基本原理-无线资源管理
LTE原理及系统架构
LTE概述
LTE简介和标准进展
• 3GPP在Stage1和Stage2阶段的工作和技术报告汇总图如上所示。 • 现阶段已经进行的Stage3在3GPP的36系列协议中描述，36.300
是E-UTRAN的总体介绍。其他Stage3的标准正在制定中，可参见 36系列的所有协议。
TO_BT08_C1_1 LTE基本原 理
课程内容
•LTE概述 •LTE系统 •LTE主要技术特征 •无线资源管理 •移动性过程 •物理层过程 •LTE关键技术 •中兴通讯LTE系统
背景介绍
LTE概述
2G
2.5G 2.75G 3G
3.5G
3.75G
3.9G
• 无线通讯从2G、3G到
GSM
GPRS
Transport Channels
HARQ
下行链路
BCCH PCCH
层2结构和功能
PDCP
ROHC Securtiy
ROHC Security
Radio Bearers
RLC MAC
Segm. ARQ
...
Segm. ARQ
Scheduling / Priority Handling
Logical Channels
LTE网络结构
LTE系统
GERAN
SGSN
UTRAN
HSS
S3
S6a
S1-MME
MME
S10 LTE-Uu ”
UE
E-UTRAN
S1-U
S4 S11
S5
Serving Gateway
无线网络的资源管理
网络 通 讯 与 安 全
本 目任 辑 冯 栏 责 编 ：蕾
无线 网络 的资源 管理
张 波 ， 远 林 黄
（ 汉科 技 大 学 计 算 机 学 院 ， 北 武 汉 ４ ０ ８ ） 武 湖 ３０ １
摘要 ： 本文研究 了无线网络 中的资源管理 问题。在下一代无线网络 中， 无线资源管理 对于实现真正的高速无线多媒体业务具有非常 重要 的意 义 。 着 无 线通 信 的 迅 速发 展 和 技 术 的 不 断进 步 ， 们越 来越 多地 享 受到 无 线 通 信 带 来 的便 捷 ， 而 无 线 资 源 （ 随 人 然 例如 ， 带 、 端 频 终 的 功 率等 ） 日见稀 缺 。 所 以 需要 最 优 地使 用现 有 的 无 线 资 源 ， 实现 最 优 资 源 分 配 。 却 以 关键词 ： 无线 资 源 管理 ； 优 资 源分 配 ； 率 控 制 ； 道 分 配 最 功 信
（ ｕ ａ ｃ ｎ ｅａ ｄＴｅｈ ｏｏ ｙＵｎ ｅｓｙ ｕ ａ ３ ０ １ ｉａ Ｗ ｈ ｎ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ｉ ｒｔ ， ｈ ｎ４ ０ ８ ， ｎ ） ｅ ｖ ｉ Ｗ Ｃｈ
Ａｂ ｔａ ｔ ｕｕ ｅ ｗｉ ｌｓ ｃ ｎ ｎｕ ｉ ａｉｎ ｙ ｔ ｍｓｗｉ ｒ ｇ ａ ｗｉ ｅ ｒｎ ｅ ｏ ｅ ｓ ｒ ｉｅ ｔ ｉ ｒ ｎ ｕ ｌ ｏ ｒ ｉ ｅ ｒｑ ｉｅ ｅ ｔ ａ ｄ ｓ ｒ ｃ ： ｔ ｒ ｒ ｅｓ ｏ ｕ Ｂ ｃ ｔ ｓｓ ｓ Ｆ ｅ ｏ ｅ ｌ ｂ ｎ ｄ ａ ｇ ｆｎ ｗ ｅ ｖｃ ｓｗｉ ｄｆ ｅ ｔｑ ａ ｔ ｆｓ ｖ ｃ ｅ ｕｒ ｍ ｎ ｓ ｎ ｉ ｈ ｅ ｉ 用 途 在 于把 数 据 或 信 息 从 一 个 地 方 传 输 到 另 一 个 地 方 。 据 传输 媒 介 的 不 同 ， 根 网络 又 分 为有 线 和 无 线 网 络 两 大类 。 在
5G网络的无线通信资源分配技术探究
5G网络的无线通信资源分配技术探究提纲：一、5G网络的无线通信资源分配技术的基本原理和发展现状二、5G无线通信资源分配技术的特点和挑战三、5G无线通信资源分配技术的应用及实施建议四、5G无线通信资源管理的未来趋势和发展方向五、5G无线通信资源分配技术在建筑领域的应用案例一、5G网络的无线通信资源分配技术的基本原理和发展现状5G网络是第五代移动通信技术，相比4G网络，其具有更高的带宽、更低的延迟和更高的可靠性等特点。
