應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋軍事、工業(yè)過(guò)程、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。信息采集網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)分布網(wǎng)絡(luò)、任務(wù)管理中心三模塊構(gòu)成無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，它的主要組成部分是融合了傳感器、數(shù)據(jù)處理單元、通信模塊的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。作為通信模塊核心部分的無(wú)線傳感器網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要地位是顯而易見(jiàn)的，為滿足無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)所傳感數(shù)據(jù)要求的周期性和

2、同步性特點(diǎn)，研究不同應(yīng)用場(chǎng)景下的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)是非常有必要的。為了保證數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)高效傳輸，降低節(jié)點(diǎn)功耗，同時(shí)使得網(wǎng)關(guān)的生命周期最大化，新型第三代移動(dòng)通信技術(shù)是一個(gè)很好的選擇。 3G即第三代移動(dòng)通信技術(shù)，和前面幾代主要不同的是:極大的提高數(shù)據(jù)傳輸速率，同時(shí)通信質(zhì)量上也有了更好的保證，系統(tǒng)容量進(jìn)一步擴(kuò)升，通過(guò)OTT業(yè)務(wù)對(duì)移動(dòng)終端用戶提供更多更高級(jí)的服務(wù)將會(huì)變得更加可能。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)已經(jīng)成為目前常用的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式，也是物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸方式發(fā)展的必然趨勢(shì)。TD-SCDMA，三大 G技術(shù)里面的一種，這項(xiàng)3G標(biāo)準(zhǔn)融合了很多國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)是由中國(guó)獨(dú)自制定，它具有低輻射、良好的頻譜利用率、對(duì)

3、業(yè)務(wù)支持靈活的特點(diǎn)。隨著國(guó)家政策的支持，TD產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的建立，TD-SCDMA商業(yè)化不斷成熟。在這樣的形勢(shì)下研究實(shí)現(xiàn)基于TD-SCDMA的嵌入式傳感器網(wǎng)絡(luò)是非常必要的。 本論文在熟悉嵌入式linux操作系統(tǒng)和TCP協(xié)議的基礎(chǔ)上，首先介紹無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究背景現(xiàn)狀和應(yīng)用場(chǎng)景，其次簡(jiǎn)述Linux開(kāi)發(fā)、TCP傳輸控制協(xié)議；接著詳細(xì)闡述如何實(shí)現(xiàn)TD-SCDMA模式的3G傳輸模塊在ARM平臺(tái)上的移植；進(jìn)一步完成TD-SCDMA數(shù)據(jù)通道的構(gòu)造建立，通過(guò)測(cè)試分析其傳輸性能，并與理論值作對(duì)比，提出3G通信模塊的實(shí)用價(jià)值；最后將基于TD-SCDMA的3G數(shù)據(jù)通信模塊與傳感器網(wǎng)絡(luò)相融合。 關(guān)鍵詞：無(wú)線傳感器網(wǎng)

4、絡(luò)；3G；嵌入式；TD-SCDMA Research on TD-SCDMA radio resource management technology in the third generation mobile communication system Abstract Wireless sensor network is a specific way through the wireless network consists of sensor nodes to achieve cooperative sensing equipment, the informa

5、tion object on the overlay network area acquisition, processing technology. Wireless sensor network combines the physical world and the information technology, with the continuous development of science and technology, great value of its application is becoming more and more prominent emerged, the a

6、pplications include military, industrial process, environmental monitoring and so on. Network information collection, data distribution network, task management center three modules of wireless sensor network, the main part of it is the integration of sensor, data processing unit, network node commu

7、nication module.For the important position of wireless sensor node gateway communication module in the core part of the wireless sensor network is obviously, in order to meet the needs of wireless sensor networks for periodic and synchronization characteristics of sensor data requirements, wireless

8、sensor network gateway nodes of different application scenarios is necessary. In order to ensure real-time data transmission efficiency, reduce at the same time the gateway node power consumption, the lifetime maximization model, the third generation mobile communication technology is a good choice.

9、 3G is the third generation of mobile communication technology, and previous generations of the main difference is: to improve data transmission speed greatly, and communication quality ensure a better system capacity to further expand rise, through the OTT business to provide more advanced ser

10、vices to mobile users will become more likely. The third generation mobile communication the system has become one of the most commonly used way of wireless data transmission,.TD-SCDMA is also the inevitable trend of the development of the Internet of things in the way of data transmission, a three

11、G technology, the 3G standard of the integration of many international leading technology is composed of Chinese alone formulation, it has low radiation, goodThe spectrum utilization of business support and flexible features. With the support of national policy, the establishment of TD industry alli

12、ance, TD-SCDMA business continues to mature. In such a situation on the implementation of embedded sensor network based on TD-SCDMA is very necessary. This paper is based on the familiar embedded Linux operating system and TCP protocol, introduces the research background and application scenari

13、os of wireless sensor networks, the second development of Linux, the TCP transmission control protocol; then describes how to realize the transplantation of 3G transmission module of TD-SCDMA model on the ARM platform; further constructed TD-SCDMA data channel establishment analysis of the transmiss

14、ion performance, through the test, and compared with the theoretical value, the practical value of 3G communication module; finally, based on TD-SCDMA 3G data communication module and sensor network.Fusion. Key words: wireless sensor network; 3G; embedded; TD-SCDMA 目錄 1 緒論 1

15、 1.1研究背景和研究意義 1 1.2第三代通信系統(tǒng)的介紹 1 1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析 3 1.3.1國(guó)外在該方向的發(fā)展現(xiàn)狀和分析 3 1.3.2國(guó)內(nèi)在該方向的發(fā)展現(xiàn)狀和分析 4 2 TD-SCDMA簡(jiǎn)述 4 2.1 TD-SCDMA基本特點(diǎn) 4 2.2 TD-SCDMA關(guān)鍵技術(shù) 6 2.2.1時(shí)分雙工 6 2.2.2多址方式 7 2.3 TD-SCDMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 8 2.3.1TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 8 2.3.2 UTRAN通用協(xié)議模型 9 3 無(wú)線資源管理及DCA技術(shù)研究 10 3.1無(wú)線資源管理的基本概念 10 3.1.1無(wú)線資源管理的模塊組成及功

16、能 10 3.1.2 TD-SCDMA無(wú)線資源管理特點(diǎn) 12 3.2動(dòng)態(tài)信道分配 13 3.3動(dòng)態(tài)信道分配算法研究 14 3.3.1中心控制式DCA 14 3.3.2基于單業(yè)務(wù)的DCA 14 3.3.3基于交叉時(shí)隙干擾的DCA 15 3.4 TD-SCDMA數(shù)據(jù)通道構(gòu)造 15 3.5TD-SCDMA傳輸模塊性能分析 17 4 結(jié)論 19 參考文獻(xiàn) 20 1 緒論 1.1研究背景和研究意義 自20世紀(jì)80年代以來(lái)，移動(dòng)通信在全球范圍內(nèi)得到了迅速發(fā)展。據(jù)總部設(shè)在日內(nèi)瓦的國(guó)際電信聯(lián)盟的報(bào)告稱，截至2009年年底，全球手機(jī)注冊(cè)用戶已經(jīng)達(dá)到41億，普及率為61.1

17、%。而國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)司發(fā)布的“2009年我國(guó)電話用戶發(fā)展情況’，報(bào)告顯示，截至2009年年底，我國(guó)移動(dòng)電話總數(shù)已突破7億，普及率約為52.5% o據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)MIC公布最新調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2020年全球手機(jī)用戶將達(dá)到78億，手機(jī)的普及率將上升至81.6%。第三代移動(dòng)通信技術(shù)在全球普及。移動(dòng)通信在經(jīng)歷了第一代模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)和第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)之后，又進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，即人們普遍關(guān)注的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)(3G)。 與第一、二代無(wú)線通信系統(tǒng)所提供的傳統(tǒng)語(yǔ)音及低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)相比，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)能夠利用有限的頻譜資源提供圖像、語(yǔ)音、高速分組數(shù)據(jù)相結(jié)合的

