本章節第一部份將說明模擬平台上進行模擬時的流程與各個運作方程式的 功能及原理，第二部份則說明模擬平台中已建立之無線資源管理演算法中的功率 控制與換手轉換。
3-1 模擬流程
在模擬進行時，驅動的程序採用了兩種方式。第一種是事件驅動（Event Driven），第二種則是時間驅動（Time Driven）[23]。以事件驅動的方式來進行系 統模擬者為所需要模擬的變數並無週期性的變化，僅在事件發生時處理的功能才 會啟動，可節省系統模擬耗費的時間。而以時間驅動的方式進行系統模擬者，主 要是針對系統中週期性變化的變數。透過時間驅動方式以定期去執行某些功能或 是調整系統中某些變數，如環境變數相關參數的更新功能。這些功能週期性的更 新跟環境相關的參數，以反應出系統隨著時間改變所相對應的環境變化。 我們 以圖3.1.1來說明整個系統模擬時流程的概念：
Time (s)
System Initialization
t=0
Call Departure New Call Arrival
Shadow Fading
Update Traffic update
圖3.1.1 系統模擬流程示意圖
在圖3.1.1 中上半部所描述的是非週期性發生的事件，這些事件在程式中相 對應的動作會以事件驅動(Event Driven)的方式處理。而在圖3.1.1下半部所描述 的是週期性發生的事件，因此相對功能的運作以時間驅動(Time Driven)的方式處 理。但同樣是時間驅動的事件，根據其特性的不同，每個事件都有其各自發生的
週期，以增加系統運作的效率。
3-2 無線資源管理演算法
回顧第一章所提 WCDMA 系統的資源主要受限於干擾功率，因此系統必須 透過一些有效的無線資源管理演算法使得系統能將有限的資源做最佳的運用，同 時仍確保各使用者的連線品質。該 WCDMA 無線資源管理平台建構了基本的無 線資源管理演算法，包含功率控制，換手轉換與允入控制，使得欲探討其他新演 算法的優劣時，得以將這些演算法的效應呈現出來，使研究的結果更具參考價 值，亦是本研究的特點之一。本章將針對模擬平台所採用之無線資源管理演算法 中的功率控制與換手轉換進行介紹與說明，允入控制將於第五章再做詳細說明。
3-2-1 功率控制
此機制的功能是在滿足使用者訊號品質的前提之下，將使用者發射的訊號功 率降至最低，以減輕每位使用者造成其他使用者干擾的影響並克服遠近效應 (Near-Far Effect)[24]。換言之，由於分碼多工接取（CDMA）的系統其系統容量 會受限於干擾功率，若在滿足訊號品質的前提下能有效降低使用者的傳輸功率，
將使系統所受的干擾減少，整體而言會使系統資源的使用效率增加，因此功率控 制對於 WCDMA系統是非常重要的演算法。相關原因在 Viterbi的著作[25]中有 詳細的說明。另一個使用功率控制所帶來的好處是由於使用者在滿足服務品質要 求下僅需以最小的傳送功率傳送資料，所以可以有效的延長電池的電力。有關功 率控制的分類與研究可參考Novakovic發表的文章[26] 中有詳盡的說明。
在本研究中以實際用的功率控制演算法進行模擬，該演算法是以訊號干擾比 (SIR)為基礎的功率控制。對於上鍊通道(Uplink)而言其原理為基地台根據收到每 位使用者的信號功率估算出訊號干擾比，將其與系統所要求的服務品質比較，如 果量測到的訊號干擾比高於服務品質的要求時，基地台就下指令要求使用者降低 傳輸功率，反之則升高傳輸功率，如圖3.2.1。
圖3.2.1 以訊號干擾比為基礎之功率控制系統示意圖
圖3.2.2所示為模擬平台所提供之功率控制演算法的流程圖 [27] ，在UMTS 系統中的規格是每0.667ms便執行一次功率控制，詳細的說明可參考文獻[3]。
System Initial Monitor
Determine Total Received Power of
Each Base Station
Determine the SIR of User k to be SIRk
SIRk>
Target SIR ?
Pk += PC step size Pk -= PC step size
Pk> Maximum Transmit Power ?
Set Pk = Maximun Transmit Power
k = M ? k = 1
k = k + 1
No
Yes
Next Time Slot
Yes
No
Yes No
圖3.2.2 系統執行功率控制演算法流程圖
3-2-2 換手轉換
換手轉換在行動通訊系統中是為了使用者在不同基地台所涵蓋之區域間移 動時，得以將使用者的服務適當地轉移到訊號品質較佳的基地台，如此可以降低 使用者所需傳送的訊號功率以及維持使用者在行進間有一定的訊號品質。模擬平 台上支援的是軟式(Soft)換手轉換，所謂軟式換手轉換是允許使用者在邊界範圍 時，得以同時與一個以上的基地台建立連線，使用者的連線訊號在切換過程中是 先選擇訊號品質較佳的連線維持通話後，再中斷訊號品質較差的連線，這會讓使 用者在通話過程中不會有中斷的感覺。系統運作如圖3.2.3。
圖3.2.3 軟式換手轉換系統示意圖
軟式換手轉換的優點一則在於不需中斷使用者通話而完成轉換，二則不增加 射頻設備的情況之下實現軟式換手的技術，因為在 WCDMA 系統中每位使用者 都使用相同的頻帶，三則藉由適當的轉換可降低使用者的傳輸功率，增加系統資 源的效率。不過軟式換手轉換在系統設計切換的門檻時需增加一個遲滯值
（Hysteresis）來避免乒乓效應（Ping-Pong Effect）。有關換手轉換演算法的介紹 與原理說明在Wong所發表的文章[28]中有詳盡的說明。而模擬平台中所提供的 換手演算法參考3GPP 的規格書[27]所設計。其中有一些設計軟式換手技術時重 要的參數[3]:
λ Handoff Rate
λ Replace Threshold
將已建立之連線中品質最差者與還沒建立之連線中品質最佳者替換之門檻 值。
模擬平台所提供的軟式換手的流程如圖3.2.4所示。
Initial Parameter Setup Signal Strength Estimated
Meas_Sign > Best_Ss -As_Th-as_Th_Hyst for a period of ΔT ?
Meas_Sign > Best_Ss -As_Th+as_Th_Hyst for a period of ΔT ?
Best_Cand Ss >
Worst_Old_Ss +As_Rep_Hyst for a period of ΔT ? Active Set Full ?
Remove Worst_Bs in the Active Set
Add Best_Bs in the Active Set
Add Best BS in Active Set and Remove Worst BS form the
Active Set
Pilot Ec/Io of cell 1
Pilot Ec/Io of cell 2
Pilot Ec/Io of cell 3
ΔT ΔT ΔT
Event 1A
= add cell2
Event 1C
= replace cell1 with cell3
Event 1B
= remove cell3
Connected to cell1 Connected
to cell1 Soft handover First
with cells 1 and 2, and then with 2 and 3 AS_Th-AS_Th_Hyst
AS_Rep_Hyst
AS_Th+AS_Rep_Hyst
圖3.2.5軟式換手轉換演算法運作範例
圖3.2.5 為相對應之發生事件及條件對照關係圖，如此可更明白演算法的運 作。其中的相關參數說明如下：
AS_Th ： Threshold for macro diversity AS_Th_Hyst ： Hysteresis for the above threshold AS_Rep_Hyst ： Replacement Hysteresis
△T ： Time to Trigger
AS_Max_Size ： Maximum size of Active Set