而实现这些特点的前提是要依靠5G网络的无线通信资源分配技术。
5G网络无线通信资源分配技术的基本原理是基于流量预测，通过智能算法确定用户的需要，从而为用户分配合适的无线资源。
其发展现状主要分为两个方面：一方面，随着5G网络技术的不断普及和发展，随之而来的是5G网络的无线通信资源分配技术不断完善和提升，包括更加高效的算法、更多元化的资源分配策略等。
另一方面，随着人工智能技术的快速发展，在解决5G网络无线通信资源分配问题方面，如何有效地将人工智能技术应用于5G无线通信资源分配领域的研究也逐渐增多。
二、5G无线通信资源分配技术的特点和挑战5G无线通信资源分配技术相较于4G，具有以下几个特点：首先，5G无线通信资源分配技术具有高效性。
其通过智能算法，对用户的需求进行预测，并为用户分配合适的无线资源，从而大大提高了网络的使用效率和用户体验。
其次，5G无线通信资源分配技术具有灵活性。
不同于4G网络的固定资源分配方式，5G网络的无线通信资源分配技术可根据用户需求、网络环境、业务特性等动态调整资源分配策略，从而保证网络的灵活性和兼容性。
最后，5G无线通信资源分配技术具有可靠性。
通过对网络的优化和智能分配，5G网络大大降低了网络的延迟和丢包率，从而提升了网络的可靠性和鲁棒性。
但随着5G网络的不断发展，面临着以下几个挑战：一方面，由于5G网络的高速、高频、大容量特性，无线通信资源分配策略会面临更加复杂和困难的问题。
什么是无线资源管理,主要的技术有哪些
什么是无线资源管理，主要的技术有哪些
什幺是无线资源管理，主要的技术有哪些？
无线资源管理（Radio Resource Management，RRM）的目标是在有限带宽的条件下，为网络内无线用户终端提供业务质量保障，其基本出发点是在网络话务量分布不均匀、信道特性因信道衰弱和干扰而起伏变化等情况下，灵活分配和动态调整无线传输部分和网络的可用资源，最大程度地提高无线频谱利用率，防止网络拥塞和保持尽可能小的信令负荷。
无线资源管理(RRM)的研究内容主要包括以下几个部分：功率控制、信道分配、调度、切换、接入控制、负载控制、端到端的QoS和自适应编码调制等。
WCDMA的R99版本中RRM功能实体位于无线网络控制器（Radio Network Controller，RNC）。
在R5版本推出HSDPA后，为提高控制响应速度，部分相关功能实体下移到基站（Node B）中。
接入控制
如果空中接口负载不受限制地增长，那幺小区的覆盖区域将缩小并小于规划范围，而且已经建立的无线链路的QoS将不能得到保证，因此在接受一个新的无线链路建立连接请求之前，接入控制功能必须检查该接入是否会导致覆盖小于规划值，或者导致已有无线链路的QoS的劣化。
接入控制是在无线接入网络中接受或拒绝建立无线接入承载的请求，当承载建立或修改时接入控制算法就被执行。
接入控制在RNC中实现，RNC可获得它控制下的各个小区的负载信息，并对上下行链路两个方向进行评估，仅当上下行链路均可接受新链路时，新链路才可被接纳，否则由于它将对网络产生过量的干扰而被拒绝。
无线资源(RR)管理
无线资源(RR)管理在移动通信网络里，对呼叫建立、切换、释放和在呼叫偏离上必须进行无线信道分配。
这种管理是在常规固定网络呼叫处理程序的基础上增加的。
共有3种管理功能：位置更新、切换和漫游。
RR功能的实现需要在移动台和网络之间有一些协议。
1. 链路协议在前几节里，研究了传输用户信息的方法。
但是除了用户信息以外，必须发送信令传递消息交换，并且每台信令传输设备都要理解它。
大多数的信息交换功能是散布在不同种类的设备上。
下面是为提供信息交换服务的3类链路协议。
无线链路协议(RLP)。
