移动通信无线资源管理的技术研究

2010-08-15王一骢

科技传播 2010年16期

于飞，王一骢，张扬

中讯有点咨询设计院有限公司郑州分公司，河南郑州 450007

国际电信联盟ITU公认的第三代移动通信标准主要有CDMA2000、WCDMA以及T D—SCDMA，分别由美国、欧洲与日本以及我国提出，他们具有性能好、频谱利用率高、覆盖范围广、能适应宽带多媒体通信要求等优点。本文主要是基于WCDMA技术对移动通信无线资源管理的技术进行研究探讨。

1 WCDM A系统简介

WCDMA由3GPP具体制定，以GSM MAP核心网为基础，将UTRAN，即UMTS陆地无线接入网，作为无线接口的第三代移动通信系统。WCDMA作为一个带宽直扩码分多址系统，采用频分双工（FDD）方式以及直接序列扩频码分多址（DS-CDMA）的方式，码片速率达到3.84Mcps，载波带宽为5MHz。

WCDMA采用更加灵活的系统操作，有效利用了空间的接收和发射分集、频率选择性分集，通过Thrbro信道编解码来获得较高的数据传输速率。目前，WCDMA拥有Release 99、Release 4、Release 5、Release 6等多个版本，其中，Release99版本能够提供实现网络和终端的全部基础，包括通用移动通信网络的全部功能基础；其他的版本多是对Release99的补充和完善，优化了技术体制和网络结构，并进一步增加新的业务，为 WCDMA体制的延续性提供了保证。

2 WCDMA的无线资源管理

无线资源管理（Radio Resource Management，简称RRM）包括时间资源、频率资源，码资源、空间资源、功率资源以及存储资源等，主要是对通信系统可以支配的所有无线资源进行分派和管理，其基本出发点是在信道的状态因信号衰落和干扰而起伏变化的状况，且网内话务量分布不均匀下，设法灵活和及时地分配、调整可用资源；其核心问题是在保证网络服务质量的前提下提高频谱利用率。

WCDMA移动通信系统的无线资源管理包括频率、时隙、小区、码字和传输功率等，而RRM为WCDMA提供的服务主要有：首先，信息广播服务，即在一定的区域范围内广播非接入层的信息，信息以无应答方式转移并且能够重复传输广播信息；其次，控制服务，即能够建立点对点或一点对多点的连接，并保证在建立的初级阶段能完成一条初始信息的转移；再次，寻呼服务，即将信息发送给特定的用户，信息以无应答方式转移；最后，通知广播服务，即将信息发送给一定区域范围内的所有用户，信息同样以无应答方式转移。其基本流程为：测量控制——测量UE（用户设备）、NodeB（节点B）、RNC（无线网络控制）——测量报告——判决、决策——资源的控制和执行。

3 无线资源管理的关键技术

无线资源管理技术直接关系到移动通信系统的性能和用户的服务质量，是无线移动通信系统中不可忽视的重要部分，WCDMA的无限资源管理主要包括以下几项关键技术。

3.1 呼叫接纳控制（Call Admission Contro l，简称CAC）

WCDMA本身是一个自干扰的系统，对于新呼叫的介入会对系统正在接收服务的呼叫产生不同程度的干扰，影响系统的服务质量。另外，当系统本身负载较重时，新的呼叫的接入还有可能造成激活呼叫的终端，影响系统的稳定性。为了解决这一问题，并扩大系统的容量，呼叫接纳技术被广泛采用，以便系统能够根据当时的负载情况和稳定性来判断是否接入新的呼叫。通过研究，当出现新呼叫到达系统、已激活呼叫增加业务以及越区切换呼叫到达新小区这3种情况需要进行呼叫接纳控制。

