國 立 交 通 大 學
電 信 工 程 研 究 所
碩 士 論 文
高速分碼多工存取系統之軟式交遞
及下行功率分配性能分析研究
On the Performance of Downlink Power Allocation
Mechanisms and Soft Handoff for Supporting High
Bit Rate Multimedia Services in CDMA Systems
研 究 生： 陳 磊
指導教授： 王蒞君 博士
摘要
在這篇論文中，我們研究了軟式交遞(Soft Handoff)和功率分配 (Power Allocation)機制在寬頻分碼多工存取系統(Wide-Band Code Division Multiple Access, WCDMA)中的效能分析。在此論文中，我 們提出了一套等高線重疊法(Contour Overlapping)來優化寬頻分碼 多工存取系統的軟式交遞參數。除此之外，我們針對不同的功率分配 機制從不同角度進行評量。我們從以下三個方向評量功率分配機制： 1. 功率分配效能(Power Efficiency)； 2. 對功率控制錯誤(Power Control Errors)的敏感度； 3. 對頻道快速變動衰減(Channel Fast Fading)的抵抗能力。本篇論文主要分成三個部份。 首先，我們提出了一套利用等高線重疊法來優化寬頻分碼多工存取系 統的軟式交遞參數的方法。優化軟式交遞參數的優化是一個相當具有 挑戰性的研究題材，因為在進行優化的過程中，必須同時考量到數個 系統效能需求。在本論文中，我們考慮了四個主要的軟式交遞參數， 其中包括 AS_TH、AS_TH_HYSY、AS_REP_HYST 和 AS_MAX_SIZE。不同 的參數設定會影響從以下幾個層面影響系統效能： 1. 執行軟式交遞 的機率； 2. 軟式交遞連線個數(Active Set Size)； 3. 連線品質
(Link Quality)。從以上三個系統效能評量，我們針對每個參數進行 單獨的評量。由個別評量的結果發現，並不是所有的參數對於系統效 能都有顯著的影響，例如 AS_REP_HYST 和 AS_MAX_SIZE 這兩個參數的 影響就很有限。根據以上觀察，我們針對另外兩個參數(AS_TH 和 AS_TH_HYSY)設計出一套優化參數流程，以期同時滿足數個系統效能 要求。 第二部份中，我們利用數學分析在不同功率分配機制下，因為功率效 能不張以及對功率控制錯誤所造成通訊中斷(Outage)的機率。功率分 配機制主要是在進行軟式交遞的時候，分配同時連線中基地台的傳送 功率，以期達到要求的雜訊比(Signal to Interference Ratio)。在 本論文中我們分析四種不同的功率分配機制，其中包括品質平衡工率 分配法(Quality Balancing Power Allocation, QBPA)、等能量功率 分配法(Equal Power Allocation, EPA)、基地台多樣化選擇分配法 (Site Selection Diversity Transmission, SSDT)和連線比例式分 配法(Link Proportional Power Allocation, LPPA)。在同時考慮基 地台功率不足和功率控制錯誤的影響下，我們提出了一個評量中斷的 計算方式。從我們的結果顯示，儘管 SSDT 是最有效率的分配法則， 但是同時也因為對功率控制錯誤比較敏感，其中斷機率在一般的系統
負載下相對比較高。反之 LPPA 不但幾乎可以達到 SSDT 的系統容量， 同時也可以維持相對較低的中斷機率。 最後，我們提出了一個分析方法用來計算在不同功率分配機制下 因為通道快速衰減的影響下所造成的通訊中斷機率；以及計算預估使 用者在不同功率分配機制下所消耗的能量。在此分析中，我們考慮了 萊斯衰減(Rician Fading)通道並且考慮了同頻段干擾(Co-channel Interference)。根據計算結果，SSDT 所送出的功率最低，驗證了我 們在前一個部份的証明。再者，從對快速衰減的抵抗力來看，SSDT 最差而 QBPA 最好。比較 SSDT 和 LPPA，我們發現 LPPA 藉由損失些許 功率效率，提供較高對快速衰減的抵抗力。
綜合整篇論文重點，主要進行了軟式交遞和功率分配機制在寬頻 分碼多工存取系統中的效能分析，預期藉由選擇適當的系統參數以及 能量分配機制，提升系統整體的效能。