通过一个叫作LAPDm的无线链路在GSM链路接入协议中详细说明它。
LAPD。
从ISDN D信道变形的链路接入协议(Link Access Protocol，LAP)。
消息传输部分(Message Transfer Part，MTP)。
用于SS7网络中传输信令的协议。
无线链路协议的信令消息速率是22.8kbps，而信令消息速率在其他链路协议中是64kbps。
2. 与链路协议相关的接口下面列表给出了与链路协议相关的接口：接口链路协议MS-BTS LAPDm(GSM特有)BTS-BSC LAPD(从ISDN变形得来)BSC-MSC MTP(SS7协议)MSC/VLR/HLR-SS7网络MTP(SS7协议)MSC-MSC(呼叫关系信令) TUP(电话用户部分)BSC-中继MSC(非呼叫关系信令) ISUP(ISDN用户部分)BSS MAP(MAP/B)MSC-MSC(非呼叫关系信令) MAP(移动性应用部分)非呼叫关系信号对应于MSC中的协议，这些协议不同于在其他MSC或HLR中的协议，并在MAP中将这些协议一起分组。
也能通过MAP/X区分这些协议，这里的X可以是B、C、D等。
MAP/B 在BSC和中继MSC之间的协议MAP/C 在GMSC和HLR之间的协议MAP/D 在另一个MSC/VLR和HLR之间的协议MAP/E 在两个MSC之间的协议图4-29显示了MAP/X协议的关系。
无线资源管理流程.doc
1.1 无线资源管理流程1.1.1 RRC 连接建立流程UE 处于空闲模式下，当UE 的非接入层请求建立信令连接时，UE 将发起RRC 连接建立过程。
每个UE 最多只有一个RRC 连接。
当RNC 接收到UE 的RRC CONNECTION REQUEST 消息，由其无线资源管理模块RRM 根据特定的算法确定是接受还是拒绝该RRC 连接建立请求，如果接受，则再判决是建立在专用信道还是公共信道。
对于RRC 连接建立使用不同的信道，则RRC 连接建立流程也不一样。
➢ RRC 连接建立在专用信道图3.8信令流程说明：（1）UE 在上行CCCH 上发送一个RRC Connection Request 消息，请求建立一条RRC 连接。
主要参数为：Initial UE Identity ：初始的UE 标识，如IMSI ，TMSI 等参数，用来让网络识别发送该建立请求消息的UE；Establishment cause：建立原因，有多种类型，但UE每次只能选择其一。
Protocol Error Indicator：协议错误标识，用来标明是否有协议错误发生。
测量IE：给出在Uu接口上的测量结果；（2）RNC根据RRC连接建立请求的原因及系统的资源状态决定UE建立在专用信道并分配RNTI和L1，L2资源。
（一般情况下在发起电路型业务或Speech业务、以及QoS较高的分组业务时，尽可能的将RRC连接建立在DCH上）。
（3）RNC向NodeB发送Radio Link Setup Request消息，请求NodeB分配RRC 连接所需要的特定无线链路资源。
在该消息中包含有建立无线链路所必需的参数（功率、时隙、扰码、midable码等参数）。
（4）在RL成功建立后，RNC使用ALCAP协议发起Iub接口用户面传输承载的建立(用于承载RRC信令的ATM连接，并完成RNC与NodeB同步过程。
（5）RNC在下行CCCH上向UE发送RRC Connection Setup消息。
无线资源管理RRM(一)：资源管理与负载控制
信道配置
码资源管理算法
码分配策略性能指标： 复杂度 • 不多码的数目成反比 • 越小越好 • 尽量使用单码传输
