WCDMA无线资源管理

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1、WCDMA无线网络规划第五章 无线资源管理目 录5.1 基于干扰的无线资源管理25.2 功率控制35.2.1 开环功率控制41. 上行开环功率控制42. 下行开环功率控制65.2.2 内环功率控制71. 内环功率控制过程72. 快速功率控制的增益93. 功率控制与分集104. 软切换中的功率控制135.2.3 外环功率控制161. 外环功率控制的增益172. 接收质量的估计183. 外环功控调整步长184. 高质量业务195. 受限的功控变化范围196. 多业务207. 下行链路外环功控215.3 切换225.3.1 频率内切换221. WCDMA切换算法222. 切换测量233. 软切换的增

2、益254. 软切换概率275.3.2 WCDMA和GSM系统间的切换271. 压缩模式275.3.3 WCDMA内的频率间切换285.3.4 切换总结285.4 负载监测295.4.1 算法概述295.4.2 上行链路负载291. 基于宽带接收功率电平的负载估计292. 基于吞吐量负载估计303. 上行链路负载估计方法的比较315.4.3 下行链路负载311. 基于功率的负载估计322. 基于吞吐量的负载估计325.5 准入控制335.5.1 算法概述335.5.2 准入控制策略335.6 负载平衡345.6.1 异频负载平衡（负载切换）365.6.2 同频负载平衡（小区呼吸）365.7 潜在

3、用户控制（PUC）365.8 信道资源管理375.8.1 总体概述375.8.2 信道资源配置过程概述375.8.3 基本信道配置385.8.4 动态信道配置（DCCC）395.8.5 小区码资源管理415.8.6 小区信道资源分配435.9 小区选择和重选435.9.1 UE空闲模式435.9.2 小区选择441. 小区选择过程442. S准测463. 小区选择的准测465.9.3 小区重选47参考文献50第五章 无线资源管理5.1 基于干扰的无线资源管理无线资源管理（RRM，Radio Resource Management）负责空中接口资源的利用，从确保系统的服务质量（Qos）、获得规划

4、的覆盖区域以及提高容量的角度来看它是必不可少的一环。无线资源管理主要包括功率控制、切换、准入控制、负载控制和小区选择与重选等内容。为确保空中接口的干扰维持在最低水平上，并提供要求的服务质量（Qos），功率控制是必须的。WCDMA的功率控制在5.2节中予以叙述。在小区系统中，当对用户从一个小区覆盖区域进入到另一个小区覆盖区域的移动性进行处理时，需要用到切换的功能。切换将在5.3节叙述。在第三代移动通信网络中，为保证服务质量以及在不同比特速率、业务和质量要求的混合情况下将系统的吞吐量最大化，还要求有准入控制、负载控制和分组调度算法。准入控制在5.5节叙述，负载控制在5.6叙述。小区选择与重选作为移

5、动终端侧重要的无线资源管理功能，在本章的最后作了详细的介绍。无线资源管理算法可以基于网络中硬件总量或基于空中接口的干扰水平。在空中接口过载之前由于硬件的原因而导致系统容量受限，这种情形定义为硬阻塞；估计的空中接口资源负载超过规划的容量，这种情形定义为软阻塞。基于软阻塞的无线资源管理比基于硬阻塞的无线资源管理会获得更大的容量。若是采用基于软阻塞的无线资源管理策略，则需要测量空中接口的负载。5.4叙述了空中接口负载的测量手段。IS-95网络中的无线资源管理策略是基于可用信道单元（硬阻塞），但是该方法不能用在第三代标准WCDMA的空中接口中，因为WCDMA需同时支持多种传输比特速率。图5-1-1说明

6、了无线资源管理算法在WCDMA网络中的典型位置。图5-1-1 无线资源管理算法在WCDMA网络中的典型位置5.2 功率控制在1.1.5节已经对功率控制进行了简单介绍，本章将涉及WCDMA功率控制中的几个主要方面，其中一些问题在诸如GSM、IS-95这些已有的第二代移动通信系统中并没有出现，而是第三代移动通信系统中新出现的，一定要引起特别的注意。本章节中，首先分上下行具体论述了开环功率控制的控制过程及算法；接着主要利用仿真结果说明了快速功率控制和外环功率控制的必要性。5.2.1节描述了开环功率控制，开环功率控制在下行路径损耗计算的基础上提供了上下行的初始功率发射值。5.2.2节详细描述了快速功率

7、控制的两个具体方面：快速功率控制与分集的关系、软切换中的快速功率控制。5.2.3节描述了外环功率控制。外环功率控制设置快速功率控制的目标值以提供所要求的服务质量。为了调整快速功率控制的目标值，它需要对接收质量进行估计，这种服务质量估计及外环功率控制算法将分别予以介绍。第三代网络要求支持高质量业务和一个连接上几个业务的复用，这些要求对外环功率控制也有影响。最后讨论了上下行链路外环功率控制算法之间的不同。5.2.1 开环功率控制开环功率控制的目的是提供初始发射功率的粗略估计。由于WCDMA系统的上下行同处邻近的2GHz频带，上下行链路的路径损耗存在着较大的相似性。据此，在UE接入网络和基站建立链路

