一、引言

　　對于WCDMA移動通信系統，系統穩定性和容量最大化都是關鍵的性能指標，其基石就是無線資源管理（Radio Resource Management，RRM）。無線資源的概念是很廣泛的，它包括頻率資源，時間資源，碼資源、功率資源、空間資源、存儲資源。而WCDMA系統是一個自干擾的系統，RRM就是對移動通信系統的空中接口資源的規劃和調度，控制自己系統內的干擾的過程。這涉及到一系列與無線資源的分配有關的研究課題，如接入控制、信道分配、功率控制、切換、負載控制，以及分組信息的調度等。而功率是最終的無線資源，最有效地使用無線資源的惟一手段就是嚴格控制功率的使用。提高針對某用戶的發射功率能夠改善該用戶的服務質量；但會帶來對其他用戶干擾的增加，從而導致接收質量的降低。

二、無線資源管理概述

　　依據對象的不同，無線資源管理可以有兩種不同的劃分：

　　（1）面向連接的RRM。確保該連接的QoS，并使該條連接占用的無線資源最少。這時要考慮信道配置、功率控制、切換。對于每條連接，根據需要創建一個實例專門處理本連接的資源配置。

　　（2）面向小區的RRM。在確保該小區穩定的前提下，能接入更多的用戶，提高整個系統的容量。這時要考慮碼資源管理、負載控制。為每一個小區創建一個實例，專門處理該小區的資源管理。

　　而實現無線資源管理或控制的基本流程是：測量控制→測量UE（用戶設備）、NodeB（節點B）、RNC（無線網絡控制）→測量報告→判決、決策→資源的控制和執行。

　　RRM要做的就是能夠保證CN（核心網）所請求的QoS，增強系統的覆蓋，提高系統的容量。要達到RRM的目的，具體要做以下各項：信道配置、功率控制、切換控制、負載控制。

　　圖1為RRM各算法在呼叫流程中的框圖，貫穿整個RPM過程的主線是保證QoS、節約功率。

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圖1　RRM各算法在呼叫流程中的位置

三、信道配置

　　信道配置分為三類：基本信道配置，動態信道配置，碼資源管理。

　　1.基本信道配置

　　基本信道配置就是根據CN所請求RAB（無線接入承載）的QoS特性，將其映射成接入層各層的相應參數和配置模式。CN所請求的服務質量一般包括：通信種類（會話、流量、交互、后臺），速率要求，質量要求（BLER）。產生的QoS映射圖見圖2。

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圖2　基本信道配置中QoS的映射圖

　　基本信道配置過程中使用到的空中接口信令有：RB（無線承載）建立、RB重配置、RB釋放、傳輸信道配置、物理信道配置。

　　2.動態信道配置

　　動態信道配置（DCCC）。它所針對的對象是Best Effort（BE）業務。顧名思義，也就是要達到最高的效果，實現帶寬的“按需分配”。它包括：最大限度的滿足用戶對帶寬的要求、實現空中接口資源的最有效利用、滿足用戶變動的數據傳輸速率需求、節省下行信道碼（OVSF碼）資源。

　　DCCC的判決過程為對RLC緩沖器中Traffic Volume的測量報告，然后根據測量結果判決是否需要動態改變該UE所使用的帶寬。在重配置的判決過程中，需要考慮空中接口是否受限，通過對該UE上下行功率的測量來完成。在這里，DCCC對上下行原理相同，分別進行判決。

　　DCCC的執行包括兩個方面：RB重配置和傳輸信道重配置，同時還需要根據擁塞控制的請求來限制MAC層對TF的選擇。圖3是執行DCCC，帶寬“按需分配”的效果示意圖。

　　3.碼資源管理

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圖3　動態信道分配的效果圖

　　由于碼資源管理的數學算法非常繁瑣，在此不作贅述，只給大家介紹有關碼資源管理的一些策略性能指標和分配原則。

　　碼分配策略性能指標包括利用率和復雜度兩個方面。利用率是指分配的帶寬和總帶寬的比值，這個值當然越高越好，同時盡量保留擴頻因子小的碼字，將提高利用率。復雜度與多碼的數目成反比，復雜度越小越好，注意盡量使用單碼傳輸。

　　碼資源分配原則大致包括：提高碼字利用率；降低碼分配策略復雜度；確保盡量使用正交性好的碼字；降低信道間干擾；提高系統容量；降低系統的峰平比。

四、功率控制

　　CDMA自從被提出來以后，存在的主要問題是無法克服“遠近效應”——信號被離基站近的UE的信號淹沒，無法通信，而一個UE就能阻塞整個小區。

　　“遠近效應”和功率有很大關系，為了克服“遠近效應”，WCDMA系統必須引入功率控制。同時，功率控制還能夠調整發射功率，保持上下行鏈路的通信質量；克服陰影衰落和快衰落；降低網絡干擾，提高系統質量和容量。

　　功率控制分為開環，閉環兩種功率控制，其中閉環功率控制又分為上下行內功率控制和上下行外功率控制。

　　開環功控就是根據測量結果，對路徑損耗和干擾水平進行估計，從而計算初始發射功率的過程。其目的是提供初始發射功率的粗略估計。

　　內環功率控制的目的是使基站處接收到的每個UE信號的比特能量相等。而每一個UE都有一個自己的控制環路。

　　如前所述，功率是最終的無線資源，最有效地使用無線資源的惟一手段就是嚴格控制功率的使用。

五、連接移動性管理

　　通信網的移動性管理一直是網絡的難點問題，主要原因是移動臺位置的不確定性。如果網絡知道移動臺的精確位置，進行移動性管理就變得相對簡單了，同時也有助于對移動臺進行有效的信道分配，實現網絡資源動態、智能分配，使無線資源的利用率更高。