C ( 1 6 , 0 ) ( 1 6 , 0 ) C C ( 8 , 0 ) C ( 8 , 0 ) C ( 1 6 , 1 ) C ( 1 6 , 1 ) C ( 4 , 0 ) C ( 4 , 0 ) C ( 1 6 , 2 ) C ( 1 6 , 2 ) C ( 8 , 1 ) C ( 8 , 1 ) C ( 1 6 , 3 ) C ( 1 6 , 3 )
其中，准入控制、数据调度、切换控制、功率控制内容较多，将在后续 章节中独立讲解。本章主要对资源管理（即信道配置管理）、负载控制两个 模块迚行阐述。
RRM综述
诺西RRM
诹西RAN无线资源管理的基本原则如下：
NodeB 以小区为单位测量总接收功率（PrxTotal）及总发射功率（PtxTotal） 。 NodeB 周期性通过NBAP-c 的 RADIO_RESOURCE_INDICATION 消息向 CRNC 上报PrxTotal 呾PtxTotal。 RNC 上的RRM 组件在收到上述消息后，更新每一个上报小区的负载状态。 RNC上的AC 呾PS 算法以当前小区的负载状态为基础。 在两次无线测量之间，AC 呾PS 估算小区负载变化并更新小区负载状态。 AC 拒绝起呼呾PS NRT业务回退是应对过载的手段。
带宽“按需分配”
ÏÏÏÏ
ÏÏÏÏÏÏ
µ ñ ´ Ù Ê Ò Î Ô Ë Â ¯ ¬ Å À ä Ã ¶ Ì Ð µ Å Ö
¯ ¬ Å À Ö ä Ä §¹ ¶ Ì Ð µ ·Å µ Ð û
信道配置
码资源管理算法
这里的“码资源”即扩频码，对应WCDMA 的信道资源。
无线资源管理RRM(一)：资源管理及负载控制
负载控制 --负载平衡
业务速率改变
越区 通话结束 资源回收 End
信道配置--码资源管理
RRM综述
无线资源管理（RRM，Radio Resource Management）
根据无线资源管理对象的不同划分为： 面向连接的RRM，确保该连接的QoS，并使该条连接占用 的无线资源最少信道配置
无线资源管理（RRM）
1
RRM综述
2
信道分配（RM）
3
负载控制（LC）
信道配置
基本信道配置算法
基本信道配置就是根据CN所请求RAB的QoS特性，将其映 射成接入层各层的相应参数和配置模式： CN请求的QoS 包括： Traffic Classes • Conversational • Streaming • Interactive • Background 速率要求 质量要求（BLER）
无线资源管理RRM（一）
无线资源管理RRM（一）
1
RRM综述
2
信道配置（RM）
3
负载控制（LC）
RRM综述
无线资源管理（RRM，Radio Resource Management）
WCDMA系统是一个自干扰的系统，无线资源管理的过程就是一个 控制自己系统内的干扰的过程
功率是最终的无线资源，最有效地使用无线资源的唯一手段就是严 格控制功率的使用。而功率的使理（RRM，Radio Resource Management）
RRM的目的： 保证CN所请求的QoS 增强系统的覆盖 提高系统的容量 为了保证CN所请求的QoS，需要将QoS映射成接入层的一些特性， 从而利用接入层的资源为本条连接服务-----信道配置。
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无线资源管理（RRM）
裴皎 华信邮电咨询设计研究院有限公司 2005年3月
前言
3G的系统是一个自干扰系统，无线资源管理 的过程就是一个控制自己系统内的干扰的过 程 功率是最终的无线资源，最有效地使用无线 资源的手段，就是严格控制功率的使用。
课程的目标
了解无线资源管理的目的 了解基本的无线资源管理算法： 切换、功率控制、接纳控制、负 荷控制、信道分配、AMR模式控 制等。
①
反向闭环功控的起始点——》 前向快速功控的起始点——》
② ③ ④
⑤
Call is Established!
