RGCDMAX負載控制與信道管理算法PPT課件

1、學習目標 了解CDMA 1X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(nèi)容 掌握信道分配的算法學習完本課程，您應該能夠：學習完本課程，您應該能夠：第1頁/共76頁課程內(nèi)容第一章 CDMA 1X 負載控制第二章 CDMA 1X信道管理第2頁/共76頁第一章CDMA 1X負載控制l第二節(jié)第二節(jié) 負載控制的手段負載控制的手段準入控制準入控制l第三節(jié)第三節(jié) 負載控制的手段負載控制的手段負載平衡負載平衡第3頁/共76頁負載控制的目的 CDMA 1X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，要對系統(tǒng)的負載進行控制，避免因負載過大

2、，引起系統(tǒng)內(nèi)干擾加劇而導致整個系統(tǒng)的崩潰。第4頁/共76頁第一章CDMA 1X負載控制l第一節(jié)第一節(jié) 負載控制的目的負載控制的目的l第三節(jié)第三節(jié) 負載控制的手段負載控制的手段負載平衡負載平衡第5頁/共76頁準入控制的目的與觸發(fā)條件 目的第6頁/共76頁準入控制的實現(xiàn)原理 根據(jù)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。第7頁/共76頁準入控制實施方法 根據(jù)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

3、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(jù)基站測量后上報的RSSI通過經(jīng)驗公式得到。第8頁/共76頁準入控制預測分類 對數(shù)據(jù)業(yè)務、語音業(yè)務分別設置準入門限。數(shù)據(jù)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(jù)小區(qū)的話務模型設置對數(shù)據(jù)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9頁/共76頁第一章CDMA 1X負載控制l第一節(jié)第一節(jié) 負載控制的目的負載控制的目的l第二節(jié)第二節(jié) 負載控制的手段負載控制的手段準入控制準入控制第10頁/共76頁負載平衡目的與前提目的：

4、保證系統(tǒng)內(nèi)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(zhì)量受到嚴重影響 另一些資源處于空閑而未得到充分利用第11頁/共76頁負載平衡算法分類 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)呼吸第12頁/共76頁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(nèi)，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。第13頁/共76頁小區(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

5、的用戶切換到臨近小區(qū)，從而實現(xiàn)負載控制。第14頁/共76頁小結 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)別第15頁/共76頁課程內(nèi)容第一章 CDMA 1X 負載控制第二章 CDMA 1X信道管理第16頁/共76頁第二章 CDMA 1X信道管理 第二節(jié) 信道管理的內(nèi)容 第三節(jié) 無線信道分配 第四節(jié) 信道分配算法第17頁/共76頁CDMA 1X信道管理模塊框圖無線信道資源表信道配置信道分配信道釋放狀態(tài)維護CCM測試接口OSDB測試模塊BIMOAM第18頁/共76頁小區(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（CE Pool）、扇區(qū)（Sector）和小

6、區(qū)(Cell)等TRXTRXTRXTRXTRXTRXCE Pool 1ARFCN mARFCN1CE Pool mSector1Sector2Cell TRXTRXTRXSector nCEsCEsCEs 第19頁/共76頁無線信道的邏輯單元Cell1Sector1ARFCN1 （CE Pool1）信道1信道2信道nARFCN2 （CE Pool2）信道1信道2信道nSector2ARFCN1 （CE Pool1）信道1-nARFCN2 （CE Pool2）信道1-nCell2第20頁/共76頁第二章 CDMA 1X信道管理 第一節(jié) 信道管理模塊的結構 第三節(jié) 無線信道分配 第四節(jié) 信道分配算

7、法第21頁/共76頁信道管理的內(nèi)容 信道配置 信道分配 信道釋放 信道的狀態(tài)維護第22頁/共76頁無線信道配置概念：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。 第23頁/共76頁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?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24頁/共7

8、6頁第二章 CDMA 1X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(nèi)容 第四節(jié) 信道分配算法第25頁/共76頁無線信道分配 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 信道分配總體原則第26頁/共76頁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(jù)。 原則：無線信道分配根據(jù)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)。第27頁/共76頁無線信道分配的內(nèi)容 信道類型 無線配置(Radio Config