18、多媒體業(yè)務(wù)，從而使其成為近幾年來(lái)移動(dòng)通信領(lǐng)域研究和開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)，也逐步成為移動(dòng)通信的發(fā)展方向。在無(wú)線通信系統(tǒng)中，為了將給定的無(wú)線頻譜分割成一組彼此分開(kāi)或互不干擾的無(wú)線信道，使用了諸如頻分、時(shí)分、碼分等技術(shù)。對(duì)于無(wú)線通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，無(wú)線信道數(shù)量有限，是極為珍貴的資源，要提高系統(tǒng)的容量，就要對(duì)信道資源進(jìn)行合理的分配，由此產(chǎn)生了信道分配技術(shù)。在無(wú)線資源日益緊張的今天，信道分配技術(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響越來(lái)越大。TD-SCDMA是中國(guó)百年通信史上第一個(gè)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)際通信標(biāo)準(zhǔn)，是世界土第個(gè)采用時(shí)分雙工方式和智能天線的公眾陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)。動(dòng)態(tài)信適分配技術(shù)是該系統(tǒng)的重要技術(shù)之一。所以對(duì)動(dòng)態(tài)信道分配技術(shù)的

19、研究是非常有意義的。 1.2第三代通信系統(tǒng)的介紹 根據(jù)IMT 2000系統(tǒng)的基本標(biāo)準(zhǔn)，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)主要由4個(gè)功能子系統(tǒng)構(gòu)成，分別是核心網(wǎng)(CN)、無(wú)線接入網(wǎng)(RAN)、移動(dòng)臺(tái)(MT)和用戶識(shí)別模塊(UIM)且基本對(duì)應(yīng)于GSM系統(tǒng)的交換子系統(tǒng)(SSS)、基站子系統(tǒng)(BSS)、移動(dòng)臺(tái)(MS)和SIM卡4部分。其中核心網(wǎng)和無(wú)線接入網(wǎng)是第三代移動(dòng)通信資源系統(tǒng)的重要內(nèi)容，也是第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)制定中最難實(shí)現(xiàn)的技術(shù)內(nèi)容。 按照當(dāng)時(shí)的設(shè)想，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)應(yīng)該具有以下特點(diǎn)。 （1）可在全球范圍覆蓋和使用，可與固定網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)及用戶互連，無(wú)線接口的類型盡可能少，具有高度服容性。 (2) 具

20、有與固定通信網(wǎng)絡(luò)相比擬的高話音質(zhì)量和高安個(gè)性。 (3) 具有在本地采用2Mbit/s高速率接入和在廣域網(wǎng)采用384kbit/s接入速率的數(shù)據(jù)率分段使用功能。 (4) 具有在2GHz 左右的高效頻譜利用率，且能最大程度地利用有限帶寬。 (5)能夠處理包括因特網(wǎng)和視頻會(huì)議、高數(shù)據(jù)率通信和非對(duì)稱數(shù)據(jù)傳輸在內(nèi)的分組和電路交換業(yè)務(wù)。 (6)支持分層小區(qū)結(jié)構(gòu)，也支持包括用戶向不同地點(diǎn)通信時(shí)瀏覽因特網(wǎng)的多種同步連續(xù)。 (7)語(yǔ)音只占移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的一部分，大部分業(yè)務(wù)是非語(yǔ)音數(shù)據(jù)和視頻信息。 (8)一個(gè)共用的基礎(chǔ)設(shè)施，可支持同一地方的多個(gè)公共的和專用的運(yùn)營(yíng)公司。

21、 (9)手機(jī)體積小、重量輕，具有真正的全球漫游功能。 (10)具有根據(jù)數(shù)據(jù)量、服務(wù)質(zhì)量和使用時(shí)間，而不是以距離為收費(fèi)參數(shù)的新收費(fèi)機(jī)制。 經(jīng)過(guò)國(guó)際電信聯(lián)盟的評(píng)估和考察結(jié)果顯示，中國(guó)的TD-SCDMA方案完全滿足其對(duì)第三代移動(dòng)通信的以上幾點(diǎn)要求。在所有提交的標(biāo)準(zhǔn)提案中，它是唯一采用智能天線技術(shù)、上行同步等先進(jìn)技術(shù)的系統(tǒng)，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。更重要的是廠中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)一旦被采用，將會(huì)改變我國(guó)以往在移動(dòng)通信技術(shù)方面受制于人的被動(dòng)局面。在經(jīng)濟(jì)方面，可減少昂貴的國(guó)外專利提成費(fèi)，為國(guó)家?guī)?lái)巨大的經(jīng)濟(jì)利益;在市場(chǎng)方面，會(huì)徹底改變過(guò)去只有運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)沒(méi)有產(chǎn)品市場(chǎng)的畸形局面，從而使我國(guó)獲得與國(guó)際同步發(fā)展移動(dòng)通信的

22、平等地位。我國(guó)在第一代和第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中都是空白的，現(xiàn)在提出的TD-SCDMA系統(tǒng)能作為國(guó)際第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的主流標(biāo)準(zhǔn)，是我國(guó)移動(dòng)通信歷史上的重大突破，標(biāo)志著我國(guó)在國(guó)際移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)占有一席之地。 TD-SCDMA, WCDMA和CDMA2000是被國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)接納的三個(gè)3GPP標(biāo)準(zhǔn)，其中WCDMA是以歐洲為主體提出的3G標(biāo)準(zhǔn)，CDMA2000是以美國(guó)為主體提出的3G標(biāo)準(zhǔn)。 WCDMA是由GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)展出來(lái)的3G技術(shù)規(guī)范，其支持者主要是以GSM系統(tǒng)為主的歐洲廠商，包括歐美的愛(ài)立信、諾基亞、朗訊、北電以及日本的NTT ,富士通、夏普等廠商。這套系統(tǒng)能夠架設(shè)在現(xiàn)有的G

23、SM網(wǎng)絡(luò)上，對(duì)于系統(tǒng)提供商而言可以較方便地過(guò)渡，GSM系統(tǒng)相當(dāng)普及的亞洲對(duì)這套新技術(shù)的接受度會(huì)比較高。ICI此，WCDMA具有先天的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。目前WCDMA網(wǎng)絡(luò)在世界上的運(yùn)營(yíng)已經(jīng)比較成功。在技術(shù)上，WCDMA主要采用了帶寬為SMHz的帶寬CDMA技術(shù)，上、下行快速功率控制，下行發(fā)射分集，基站間可以異步操作。 WCDMA和CDMA2000都是采用頻分雙工(FDD)模式，而TD-SCDMA采用的是時(shí)分雙工(TDD)模式。TDD模式本身固有的特點(diǎn)突破了FDD技術(shù)的很多限制，如上、下行工作于同一頻段，不需要大段的連續(xù)對(duì)稱頻段，等等;在頻率資源日益緊張的今天，這一點(diǎn)尤顯重要。這樣，基站端的發(fā)射機(jī)可以根

24、據(jù)在上行鏈路獲得的信號(hào)來(lái)估計(jì)下行鏈路的多徑信道的特性，便于使用智能天線等先進(jìn)技術(shù);同時(shí)能夠簡(jiǎn)單方便地適應(yīng)于第三代移動(dòng)通信傳輸上、下行非對(duì)稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需要，提高系統(tǒng)頻譜利用率。這些優(yōu)勢(shì)都是FDD系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)的。因此，隨著技術(shù)的發(fā)展，國(guó)際上對(duì)使用TDD的CDMA技術(shù)日益關(guān)注。 此外，TD-SCDMA綜合了TDD和CDMA的所有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，具有靈活的空中接口，并采用了智能天線、聯(lián)合檢測(cè)等先進(jìn)技術(shù)，具有相當(dāng)高的技術(shù)性。 1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析 1.3.1國(guó)外在該方向的發(fā)展現(xiàn)狀和分析 從國(guó)外公開(kāi)發(fā)表的學(xué)術(shù)文章來(lái)看，針對(duì)TD-SCDMA系統(tǒng)進(jìn)行的DCA算法研究比較少，大多是研究TDD-CDMA系