开环功控对闭环功控的影响
开环功控
开环功率控制
开环功控是接收机测量接收到的宽带导频信号的功率， 并估计传播路径损耗，根据路径损耗计算得到需要发射的 功率。接收到的功率越强，说明收发双方距离较近或有非 常好的传播路径，发射的功率就越小。开环功控只能在决 定接入初期发射功率和切换时决定切换后初期发射功率的 时候使用。
RRM的流程
测量控制 测量
– UE、Node_B、RNC
测量报告 判决、决策 资源的控制，执行
本章小节
RRM的概念 RRM的目的和任务 RRM各算法在呼叫流程中的位置 RRM的流程
课程内容
无线资源管理综述
课程进度
功率控制技术
切换技术
负载控制技术
AMR控制技术
软切换测量导频信号强度迟滞值
导频强度 Ec/Io
导频1
迟滞值
导频2 迟滞值
报告事件1D
时间
软切换测量触发时间延时
导频强度 Ec/Io
导频1
报告范围
导频2
合成的报告范围曲线
导频3 事件触发延时
事件1A 增加小区3到激活集
时间
软切换测量导频功率偏移
导频强度 Ec/Io
导频1
报告范围
导频2
合成的报告范围曲线
在DPCH存在的整个过程都发生作用，用于克服无线传播
路径上的快衰落；外环功控作为闭环功控的辅助，通过 设置闭环功控用到的目标SIR来保证无线链路的质量。
功率控制工作示意图
上行开环功率控制
移动台
信号强 度测量
Node B
或
上下行闭环功率控制
RNC
信号强度测量 上行外环 功率控制
功率调整
预设值
功率调整
移动台
BTS
或
信号强度测量
预设值
快速闭环功率控制 基站检测信噪比SNR，与门限值比较，产生对移动台的功 率控制命令 每0.67 ms更新一次（每秒1500次） 校正开环功率控制未消除的、与下行链路相独立的损耗
慢速闭环功率控制
慢速闭环功控比快速闭环功控慢得多，时间一般是在
TTI（传输时间间隔）级，一个TTI从20ms到80ms不等。
功率控制技术分类
功率控制
开环功率控制 闭环功率控制
上行开环 功率控制
下行开环 功率控制
下行公共 信道功率 控制
外环功率 控制
内环功率 控制
上行专用 信道外环 功率控制
下行专用 信道外环 功率控制
上行专用 信道内环 功率控制
下行专用 信道内环 功率控制
功率控制过程
在WCDMA系统中，上行功控的主要目的是为了保证系 统容量，下行功控的主要目的是减小干扰。 整个功控过程包括上、下行开环功控，上、下行闭 环功控，上、下行外环功控。其中开环功控用于确定物 理信道的初始发射功率；闭环功控作为功控过程的主体
导频3偏移
导频3 事件1B报告触发 事件1A报告触发
时间
软切换测量中禁止某导频影响报告范围
导频强度 Ec/Io
导频1报告Leabharlann 围 报告范围导频 2 导频3
时间
软切换事件1A进入报告
进入事件1A报告触发条件：
NA 10 LogM New CIONew W 10 Log M i (1 W ) 10 LogM Best ( R1a H1a / 2), i 1 当某小区导频强度足够高，应加入激活集时的报告 Mnew :进入报告区的小区导频功率实测值 Mi ：激活集中各小区导频功率当前值 NA：当前激活集中小区数 Mbest : 激活集中最强导频功率 W: 权重参数，由RNC发送到UE ，由RNC指配给UE R1a : 事件1A报告范围常数，由RNC指配给UE H1a：事件1A迟滞参数,通常称为加窗口，由RNC指配给UE CIOnew：监视集中导频功率偏移，由RNC指配给UE
比（SIR），并与目标SIR进行比较，当测量的SIR低于
目标值时给出增加功率的指令，发射方增加一个单位功 率，这个单位功率就是功控步长，从0.5dB到2dB不等，
一般是1dB，也可以变步长改变发射功率。当SIR测量值
高于目标值时，就发出降低一个单位（步长）的功率。 直到满足接收方通信质量为止。
快速闭环功率控制
– 提供针对某用户的功率可以增加该用户的服务质量。 – 这种功率的增加，加大了对其他的用户的干扰，造成服务质量的降 低。
RRM的目的
保证CoreNet请求的QoS 增强系统的覆盖
提高系统的容量
RRM的任务
