通訊系統的系統資源可區分為兩大類,一為窄頻通訊系統(Narrowband Communication Systems)如分頻多工接取(FDMA)與分時多工接取(TDMA)系統 等,其系統資源受限於最大可利用的通道個數如頻帶(Frequency Band)或時槽
(Time Slot),每位使用者都會使用特定的頻帶或時槽,一旦同一區域的使用者 人數超過所能提供的頻帶或時槽數目,就會造成系統無法提供服務,代表使用者 的 人 數 受 限 於 目 前 可 用 的 通 道 個 數 ; 二 為 寬 頻 通 訊 系 統 (Wideband Communication Systems)如分碼多工接取(CDMA)系統,該系統使用展頻碼
(Spreading Codes)的傳輸技術,這種技術允許系統可以在同一個頻帶上,讓多 位不同使用者的資料同時傳送,所以通道個數不再是評估該系統資源的依據,而 是系統所能承受的干擾功率。換言之,以分碼多工接取(CDMA)做為接取技術 的系統其特色為系統容量並非固定,而是受限於整體系統所遭受之干擾功率。在 承受相同干擾功率的情況之下,系統所承載的資料流量隨著系統狀態不同亦會有 所不同,一般稱此為WCDMA系統的軟式容量(Soft Capacity)特性。由此可知
WCDMA 系統中的資源耗用程度並不單與使用者數量成正比,而是依據當時系
統所遭受的干擾功率而定。因此,如何正確的估算系統資源,以使允入控制及封 包排程等資源管理演算法能正確地運作,是進行相關研究時的首要課題。在4-1 節中我們推演了WCDMA 系統在提供單一服務(Single Service)型態下系統資 源與負載估算的依據,藉由理論推導的結果,做為系統模擬時對於系統資源估算 的依據。
有別於傳統的行動通訊系統只提供語音服務,WCDMA 系統提供了多重層 級(Multi-class)與不同資料傳輸速率的服務,包括即時性(Real-Time)資料傳 輸,如語音與即時影像與非即時性(Non-Real-Time)資料傳輸,如網路瀏覽(Web browsing)與電子郵件(E-mail)等服務。有別於以往單一服務型態,在多重服 務(Multiple Service)型態下如何去估算系統資源,是一件困難的事情。在 4-2 節中,我們由理論推導出在系統同時提供多重服務型態時,系統負載所呈現的形 式,並證明仍可藉相同的表示方法來呈現多重服務型態時的系統資源。
4-1 單一服務型態
下面的推導是考慮系統中只有一種服務型態,如語音服務,因此每位使用者 所要求服務品質-訊號干擾比(Signal to Interference Ratio , SIR)相同,並假設在 理想功率控制(Perfect Power Control)的情況下,所以每位使用者貢獻至連結基
(
E Ib 0)
vIz 干擾功率的關係,將兩者的比值定義為其他細胞干擾因數(Other-Cell-Interference Factor), i : 確是一個受限於干擾功率(Interference Limited)的系統。換言之,在系統實際 運作時,熱雜訊的功率越高將會使系統的有效容量降低;系統可容許的訊號功率 越高,代表系統的有效容量越高。由上推論,系統同時所能服務的使用者數目上 限,Mmax,為:
max 0
因此負載係數(Loading Factor)可被定義為:
2
(Dropping)的情況,反之,系統有多餘的容量可提供服務。 的服務品質下可容許的最大傳遞損失,其中有一參數為Interference Margin是用 來規劃在該條件下系統所容許最大的干擾功率,其關係為基地台收到總功率(所
1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 0.2
0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7
NR (dB) Lo
adin g F act or
圖4.1.1 負載係數(%)與雜訊上升指數(dB)關係
4-2 多重服務型態
WCDMA 系統中提供了多種不同的資料傳輸型態以滿足不同服務的需求,
包含了語音服務與即時/非即時性的數據傳輸,而每種服務所產生的資料流量特 性以及對於服務品質(QoS, Quality of Service)的要求亦不相同。藉由無線資源 管理演算法以滿足各種不同的服務品質需求之前,我們必須先瞭解在多重服務型 態同時存在的情況下,該如何去衡量系統的資源。本節將說明我們推導的結果。
所謂多重型態服務即系統提供不同資料傳輸速率(Data Rate)與不同服務種 類(Service Class)的服務。當傳輸資料速率不同時會造成傳送訊號時所使用的 展頻增益(Process Gain)不同;當服務種類不同或相同服務種類使用不同資料 傳輸速率時,所需要的連線訊號品質往往不同,而此訊號品質的依據便是在接收 端 所 收 到 的 每 個 資 料 位 元 中 的E I 。基於不同 的資料傳輸速率與不 同的b 0
0
E I ,在理想功率控制下,使用者於接收端所貢獻的功率亦不相同,所以系統b
資源不能如同提供單一服務型態時一樣以使用者人數來衡量系統資源,因此,我
, Energy to Interference Density Ratio)
SF : 基本服務所需的展頻係數(Spreading Factor)。展頻係數與
,
, other cell interference
home cell interference m l
而其他細胞干擾因數(Other-Cell-Interference Factor), i 則為:
i = 其他細胞造成的干擾功率
本身細胞收到的使用者功率
1
0 2
, , , ,