McWiLL無(wú)線寬帶基站的信道資源管理

0引言

隨著科技的不斷發(fā)展，以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的固定寬帶無(wú)線接入技術(shù)發(fā)展已經(jīng)很成熟，而移動(dòng)寬帶無(wú)線通信技術(shù)還并沒有得到廣泛的應(yīng)用。由于移動(dòng)寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)需要解決帶寬、移動(dòng)性和覆蓋范圍三者之間在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上的矛盾，故要面臨路徑損耗和鏈路預(yù)算、多徑傳輸、信道間相互干擾等主要問(wèn)題，這就不可避免的涉及到了信道資源的問(wèn)題。

大慶油田采用了基于SCDMA的McWill無(wú)線寬帶通信技術(shù)，而iSWAN1800型基站是McWiLL技術(shù)中的核心單元，是連接終端無(wú)線設(shè)備與核心網(wǎng)的橋梁，因此本文重點(diǎn)介紹iSWAN1800型基站對(duì)其信道資源的分配。

1基站的信道結(jié)構(gòu)

McWiLL無(wú)線寬帶接入技術(shù)在SCDMA技術(shù)體系基礎(chǔ)上提出了CS-OFDMA無(wú)線接入多址方式。它結(jié)合了OFDMA和SCDMA的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的CDMA系統(tǒng)不同，McWiLL采用的是頻域擴(kuò)頻，而不是時(shí)域擴(kuò)頻。在McWiLL系統(tǒng)中，除了CS-OFDMA多址方式外，還采用了TDMA技術(shù)，每個(gè)TDD周期中劃分了8個(gè)業(yè)務(wù)時(shí)隙。下面以5Mhz射頻帶寬為例，介紹基站的信道資源結(jié)構(gòu)。

帶寬為5Mhz的載波首先被劃分成5個(gè)占用1Mhz帶寬的子載波組，每個(gè)子載波組包含8個(gè)時(shí)隙，也就是分成8個(gè)子載波集合，每個(gè)集合包含16個(gè)連續(xù)的子載波，載波組1、5因?yàn)樵趦蛇?，為了避免干擾，需要空出兩個(gè)信道作為保護(hù)信道，所以只有14個(gè)信道。

在調(diào)制過(guò)程中，每個(gè)用戶調(diào)制信號(hào)的連續(xù)N(1～8)個(gè)符號(hào)首先經(jīng)過(guò)一個(gè)擴(kuò)頻系數(shù)為8的正交碼擴(kuò)頻調(diào)制，擴(kuò)頻調(diào)制后的N個(gè)信號(hào)相加產(chǎn)生8個(gè)碼片信號(hào)。然后分別從這8個(gè)子載波集合中選取一個(gè)子載波(1/16)，把8個(gè)碼片信號(hào)調(diào)制到對(duì)應(yīng)的8個(gè)子載波上。這樣調(diào)制的結(jié)果是，把每個(gè)符號(hào)的能量分散調(diào)制到了均勻分布在1Mhz子載波組中的8個(gè)子載波上。

結(jié)合CS-OFDMA和TDMA，可以計(jì)算出McWiLL系統(tǒng)的最大物理信道數(shù)量是5×16×8/2=320(個(gè))。

2基站的物理信道種類

如前所述，McWiLL系統(tǒng)的最大物理信道數(shù)量是320個(gè)，這其中還包括了一些用于接入信道等公用信道開銷，下面簡(jiǎn)單介紹一下iSWAN1800基站的信道種類。

McWiLL系統(tǒng)有以下物理信道種類：

①?gòu)V播信道(BCH)：

包含兩個(gè)子信道，主要用途是基站在下行時(shí)隙廣播基站信息和終端尋呼消息，廣播IP/OAM廣播包和尋呼，廣播信道的發(fā)送能量大，以此保證終端的正常接收。

②測(cè)距信道(RG)/測(cè)距接入響應(yīng)信道(RRCH)