8、连接时，它根据测量结果对路径损耗和干扰水平进行估计，从而计算初始发射功率。UTRA FDD使用开环功率控制，它只用于RACH、CPCH和DPCH中初始化传输之前。开环功率控制不是很精确，这是因为难以在终端设备中精确测量大的功率变化。由于传播信号分量特性的变化以及环境条件（主要是温度）的影响，将实际接收的绝对功率映射到发送的绝对功率也会出现大的偏差。同时，发送和接收处于不同的频段也会对精度造成影响。而终端自身的精度是造成偏差的主要原因。正常条件下，开环功率控制精度的要求规定在9dB的范围内。1. 上行开环功率控制上行开环功率控制功能由UTRAN和移动终端共同完成。在上行开环功控中，移动终端首先接

9、收网络侧下发的小区系统广播消息，读取有关控制参数，同时对接收的导频的CPICH_RSCP(接收信号码片功率)值进行测量，然后根据开环功控算法，对第一PRACH前导及上行DPCCH信道的初始发射功率进行设置。开环功率控制在内环功率控制启动前进行。上行开环功率控制示意图如下图5-2-1所示：图5-2-1 上行开环功率控制示意图在随机接入过程中，第一PRACH前导初始发射功率根据如下算法公式进行设置：式中： ：表示主公共导频发射功率，此值在网络规划时设定； ：主公共导频接收信号码片功率，是UE的测量值； ：表示上行要求的载干比（在3GPP中定义为常量值），此值在网络规划时设定； ：接收总干扰，此值在

10、基站侧测量，并通过广播信道BCH在小区中广播。在UE中，第一PCPCH接入前导的初始发射功率依照与上式相同的计算方法进行设置。在建立DPCCH信道时，UE根据下式进行DPCCH信道初始化功率计算。此初始化功率将作为启动上行内环功率控制的初始参考值。式中：主公共导频接收信号码片功率，在UE中的测量值；：DPCCH信道发射功率偏置，在RNC中由准入控制算法（AC）计算获得。例如在RRC连接建立时或者在无线承载及物理信道重配置时由准入控制算法进行计算获得该DPCCH信道发射功率偏置。根据下式进行设置，并且由RNC下发给UE。式中：是SIR初始目标值，由准入控制算法为专用连接提供；：DPDCH的扩频增

11、益。2. 下行开环功率控制在下行中，开环功控根据UE的上报的测量报告对下行物理信道进行功率初始化。下行开环功率控制功能同样由UTRAN和移动终端共同完成，如下图5-2-2所示：图5-2-2 下行开环功率控制示意图在业务承载初始化时，DPDCH信道的初始发射功率根据下式进行设置：式中：R：比特速率；：下行专用业务解调门限，此值在网络规划时设置；W：码片速率；：CPICH接收信干比，是UE的测量值并上报给RNC；：下行正交化因子；：载波功率，此值在基站中测量并上报给RNC。5.2.2 内环功率控制在WCDMA中，上下行链路均支持1.5kHz速率的内环功率控制。GSM仅采用慢速（将近2Hz的速率）功

12、率控制。IS-95仅在上行链路支持800Hz速率的快速功率控制。1. 内环功率控制过程内环功率控制，也称快速闭环功率控制，快速闭环功率控制用来克服远近效应问题。快速闭环功率控制的目标是使接收信号的SIR达到预先设定的门限值。在WCDMA中，上行链路和下行链路的闭环功率控制都是由接收方估计接收到的DPCH的SIR，与预先设置的门限相比较。如果估计值大于门限就发出TPC命令“0”（降低功率）；如果小于门限就发出TPC命令“1”（升高功率）。接收到TPC命令的一方根据一定的算法决定发射功率的升高或降低。上行快速闭环功率控制过程如下图5-2-3所示：图5-2-3 上行快速闭环功率控制过程上行快速闭环功

13、率控制过程说明：1）基站测量上行DPCH的接收SIR与通信质量所需要的目标SIR进行比较，若SIR大于目标SIR，设置TPC0，否则设置TPC=1；2）基站在下行DPCCH信道上将TPC信息传送给手机；3）手机根据接收的TPC信息调整上行发射功率。下行快速闭环功率控制过程如下图5-2-4所示：图5-2-4 下行快速闭环功率控制过程下行快速闭环功率控制过程说明：1）手机测量下行DPCH的接收SIR与通信质量所需要的目标SIR进行比较，若SIR大于目标SIR，设置TPC0，否则设置TPC=1；2）手机在上行DPCCH信道上将TPC信息传送给基站；3）基站根据接收的TPC信息调整下行发射功率。快速功

14、率控制按照每个时隙发送一个命令进行操作，因此命令的频率是1500Hz。功率调整的基本步长为1dB。此外，可以使用该步长的倍数作为调整步长，也可以使用该基本步长实现更小的步长。例如，通过每两时隙使用1dB的步长来实现每个时隙0.5dB的步长的调整。由于在较大的动态范围内很难确保所能达到的精度，故“真正”低于1dB的步长由于相当复杂而难以实现。规范中规定了1dB功率控制步长的相对精度为0.5dB，其他“真正”的步长规定为2dB。快速功率控制的操作有两个特例：软切换情况下的操作和处于连接中压缩模式并且有切换测量情况下的操作。软切换下的快速功率控制需要特别地考虑，因为几个基站同时向单个终端发送命令；而