25、統(tǒng)的DCA算法。TDD-CDMA系統(tǒng)中的DCA通常由兩個(gè)步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)，首先是給小區(qū)進(jìn)行資源分配，然后在對(duì)小區(qū)內(nèi)的承載業(yè)務(wù)進(jìn)行快速信道分配。根據(jù)單業(yè)務(wù)和多業(yè)務(wù)、對(duì)稱業(yè)務(wù)和非對(duì)稱業(yè)務(wù)不同，DCA機(jī)制研究的重點(diǎn)不一樣。W.S.Jeon和D.G Jeong等人對(duì)上下行時(shí)隙分配策略進(jìn)行了很多研究，他們的研究主要包括兩個(gè)方面:一個(gè)是相同時(shí)隙分配策略;另一個(gè)是不同時(shí)隙分配策略。H.Haas和S.Mclaughlin提出了一種時(shí)隙反轉(zhuǎn)技術(shù)(Time Slot Opposing Technique)來(lái)進(jìn)行上下行時(shí)隙的分配，該技術(shù)主要是當(dāng)前向鏈路的干擾小于反項(xiàng)鏈路的干擾時(shí)，就將該時(shí)隙反轉(zhuǎn)。由于在TD-SCDMA系統(tǒng)

26、中上行和下行時(shí)隙不能隨意改變，所以該算法并不適用。研究比較多的算法還有L.Chen等人提出的可以有效適應(yīng)對(duì)稱和非對(duì)稱業(yè)務(wù)的TDD切換點(diǎn)移動(dòng)方法以及可移動(dòng)邊界(MB)策略的信道分配方法。由文獻(xiàn)可知，TDD切換點(diǎn)移動(dòng)方法在不影響話音業(yè)務(wù)性能的前提下，使數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)延大大降低。由于國(guó)外的研究并不是針對(duì)TD-SCDMA系統(tǒng)進(jìn)行的，所以包括時(shí)隙反轉(zhuǎn)技術(shù)在內(nèi)的很多算法都不適用于TD-SCDMA系統(tǒng)。 1.3.2國(guó)內(nèi)在該方向的發(fā)展現(xiàn)狀和分析 動(dòng)態(tài)信道分配作為TD-SCDMA系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，國(guó)內(nèi)在這方面的研究比較多。TD-SCDMA系統(tǒng)中的DCA的研究分為以下3個(gè)層次:首先是單業(yè)務(wù)情況下的DCA，在不同

27、的蜂窩之間由于業(yè)務(wù)量大小的不同井且齊個(gè)蜂窩的業(yè)務(wù)量隨著時(shí)間變化，從而需要不同數(shù)量的信道。目前主要的DCA算法將集中在這個(gè)部分，這部分的算法的主要思想是在FDMA和TDMA系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)地分配頻率或時(shí)隙到各個(gè)蜂窩中去。此時(shí)DCA主要應(yīng)用于業(yè)務(wù)自適應(yīng)系統(tǒng)和!一擾自適應(yīng)系統(tǒng)算法，利用DCA,負(fù)載高的蜂窩可以借用負(fù)載低的相鄰蜂窩的信道。其次，混合業(yè)務(wù)環(huán)境中，不同業(yè)務(wù)之間的資源分配需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)信道分配。這種DCA算法主要集中在話音和數(shù)據(jù)的資源分配和高速數(shù)據(jù)的資源分配。在TDD模式下，不同的蜂窩間上下行業(yè)務(wù)對(duì)稱性的不同需要DCA。話音的上下行是對(duì)稱的，而大部分?jǐn)?shù)據(jù)在上下行是不對(duì)稱的。相鄰蜂窩如果用不對(duì)稱的時(shí)隙

28、，很有可能產(chǎn)生很大的干擾。這種DCA算法主要解決在不同蜂窩間如何分配上下行的時(shí)隙。 最后隨著自適應(yīng)天線技術(shù)在移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過(guò)自適應(yīng)天線的波束賦形技術(shù)有效提高用戶的信號(hào)質(zhì)量，降低來(lái)自同信道和鄰信道的干擾。 從DCA技術(shù)的研究現(xiàn)狀來(lái)看，目前這方面的研究很多，但是也存在一些不足，已有的DCA算法大都基于快速或者慢速DCA單獨(dú)進(jìn)行，沒(méi)有給出整體的解決方案;另外算法沒(méi)有對(duì)采用固定波束切換型和自適應(yīng)智能天線時(shí)的DCA算法進(jìn)行深入的專門研究。 2 TD-SCDMA簡(jiǎn)述 2.1 TD-SCDMA基本特點(diǎn) TD-SCDMA ( Time Division Duplex一Synchro

29、nous Code Division Multiplex Access)是由中國(guó)無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)化組織(CWTS制定，并被ITU (International TelecommunicationsUnion，國(guó)際電信聯(lián)盟)接納的三大3G無(wú)線通信主流標(biāo)準(zhǔn)之一。TD-SCDMA是FDMA,TDMA和CDMA這三種基本傳輸模式的靈活結(jié)合，具有系統(tǒng)容量大、頻譜利用率高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。 圖2-1 TD-SCDMA多址方式 TD-SCDMA的多址接入方案是采用直接序列擴(kuò)頻碼分多址(DS-CDMA )，擴(kuò)頻帶寬約為1.6MHz，采用不需配對(duì)頻率的TDD(時(shí)分雙工)工作方式。 TD-SCD

30、MA支持三種信道編碼方式:1)在物理信道上可以采用前向糾錯(cuò)編碼，即卷積編碼，編碼速率為1/2~1/3，用來(lái)傳輸誤碼率要求不高于10的業(yè)務(wù)和分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù);2)Turbo編碼，用于傳輸速率高于32Kbps并且要求誤碼率優(yōu)于10的業(yè)務(wù);3)無(wú)信道編碼。信道編碼的具體方式由高層選擇，為了使傳輸錯(cuò)誤隨機(jī)化，需要進(jìn)一步進(jìn)行比特交織。 TD-SCDMA系統(tǒng)的物理信道采用四層結(jié)構(gòu):系統(tǒng)幀號(hào)、無(wú)線幀、子幀、時(shí)隙/碼。系統(tǒng)使用時(shí)隙和擴(kuò)頻碼來(lái)在時(shí)域和碼域上區(qū)分不同的用戶信號(hào)。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，一個(gè)1Oms的無(wú)線幀可以分成2個(gè)5ms的子幀，每個(gè)子幀中有7個(gè)常規(guī)時(shí)隙和3個(gè)特殊時(shí)隙。因此，一個(gè)基本物理信

31、道的特性由頻率、時(shí)隙和碼決定。TD-SCDMA使用的幀號(hào)(0-4095)與UTRA建議相同。信道的信息速率與符號(hào)速率有關(guān)，符號(hào)速率可以根據(jù)1.28Mcps的碼速率和擴(kuò)頻因子得到。上下行的擴(kuò)頻因子都在1到16之間，因此各自調(diào)制符號(hào)速率的變化范圍為80.0K符號(hào)/秒~1.28M符號(hào)/秒。 圖2-2物理信道幀結(jié)構(gòu) TD-SCDMA采用QPSK方式進(jìn)行調(diào)制(室內(nèi)環(huán)境下的2M業(yè)務(wù)采用8PSK調(diào)制)，成形濾波器采用滾降系數(shù)為0.22的根升余弦濾波器。 在TD-SCDMA系統(tǒng)中，功率控制分為開(kāi)環(huán)(open-loop )、外環(huán)(outer-loop和內(nèi)環(huán)( inner-loop)控制。這三部分在

