信道分配方案

在用於無線和蜂窩網路的無線電資源管理中，信道分配方案分配到基站、接入點和終端設備的頻寬和通信信道，目標是實現比特/秒/赫茲/台站級別的頻譜效率最大化，但仍通過頻率重用保證一定的服務等級，避免共享頻寬的臨近小區或網路中的同信道干擾和相鄰信道干擾。

基本介紹

• 中文名：信道分配方案
• 外文名：NUFCA
• 分類：固定和動態
• 目的：防止同信道干擾和相鄰信道干擾
• 學科：通信工程

策略類型

1. 固定：固定信道分配（fixed channel allocation，FCA）：網路運營商手動分配
2. 動態：
3. 動態信道分配（dynamic channel allocation，DCA）
4. 動態頻率選擇（dynamic frequency selection，DFS）
5. 擴頻

固定信道分配

在固定信道分配（Fixed Channel Allocation或Fixed Channel Assignment，簡稱均為FCA）的蜂窩網路中，每個單元被預先分配一組頻率信道。固定信道分配需要手動規劃頻率，這對於時分多址和頻分多址為基礎的系統是一個艱巨的任務，因為這樣的系統對於重複使用相同信道的臨近單元的共信道干擾高度敏感。另一個缺點是使用固定信道分配的時分多址和頻分多址系統不論單元中的客戶數量如何，單元中的信道都保持恆定。這會在一些單元的流量擁擠而其他單元中有空閒容量時出現流量堵塞和一些調用丟失。

如果固定信道分配與常規FDMA和或TDMA組合，可以通過單元傳送固定數量的語音信道。新的調用只能通過未使用的信道連線。如果所有信道被占用，則此系統中的新調用被阻塞。但也有幾個動態的無線資源管理方案可以與FCA結合使用。簡單的形式是流量自適應切出閾值，這意味著在兩個相鄰單元之間重疊的電話調用可以被迫使切換到低負載的單元。如果FCA與擴頻相結合，理論上信道的最大數目不是固定的，但在實踐中將套用最大限制，因為太多的調用將引起過高的同信道干擾電平，導致質量存在問題。擴頻允許細胞呼吸被套用，允許過載的單元從共享相同頻率的附近單元借用容量（根據單元中的最大並發調用數）。

FCA可以使用借貸策略擴展為DCA系統，單元可以從被移動交換中心（MSC）監管的相鄰單元借用信道。

DFS

動態頻率選擇（Dynamic Frequency Selection，DFS）可以套用於具有數個相鄰的非集中控制接入點的無線網路中。接入點自動選擇干擾級別低的信道。IEEE 802.11h無線區域網路標準支持DFS。DFS也是5470-5725MHzU-NII雷達迴避帶的強制要求。

DCA

一種更有效率的信道分配方式是動態信道分配（Dynamic Channel Allocation或Dynamic Channel Assignment，DCA），其中的語音信道非永久性的分配給單元，代替每個調用請求都使基站從MSC請求分配信道。它按照滿足下列標準的算法分配信道：

• 在未來阻塞相鄰單元和重用距離的可能性
• 候選信道的使用頻率
• 整個系統的平均阻塞機率
• 瞬時信道占用分布

它需要MSC收集信道占用、流量分布和接收信號強度指標（RSSI）的實時數據。DCA方案是時分多址/頻分多址為基礎的蜂窩網路系統（例如GSM）的建議方案，但目前未在任何產品中使用。正交頻分多址系統被諸如4G蜂窩系統的下行鏈路使用，可以被視為是對每個單獨子載波以及每個時隙執行DCA。

DCA可以被進一步分類為“集中式”與“分散式”。一些集中式DCA方案是：

• 首個可用（FA）：將滿足重用距離要求的首個可用信道分配給調用
• 局部最佳化動態分配（LODA）：基於相鄰單元未來阻塞機率的成本函式
• 在重用環上按最大使用量選擇（RING）：在共信道集合中選擇大多數單元在使用的候選信道

DCA和DFS消除了繁瑣的手動規劃頻率工作。DCA也能處理突發單元流量和更有效地利用蜂窩無線網資源。DCA允許單元中信道數量隨著業務負載而變化，能以小的成本增加信道容量。

擴頻

擴頻可以被視為是複雜的DCA算法的替代品。擴頻避免了相鄰單元之間的同信道干擾，因為鄰近單元中的用戶使用相同擴展碼的機率是不顯著的。因此，基於擴頻和FDMA的組合在蜂窩網路中放寬了頻率信道分配問題，例如CdmaOne和3G系統。擴頻還便於中央控制的基站根據業務負載動態地相互借用資源，只需增加一個單元的最大並發用戶數（小區中用戶的最大容許干擾級別）並減少相鄰單元的該數值。用戶在基站覆蓋區域之間的重疊可以在小區之間傳輸（稱為細胞呼吸），或者可以通過準入控制和流量整形來調節業務。

然而，擴頻的頻譜效率低於非擴頻技術，如果後一種方案下用良好的DCA方案最佳化。尤其是正交頻分復用調製是擴頻的一個有趣替代品，因為因為其能夠在沒有複雜均衡的情況下抵抗寬頻信道的多徑傳播。正交頻分復用可以為同一小區用戶之間的上行鏈路多址使用正交頻分多址擴展。為了避免小區間干擾，FDMA配合DCA或DFS是受人關注的。這個概念的一個例子是上面提過的IEEE 802.11h標準。正交頻分復用和使用DCA的正交頻分多址經常作為4G無線系統的替代品。

基於逐個分組的固定信道分配

在基於分組的數據通信服務中，通信是突發的，並且業務負載迅速變化。為了較高的頻譜效率，DCA應該在逐個分組的基礎上執行。逐包DCA的算法的示例是動態分組分配（Dynamic Packet Assignment，DPA）、動態單頻率網路（Dynamic Single Frequency Networks，DSFN）和分組和資源計畫調度（Packet and resource plan scheduling，PARPS）。