15、采用压缩模式时，命令流的中断操作命令被周期性地提供给终端。软切换时终端要解决的主要问题是如何处理来自几个源的多个功率控制命令。为了解决这一切问题，终端要对多个命令进行合并，并同时考虑每个命令值来决定增加或减少功率。压缩模式时，快速功率控制在一个压缩帧之后的短周期内使用一个较大的步长，这样在控制流的中断之后，功率电平可以更迅速地收敛到更正确的值；是否需要使用该方法主要取决于外部环境，而与低档的终端或非常短的传输间隔长度关系不大。闭环功率控制的目标SIR由外环功率控制设定。1.2.8介绍了外环功率控制，5.2.3将对其进行详细地介绍。在终端侧，（快速）功率控制对终端应进行的处理做了严格规定。在网络

16、一侧对于下列有较大的自由度，如基站在接收到功控命令之后怎样进行操作，以及基站告诉终端增加或减少功率应基于什么样的准则等等。2. 快速功率控制的增益本节提供了一个从快速功率控制获得好处的例子。仿真条件为8Kbps的语音业务，且BLER1，交织长度为10ms，对功控步长为1dB的有快速功率控制和无快速控制两种情况进行了仿真。慢速功率控制假设平均功率维持在要求的级别，并且慢速功率控制可对路径损耗和阴影效应进行理想补偿，而快速功率控制也可对快衰落提供补偿。假设基站采用两支路接收分集。ITU车载A信道是WCDMA可分辨的五抽头信道，ITU步行A信道是两径信道且第二抽头信号非常弱。有快速功率控制和无快速快

17、速功率控制所需要的Eb/No值列在表5-2-1中，所要求的平均发送功率列在表5-2-2中。表5-2-1 有快速功率控制和无快速功率控制所要求的Eb/No慢速功率控制/dB1.5kHz的快速功率控制/dB从快速功率控制获得的增益/dBITU步行A信道3km/h11.35.55.8ITU车载A信道3km/h8.56.71.8ITU车载A信道50km/h6.87.3-0.5表5-2-2 有快速功和无快速功率控制所要求的相对发射功率Eb/No慢速功率控制/dB1.5kHz的快速功率控制/dB从快速功率控制获得的增益/dBITU步行A信道3km/h11.37.73.6ITU车载A信道3km/h8.57.

18、51.0ITU车载A信道50km/h6.87.6-0.8从表5-2-1和表5-2-2可见，快速功率控制可以获得明显的增益。从快速功率控制获得的增益情况如下：1）低移动速度比高移动速度获得的增益大。2）要求的Eb/No获得的增益比发送功率获得的增益大。3） 在仅有少量多径分集可以利用的情况下，比如ITU定义的步行A信道下，获得的增益也较大。快速功率控制与分集的关系在5.2.2.3中讨论。表5-2-1和表5-2-2中在50km/h获得负增益意味着理想慢速功率控制将会比实际的快速功率控制拥有更好的性能。负增益是由于SIR的非精确估计、功控信令错误以及功控环路中的延时造成的。值得注意的是，表5-2-1

19、中从快速功率控制获得的增益可用来估计链路预算中所要求的快衰落储备。为了维护适当的闭环快速功控，移动台的发送功率留有快衰落储备。当移动台以最大恒定功率工作时（即没有快速功控增益），便可获得小区的最大覆盖范围。3. 功率控制与分集本节将分析分集与快速功率控制的重要性。移动台低速移动时，快速功率控制可以对信道衰落的影响予以补偿，并将接收功率电平维持在稳定地水平上。接收功率误升高主要原因是信干比（SIR）的非精确估计、错误的信令和功率控制环路的延时。对衰落的补偿会导致发送功率峰值的出现。图5-2-5和图5-2-6分别显示了移动台速度为3km/h时发送功率、接收功率随时间而变化的函数。这些仿真结果包括了

20、实际的SIR估计和功率控制信令，功率控制步长为1.0dB。5-2-5中假设采用很少的分集，而图5-2-6中则假设采用较多的分集。图5-2-5中发送功率的变化比图5-2-6中的大，这是由于分集数量不同造成的。分集可由诸如多径分集、接收天线分集、发天线分集或宏分集获得。图5-2-6 在两径（平均抽头功率0dB，10dB）瑞利衰落信道下的车速3km/h发送和接收功率。图5-2-7 在三径（相等的抽头功率）瑞利衰落信道下的车速3km/h发送和接收功率当分集数较少时，发送功率的变化较大，而且平均发送功率也较高。当具有快速功率控制的衰落信道与非衰落信道接收功率电平相同时，我们定义功率增加量为衰落信道的平均

21、发送功率与非衰落信道的平均发送功率的比值。功率增加量如图所示。图5-2-8 具有快速功率控制的衰落信道中的功率增加量。图示出两径信道中使用和不使用接收分集两种情况下，功率增加量的理论计算值随两条分量平均功率差值的变化曲线。第二条路径的功率越强，即可利用的多径分集越多，则功率增量越小，天线分集也减少了功率增加量。如果两条路径有相同的平均功率，则无天线分集时的功率增加量是3dB。在单径信道有天线分集时我们也可获得同样的功率增加量。图5-2-9 在两径瑞利衰落信道下，作为多径分量间平均功率差值的函数的理论功率增加值在实际中功率控制并不是理想的，因此我们通过链路仿真来获得实际的功率增加量。表5-2-3