　　連接移動性管理涉及的問題主要是移動臺在小區間“越區”時進行的切換，以及切換類型的選擇。

　　處于不同狀態UE越區，要使用不同的方法處理其移動性管理問題。比如在Idle模式下，UTRAN（UMTS陸地無線接入網絡）根本不知道UE的存在，UE越區時利用Cell Reselection算法選擇新的小區，如果LA發生變化則到CN進行登記處理：Cell-DCH狀態下的UE越區時，切換時機，切換的目標小區，切換的類型等都由位于RNC中的切換算法進行判決和控制；還有Cell-PCH和Cell-FACH狀態的UE越區和URA-PCH狀態下的UE越區，都有各自不同的處理措施。

　　移動中的越區切換大體分為兩種：軟切換和硬切換。軟切換中有更軟切換。硬切換包括同頻硬切換，異頻硬切換，系統間切換（在WCDMA和GSM中進行切換）。

　　硬切換的特點是先中斷源小區的鏈路，后建立目標小區的鏈路，這時通話會產生“縫隙”，非CDMA系統都只能進行硬切換。頻內硬切換要注意碼樹重整；頻間硬切換由于網絡規劃的原因，在特定的區域是需要的。這時要注意頻間負載的平衡。在3G建設初期，網絡覆蓋有限，所以存在3G和2G網絡之間的切換，這就是系統間切換，目的是在2G和3G之間進行平滑的演進。

　　軟切換的特點是CDMA系統所特有，只能發生在同頻小區間：軟切換先建立目標小區的鏈路，后中斷源小區的鏈路，這樣可以避免通話的“縫隙”。其增益可以有效的增加系統的容量，但是要比硬切換占用更多的系統資源。當進行軟切換的兩個小區屬于同一個Node B時，上行的合并可以進行最大比合并（RAKE合并），此時就成了更軟切換。由于最大比合并可以比選擇合并獲得更大的增益，所以在切換的方案中更軟切換優先。

　　切換類型的選擇要遵循兩個原則：一是需要根據不同的業務QoS和上述介紹的兩種切換的優缺點來選擇切換的類型。二是需要綜合考慮業務的QoS要求和切換對于系統資源的占用，在系統資源占用和QoS保證上實現折衷。

　　還有更進一步的技術如壓縮模式，SRNS（服務無線網絡子系統）遷移等，都可以更好地在越區切換時對目標小區進行測量，增強系統的適應能力，減少切換時的延遲。

六、負載控制

　　簡單來說，網絡負載一般指對網絡數據流的限制，使發送端不會因為發送的數據流過大或過小而影響數據傳輸的效率。在小區管理的移動系統中也會存在要求負載平衡的問題，希望將某些“熱點小區”的負載分擔到周圍負載較低的小區中，提高系統容量的利用率。那么就用到了負載控制技術。

　　負載控制技術分為：準入控制、小區間負載的平衡、數據調度和擁塞控制。

　　準入控制涉及負載監測和衡量、負載預測、不同業務的準入策略、不同呼叫類型的準入策略。而且，上下行鏈路要分別進行準入控制。

　　小區間負載的平衡主要包括：同頻小區間負載的平衡、異頻小區間負載的平衡、潛在用戶控制。

　　數據調度是為了提高小區資源的利用率，引入Packet Scheduling技術，在小區內的速率不可控業務負載過大或過小時，降低或增加BE業務的吞吐率，以控制小區的整體負載在一個穩定的水平。

　　擁塞控制是在前面三種技術的基礎上，為了保證系統的絕對穩定引入的技術。其目的是保證系統的負載處于絕對穩定的門限以下。具體的方法有暫時降低某些低優先級業務的QoS；還有一些比較極端的手段，如暫時降低CS業務的QoS等。

七、AMR模式控制

　　3G網絡建設初期覆蓋范圍有限，所以2G和3G多種系統將并存，WCDMA系統采用AMR（Adaptive Multi-Rate）語音編碼，是為了和原有各種系統的語音編碼器的兼容。

　　AMR語音編碼的顯著特點是在一定的負載對應于UE的CIR情況下，用戶所感受到的MOS（平均評價得分）并不是隨UE所使用的語音速率上升而線性上升。也就是說，一定負載情況下，為獲得用戶的最高MOS分，最合適的AMR語音速率不是最高速率，而是某一個合適的中間速率。同時，由于UE的最大發射功率限制，使上行AMR語音的覆蓋范圍受到限制，為了擴大AMR語音的上行覆蓋范圍，在不影響UE的通話質量的前提下需要適當降低上行的速率。也就是說降低AMR的語音速率可以有效的擴大上行的覆蓋范圍。

　　AMR編碼還有模式控制。通過對負載的衡量，AMR模式控制可以做到：負載重的情況下，降低AMR的語音速率，這樣既減輕了系統的負載又相對改善了語音的質量；在負載輕的情況下，增加AMR語音的速率，這樣就盡量提高了QoS。AMR語音模式控制最快可達20ms一次。