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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:方世賢
研究生(外文):Shih-Hsien Fang
論文名稱:適用於寬頻分碼多工存取系統中的一個高資源使用效率之頻道化碼配置方法
論文名稱(外文):A Resource-Efficient Channelization Code Assignment Approach for W-CDMA
指導教授:陳文村陳文村引用關係
指導教授(外文):Wen-Tsuen Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:資訊工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:23
中文關鍵詞:寬頻分碼多工存取第三代行動通訊系統頻道化碼
外文關鍵詞:OVSFchannelization codeW-CDMA3G
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近年來使用者對於具有高傳輸速率、高度傳輸速率調整彈性、以及服務品質保證之多樣化服務的需求呈現爆發性的成長,因而促成了第三代通訊系統的發展。第三代通訊系統標準的一個重要成員Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) 採取寬頻分碼多工存取 (W-CDMA) 做為其無線接取方式。UMTS使用Orthogonal Variable Spreading Factor (OVSF) 的編碼方式供使用者存取實體頻道,並區隔各實體頻道。當使用者發出的服務要求被系統接受後,系統將會給予該使用者一組或數組OVSF碼,以接取一條或多條實體頻道而使用服務。OVSF碼的善用與否將決定頻寬的使用效率。
OVSF碼的產生是遵循二元樹的架構,此二元樹中的任一節點 (node) 皆代表一組OVSF碼。OVSF碼的長度是可變動的 (variable),碼的長度越長則其所能提供的傳輸速率越低,長度越短則傳輸速率越高。對任一組OVSF碼而言,只有在 i) 該碼對應的節點至此二元樹之根節點 (root) 的路徑上,每一個經過的節點所對應的OVSF碼皆未被使用,以及 ii) 以該碼為根節點的子樹 (sub tree),其下所包含的每一節點對應的OVSF碼皆未被使用時,該OVSF碼才能夠被系統用以分配給使用者。
由於OVSF碼的產生是遵循二元樹的架構,其數量便因而受到限制,且任一OVSF碼均需在其上 (以該碼之節點為出發點至根節點) 與其下 (以該碼之節點為根節點之子樹) 皆無已被分配的OVSF碼時才可使用,此性質將導致可提供高傳輸速率的OVSF碼之數目急遽地減少,這對於需要高傳輸速率的服務要求來說相當地不利。
另外,在頻道分配的範躊裡存在兩項受到高度關注的問題。其中一項是服務要求拒絕 (call block),此問題的成因是由於系統之可用頻道不足,使得系統無法滿足此服務要求,結果便是必須拒絕接受此要求。另一項問題,也是更嚴重的,是因為頻道無法利用使得服務要求遭到拒絕的問題 (code blocking)。此問題的癥結是系統之所有可用頻道可提供的傳輸速率在總數量上是足夠該服務要求所需,但是頻道資源處於零碎 (fragmentation) 的狀態,各可用頻道能提供的傳輸速率皆不足以滿足該服務要求,使得系統仍然無法對其提供服務。
在本篇論文中,我們針對以上的問題,提出了一套OVSF碼之分配與再分配的方法,目的在達到高度的頻道資源使用效率,進而改善服務要求面臨OVSF碼無法利用的窘況,並提升需要高傳輸速率的服務要求之接受率。
我們在本篇論文中提出的OVSF碼配置與重置的方法,其遵循的原則是使被分配的OVSF碼能夠聚集地較為緊密,藉此避免此二元樹中的資源過於零碎,同時也就能保留住最多的能提供高傳輸速率的OVSF碼。我們定義了一項度量的標準,供OVSF碼配置與重置方法做為在選取最適於配置與重置的OVSF碼時的依據。此度量標準稱為 “重置複雜度”,其立論點是: 對於任意一組可用的OVSF碼而言,1.以該OVSF碼的同儕碼 (brother code) 為根節點的子樹,其下被配置的OVSF碼之傳輸速率總值越大,對該同儕碼進行處理使其成為可用的狀態的成本則越高,2.該子樹下被配置的可提供較高傳輸速率的OVSF碼數目越多,對該同儕碼做處理使其成為可用的狀態的成本亦越高。OVSF碼配置方法會選取重置複雜度最高的可用碼直接分配給服務要求,OVSF碼重置方法選取重置複雜度最低的可用碼,經過處理使其同儕碼亦能使用,如此則產生一組傳輸速率較高的OVSF碼,以此類推。
我們對所提出的方法進行程式模擬,並且也對先前已提出的做法進行建構與模擬,然後將兩方面的結果作一個比較。我們衡量效能的標準為1.服務要求拒絕之機率,2.頻道無法供服務要求利用的機率,以及3.前兩種機率的總和。
首先,經由模擬結果我們發現,我們所提出的OVSF碼配置方法與以往的做法相較之下,頻道無法供服務要求利用的機率較低,但是服務要求拒絕機率會較高。因為頻道無法供服務要求利用的發生代表OVSF碼二元樹的使用效率不佳,所以該情況的發生機率應該儘可能地降低。我們在比較此兩種機率的總和時,發現我們所提出的OVSF碼配置方法其機率總值較低,因此能提供更好的服務品質。此外,在我們所提出的OVSF碼配置方法與重置方法合併使用下,頻道無法供服務要求利用的情形完全不會發生,而只會存在服務要求拒絕之情形。另外,我們所提出的方法對於需要高傳輸速率的服務要求之接受機率亦有相當程度的提升。

