移動通信無線資源管理的技術研究

于 飛，王一驄，張 揚

中訊有點咨詢設計院有限公司鄭州分公司，河南鄭州 450007

國際電信聯盟ITU公認的第三代移動通信標準主要有CDMA2000、WCDMA以及T D—SCDMA，分別由美國、歐洲與日本以及我國提出，他們具有性能好、頻譜利用率高、覆蓋范圍廣、能適應寬帶多媒體通信要求等優點。本文主要是基于WCDMA技術對移動通信無線資源管理的技術進行研究探討。

1 WCDM A系統簡介

WCDMA由3GPP具體制定，以GSM MAP核心網為基礎，將UTRAN，即UMTS陸地無線接入網，作為無線接口的第三代移動通信系統。WCDMA作為一個帶寬直擴碼分多址系統，采用頻分雙工（FDD）方式以及直接序列擴頻碼分多址（DS-CDMA）的方式，碼片速率達到3.84Mcps，載波帶寬為5MHz。

WCDMA采用更加靈活的系統操作，有效利用了空間的接收和發射分集、頻率選擇性分集，通過Thrbro信道編解碼來獲得較高的數據傳輸速率。目前，WCDMA擁有Release 99、Release 4、Release 5、Release 6等多個版本，其中，Release99版本能夠提供實現網絡和終端的全部基礎，包括通用移動通信網絡的全部功能基礎；其他的版本多是對Release99的補充和完善，優化了技術體制和網絡結構，并進一步增加新的業務，為 WCDMA體制的延續性提供了保證。

2 WCDMA的無線資源管理

無線資源管理（Radio Resource Management，簡稱RRM）包括時間資源、頻率資源，碼資源、空間資源、功率資源以及存儲資源等，主要是對通信系統可以支配的所有無線資源進行分派和管理，其基本出發點是在信道的狀態因信號衰落和干擾而起伏變化的狀況，且網內話務量分布不均勻下，設法靈活和及時地分配、調整可用資源；其核心問題是在保證網絡服務質量的前提下提高頻譜利用率。

WCDMA移動通信系統的無線資源管理包括頻率、時隙、小區、碼字和傳輸功率等，而RRM為WCDMA提供的服務主要有：首先，信息廣播服務，即在一定的區域范圍內廣播非接入層的信息，信息以無應答方式轉移并且能夠重復傳輸廣播信息；其次，控制服務，即能夠建立點對點或一點對多點的連接，并保證在建立的初級階段能完成一條初始信息的轉移；再次，尋呼服務，即將信息發送給特定的用戶，信息以無應答方式轉移；最后，通知廣播服務，即將信息發送給一定區域范圍內的所有用戶，信息同樣以無應答方式轉移。其基本流程為：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。

3 無線資源管理的關鍵技術

無線資源管理技術直接關系到移動通信系統的性能和用戶的服務質量，是無線移動通信系統中不可忽視的重要部分，WCDMA的無限資源管理主要包括以下幾項關鍵技術。

3.1 呼叫接納控制（Call Admission Contro l，簡稱CAC）

WCDMA本身是一個自干擾的系統，對于新呼叫的介入會對系統正在接收服務的呼叫產生不同程度的干擾，影響系統的服務質量。另外，當系統本身負載較重時，新的呼叫的接入還有可能造成激活呼叫的終端，影響系統的穩定性。為了解決這一問題，并擴大系統的容量，呼叫接納技術被廣泛采用，以便系統能夠根據當時的負載情況和穩定性來判斷是否接入新的呼叫。通過研究，當出現新呼叫到達系統、已激活呼叫增加業務以及越區切換呼叫到達新小區這3種情況需要進行呼叫接納控制。

3.2 功率控制（Power Control，簡稱PC）

在WCDMA移動通信系統中，作為手持終端的移動臺是由電池來提供能量的，其發射功率受限，另外，系統還存在無法克服“遠近效應”的問題。為了延長終端的待機時間并保障信息的暢通，WCDMA系統必須引入功率控制來限制移動臺的發射功率。此外，切換控制還能調整發射功率，克服陰影衰落和快衰落，保障上下行鏈路的通信質量。功率控制分為開環和閉環兩種方式，其中開環功率控制是依據測量結果來評估干擾水平和路徑損耗；閉環功率控制則是保證基站接受的每個信號的比特能量趨于平衡。因此，要想有效地使用無線資源就必須嚴格的進行功率控制。