3.2 功率控制（Power Control，简称PC）

在WCDMA移动通信系统中，作为手持终端的移动台是由电池来提供能量的，其发射功率受限，另外，系统还存在无法克服“远近效应”的问题。为了延长终端的待机时间并保障信息的畅通，WCDMA系统必须引入功率控制来限制移动台的发射功率。此外，切换控制还能调整发射功率，克服阴影衰落和快衰落，保障上下行链路的通信质量。功率控制分为开环和闭环两种方式，其中开环功率控制是依据测量结果来评估干扰水平和路径损耗；闭环功率控制则是保证基站接受的每个信号的比特能量趋于平衡。因此，要想有效地使用无线资源就必须严格的进行功率控制。

3.3 切换控制（Hand Off Contro l，简称HOC）

由于通信系统的不断更新，相邻的小区之间有可能使用的是不同的载波频率，导致移动台在小区边界切换到新的小区是必须进行硬切换，即中断业务的信息通道。而软切换则是指当相邻小区使用相同频率的时候，移动台可以在不中断原有连接的情况下进行新目标小区的连接。相较而言，软切换可以提高通信线路的稳定性，产生了宏分集增益，不过也占用了更多的信息资源。WCDMA系统中的切换类型可以分为FDD模式下的软/硬切换、FDD/TDD切换等。

3.4 负载控制（Load Contro l，简称LC）

负载控制是指在呼叫保持阶段，依据当时的情况动态地调整无线资源的配置，优化无线资源的利用。负载控制可以在出现过载的情况下使系统迅速地回到无线网络所规定的目标负载值，避免系统出现超负荷下干扰增加及QOS下降的情况，保障特殊用户的服务质量。为降低系统的负载机率，可以从拒绝执行来自UE的下行链路功率升高指令、切换到另一个WCDMA载波、以控制方式停止呼叫以及减少分组数据业务的吞吐量等方面来解决。

4 结论

随着移动通信技术的不断发展，未来对于全球通信的需要以及对不同系统、多种新技术、各种增值业务的要求，将会给无线资源管理技术的发展带来诸多新的挑战。而未来移动通信系统的空中接口标准将会以可以支持更高无线信道传输速率和具有向下

1-C 轴；2，6，12，13，18-轴承盖；3-圆螺母；4，16-角接触球轴承；5-深沟球轴承；7-A轴伺服电机；8-A轴电机安装板；9 ，11-同步带轮；10，17-A轴；14-主轴安装块；15-主轴；19-叉臂；20-安装座

五轴头的C轴和A轴采用45钢制造，以保证五轴头的刚性，同时为减轻重量，其余的零件材料采用铝合金。五轴头的传动过程为：C轴伺服电机安装在轴承盖2上，不经过传动机构直接驱动C轴旋转，A轴伺服电机7安装在叉臂19内，通过同步带传动来驱动A轴，带动主轴15摆动。整个五轴头通过安装座20安装在雕刻机上。五轴头的运动参数确定为：

1）A轴摆动角度为±90°，C轴回转角度为±180°；

2）A 轴摆动速度为0～10(r/min),C轴回转速度为0～20(r/min)。

C轴的轴承配置为上支承使用两个背对背安装的角接触球轴承7204C，以承受双向的轴向载荷，下支承使用一个深沟球轴承6306，以承受径向载荷；A轴的轴承配置为左右支承使用一对相对安装的角接触球轴承7200AC，以承受轴向载荷和径向载荷。为便于装配，各个轴承外圈与座孔的配合设计为间隙配合，座孔公差为H7；轴承内圈与轴的配合则为过渡配合，轴公差为h7。

X轴、Y轴、C轴的伺服电机采用安川SGMAH-04AAA41伺服电机，功率为400W；Z轴伺服电机采用安川SGMAH-04AAA2C伺服电机，带制造动器，功率为400W。这四个轴都由伺服电机不通过传动机构直接驱动。A轴伺服电机采用安川SGMAH-01AAA41伺服电机，功率为100W，经过同步带传动驱动A轴回转。同步带选用节距为5.080mm的XL型T型同步带。小带轮齿数为12，大带轮齿数为36，传动比为3：1。

主轴电机采用伺服直流电机，刀具通过专用夹头直接安装在主轴电机输出轴上。主轴电机转速为0～8 000r/min，通过专用的PWM调速模块调节。