32、實(shí)際系統(tǒng)中的功能和作用有所不同，但是又互相結(jié)合，形成了整體的功率控制系統(tǒng)。在TD-SCDMA系統(tǒng)中的上、下行專用信道上使用內(nèi)環(huán)功率控制，每一子幀(5ms進(jìn)行一次)。功率控制速率為200Hz，功率控制步長(zhǎng)為1 dB, ZdB, 3dB。 在CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中，下行鏈路總是同步的。所以一般所說(shuō)同步CDMA都是指上行同步，即要求來(lái)自不同距離的不同用戶終端的上行信號(hào)能同步到達(dá)基站。上行同步過(guò)程包括上行同步的建立和保持。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，同步調(diào)整的步長(zhǎng)約為碼片寬度的1/8，即大約100ns。在實(shí)際系統(tǒng)中所要求和可能達(dá)到的精度則將由基帶信號(hào)的處理能力和檢測(cè)能力來(lái)確定，一般可能在1/8至

33、1個(gè)碼片的寬度，因?yàn)橥綑z測(cè)和控制是每個(gè)子幀5ms/次。一般來(lái)說(shuō)，在此時(shí)間內(nèi)UE的移動(dòng)范圍不會(huì)超過(guò)十幾厘米，因而，這個(gè)同步精度己經(jīng)足夠，并不會(huì)限制和影響UE的高速移動(dòng)。 2.2 TD-SCDMA關(guān)鍵技術(shù) TD-SCDMA的關(guān)鍵技術(shù)主要集中在基帶部分，如智能天線技術(shù)、聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)、時(shí)分雙工、上行同步技術(shù)、動(dòng)態(tài)信道分配技術(shù)、接力切換技術(shù)、功率控制技術(shù)、軟件無(wú)線電技術(shù)、信道估計(jì)與補(bǔ)償技術(shù)等一系列高新技術(shù)，從而大大增加了系統(tǒng)容量，提高了系統(tǒng)抗干擾性能，大大降低了發(fā)射功率，節(jié)約了制造成本。 2.2.1時(shí)分雙工 TDD(時(shí)分雙工)定義:一種雙工方法，它的前向鏈路和反向鏈路的信息是在同一載頻的不同時(shí)

34、間間隔上進(jìn)行傳送的。在TDD模式下，物理信道中的時(shí)隙被分成發(fā)射和接收兩個(gè)部分，前向和反向的信息交替?zhèn)魉汀? TDD是一種通信系統(tǒng)的雙工方式，在移動(dòng)通信系統(tǒng)中用于分離接收與傳送信道(或上下行鏈路)。TDD模式的移動(dòng)通信系統(tǒng)中接收和傳送是在同一頻率信道，即載波的不同時(shí)隙，用保護(hù)時(shí)間來(lái)分離接收與傳送信道;而FDD模式的移動(dòng)通信系統(tǒng)的接收和傳送是在分離的兩個(gè)對(duì)稱的頻率信道上，用保護(hù)頻段來(lái)分離接收與傳送信道。 圖2-3TDD系統(tǒng)和FDD系統(tǒng)的區(qū)別 由于TD-SCDMA的上下行使用同一頻率，因此其上下行具有相似的空中無(wú)線傳播特性。這樣，根據(jù)上行信道空中傳播特性就很容易估算出下行信道特性。從

35、而簡(jiǎn)化智能天線選址的復(fù)雜程度，降低基站覆蓋規(guī)劃的難度。上下行時(shí)隙可以支持非對(duì)稱的2:4和1:5配置，能有效地支持未來(lái)TD-SCDMA的非對(duì)稱業(yè)務(wù)(例如視頻點(diǎn)播、數(shù)據(jù)下載、PTT業(yè)務(wù))。對(duì)于不同的業(yè)務(wù)類型區(qū)域(如城區(qū)與農(nóng)村、會(huì)議集中地等)，可以采用不同的上下行時(shí)隙比配置(如城區(qū)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)多的可以使用2: 4，而以通話為主的農(nóng)村可使用3: 3 )。時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)配置的靈活性，可根據(jù)業(yè)務(wù)類型的分布提高系統(tǒng)無(wú)線資源的利用率，但是要注意非對(duì)稱時(shí)隙比的配置，也有可能對(duì)其鄰近小區(qū)造成一定的干擾。 TDD系統(tǒng)相對(duì)于FDD系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì): 1. 易于使用非對(duì)稱頻段，無(wú)需具有特定雙工間隔的成對(duì)頻段; 2.適合

36、傳輸上下行不對(duì)稱的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù); 3.上行和下行使用相同載頻，無(wú)線傳播是對(duì)稱的，這有利于智能天線技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。 2.2.2多址方式 TD-SCDMA系統(tǒng)中由于采用了TDD的雙工方式，使其可以利用時(shí)隙的不同來(lái)區(qū)分不同的用戶。同時(shí)，由于每個(gè)時(shí)隙內(nèi)同時(shí)最多可以有I6個(gè)碼字進(jìn)行復(fù)用，因此同時(shí)隙的用戶也可以通過(guò)碼字來(lái)進(jìn)行區(qū)分。另外，每個(gè)TD-SCDMA載頻的帶寬為1.6MHz，使得多個(gè)頻率可以同時(shí)使用?？梢?jiàn)，TD-SCDMA系統(tǒng)集合CDMA, FDMA, TDMA三種多址方式于一體，使得無(wú)線資源可以在時(shí)間、頻率、碼字這三個(gè)維度進(jìn)行靈活分配，也使得用戶能夠被靈活分配在時(shí)間、頻率、碼字這三個(gè)維度從而降低系統(tǒng)

37、的干擾水平。 圖2-4 TD-SCDMA多址方式 2.3 TD-SCDMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 2.3.1TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) TD-SCDMA系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它與標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP制訂的通用移動(dòng)通信系統(tǒng)UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是一樣的。UMTS系統(tǒng)由核心網(wǎng)CN、無(wú)線接入網(wǎng)UTRAN和手機(jī)終端UE三部分組成。UTRAN由基站控制器RNC和基站Node B組成。 圖2-5 UTRAN總體結(jié)構(gòu)圖 CN通過(guò)Iu接口與UTRAN的RNC相連。其中Iu接口又被分為連接到電路交換域的Iu-CS，分組交換域的Iu-PS

38、。Node B與RNC之間的接口叫做Iub接口。在UTRAN內(nèi)部，RNC通過(guò)Iur接口進(jìn)行信息交互。Iur接口可以是RNC之間物理上的直接連接，也可以靠通過(guò)任何合適傳輸網(wǎng)絡(luò)的虛擬連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。Node B與UE之間的接口叫Uu接口。 圖2-6 TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(R4) 2.3.2 UTRAN通用協(xié)議模型 UTRAN層次從水平方向上可以分為傳輸網(wǎng)絡(luò)層和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)層;從垂直方向上則包括四個(gè)平面:控制平面:包含應(yīng)用層協(xié)議，如:RANAP, RASAP, NBAP和傳輸層應(yīng)用協(xié)議的信令承載。 用戶平面:包括數(shù)據(jù)流和相應(yīng)的承載，每個(gè)數(shù)據(jù)流的特征都由一個(gè)和多個(gè)接口的幀協(xié)議來(lái)描述。傳

39、輸網(wǎng)絡(luò)層控制平面:為傳輸層內(nèi)的所有控制信令服務(wù)，不包含任何無(wú)線網(wǎng)絡(luò)層信息。它包括為用戶平面建立傳輸承載(數(shù)據(jù)承載)的ALCAP協(xié)議，以及ALCAP需要的信令承載。傳輸網(wǎng)絡(luò)層用戶平面:用戶平面的數(shù)據(jù)承載和控制平面的信令承載都屬于傳輸網(wǎng)絡(luò)層的用戶平面。 圖2-13 UTRAN通用協(xié)議模型 3 無(wú)線資源管理及DCA技術(shù)研究 3.1無(wú)線資源管理的基本概念 無(wú)線頻譜資源有限，分配給移動(dòng)通信系統(tǒng)的帶寬資源更加稀少，因此現(xiàn)在2G和3G移動(dòng)通信系統(tǒng)都使用蜂窩系統(tǒng)來(lái)解決無(wú)線資源不足和用戶容量問(wèn)題。蜂窩系統(tǒng)在有限的頻譜上通過(guò)空間復(fù)用提供更大的系統(tǒng)容量與覆蓋范圍，而不需要做物理層技術(shù)上的重大修改。由于基

