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(lián)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(yōu)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(tǒng)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(tǒng)。WCDMA作為一個帶寬直擴碼分多址系統(tǒng)，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(tǒng)操作，有效利用了空間的接收和發(fā)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(shù)據(jù)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(xiàn)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(yōu)化了技術體制和網絡結構，并進一步增加新的業(yè)務，為 WCDMA體制的延續(xù)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(tǒng)可以支配的所有無線資源進行分派和管理，其基本出發(fā)點是在信道的狀態(tài)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(tǒng)的無線資源管理包括頻率、時隙、小區(qū)、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(qū)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(fā)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(fā)送給一定區(qū)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(jié)點B）、RNC（無線網絡控制）——測量報告——判決、決策——資源的控制和執(zhí)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(tǒng)的性能和用戶的服務質量，是無線移動通信系統(tǒng)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(tǒng)，對于新呼叫的介入會對系統(tǒng)正在接收服務的呼叫產生不同程度的干擾，影響系統(tǒng)的服務質量。另外，當系統(tǒng)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(tǒng)的穩(wěn)定性。為了解決這一問題，并擴大系統(tǒng)的容量，呼叫接納技術被廣泛采用，以便系統(tǒng)能夠根據(jù)當時的負載情況和穩(wěn)定性來判斷是否接入新的呼叫。通過研究，當出現(xiàn)新呼叫到達系統(tǒng)、已激活呼叫增加業(yè)務以及越區(qū)切換呼叫到達新小區(qū)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(tǒng)中，作為手持終端的移動臺是由電池來提供能量的，其發(fā)射功率受限，另外，系統(tǒng)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(tǒng)必須引入功率控制來限制移動臺的發(fā)射功率。此外，切換控制還能調整發(fā)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(huán)和閉環(huán)兩種方式，其中開環(huán)功率控制是依據(jù)測量結果來評估干擾水平和路徑損耗；閉環(huán)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(tǒng)的不斷更新，相鄰的小區(qū)之間有可能使用的是不同的載波頻率，導致移動臺在小區(qū)邊界切換到新的小區(qū)是必須進行硬切換，即中斷業(yè)務的信息通道。而軟切換則是指當相鄰小區(qū)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(qū)的連接。相較而言，軟切換可以提高通信線路的穩(wěn)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(tǒng)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(jù)當時的情況動態(tài)地調整無線資源的配置，優(yōu)化無線資源的利用。負載控制可以在出現(xiàn)過載的情況下使系統(tǒng)迅速地回到無線網絡所規(guī)定的目標負載值，避免系統(tǒng)出現(xiàn)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(tǒng)的負載機率，可以從拒絕執(zhí)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(shù)據(jù)業(yè)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(fā)展，未來對于全球通信的需要以及對不同系統(tǒng)、多種新技術、各種增值業(yè)務的要求，將會給無線資源管理技術的發(fā)展帶來諸多新的挑戰(zhàn)。而未來移動通信系統(tǒng)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(shù)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(jié)距為5.080mm的XL型T型同步帶。小帶輪齒數(shù)為12，大帶輪齒數(shù)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(jié)。

4 結論

本文的設計，結構簡單，易于實現(xiàn)，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(lián)動數(shù)控系統(tǒng)的研發(fā)提供了一個實驗平臺。

[1]杜玉湘，陸啟建.五軸聯(lián)動數(shù)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(lián)動機床的結構性能分析與設計探討.裝備制造技術，2009.