Data services with diverse rate and QoS requirements are going to be realized in 3G mobile networks. Due to the scarcity of bandwidth available in a wireless environment, the efficient use of the spectrum plays an important role in the overall system performance. In UMTS/W-CDMA, Orthogonal Variable Spreading Factor (OVSF) codes are used to achieve the separation between different physical channels, and they are considered an important and valuable wireless access resource. Currently there exist two types of problems when considering the channelization code assignment. In addition to the well-known call blocking problem that call requests are rejected due to insufficient code resource, a coarse use of these codes will incur the code blocking problem and result in poor call admission performance. Furthermore, due to the inherent tree properties of the OVSF codes, the amount of codes existing in the code tree drops significantly with the increase of their rate support, which made the admission of high-rate call requests much more difficult than low-rate ones. To address these problems, we propose an OVSF channelization code assignment scheme and a channelization code re-assignment scheme to efficiently utilize the OVSF codes. By simulations, we find that both of our proposed schemes exhibit superior performance in reducing the code blocking probability.

CHAPTER 1 INTRODUCTION 1
CHAPTER 2 PROBLEM DESCRIPTION 3
CHAPTER 3 PROPOSED APPROACH 6
3.1 General Description 6
3.2 Channelization Code Assignment Scheme 8
3.3 Channelization Code Re-Assignment Scheme 9
3.4 Algorithm 11
CHAPTER 4 SIMULATION RESULTS 16
CHAPTER 5 CONCLUSIONS AND FUTURE WORKS 20
REFERENCES 22

[1] http://www.3gpp.org
[2] 3GPP TS 25.213, Spreading and Modulation (FDD).
[3] E. Dahlman, B. Gudmundson, M. Nilsson, A. Skold, “UMTS/IMT-2000 based on wideband CDMA”, IEEE Communications Magazine, volume 36, pp: 70-80, Sept. 1998.
[4] F. Adachi, M. Sawahashi, K. Okawa, "Tree-structured generation of orthogonal spreading codes with different lengths for forward link of DS-CDMA mobile radio”, Electronics Letters, volume 33, pp. 27—28, Jan. 1997.
[5] Thit Minn and Kai-Yeung Siu, “Dynamic Assignment of Orthogonal Variable -Spreading-Factor Codes in W-CDMA”, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, volume 18, pp. 1429—1440, Aug. 2000.
[6] Ray-Guang Cheng and Phone Lin, “OVSF Code Channel Assignment for IMT-2000,” in Proc. IEEE VTC ’00, volume 3, 2000, pp. 2188 -2192.
[7] Harri Holma and Antti Toskala, WCDMA for UMTS. Wiley, 2000.
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[9] Chih-Lin I and R.D. Gitlin, "Multi-code CDMA wireless personal communications networks," in Proc. IEEE ICC '95, volume: 2, 1995, pp. 1060-1064.
[10] Chih-Lin I, G.P. Pollini, L. Ozarow, R.D. Gitlin, "Performance of multi-code CDMA wireless personal communications networks," in Proc. IEEE VTC ‘95, volume 2, 1995, pp. 907-911.
[11] Jun Chen, Jiangzhou Wang, Mamoru Sawahashi, "MCI cancellation for multicode wideband CDMA systems", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, volume 20, pp. 450-462, Feb. 2002.
[12] 3GPP TS 25.107, QoS Concept and Architecture.

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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