3.3 切換控制（Hand Off Contro l，簡稱HOC）

由于通信系統的不斷更新，相鄰的小區之間有可能使用的是不同的載波頻率，導致移動臺在小區邊界切換到新的小區是必須進行硬切換，即中斷業務的信息通道。而軟切換則是指當相鄰小區使用相同頻率的時候，移動臺可以在不中斷原有連接的情況下進行新目標小區的連接。相較而言，軟切換可以提高通信線路的穩定性，產生了宏分集增益，不過也占用了更多的信息資源。WCDMA系統中的切換類型可以分為FDD模式下的軟/硬切換、FDD/TDD切換等。

3.4 負載控制（Load Contro l，簡稱LC）

負載控制是指在呼叫保持階段，依據當時的情況動態地調整無線資源的配置，優化無線資源的利用。負載控制可以在出現過載的情況下使系統迅速地回到無線網絡所規定的目標負載值，避免系統出現超負荷下干擾增加及QOS下降的情況，保障特殊用戶的服務質量。為降低系統的負載機率，可以從拒絕執行來自UE的下行鏈路功率升高指令、切換到另一個WCDMA載波、以控制方式停止呼叫以及減少分組數據業務的吞吐量等方面來解決。

4 結論

隨著移動通信技術的不斷發展，未來對于全球通信的需要以及對不同系統、多種新技術、各種增值業務的要求，將會給無線資源管理技術的發展帶來諸多新的挑戰。而未來移動通信系統的空中接口標準將會以可以支持更高無線信道傳輸速率和具有向下

1-C 軸；2，6，12，13，18-軸承蓋；3-圓螺母；4，16-角接觸球軸承；5-深溝球軸承；7-A軸伺服電機；8-A軸電機安裝板；9 ，11-同步帶輪；10，17-A軸；14-主軸安裝塊；15-主軸；19-叉臂；20-安裝座

五軸頭的C軸和A軸采用45鋼制造，以保證五軸頭的剛性，同時為減輕重量，其余的零件材料采用鋁合金。五軸頭的傳動過程為：C軸伺服電機安裝在軸承蓋2上，不經過傳動機構直接驅動C軸旋轉，A軸伺服電機7安裝在叉臂19內，通過同步帶傳動來驅動A軸，帶動主軸15擺動。整個五軸頭通過安裝座20安裝在雕刻機上。五軸頭的運動參數確定為：

1）A軸擺動角度為±90°，C軸回轉角度為±180°；

2）A 軸擺動速度為0～10(r/min),C軸回轉速度為0～20(r/min)。

C軸的軸承配置為上支承使用兩個背對背安裝的角接觸球軸承7204C，以承受雙向的軸向載荷，下支承使用一個深溝球軸承6306，以承受徑向載荷；A軸的軸承配置為左右支承使用一對相對安裝的角接觸球軸承7200AC，以承受軸向載荷和徑向載荷。為便于裝配，各個軸承外圈與座孔的配合設計為間隙配合，座孔公差為H7；軸承內圈與軸的配合則為過渡配合，軸公差為h7。

X軸、Y軸、C軸的伺服電機采用安川SGMAH-04AAA41伺服電機，功率為400W；Z軸伺服電機采用安川SGMAH-04AAA2C伺服電機，帶制造動器，功率為400W。這四個軸都由伺服電機不通過傳動機構直接驅動。A軸伺服電機采用安川SGMAH-01AAA41伺服電機，功率為100W，經過同步帶傳動驅動A軸回轉。同步帶選用節距為5.080mm的XL型T型同步帶。小帶輪齒數為12，大帶輪齒數為36，傳動比為3：1。

主軸電機采用伺服直流電機，刀具通過專用夾頭直接安裝在主軸電機輸出軸上。主軸電機轉速為0～8 000r/min，通過專用的PWM調速模塊調節。

4 結論

本文的設計，結構簡單，易于實現，且造價較低，通過設置合理的切削用量就可以進行簡單的切削實驗，為五軸聯動數控系統的研發提供了一個實驗平臺。

[1]杜玉湘，陸啟建.五軸聯動數控機床的結構和應用.機械制造與研究，2008.

[2]張政潑，覃學東.五軸聯動機床的結構性能分析與設計探討.裝備制造技術，2009.