40、站和移動(dòng)終端傳輸范圍以及所占用的系統(tǒng)無(wú)線資源有限，無(wú)線資源在基站端體現(xiàn)為復(fù)用關(guān)系，而在移動(dòng)終端之間表現(xiàn)為競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，特別是在QoS要求相對(duì)較低的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中競(jìng)爭(zhēng)更為激烈。為防止無(wú)線資源的無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)，需要有合理的無(wú)線資源管理(RRM)機(jī)制對(duì)無(wú)線資源進(jìn)行系統(tǒng)地復(fù)用、分配和釋放，以確保系統(tǒng)的整體性能。無(wú)線資源管理負(fù)責(zé)空中接口無(wú)線資源的使用，監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)和無(wú)線環(huán)境的變化，分配并調(diào)整無(wú)線資源的使用，以期達(dá)到最佳系統(tǒng)性能。 在移動(dòng)通信中，無(wú)線資源主要是指空中接口中的資源。在CDMA系統(tǒng)中，主要指碼字資源，不同的業(yè)務(wù)需求需要不同的碼字組合。傳統(tǒng)的CDMA系統(tǒng)，由于存在遠(yuǎn)近效應(yīng)，如果不進(jìn)行功率控制，系統(tǒng)將不能正常

41、工作，因此空中接口資源也包括功率資源。而TD-SCDMA系統(tǒng)由于采用了TDD技術(shù)，相比于FDD模式的WCDMA和CDMA2000系統(tǒng)，增加了一維時(shí)隙資源。TD-SCDMA還采用智能天線技術(shù)，智能天線具有空分多址特性，因此又增加一維空間資源。在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，1.6M的單載波TD-SCDMA可能無(wú)法滿足實(shí)際容量需求，TD-SCDMA還可能采用多載波運(yùn)行，因此也增加了一維頻率資源。這樣TD-SCDMA系統(tǒng)中可控的無(wú)線資源包括碼字、功率、時(shí)隙、空間和頻率五維資源。由此可見(jiàn)，TD-SCDMA的無(wú)線資源管理將十分復(fù)雜，它關(guān)系到如何充分進(jìn)行資源管理和調(diào)配，使TD-SCDMA的系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)。RRM是無(wú)線

42、網(wǎng)絡(luò)控制器的重要組成部分。 3.1.1無(wú)線資源管理的模塊組成及功能 RRM主要由算法模塊、決策模塊、資源分配模塊、無(wú)線資源數(shù)據(jù)庫(kù)和對(duì)外接口模塊組成。在TD-SCDMA中，無(wú)線資源是根據(jù)用戶要求進(jìn)行分配的，因此無(wú)線資源管理算法模塊的組成部分與用戶事件有緊密聯(lián)系。RRM模塊在各通信實(shí)體中的位置如圖3.1所示。其中起決定作用的是算法模塊，包括: 圖3.1RRM模塊在各通信實(shí)體中的位置 (1)功率控制模塊(PC,Power Control):主要功能是在維持鏈路通信質(zhì)量的前提下盡可能小的消耗功率資源，從而降低網(wǎng)絡(luò)中的相互干擾和延長(zhǎng)終端電池的使用時(shí)間。由于CDMA是自干擾系統(tǒng)，且存在遠(yuǎn)近效應(yīng)

43、，因此在功率發(fā)送一上只需保證最低的QoS要求，過(guò)多的發(fā)射功率會(huì)造成額外的干擾。同時(shí)移動(dòng)信道是在不停變化當(dāng)中，發(fā)送功率需要始終隨著信道的變化而變化。功率控制使空中接口的干擾電平維持最小，保證大部分移動(dòng)用戶的QoS要求。 (2)切換控制模塊(HC,Handover Control)主要功能是為保證移動(dòng)用戶通信的連續(xù)性，或者基于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和操作維護(hù)等原因，將用戶從當(dāng)前的通信鏈路轉(zhuǎn)移到其它小區(qū)。蜂窩系統(tǒng)中，基站是空間位置復(fù)用的，覆蓋范圍有限。用戶是移動(dòng)的，會(huì)出現(xiàn)從個(gè)基站覆蓋范圍移動(dòng)到鄰基站的覆蓋范圍的情況，因此需要通信系統(tǒng)對(duì)此種行為做合理的控制和資源調(diào)配，使得用戶的服務(wù)不中斷，盡量使用戶感覺(jué)小

44、到服務(wù)華站的改變。 (3)接納控制模塊(AC,Admission Control):當(dāng)新的用戶和越區(qū)切換的用戶發(fā)起呼叫時(shí)，網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行接納控制過(guò)程，其目的是維持網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和己接納用戶的QoS。無(wú)線通信系統(tǒng)采用的蜂窩體制是空間復(fù)用，此種復(fù)用方法是以干擾在可控制的范圍內(nèi)為前提。在CDMA蜂窩系統(tǒng)中，一般采用頻率復(fù)用因子為1的體系，這樣不可避免地帶來(lái)小區(qū)間干擾。這種小區(qū)間干擾不是不可接受，只要干擾經(jīng)過(guò)空間衰減，在接收處干擾控制在一定得范圍內(nèi)即可。同時(shí)在CDMA小區(qū)內(nèi)，多徑等移動(dòng)環(huán)境造成了小區(qū)內(nèi)有很強(qiáng)的多址干擾(MAI,Multiple Access Interference)。每接入一個(gè)新的用戶都會(huì)

45、帶來(lái)這兩種干擾，因此在移動(dòng)通信系統(tǒng)接入一個(gè)用戶前，需要評(píng)估該用戶的接入是否會(huì)對(duì)當(dāng)前其他用戶造成很大的干擾。如果造成的干擾在系統(tǒng)的承受范圍之外，拒絕該用戶的接入。 (4)分組調(diào)度模塊(PS Packet Scheduler):主要功能是用于服務(wù)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，其具體的調(diào)度速率由網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷情況決定。在用戶傳輸分組數(shù)據(jù)過(guò)程中，不同的業(yè)務(wù)對(duì)于時(shí)延的QoS要求不同。移動(dòng)環(huán)境中，多徑效應(yīng)以及用戶的高速移動(dòng)帶來(lái)的多普勒效應(yīng)導(dǎo)致用戶的信道狀態(tài)始終變化，因此在時(shí)延要求不是很高的條件下，系統(tǒng)可以讓信道狀況更好的用戶來(lái)傳送數(shù)據(jù)，既維持用戶的QoS要求，又使整個(gè)系統(tǒng)的吞吐量得到提升。此過(guò)程需要一個(gè)很好的調(diào)度器來(lái)

46、調(diào)度這些分組數(shù)據(jù)。 3.1.2 TD-SCDMA無(wú)線資源管理特點(diǎn) 由于TD-SCDMA和WCDMA都是3GPP組織的標(biāo)準(zhǔn)，共用一個(gè)核心網(wǎng)，所以很多協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)都是相似的。WCDMA的標(biāo)準(zhǔn)制定更早，因此TD-SCDMA的無(wú)線資源管理算法就可借鑒WCDMA現(xiàn)有的比較成熟的算法。但是TD-SCDMA畢竟不同于WCDMA,有很多獨(dú)特的地方，如TD-SCDMA的擴(kuò)頻因子最大為16，最小為1，最多可用的擴(kuò)頻碼字?jǐn)?shù)為16，相比于WCDMA來(lái)說(shuō)，信道數(shù)少，干擾相對(duì)較小。TD-SCDMA在上行中還采用了同步的CDMA，使得上行的碼字間基本同步，保證碼道的基本正交，這一點(diǎn)與WCDMA的異步模式并產(chǎn)生很大的干擾截然