22、列出了上行链路功率增加量的链路级仿真结果。仿真环境是移动台有不同的移动速度、两径的ITU步行A信道且信道平均多径分量功率分别为0.0dB和12.5dB。仿真中接收与发送功率都逐时隙进行采集。根据图5-2-8，在这种ITU步行A信道多经环境下，有天线分集时功率增加量的理论值为2.3dB。我们注意到在表中，移动台时速为3公里和10公里时，仿真的功率增加量分别为2.1dB和2.0dB，非常接近2.3dB这一理论值。表5-2-3 功率增加量的仿真结果（假如有天线分集，在ITU步行A多经信道环境下）移动台速度/(km/h)平均功率增加量/dB32.1102.0201.6500.81400.2当移动台高速

23、（100km/h）移动时，由于快速功率控制无法对衰落进行补偿，因此仅有少许功率增加量。在移动台高速移动情况下快速功率控制跟踪不上快衰落，为达到所要求的质量，必定需要更高的接收功率电平，如表所示。在高速移动情况下，分集技术有助于将接收功率电平保持为常数，从而较低的接收功率电平也足够提供相同的服务质量。为什么功率增加量对WCDMA系统性能如此重要？在下行链路，由于发送功率决定了发射的干扰，故空中接口的容量直接决定于所要求的发送功率。所以，为了最大化下行链路的容量，一条链路所需的发送功率应该最小化。在下行链路，移动台接收到的功率电平并不影响容量。在上行链路，发送功率决定了对相邻小区的干扰数量，接收功

24、率决定了对同一小区中对其他用户的干扰数量。例如，如果在一个区域仅有一个WCDMA小区，通过将所需接收功率最小化，该小区的上行链路的容量将获得最大化,并且功率增加量不会影响上行链路的容量。实际上，我们对这样的小区网络感兴趣，在该网络中上行链路分集方案的设计必须将发送接收功率加以考虑。网络中相邻小区的隔离度越低，则越要强调合适的发送功率。接收与发送功率对网络干扰电平的影响可参见图5-2-9。图5-2-10 接收与发送功率对干扰电平的影响4. 软切换中的功率控制与单一链路情形不同的是，软切换中的快速功率控制有两个主要问题：一个是下行链路基站功率中功率漂移，另一个是移动台中上行链路功控指令的可靠检测，

25、这两方面如图5-2-10所示，本节对此有更详细的介绍，并且还提供了一个改善功控信令质量的解决方案。图5-2-11 软切换中的快速功控下行链路功率漂移移动台发送一条指令控制下行链路的发送功率，该指令被激活集中的所有基站接收。基站各自独立地对指令进行检测，这是由于功控指令不能与RNC相结合，否则会引起非常大的延时与网络信令的大量增加。由于信令在空中接口中的错误，基站可能以不同方法检测该功控指令。有可能会出现这样的情形：一个基站降低对某一移动台的发射功率而同时另一个基站却提高对该移动台的发射功率。这就导致下行链路功率开始分别漂移的情况，我们将这种情况称为功率漂移。功率漂移是不能接受的，因为它大大降低

26、了下行链路软切换的性能。它可以通过RNC来进行控制。最简单的方法是对下行链路功率控制动态范围设置相对严格的界限。这些界限应用在移动台具体的发送功率中。自然地，允许的功控动态范围越小则最大功率漂移也越小，另一方面，如表5-2-2所示，大的功率控制动态范围可改善功控的性能。降低功率漂移的另一方法如下：RNC可从基站接收到关于软切换连接的发射功率电平的信息，这些功率电平在许多功控指令，比如在500ms或相当于750条功控指令上进行平均。基于上述测量，RNC就可将下行链路发射功率的参考值发给基站，软切换基站在它们的下行链路功率控制中采用该参考值以减少该连接的功率漂移。该方法的思想就是周期性地对参考功率

27、执行一个小的纠正，纠正大小是和实际发射功率与参考功率之间的差异成比例的，该方法将减少功率漂移的总量，仅当在下行链路有快速功率控制时才会发生功率漂移。在IS-95的下行链路中只有慢速功率控制，因此不需要控制下行链路功率漂移的方法。上行功控指令的可靠性激活集中的所有基站均独立给移动台发功控指令以控制上行链路的发射功率，如果激活集中的一个基站能正确接收上行链路的信号，则该方法已足够。因此，如果其中一个基站发送降低功率的指令则移动台会降低他的发射功率。软切换过程中，移动台对数据比特的接收可采用最大比特合并的方法，这是因为同一数据从所有的软切换基站发出。但是该方法不能用于功控比特，因为从每一个基站发来的

28、功控比特所含的信息是不同的，因此功控比特的可靠性比不上数据比特的可靠性，于是移动台采用一个阈值来检查功控指令的可靠性。非常不可靠的功控指令应被丢弃，因为它们已经被干扰所破坏。功控信令质量的改善当移动台处于软切换时，通过下行链路中为专用物理控制信道（DPCCH）设置比专用物理数据信道（DPDCH）高的功率可以改善功控信令的质量。这个DPCCH与DPDCH之间的功率偏移对于不同的DPCCH域功控比特、导频比特和TFCI会有所不同。功控偏移量如图5-2-11所示。图5-2-12 为改善下行链路信令质量的功率偏移一次话音连接过程中，采用下行功率偏移后移动台发射功率的减少量示于图5-2-12中。横轴表示