9、uration, RC) 幀長(Frame Duration) 編碼方式(Coding Scheme) 幀偏置(Frame Offset) 碼資源第28頁/共76頁信道類型 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(jù)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(jù)；對于分組數(shù)據(jù)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(jù)。 FCH的分配在前向和反向呈對稱分布。分組數(shù)據(jù)業(yè)務的前反向具有不對稱性，前向SC

10、H用于前向分組數(shù)據(jù)業(yè)務，反向SCH用于反向分組數(shù)據(jù)業(yè)務，根據(jù)需要分別分配。第29頁/共76頁無線配置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(diào)制、解調(diào)機制。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、擴頻速率。 BSC根據(jù)業(yè)務所屬的速率集分配信道的RC： IS-95只分配RC1或RC2； CDMA 1X前向分配RC3RC5，反向分配RC3或RC4。兼容RC1/RC2 RC1RC2：IS-95A/B RC3RC4：CDMA 1X 1X RC5RC6：CDMA 1X 3x第30頁/共76頁前向信道RCRadio ConfigurationSpread

11、ing RateMax Data Rate* (kbps)Effective FEC Code RateOTD AllowedFEC EncodingModulation 1*19.61/2NoConvBPSK 2*114.43/4NoConvBPSK31153.61/4YesConv and TurboQPSK41307.21/2YesConv and TurboQPSK51230.43/8YesConv and TurboQPSK63307.21/6YesConv and TurboQPSK73614.41/3YesConv and TurboQPSK83460.81/4 or 1/3Ye

12、sConv and TurboQPSK931036.81/2or 1/3YesConv and TurboQPSK第31頁/共76頁反向信道RCRadio ConfigurationSpreading RateMax Data Rate* (kbps)Effective FEC Code RateOTD AllowedFEC EncodingModulation 1*19.61/3NoConv64-ary ortho 2*114.41/2NoConv64-ary ortho31153.61/4YesConv or TurboBPSK(307.2)(1/2)41230.43.8YesConv o

13、r TurboBPSK53153.61/4YesConv or TurboBPSK(614.4)(1/3)63460.81/4YesConv or TurboBPSK(1036.8)(1/2)第32頁/共76頁幀長（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幀第33頁/共76頁編碼方式 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(jù)大于某一值時，使用Turbo碼； 小于該值

14、時使用Convolutional碼。 不同的RC對應不同的編碼方式。第34頁/共76頁幀偏置含義：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。第35頁/共76頁碼資源 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，CDMA 1X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

15、大而減小。第36頁/共76頁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 第37頁/共76頁普通呼叫 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(jù)請求消息中攜帶的Service Option，移動臺的處理能力等，在一個CDMA信道上分配與Service Option相應的，滿足移動臺能力的信道資源。 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（00000000，0000111

16、1）。第38頁/共76頁硬切換 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。第39頁/共76頁軟切換/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、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。第40頁/共76頁SCH（數(shù)據(jù)業(yè)務） 若業(yè)務類型是分組數(shù)據(jù)業(yè)務，在呼

17、叫建立的時候，只會分配FCH； 當有大數(shù)據(jù)量業(yè)務要傳送時，移動臺可能為上行數(shù)據(jù)申請R-SCH，而基站則可能為下行數(shù)據(jù)申請F-SCH。 BSC根據(jù)業(yè)務選項Service Option，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。第41頁/共76頁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(nèi)軟切換數(shù)據(jù)業(yè)務流程MS發(fā)起的數(shù)據(jù)業(yè)務呼叫BS發(fā)起的數(shù)據(jù)業(yè)務呼叫MS發(fā)起的數(shù)據(jù)業(yè)務呼叫激活網(wǎng)絡側發(fā)起的數(shù)據(jù)業(yè)務呼叫激活激活態(tài)下突發(fā)業(yè)務流程第42頁/共76頁無線信道分配分類信道分配請求呼叫信道分配切換信道分配數(shù)據(jù)業(yè)務突發(fā)信道分配第43頁/共76頁無線信