47、不同。 TD-SCDMA系統(tǒng)還采用智能天線和聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)，大大減少了碼道上的多址干擾和多徑干擾，使得干擾的總體水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于WCDMA系統(tǒng)。上述因素使得TD-SCDMA不再像WCDMA一樣是一個(gè)單純的干擾受限的系統(tǒng)，在某些場(chǎng)景下表現(xiàn)為資源受限，因此導(dǎo)致負(fù)載控制和接納控制的作用相對(duì)減小。但TD-SCDMA系統(tǒng)終究是一個(gè)CDMA系統(tǒng)，接納控制和負(fù)載控制可以使整個(gè)系統(tǒng)工作在更穩(wěn)定的環(huán)境下，可以進(jìn)一步提高吞吐量，提高頻率效率。同時(shí)，TD-SCDMA智能天線的空分作用和多載波運(yùn)營(yíng)會(huì)使得TD-SCDMA的無(wú)線資源管理算法更復(fù)雜。業(yè)務(wù)模型、信道模型和系統(tǒng)模型將對(duì)R.RM算法的設(shè)計(jì)產(chǎn)生決定性的影響。

48、 由于業(yè)務(wù)參數(shù)模型和信道模型對(duì)所有3G系統(tǒng)是相同的，決定各系統(tǒng)RRM不同的因素主要是物理層技術(shù)。和其它3G系統(tǒng)相比，TD-SCDMA系統(tǒng)再物理層技術(shù)上采用了智能天線(SA)、聯(lián)合檢測(cè)(JD)、上行同步以及特殊的幀結(jié)構(gòu)等，因此，該系統(tǒng)的RRM設(shè)計(jì)一比較靈活。其中最具有代表性的是該系統(tǒng)的RRM算法中采用了接力切換和動(dòng)態(tài)信道分配(DCA)技術(shù)，并且SA對(duì)一于各個(gè)算法的影響較大。 3.2動(dòng)態(tài)信道分配 在無(wú)線通信系統(tǒng)中，為了將給定的無(wú)線頻譜分割成一組彼此分開(kāi)或者互不干擾的無(wú)線信道，需要使用諸如頻分、時(shí)分、碼分等技術(shù)。對(duì)于無(wú)線通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，無(wú)線信道數(shù)量有限，是極為珍貴的資源。要提高系統(tǒng)的容量，

49、就要對(duì)信道資源進(jìn)行合理分配，由此產(chǎn)生了信道分配技術(shù)。如何有效地利用有限的信道資源，為盡可能多的用戶提供滿意的服務(wù)，是信道分配技術(shù)的目的。 按照信道分割的不同方式，信道分配技術(shù)可分為固定信道分配(FCA, Fixed ChannelAllocation)、動(dòng)態(tài)信道分配(DCA, Dynamic Channel Allocation)和混合信道分配(HCA,Hybrid Channel Allocation)。FCA指根據(jù)預(yù)先估計(jì)的覆蓋區(qū)域內(nèi)的業(yè)務(wù)符合將信道資源分給若干個(gè)小區(qū)，相同的信道集合在間隔一定距離的小區(qū)內(nèi)可以再次得到利用。FCA的主要優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是頻帶利用率低，不能很好地

50、根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中存在的變化及時(shí)改變網(wǎng)絡(luò)中的信道規(guī)劃。為了克服FCA的缺點(diǎn)，人們提出了DCA技術(shù)，在采用DCA的系統(tǒng)中，信道資源不固定屬于某一個(gè)小區(qū)，所有的信道被集中分配，只要能提供足夠的鏈路質(zhì)量，任何小區(qū)都可以將該信道分給呼叫。DCA根據(jù)小區(qū)的業(yè)務(wù)負(fù)荷，通過(guò)信道的通信質(zhì)量、使用率及信道的再用距離等因素選擇最佳的信道，動(dòng)態(tài)地分配給接入的業(yè)務(wù)。HCA則是二者的結(jié)合，在HCA中全部信道被分配為固定的和動(dòng)態(tài)的兩個(gè)集合。 信道分配技術(shù)通過(guò)尋找最優(yōu)的信道資源配置來(lái)提高資源利用率，從而提高系統(tǒng)容量。信道分配實(shí)質(zhì)是在一定約束條件下的系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)題，為了分析和研究信道分配技術(shù)，首先需要了解信道分配究竟需要受到

51、哪些約束條件的限制，如何為信道分配建立優(yōu)化模型，如何設(shè)計(jì)信道分配方案。 采用DCA是TDD系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)所在，能夠靈活的分配時(shí)隙資源，動(dòng)態(tài)地調(diào)整上下行時(shí)隙的個(gè)數(shù)，從而可以靈活地支持對(duì)稱及非對(duì)稱的業(yè)務(wù)。因此，DCA具有頻帶利用率高、無(wú)需信道預(yù)規(guī)劃、可以自動(dòng)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中負(fù)載和干擾的變化等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)在于，DCA算法相對(duì)于FCA來(lái)說(shuō)較為復(fù)雜，系統(tǒng)開(kāi)銷也比較大。 在DCA技術(shù)中，信道并不是固定地分給某個(gè)小區(qū)，而是被集中在一起進(jìn)行分配;只要能提供足夠的鏈路質(zhì)量任何小區(qū)都可以將該信道分給呼叫。在實(shí)際運(yùn)行中，RNC集中管理一些小區(qū)的可用資源，根據(jù)各個(gè)小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)、系統(tǒng)負(fù)荷情況和業(yè)務(wù)的QoS參

52、數(shù)，動(dòng)態(tài)地將信道分配給用戶。在小區(qū)內(nèi)分配信道的時(shí)候，相鄰小區(qū)的信道使用情況對(duì)于RNC來(lái)說(shuō)是己知的，不需要再通過(guò)小區(qū)間的信令交互獲得。 3.3動(dòng)態(tài)信道分配算法研究 3.3.1中心控制式DCA 經(jīng)典的DCA算法是由控制中心來(lái)執(zhí)行的，即信道分配算法的操作是在移動(dòng)通信交換中心MSC (Mobile Switching Center)進(jìn)行的。每次用戶發(fā)起呼叫或某小區(qū)內(nèi)在越區(qū)切換請(qǐng)求時(shí)，該用戶所在的小區(qū)都將此信息告知MSC，由MSC為其搜索并分配空閑的信道。這種方法過(guò)去一直用在蜂窩小區(qū)制系統(tǒng)中，近年來(lái)，隨著微小區(qū)的應(yīng)用，一個(gè)區(qū)域內(nèi)的小區(qū)數(shù)量明顯增多，導(dǎo)致用戶的需求和越區(qū)切換的次數(shù)也大大增加。這樣控制

53、幾個(gè)小區(qū)的MSC常常出現(xiàn)分配任務(wù)過(guò)載的情況，于是出現(xiàn)了其它的方案。 3.3.2基于單業(yè)務(wù)的DCA 基于單業(yè)務(wù)的DCA主要有業(yè)務(wù)自適應(yīng)以及干擾自適應(yīng)兩種分配算法，比較實(shí)用的是干擾自適應(yīng)算法。對(duì)于業(yè)務(wù)自適應(yīng)算法，需要根據(jù)服務(wù)小區(qū)的業(yè)務(wù)基站以及相鄰小區(qū)基站的信道占用信息，進(jìn)行信道的合理分配，因而信道分配需要在基站間交互信道狀態(tài)信息，而干擾自適應(yīng)算法僅僅使用本地的信息，而沒(méi)有必要與其他的基站交互信息，因而，系統(tǒng)是自組織的，可以根據(jù)需要，在任何地方設(shè)置和增加信道，提高系統(tǒng)容量和無(wú)線覆蓋，而且允許快速的實(shí)時(shí)處理。當(dāng)然，這種方法也有自身的缺陷，比如死鎖、不穩(wěn)定、系統(tǒng)性能惡化。 一般來(lái)說(shuō)，使用的