29、从移动台到两个软切换基站衰减的差值，0dB表示对两个软切换基站的衰减是相同。在本例中，高出3dB的功率用于导频和功控信令。采用功率偏移后，移动台发射功率的减少量为0.40.6dB，之所以获得该减少量是由于功控信令的质量得到改善的缘故。图5-2-13 采用功率偏移后上行链路发射功率的增益5.2.3 外环功率控制外环功率控制需要通过为快速功率控制设定目标值来保证所需电平的通信质量。外环功控的目的是提供所需质量：既不太差，也不太好。太高的质量将浪费容量。由于上行链路和下行链路均存在快速功率控制，因此上下行链路两者都需要外环功率控制。在随后的章节中将对这种控制环路的一些方面以及在上下行链路中的应用予以

30、描述。在IS-95中，由于下行链路没有快速功率控制，因此外环功率控制仅用在上行链路中。上行链路外环功率控制的概貌如图5-2-13所示。上行链路质量的观测是在RNC进行宏分集合并之后，然后就将SIR目标值发给基站。快速功率控制的频率是1.5kHz，外环功率控制的频率典型值为10100Hz。图5-2-14提供了一个外环功率控制的一般算法。图5-2-14 在RNC中上行链路外环功率控制图5-2-15 外环功率控制的一般算法常规的外环功率控制算法采用与内环功率控制相似的方式，如下：如果FERestFERtarget，则提高SIRtarget一个事先确定的步长；如果FERestFERtarget，则降低

31、SIRtarget一个事先确定的步长。1. 外环功率控制的增益本节我们分析当移动速度或多径传播环境变化时，SIR目标值需要调整多少。在本章中SIR目标值和Eb/No目标值这两个术语可互换。在AMR语音业务、BLER=1%并具有外环功率控制条件下的仿真结果见表5-2-4，我们采用了三种不同的多径环境：对应于强的直达路径分量的静态信道；ITU步行A衰落信道；具有相等的多径分量平均功率的三径衰落信道。此处我们假设没有天线分集。表5-2-4 不同环境下的平均Eb/No目标值多移动速度平均Eb/No目标值/dB非衰落5.3ITU步行A3km/h5.9ITU步行A20km/h6.8ITU步行A50km/h

32、6.8ITU步行A120km/h7.1等功率3径3km/h6.0等功率3径20km/h6.4等功率3径50km/h6.4等功率3径120km/h6.9在静态信道中所需要的平均Eb/No目标值最低，在ITU步行A衰落信道且高速移动时需要的平均Eb/No目标值最高。此结果表明接收的功率的变化越大，若要提供相同的质量则所需的Eb/No目标值越高。我们选择一个针对静态信道的5.3dB的Eb/No目标值作为固定值，则对于衰落信道来说会导致连接期间过高的误帧率并且会降低话音质量；如果我们选择7.1dB为固定的Eb/No目标值，通信质量将得到充分满足，但在大多数情况下并不需要如此高的功率。我们可得到结论，那

33、就是通过外环功控来调整快速闭环功率控制的目标值显然是有必要的。外环功控对目标值的调整应该多快呢？有这样一个例子：在微小区环境下，移动台首先进入与基站存在直达路径传播的区域，此时平均Eb/No值为5.3dB即可提供要求的质量；如果移动台绕过拐角，则直达传输径消失，此时多径情形变为ITU步行A信道情形，若移动台以20km/h的速度移动，则Eb/No值需迅速从5.3dB提高到6.8dB。2. 接收质量的估计本节介绍一些测量接收质量的不同方法。一个简单可靠的方法是利用错误检测，如利用循环冗余检测（CRC）的结果来检测是否有错误。利用循环冗余检测的优势在于它对帧错误的检测非常可靠并且简单。利用基于CRC

34、的方法非常适合这样一些业务：允许错误以相当高的频率发生，至少每隔几秒中出现一次。例如非实时分组数据业务在重传之前块错误率（BLER）可达1020%；又例如话音业务在提供所需质量情况下其典型的BLER=1%时。利用自适应多速率（AMR）声码器且交织深度为20ms、BLER=1%时，相应平均每2s有一个错误。接收质量也可以通过基于帧可靠性软信息来进行估计。这些信息可以是，例如：信道译码之前估计的误比特率（BER），称为原BER或物理信道BER；来自有卷积码的维特比译码器的软信息；来自Turbo译码器的软信息，例如中间迭代译码后的BER或BLER；接收到的Eb/No。这些量的问题是它们可能给接收质量

35、一个错误的估计。考虑到原BER的用途，为了获得译码后要求的最终BLER，要求的原BER不是一个常量而依赖于多径环境、移动速度和接收器算法。软信息对于高质量业务是必须的，参见5.2.3.4。在Iub接口上原BER被当作软信息使用。图5-2-15介绍了接收质量的估计。图5-2-17 RNC外环功控中的质量估计3. 外环功控调整步长外环功控调整步长这个参数既决定了该算法的收敛到期望目标值的速度，也定义了该算法的开销。其原理就是步长越大则收敛得越快，同时开销也越高。图5-2-16给出了反映该算法特点得一个例子。其FER目标值为1，步长为0.5dB。图5-2-18 在ITU步行A信道、AMR声码批器、B

36、LER值为1、步长0.5dB、速度为3km/h时的Eb/No值。4. 高质量业务第三代网络要求支持非常低的BLER(最佳导频_Ec/Io报告范围滞后事件1A，且激活集未满，该小区被加入激活集，此事件称为事件1A或无线链路加入。如果在T期间内，导频_Ec/Io先前最差的导频_Ec/Io滞后事件1C，激活集中最弱的小区被最强的候选小区（即监测集中最强的小区）替换。此事件被称为事件1C或无线链路加入和删除的组合。图520中假设激活集最多为两个小区。其中:报告范围是软切换的阈值；滞后事件1A是加入磁滞；滞后事件1B是删除磁滞；滞后事件1C是替换磁滞；T是触发时间；最佳导频_Ec/Io是激活集中小区测量