測(cè)距信道主要用于終端在下行和上行的保護(hù)時(shí)隙發(fā)送測(cè)距消息。當(dāng)終端發(fā)送測(cè)距請(qǐng)求后，基站用測(cè)距接入響應(yīng)信道發(fā)送響應(yīng)，調(diào)整終端上行同步及功控。

③上行接入信道(RACH)/接入響應(yīng)信道(RARCH)

上行接入信道用于終端上行時(shí)隙發(fā)送接入請(qǐng)求消息，接入響應(yīng)信道用于基站在下行時(shí)隙發(fā)送信道分配消息。

④業(yè)務(wù)信道(TCH)

終端在上下行時(shí)隙用于發(fā)送數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和傳送控制信息等業(yè)務(wù)，用下行波束形成。

3基站無(wú)線資源及分配原則

3.1無(wú)線資源

iSWAN1800基站的資源包括兩部分，一是能量，二是子信道的數(shù)量。上行能量每個(gè)TS受限總功率為25dBm，400M是24dBm，下行總能量是固定的，同時(shí)支持的滿功率信道和覆蓋成反比。

子信道的數(shù)量取決于兩方面，一是在時(shí)域中，有8個(gè)時(shí)隙;二是在頻域有5個(gè)載波組，邊緣載波組有14個(gè)子信道，非邊緣載波組有16個(gè)子信道。這些構(gòu)成了所有的業(yè)務(wù)并發(fā)信道。

在帶寬方面，每個(gè)子信道占用的帶寬是隨著信道調(diào)制方式的不同而變化的，具體情況如下表：

表1調(diào)制方式與帶寬

調(diào)制方式 子信道帶寬 終端總帶寬 基站總帶寬

QPSK 8Kbps 16×8×8Kbps≈1Mbps 76×8×8Kbps≈5Mbps

QAM8 12Kbps 16×8×12Kbps≈1.5Mbps 76×8×12Kbps≈7.5Mbps

QAM16 16Kbps 16×8×16Kbps≈2Mbps 76×8×16Kbps≈10Mbps

QAM64 24Kbps 16×8×24Kbps≈3Mbps 76×8×24Kbps≈15Mbps

3.2分配及搶占原則

有了豐富的資源，如何將這些資源合理的分配給各個(gè)用戶，也是很重要的一個(gè)問(wèn)題，iSWAN1800基站是按照一定的算法規(guī)則來(lái)進(jìn)行資源分配的?；緯?huì)根據(jù)干擾，信噪比，能量等信息選擇時(shí)隙，一般干擾最小的時(shí)隙將會(huì)優(yōu)先分配出去。基站也會(huì)根據(jù)帶寬請(qǐng)求來(lái)分配資源。而干擾情況，信噪比，以及能量等信息，都將成為分配的參考因素，每個(gè)時(shí)隙可以分配多少子信道。

每個(gè)用戶盡量滿足其最小帶寬。如果某一個(gè)用戶得不到而且是由于系統(tǒng)沒有資源，則觸發(fā)搶占原則。觸發(fā)后，這個(gè)用戶所在載波組的其它用戶在一定時(shí)間內(nèi)將只能得到其最小帶寬，如果這樣還不能滿足其最小帶寬，將觸發(fā)優(yōu)先級(jí)搶占。每個(gè)用戶屬于一個(gè)優(yōu)先級(jí)組，這個(gè)組預(yù)先配置了其可以占用的系統(tǒng)資源百分比，優(yōu)先級(jí)搶占就是根據(jù)百分比分配系統(tǒng)用戶的帶寬。

4小結(jié)

隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展，寬帶無(wú)線通信技術(shù)的需求已經(jīng)越來(lái)越高，iSWAN1800寬帶基站作為McWiLL無(wú)線寬帶技術(shù)中連接用戶端與核心網(wǎng)的樞紐，合理地對(duì)無(wú)線資源進(jìn)行了分配，提高了整個(gè)McWiLL無(wú)線通信系統(tǒng)的效率，從而為大慶油田的生產(chǎn)提供了可靠地保障。