54、系統(tǒng)信息越多，能達(dá)到的優(yōu)化效果就越好，同時(shí)相應(yīng)的系統(tǒng)開(kāi)銷就越大。業(yè)務(wù)自適應(yīng)算法需要本小區(qū)和相鄰小區(qū)的信道信息，因而它是一種較干擾自適應(yīng)算法更為全局的優(yōu)化措施;而干擾自適應(yīng)算法只關(guān)注本小區(qū)的信道分配。所以業(yè)務(wù)自適應(yīng)能達(dá)到最優(yōu)信道分配性能，而干擾自適應(yīng)算法只能達(dá)到次最優(yōu)信道分配性能。 在通常情況下，業(yè)務(wù)自適應(yīng)DCA能在小業(yè)務(wù)量的情況下達(dá)到最小的全局呼叫阻塞率，而固定信道分配( FCA)則能在大話務(wù)量的情況下達(dá)到更大的系統(tǒng)容量。當(dāng)采用干擾自適應(yīng)DCA時(shí)，系統(tǒng)容量在一定的條件下可能超過(guò)FCA。由于業(yè)務(wù)自適應(yīng)DCA算法需要傳遞大量關(guān)于各小區(qū)信道使用狀況的信令，因而實(shí)用性較差;干擾自適應(yīng)DCA算

55、法則僅需要測(cè)量本小區(qū)的干擾電平，因而相對(duì)較靈活，易于實(shí)現(xiàn)。 3.3.3基于交叉時(shí)隙干擾的DCA 交叉時(shí)隙干擾非常嚴(yán)重，尤其是基站一基站的干擾嚴(yán)重影響通信質(zhì)量，使得交叉時(shí)隙在承擔(dān)上行業(yè)務(wù)的小區(qū)容量大大受損。在承擔(dān)下行任務(wù)的小區(qū)，交叉時(shí)隙一般可以正常工作，但是在小區(qū)邊緣地帶可能受到強(qiáng)干擾，使其不能穩(wěn)定工作。如果不采取適當(dāng)?shù)拇胧?，交叉時(shí)隙內(nèi)的強(qiáng)干擾會(huì)導(dǎo)致較大的容量損失。由此產(chǎn)生了許多基于交叉時(shí)隙干擾的DCA算法。 (1)基于最小發(fā)射功率的DCA 基于最小發(fā)射功率的DCA可以節(jié)省下行系統(tǒng)的發(fā)射功率資源，盡量分配小的功率給接入的用戶以便最大化系統(tǒng)容量。需要注意的是如果同時(shí)考慮上下

56、行鏈路，只要有任何一條鏈路不允許系統(tǒng)接入，則已經(jīng)分配的資源必須無(wú)條件釋放。 (2)基于最小干擾的DCA 基于最小干擾的DCA主要思想使根據(jù)用戶在不同時(shí)隙接收到的干擾功率不同，把具有最小干擾功率的時(shí)隙分配給該用戶，通過(guò)這種資源分配調(diào)度算法，可以有效地控制整個(gè)系統(tǒng)的干擾功率，從而提高系統(tǒng)上下行容量?；谧钚「蓴_的DCA主要運(yùn)用在上行鏈路，通過(guò)該算法能夠保證新用戶接入具有最小干擾的時(shí)隙，同時(shí)保證每個(gè)時(shí)隙的負(fù)載盡量均衡，是一種非常理想的資源調(diào)度算法。 (3)基于路徑損耗的DCA 盡可能將交叉時(shí)隙分配給離基站近的用戶，而將非交叉時(shí)隙分配給小區(qū)的邊緣用戶。 3.4 TD-

57、SCDMA數(shù)據(jù)通道構(gòu)造 圖3.2客戶端/服務(wù)器模式基本流程 上圖描述的是客戶端和服務(wù)器建立連接的基本流程：服務(wù)器調(diào)用socket函數(shù)分配一個(gè)文件描述符，接著綁定本地要監(jiān)聽(tīng)的端口，然后調(diào)用accept函數(shù)會(huì)阻塞等待客戶端發(fā)起連接。客戶端同樣分配文件描述符后發(fā)起連接請(qǐng)求，此時(shí)客戶端處于阻塞等待服務(wù)器應(yīng)答狀態(tài)，當(dāng)服務(wù)器返回確定信息后，connect函數(shù)返回，連接建立。通過(guò)上面的一系列措施后，服務(wù)器和客戶端可以建立連接?？蛻舳?服務(wù)器模式流程如下:當(dāng)服務(wù)器從accept返回后，下一步服務(wù)器可以調(diào)用read函數(shù)，如果管道中沒(méi)有要接收的數(shù)據(jù)就保持阻塞等待，讀socket就像讀管道一樣，這時(shí)候客戶

58、端通過(guò)調(diào)用write發(fā)送請(qǐng)求給服務(wù)器，當(dāng)服務(wù)器收到數(shù)據(jù)后便可以后從read函數(shù)返回，對(duì)客戶端的請(qǐng)求進(jìn)行處理。與此同時(shí)客戶端調(diào)用read函數(shù)一直處于阻塞等待狀態(tài)等待來(lái)自服務(wù)器端數(shù)據(jù)，服務(wù)器將數(shù)據(jù)寫入套接字，再次調(diào)用read函數(shù)保持阻塞等待下一條請(qǐng)求的狀態(tài)，客戶端接收到數(shù)據(jù)后read函數(shù)返回，下一步才能發(fā)送接下來(lái)的數(shù)據(jù)，從而如此循環(huán)下去。 如果客戶端不會(huì)再有數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器，調(diào)用close函數(shù)即可；服務(wù)器此時(shí)read會(huì)接收到確定的返回值0，通過(guò)這種方式服務(wù)器可以確定客戶端不再發(fā)送數(shù)據(jù)，如果服務(wù)器不再有數(shù)據(jù)發(fā)送給客戶端，調(diào)用close便會(huì)斷掉他們之間的連接。 然而需要我們注意的是，服務(wù)器和客戶端

59、任何一方調(diào)用close完成的時(shí)候，服務(wù)器和客戶端之間會(huì)關(guān)閉掉兩個(gè)傳輸方向，所以上面完成之后是不能再發(fā)送數(shù)據(jù)信息的。當(dāng)服務(wù)器、客戶端兩者之中其一使用shutdown函數(shù)，都會(huì)使得當(dāng)前連接位于半關(guān)閉的形式狀態(tài)，但是還是可以接收客戶端或者服務(wù)器的數(shù)據(jù)。 應(yīng)用程序和TCP協(xié)議層之間的交互過(guò)程對(duì)于學(xué)習(xí)socket編程的API時(shí)是比較看重的難點(diǎn)之一：應(yīng)用程序調(diào)用某個(gè)socket函數(shù)時(shí)對(duì)應(yīng)的TCP協(xié)議層完成了什么動(dòng)作任務(wù)，舉個(gè)例子，當(dāng)你connect時(shí)會(huì)向?qū)Ψ桨l(fā)出SYN段 ，TCP 協(xié)議層的狀態(tài)變化是如何被應(yīng)用程序感知的，另外一個(gè)例子：從某個(gè)阻塞的套接字函數(shù)返回的時(shí)候，是可以表示TCP協(xié)議這一端收到了數(shù)

60、據(jù)，比如當(dāng)套接字函數(shù) read 返回0就表明收到的數(shù)據(jù)是FIN段。 學(xué)習(xí)上面的客戶端/服務(wù)器流程是非常有必要的，它是我們數(shù)據(jù)通道構(gòu)建過(guò)程中的基礎(chǔ)，對(duì)于我們有著很好的模范作用，當(dāng)然通過(guò)多線程機(jī)制、多路IO復(fù)用方式可以使得我們的數(shù)據(jù)通道更加穩(wěn)健和智能。知道其基本流程是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，接下來(lái)的一節(jié)中我們會(huì)詳細(xì)介紹下各個(gè)套接字涉及到的函數(shù)重點(diǎn)講解，這可以更加詳細(xì)化我們的實(shí)現(xiàn)方案。 3.5TD-SCDMA傳輸模塊性能分析 通過(guò)前幾次的測(cè)試,考慮到在TD公網(wǎng)環(huán)境下,上行速率有限制為速率無(wú)法提升的主要因素,于是將整套系統(tǒng)移植到大唐移動(dòng)專網(wǎng)環(huán)境下測(cè)試,以驗(yàn)證模塊和 DTD系統(tǒng)軟件在專網(wǎng)環(huán)境下的上行傳輸速率