37、的最强值；先前最差的导频_Ec/Io是激活集中小区测量的最强值；最佳候选导频_Ec/Io是监测集中小区测量的最强值；导频_Ec/Io是测量与过滤的量。WCDMA切换测量在激活集采用导频Ec/Io来更新移动台算法前，运用了一些过滤。测量在第1层和第3层进行过滤，第3层的过滤可由网路控制。下一小节讨论了导频Ec/Io的测量。从移动台到RNC的切换测量报告可配置为周期性报告方式，或配置为事件触发式报告，像GSM那样。根据理论分析可知事件触发式报告以更少的信令负荷提供与周期性报告一样的性能。2. 切换测量切换测量的准确性，即导频Ec/Io的测量准确性对于切换性能是很重要的。过滤长度对测量准确性的影响示

38、于图5-3-2和图5-3-3，其中图5-3-2是3km/h的仿真结果，图5-3-3是50km/h的仿真结果，移动台在两图中移动的距离相同，本例中不考虑路径损耗、阴影衰落和干扰，仅显示了快衰落的影响。切换测量的目标是获得一个平均化快衰落影响的测量结果。此处测量的例子是每10ms帧取一个样本，正确的测量值是0dB，与该值不同的那些值是有未完全平均化的快衰落所致。此处假设的多经环境是单径瑞利衰落信道，这是最差情况的假设。如果多经分集可以利用并且移动台能够利用多个指峰进行测量，则快衰落导致的不准确性比这种单径信道要小。图5-3-2 在单径瑞利衰落信道下，速度为3km/h时，切换测量的准确性图5-3-3

39、 在单径瑞利衰落信道下，速度为50ms/h时，切换测量的准确性当移动速度为3km/h时，正如图5-3-2最上端所示，100ms的过虑长度导致非常大的测量错误，这是因为快衰落不能在如此短的时间内过滤掉。由于测量错误，发生了没必要的切换，导致切换信令增加和激活集更新周期变短。将过滤长度提高到1s，则测量准确性可得到明显改善，在低速移动时，长的过滤周期是有利的。当移动速度为50km/s时，100ms的过滤周期表现出了相当好的性能，若提高过滤周期，性能仅能得到很小的改善。长过滤周期的缺点是延时并导致了切换。在高速移动时，快速切换是重要的，特别是在宏小区网络，当移动台绕过墙角时，到基站的路径损耗变化很快

40、。当快速移动、高比特速率连接情况下延时切换的影响示于图5-3-4。当基站BS2不在移动台激活集中的时候，它不能控制上行链路的发射功率，且噪声恶化量的峰值可能有基站BS2而导致。仅在下述情况下才会发生这样的问题：在切换时由于测量的长时间平均或由于切换信令中的延时而存在长的延时；移动台的移动速度很快；正在进行高比特速率的连接。因此，在切换测量中不能使用太长的过滤周期，最优的过滤周期是测量准确性和切换延时之间的折衷。3GPP中切换测量的周期是200ms，另外第3层的过滤周期最高是200ms。图5-3-4 由于延时切换，基站接收中噪声恶化量的峰值3. 软切换的增益本节介绍一些从仿真中获取的软切换增益的

41、例子，这些是结合抵抗快衰落的宏分集增益与理想硬切换比较的结果，硬切换时移动台将被连接到路径损耗最小的基站。软切换增益改善了WCDMA网络的覆盖和容量。图5-3-5和图5-3-6显示了仿真结果，仿真条件是ITU步行A信道，速度为3km/h，软切换激活集中含有两个基站。与到BS2基站相比，移动台到BS1基站相对路径损耗是0，3，6和10dB，当到两个基站的路径损耗相同，即相对路径损耗差值为0dB时，可达到最高增益。图5-3-5显示的是有基站接收天线分集时在上行链路发射功率获得的软切换增益，图5-3-6显示的是没有收或发天线分集时下行链路发射功率获得的相应增益。这些增益是相对于移动台仅与最好的基站相

42、连接的单链路情况相比得到的。应当注意，ITU步行A信道环境有少量多径分集，因而软切换增益相对更高一些；多径分集增多时，切换增益就会降低。图5-3-5 上行链路发射功率软切换增益（正值增益，负值损耗）图5-3-6 下行链路发射功率软切换增益（正值增益，负值损耗）在图5-3-5中，如果到两个软切换基站的路径损耗是一样的，则由于软切换导致的移动台发射功率最大减少量为1.8dB。如果路径损耗相差很大，则软切换会导致移动台发射功率的升高，这种升高是由于通过下行链路传输的上行链路功控指令的信令错误而导致的。但是典型的，如果基站的路径损耗比最近的基站路径损耗大36dB，则该基站不会在移动台的激活集中。在下行

43、链路最大软切换增益是2.3dB(图5-3-6)，比上行链路高一些（图5-3-5），原因是我们假设下行链路无天线分集，因而在下行链路更需要软切换中的宏分集。对于下行链路，如果本例中路径损耗差值大于45dB，则软切换会导致所需下行链路发射功率提高，在这种情况下，移动台不能有效接收来自更远处基站的信号，也就无法提供额外的分集增益。这些软切换增益仅是示例值，增益依赖于多径环境、移动台速度、接收机算法和基站天线配置。本节显示的增益是从容量的观点来看的，而对于覆盖软切换增益不作讨论。这两方面的不同是在最大化覆盖范围时移动以恒定的最大功率发送，而本节中有快速功控的假设。4. 软切换概率无线网络规划要负责适当