18、道分配框圖確定：信道類型，傳輸速率信道請求準入？YesNo修改傳輸速率確定信道參數(shù)：RC、幀長、編碼速率可修改速率？YesNo碼資源分配成功？Yes成功返回No修改信道參數(shù)可修改參數(shù)？YesNo失敗返回失敗返回第44頁/共76頁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(jù)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(jù)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(jù)用戶業(yè)務的速率降低過程 對普通數(shù)據(jù)

19、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(jù)業(yè)務，集中現(xiàn)有的補充信道資源，分配SCCHSCH給某一用戶使用 在給數(shù)據(jù)業(yè)務分配SCH信道時，根據(jù)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?shù)?5頁/共76頁信道分配原則切換信道 硬切換消息中除了Service Option以及手機能力等信息，還帶了Cell Identifier List (Target) 、IS-95 Channel Identity 或IS-2000 Channel Iden

20、tity，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Channel Identity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-Handoff Request消息中的信道類型、業(yè)務配置記錄等字段。 BSC內(nèi)軟切換時，信道的類型與參數(shù)參照其它軟切換分支確定。第46頁/共76頁信道釋放第47頁/共76頁普通釋放流程MSBTSBSCMSCAbis-Bts ReleaseRelease OrderRelease OrderRelease OrderClear CommandRelease OrderAbis-RemoveAbis-Remove AckAbis-Bts Rel

21、ease AckClear Complete第48頁/共76頁BS間去軟切換分支流程第49頁/共76頁信道狀態(tài)維護第50頁/共76頁Operational State（ 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；第51頁/共76頁Administrative State（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

22、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)；第52頁/共76頁Usage State（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

23、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)。 第53頁/共76頁信道狀態(tài)維護availableblockUnavailable收到某載頻的unavailable消息，清除該載頻上的所有呼叫收到某載頻block消息，則停止在該載頻分配信道收到某載頻availablle消息，則允許在該載頻上分配信道第54頁/共76頁小結 無線信道分配的內(nèi)容 無線信道狀態(tài)的分類第55頁/共76頁第二章 CDMA 1X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(nèi)容 第三節(jié) 無線信道分配第56頁/共76頁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

24、率調(diào)整算法改進的幀偏置算法第57頁/共76頁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(jù)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。第58頁/共76頁準入控制目的 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。第59頁/共76頁準入控制原則 根據(jù)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(jù)業(yè)務

25、、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(jù)業(yè)務、語音業(yè)務分別設置準入門限 根據(jù)小區(qū)的話務模型設置對數(shù)據(jù)業(yè)務進行準入限制第60頁/共76頁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。第61頁/共76頁碼資源分配 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Walsh Function 或quasi-orthogonal function(QO

26、F)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), walsh code 長度固定，為64。 IS2000（ RC =3）, walsh code長度可以為【4，128】 walsh code 的結構可以從 HADAMARD 矩陣得到第62頁/共76頁速率調(diào)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(nèi)對時延要求不高的數(shù)據(jù)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。第63頁/共76頁速率調(diào)整算法流程當某導頻的負荷超過速率變更負荷門限時，觸發(fā)低速率變更當負荷恢復時，恢復到變更前速率降低本小區(qū)內(nèi)時延要求不高的數(shù)據(jù)業(yè)務的傳輸速率，減小帶寬的分配第64頁/共76頁速率調(diào)整算法目的 充分利用有限的空中接口數(shù)據(jù)業(yè)務帶寬 避免高速數(shù)據(jù)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(wǎng)需求？第65頁/共76頁充分利用有限的空中接口數(shù)據(jù)業(yè)務帶寬： BSC首先為每個數(shù)據(jù)業(yè)務用戶分配一個基本信道(FCH)。 其次在數(shù)據(jù)業(yè)務處理板為每個數(shù)據(jù)業(yè)務用戶分配一個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。 當緩沖區(qū)數(shù)據(jù)量小于SCH分配門限時，只使用FCH(9.