61、。 大唐移動(dòng)專網(wǎng)和公網(wǎng)的區(qū)別是：移動(dòng)公網(wǎng)的帶寬受限，因而上行速率是受限的；移動(dòng)專網(wǎng)可以相對(duì)的去調(diào)節(jié)帶寬，從而影響上行速率，我們的測(cè)試地點(diǎn)位于大唐移動(dòng)基站實(shí)驗(yàn)室（可提供大唐移動(dòng)TD專網(wǎng)），我們具有的測(cè)試設(shè)備是筆記本電腦一臺(tái)、DTD設(shè)備一套、LC6341模塊2塊。測(cè)試方案我們一共提出來(lái)了三套，這是為后面分析測(cè)試結(jié)果而準(zhǔn)備。 方案一：將6341模塊（也就是支持TD-SCDMA 的模塊）直接與PC機(jī)通過(guò)USB接口相連,作為無(wú)線撥號(hào)上網(wǎng)設(shè)備使用,PC機(jī)用通訊軟件通過(guò)TD專網(wǎng)上傳文件,不經(jīng)過(guò)TD-3G主板系統(tǒng)軟件： 圖3.3移動(dòng)通信項(xiàng)目部測(cè)試方案一 方案二：將6341放入DTD設(shè)備中,經(jīng)過(guò)

62、TD-3G主板系統(tǒng)軟件撥號(hào)接入TD專網(wǎng),控制主板通過(guò)USB連接線控制DTD設(shè)備,并發(fā)送數(shù)據(jù):在控制主板一側(cè)通過(guò)測(cè)試程序與DTD的3G-TD設(shè)備連接,并控制發(fā)送數(shù)據(jù)到指定IP的端口,測(cè)試器速率： 圖3.4移動(dòng)通信項(xiàng)目部測(cè)試方案二 方案三：將6341放入DTD設(shè)備中,經(jīng)過(guò)3G-TD主板系統(tǒng)軟件撥號(hào)接入TD專網(wǎng),在DTD3G-TD主板設(shè)備一側(cè)直接發(fā)送數(shù)據(jù)到指定IP的端口,測(cè)試其傳輸速率： 圖3.5移動(dòng)通信項(xiàng)目部測(cè)試方案三 通過(guò)測(cè)試我們知道第一種方案下速率為80Kbps-104Kbps；第二種方案為74.4Kbps；第三種方案為100Kbps；通過(guò)以上結(jié)果可以看出,在大唐移動(dòng)TD

63、專網(wǎng)下獲得的上行速率,明顯好于公網(wǎng)下得到的速率.同時(shí)方案1與方案3對(duì)比得出 6341模塊在 TD 專網(wǎng)下的傳輸性能與通過(guò)DTD3G-TD設(shè)備系統(tǒng)軟件傳輸?shù)玫降纳闲兴俾什町惒皇呛艽?，也就是說(shuō)3G-TD主板的系統(tǒng)軟件對(duì)于速率是沒(méi)有太大影響的;方案2與方案3對(duì)比得出,控制主板側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)通過(guò)USB通道傳輸?shù)?DTD3G-TD設(shè)備的過(guò)程中有較大的延時(shí)，控制主板到3G-TD主板的數(shù)據(jù)傳輸對(duì)于整體的性能影響較大;方案1與方案2對(duì)比再次驗(yàn)證了控制主板通過(guò) USB 通道到 DTD3G-TD設(shè)備的過(guò)程中有較大的延時(shí)。 在專網(wǎng)下得到的系統(tǒng)軟件的上行速率,明顯好于公網(wǎng)的上行傳輸速率，進(jìn)一步證明公網(wǎng)下,上行速率限制對(duì)整

64、套系統(tǒng)的傳輸速率影響很大；實(shí)測(cè)速率接近74.4Kbps，與理論最高上行速率384Kbps顯然還有差距，這跟3G傳輸專網(wǎng)帶寬的調(diào)整幅度顯然有很大關(guān)系，但是這樣的傳輸速率已經(jīng)滿足了對(duì)傳輸性能的基本要求。 除此之外，與 WCDMA 實(shí)測(cè)上行速率為200Kbps~900Kbps相比,TD-SCDM的速率在專網(wǎng)下上行速率為80Kbps-104Kbps（公網(wǎng)下只有33.33Kbps~36.36Kbps），可見(jiàn)WCDMA相對(duì)于TD-SCDMA性能在實(shí)測(cè)中還是比較優(yōu)異的，它們同時(shí)也都符合了項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)，不過(guò)TD-SCDMA的速率穩(wěn)定性良好，而WCDMA的速率波動(dòng)性是比較大的。 4 結(jié)論 動(dòng)態(tài)信道分配是TD-S

65、CDMA系統(tǒng)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。它的分配方法不是將信道固定地分配給某個(gè)無(wú)線小區(qū)，而是多個(gè)無(wú)線小區(qū)都可以共同使用同一個(gè)信道。每個(gè)無(wú)線小區(qū)使用的信道數(shù)不是固定的，當(dāng)某時(shí)刻業(yè)務(wù)量大時(shí)，使用信道數(shù)就多，否則就少，以增大系統(tǒng)容量和改善通信質(zhì)量。這樣的信道分配方案可以動(dòng)態(tài)地利用其他小區(qū)的空閑信道。它的優(yōu)點(diǎn)是頻帶利用率高，能很好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中負(fù)載的變化，特別適合在多媒體通信中非對(duì)稱業(yè)務(wù)和多種不同業(yè)務(wù)共存情況下的無(wú)線通信。本課題的研究目的主要是設(shè)計(jì)高效實(shí)用的動(dòng)態(tài)信道分配算法。在深入分析TD-SCDMA系統(tǒng)特性的基礎(chǔ)上，圍繞交叉時(shí)隙干擾這個(gè)動(dòng)態(tài)信道分配需要解決的重要問(wèn)題。 TD-SCDMA系統(tǒng)是采用時(shí)分雙工模

66、式，上下行業(yè)務(wù)在同一載波不同時(shí)隙中被承載，慢速動(dòng)態(tài)信道分配技術(shù)通過(guò)對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)中各小區(qū)的上下行業(yè)務(wù)比例和業(yè)務(wù)強(qiáng)度進(jìn)行估計(jì)和判斷，靈活調(diào)整上卜行時(shí)隙分配的比例，使上下行時(shí)隙的傳輸能力和上下行業(yè)務(wù)負(fù)載的比例關(guān)系相匹配，以獲得最佳的頻譜效率。但是針對(duì)相鄰小區(qū)的上下行時(shí)隙劃分不一致時(shí)所產(chǎn)生的交叉時(shí)隙干擾，本文通過(guò)研究系統(tǒng)平均資源利用率，提出了熱點(diǎn)小區(qū)慢速DCA，動(dòng)態(tài)地安排資源，并通過(guò)仿真與沒(méi)有慢速DCA的算法進(jìn)行了比較，并分析了熱點(diǎn)小區(qū)慢速DCA性能上的優(yōu)點(diǎn)和不足，以雙小區(qū)模型為例進(jìn)行了理論分析，得出了熱點(diǎn)小區(qū)慢速DCA能改善系統(tǒng)性能的邊界條件，使上下行時(shí)隙的傳輸能力和上下行業(yè)務(wù)負(fù)載的比例關(guān)系相匹配。 參考文獻(xiàn) [1] 曹慶新.基于OMAP5910的GPRS多媒體無(wú)線終端的研究與實(shí)現(xiàn)[J].天津大學(xué).2009 [2] 肖治. 3G 時(shí)代:生活在全信息的黑盒里[J].新經(jīng)濟(jì).2009 [3] 柯家海.淺談3G技術(shù)[J].科技信息.2010 [4] 王樹(shù)紅.嵌入式系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].太原大學(xué)學(xué)報(bào).2007 [5] 彭海文.基于嵌入式linux的3G技術(shù)