44、的切换参数设置和站点规划，这样软切换的概率才不会超过期望值。典型地，软切换概率要求维护在30%40以下，主要是因为过多地软切换概率会降低下行链路的容量，如图5-3-6所示。在下行链路，每一个软切换会提高对网络的发射干扰，当增加的干扰超过分集增益时，软切换无法给系统性能提供任何增益。同时在下行链路，软切换连接比单一链路连接使用更多的正交码字。在上下行链路，软切换都需要基站中的基带资源、Iub接口的传输容量，以及RNC资源。无线网络规划与优化的任务就是保持软切换的开销低于要求的阈值，并且上下行链路提供足够的分集。5.3.2 WCDMA和GSM系统间的切换WCDMA和GSM标准支持WCDMA与GSM

45、之间两个方向的切换。这些切换被使用是为了覆盖和负载平衡的原因。在WCDMA配置的初期，有必要能切换到GSM系统以提供连续的覆盖，从GSM切换到WCDMA可用来减少GSM小区的负载。当WCDMA网络的业务量提高时，由于负载的原因而进行双向切换是很重要的。系统间的切换是由源RNC/BSC触发的，从接收系统的角度来看，系统间切换与RNC间切换或BSC间切换相似。切换算法和触发机制没有标准化。而且切换过程是标准化的，参见2.2.8.3节的介绍。1. 压缩模式WCDMA采用连续的发送与接收方式，并且如果WCDMA信号没有间隙产生则移动台不能够用一个接收机进行系统间的测量。因此频率间和系统间的测量均需要压

46、缩模式。第二章描述了压缩模式的过程。在压缩模式间隙期间快速功控不能使用，部分交织增益将会损失；因此在压缩帧期间需要更高的Eb/No值，从而导致容量的降低。一个对容量影响计算的例子示于表5-3-1中，此处假设在压缩帧期间所需的Eb/No值要高2.0dB，进一步的假设是每个第三帧被压缩，并且有10的用户同时使用压缩模式。这种情况下，小区的干扰电平提高了1.9%，换言之，如果我们想保持干扰电平为常数，则小区容量降低1.9%。表5-3-1 压缩模式对容量的影响假设平均升高的干扰电平在压缩模式期间要求的Eb/No值要高2.0dB每个第三帧被压缩10的用户同时在压缩模式2.0dB在压缩帧期间多58的干扰5

47、8/3从该连接多出19%干扰19/10在小区内多出1.9%干扰表5-3-1清楚地表明，在全部时间内让所有用户处于压缩模式则会浪费容量，本例中降低了19的容量。因此，压缩模式仅在需要执行系统间切换或频率间切换时激活。典型的系统间切换过程如下：系统间切换触发器在RNC实现，例如移动台跑出WCDMA覆盖范围；RNC命令移动台用压缩模式开始系统间的测量；RNC根据移动台的测量选择目标GSM小区；RNC给移动台发切换命令。压缩模式也影响实时业务上行链路覆盖范围，这些实时业务在压缩模式期间不能降低比特率，一个对覆盖范围影响的例子示于表5-3-2表中，此处覆盖减少了2.4dB。因此，由于覆盖原因，系统间切换

48、过程在小区边缘应该足够早地发起，以避免压缩模式期间任何质量地降低。表5-3-2 压缩模式对覆盖的影响假设平均升高的干扰电平在压缩模式期间要求的Eb/No值要高2.0dB在15时隙帧里采用7时隙间隙每第二帧被压缩，交织深度为20ms2.0dB 10log10（15/(15-7)）=2.7dB(2.0dB+2.7dB)/2=减少覆盖2.4dB从GSM到WCDMA系统间的切换由GSM的BSC发起。由于GSM采用非连续发射与接收方式，因此从GSM获得WCDMA的测量值不需要压缩模式。5.3.3 WCDMA内的频率间切换大多数UMTS运营商由23个可用的FDD载波，运营商可使用一个频率开始运营，第二和第

49、三频率需要用来对付随后容量的增加。几个频率可以通过两种不同的方法使用。对于高容量的站点，在同一个站点可使用几个频率，或者宏小区层与微小区层使用不同的频率。在WCDMA载波间的频率间切换需要支持这些方案。与系统间切换一样，频率间切换也需要同样方式的压缩模式测量。5.3.4 切换总结表5-3-3总结了WCDMA的切换类型，最典型的WCDMA切换是由于用户的移动性所需要频率内切换。频率内切换被图5-3-1所示的那些参数所控制，从移动台到RNC频率内切换报告的典型方式是事件触发方式，根据切换报告RNC命令进行切换。假设进行频率内切换，移动台应当连接到最好的基站以避免远近问题，并且RNC没有选择目标小区

50、的自由。表5-3-3 WCDMA切换类型切换类型切换测量从移动台到RNC典型的切换测量报告切换原因WCDMA频率内利用匹配滤波器进行全时段测量事件触发报告正常移动WCDMA到GSM系统间仅当需要时才开始测量，使用压缩模式在压缩模式期间周期性地报告覆盖、负载、业务WCDMA频率间仅当需要时才开始测量，使用压缩模式在压缩模式期间周期性地报告覆盖、负载为了降低压缩模式使用的频率，典型情况下，仅当需要进行系统间和频率间切换时发起系统间和频率间测量。频率间切换需要用来在WCDMA载频和小区层间平衡负载，或由于覆盖的原因要从微小区频率切换到宏小区频率。为了延伸WCDMA的覆盖范围、平衡系统间的负载、指导业