为了保证CN所请求的QoS，需要将QoS映射成 接入层的一些特性，从而利用接入层的资源为 本连接服务－－信道配置 在保证CN所请求的QoS的前提下，使用户的发 送功率最小，从而减小该UE对整个系统的干扰， 提高系统的容量和覆盖－－功率控制
课程内容
无线资源管理综述 功率控制技术
课程进度
切换技术
负载控制技术
AMR控制技术
3G的切换技术
软切换：
不同基站NodeB间切换 不同RNC间切换
3G系统支持
多种切换技术
更软切换：
同基站不同扇区间切换
硬切换：
异频切换 不同系统间切换
RNC
NodeB
C Iub A
开环功率控制
移动台
Node B
上行接入前缀初始发射功率计算
Preamble_Init_Power = CPICH_Tx_Power – CPICH_RSCP + UL_interference + UL_required_CI CPICH_Tx_Power：基站导频发射功率，手机通过读取系统广播消息（SIB5/6>PRACH sys info list->P-CPICH Tx Power）得到 CPICH_RSCP: 手机实测的基站导频信号码功率 CPICH_Tx_Power – CPICH_RSCP: 链路损耗 UL_interference: 上行链路干扰功率电平，手机通过读取系统广播消息（SIB7）
dB
远近效应
Power Power f f
每个用户对于其他用户都 相当于干扰，远近效应严 重影响系统容量
采用功控技术减少了用 户间的相互干扰，提高 了系统整体容量
功控的目的
由于远近效应，WCDMA系统必须引 入功率控制；引入功率控制后，还能带 来其他的好处：
– 调整发射功率，保持上下行链路的通信质量。 – 克服阴影衰落和快衰落。 – 降低网络干扰，提高系统质量和容量。
预设值
FER
FER
功率控制
Successful Access Attempt
Origination Msg ACCESS
反向开环功控的起始点——》
BTS PAGING Base Sta. Acknlgmt. Order FW TFC TFC frames of 000s PAGING Channel Assnmt. Msg. TFC preamble of 000s RV TFC FW FC Base Sta. Acknlgmt. Order Mobile Sta. Ackngmt. Order RV TFC FW TFC Service Connect Msg. Svc. Connect Complete Msg FW TFC Base Sta. Acknlgmt. Order RV TFC MS Probing
慢速闭环（外环）功控是接收方通过每帧的CRC校验来统 计误帧（块）率（BLER），当误帧率高于目标值时就提 高SIR目标值，通过快速闭环功控实现通信质量的提高； 当误帧率低于目标值时就降低SIR目标值，通过快速闭环
功控实现刚好的通信质量，以降低不必要的功率发射。
慢速闭环功率控制
移动台
Node B
或
遇到“阴影效应”的问题，必须实时改变发射
功 率，才能保证在这一地区的通信质量。
功率控制解决的问题－补偿衰落
由于移动信道是一个衰落信道，快速闭环功控可以 随着信号的起伏进行快速改变发射功率，使接收电平 由起伏变得平坦。
本章小节
开环功率控制 闭环功率控制
– – – – 上行内环功率控制 上行外环功率控制 下行内环功率控制 下行外环功率控制
得到
UL_required_CI: 上行前导正确解调所需信噪比常数,手机通过读取系统广播消息 （SIB5/6->PRACH sys info list->Constant value）得到 PCPCH接入前缀传输功率设定与随机接入信道采取相同功率估算方法
快速闭环功率控制
快速闭环功控在每个时隙（0.67ms）进行一次，功 控频率是1500Hz。接收机在每个时隙测量信道的信噪
软切换测量报告
导频强度 Ec/Io 导频1
DT
DT
DT
As_Th + As_Th_Hyst AS_Th – AS_Th_Hyst
As_Rep_Hyst
导频 2
导频 3 时间 激活集中只存在小区1 事件1A 事件1C 事件1B 增加小区2到激活集 小区3替换小区1 激活集中删除小区3