51、务到最合适的系统，需要到GSM的系统间切换。5.4 负载监测5.4.1 算法概述无线资源管理是基于空中接口干扰电平的管理，则需要进行空中接口负载的测量，负载监测算法为其他无线资源管理算法提供空中接口的负载情况。负责监测的主要方式是控制Node B测量负载，上报负载，并记录负载值。负责的测量包括上下行两部分,本小节主要讨论负载测量的几种方法，关于测量的过程请读者参见第二章2.1.9节的测量过程。5.4.2 上行链路负载本节介绍两种上行链路负载的测量方法：基于宽带接收功率电平的负载统计和基于吞吐量的负载估计。这些是可用于WCDMA网络的典型方法。1. 基于宽带接收功率电平的负载估计宽带接收功率电平

52、可以用来估计上行链路负载，接收功率电平可在基站里测量。基于这些测量，可以获得上行链路的负载因子，计算方法如下：接收的宽带干扰功率，可分为本小区（小区内）用户的干扰，其他小区（小区间）用户的干扰以及背景噪声和接收机噪声： 上行链路的噪声恶化量定义为全部接收功率与噪声功率的比值：噪声恶化量,将上式改写可得到上行链路负载因子：，可被基站测量且值事先知道。上行链路负载因子一般用作上行链路负载指示器。例如，如果说上行链路是WCDMA极点容量的60，这就意味着负载因子0.60。2. 基于吞吐量负载估计上行链路负载因子可以通过连接到该基站用户负载因子的和来计算：，N是本小区的用户数，W是码片速率，是第j个用

53、户的负载因子，是第j个用户的比特速率，是第j个用户的，是第j个用户的话音激活因子，i是其他小区与本小区的干扰比。注意上式的计算，在初始布局中，需要估计小区的平均用户数N，并且的平均值、i和v用作估计的输入参数。这些值是相应环境的典型值，并且是基于测量和仿真的。在负载估计中，对、i、V和用户数N的瞬时测量值被用来估计瞬时空中接口负载。在基于吞吐量的负载估计中，来自其他小区的干扰不会直接包含在负载中，但需要在参数i中考虑。另外，本小区未能被Rake接收机捕获的部分干扰也可在参数i中考虑，如果假设i0，则仅考虑了本小区的干扰。3. 上行链路负载估计方法的比较下表对上述两种负载估计的方法进行了比较，在

54、基于宽带功率方法中，因为测量的功率包含了被基站接收的该载频的全部干扰，所以来自邻小区的干扰直接包含在负载估计中。如过邻小区的负载低，这可以从基于宽带功率测量中看到，并且该小区可允许更高的负载，即可获得软容量。表5-4-1 负载估计方法对比表宽带接收的功率吞吐量连接的数量（用于2G）测量内容每一小区宽带接收功率每一连接上行链路的和比特率R连接数需要的单独假设或测量热噪声电平（零负载干扰功率）其他小区与本小区干扰的比值，i一个连接产生的负载其他小区的干扰包含在宽带接收功率的测量中在i中假设已知当选择最大连接数时假设已知软容量是，自动非直接，可能通过RNC无其他干扰源（邻信道）降低容量降低覆盖降低覆

55、盖基于宽带接收功率的负载估计的问题是所测量的宽带功率可能包括来自邻频的干扰，这个干扰可能来源于非常靠近基站天线的其他运营商的移动台，因此基于干扰的方法可能由于任何外部的干扰而高估本载频的负载。通过宽带功率测量，基站接收器不能将干扰从本载频和其他载频中分离出来。基于吞吐量负载的估计不能直接考虑来自相邻小区或相邻载频的干扰。如果要求软容量，关于邻小区负载的信息从RNC中获得。基于吞吐量的无线资源管理将小区的吞吐量保持在所规划的水平，如果相邻小区的负载高，这会影响本小区的覆盖区域。5.4.3 下行链路负载1. 基于功率的负载估计小区下行链路的负载由下行链路总发射功率决定，下行链路负载因子可定义为当前

56、总发射功率除以基站最大发射功率的商：注意在本负载估计方法中，基站总发射功率没有给出关于系统运行时它与下行链路空中接口极限容量发射功率接近程度的精确信息，同样，在较小的小区对应的空中接口负载比在较大的小区高。2. 基于吞吐量的负载估计在下行链路，基于吞吐量的负载估计可能受到将下行链路所分配的比特速率的总和作为下行链路负载因子的影响，负载因子定义如下：式中，N是包括公共信道的下行链路连接的数量，是第j个用户的比特速率，是允许的最大小区吞吐量。也可以用的值来作为用户比特率的权重：式中，W是码片速率，是第j个用户的，是第j个用户的话音激活因子，是小区的平均正交性，是其他小区与本小区的下行链路平均干扰比率。下行链路平均正交性可通过基站基于上行链路的多径传播来估计。的值需要基于其环境的典型值来进行假设，来自其他小区的平均干扰可通过基于邻小区负载从RNC获得。5.5 准入控制5.5.1 算法概述WCDMA系统中，对于新用户呼叫的接入，将