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頻道分配方案

在用於無線和蜂巢式網路的無線電資源管理（英語：Radio resource management）中，頻道分配方案分配到基地台、存取點和終端裝置的頻寬和通訊頻道，目標是實現位元/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頻道干擾（英語：Co-channel interference）和相鄰頻道干擾（英語：Adjacent channel interference）。

頻道分配方案兩種策略類型之一：[1]

  1. 固定：固定頻道分配（fixed channel allocation，FCA）：網路業者手動分配
  2. 動態：
    1. 動態頻道分配（dynamic channel allocation，DCA）
    2. 動態頻率選擇（dynamic frequency selection，DFS）
    3. 展頻

固定頻道分配

在固定頻道分配（Fixed Channel Allocation或Fixed Channel Assignment，簡稱均為FCA）的蜂巢式網路中，每個單元被預先分配一組頻率頻道。固定頻道分配需要手動規劃頻率，這對於分時多重進接和分頻多重進接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頻道的臨近單元的共頻道干擾高度敏感。另一個缺點是使用固定頻道分配的分時多重進接和分頻多重進接系統不論單元中的客戶數量如何，單元中的頻道都保持恆定。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呼叫遺失。

如果固定頻道分配與常規FDMA和或TDMA組合，可以通過單元傳送固定數量的語音頻道。新的呼叫只能通過未使用的頻道連接。如果所有頻道被占用，則此系統中的新呼叫被阻塞。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呼叫可以被迫使切換到低負載的單元。如果FCA與展頻相結合，理論上頻道的最大數目不是固定的，但在實踐中將應用最大限制，因為太多的呼叫將引起過高的同頻道干擾電平，導致品質存在問題。展頻允許細胞呼吸被應用，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行呼叫數）。

FCA可以使用借貸策略擴充為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頻道。

DFS

動態頻率選擇（Dynamic Frequency Selection，DFS）可以應用於具有數個相鄰的非集中控制存取點的無線網路中。存取點自動選擇干擾級別低的頻道。IEEE 802.11h（英語：IEEE 802.11h） 無線區域網路標準支援DFS。DFS也是5470-5725 MHz U-NII雷達迴避帶的強制要求。[2]

DCA

一種更有效率的頻道分配方式是動態頻道分配（Dynamic Channel Allocation或Dynamic Channel Assignment，DCA），其中的語音頻道非永久性的分配給單元，代替每個呼叫請求都使基地台從MSC請求分配頻道。它按照滿足下列標準的演算法分配頻道：

  • 在未來阻塞相鄰單元和重用距離的可能性
  • 候選頻道的使用頻率
  • 整個系統的平均阻塞概率
  • 瞬時頻道占用分布

它需要MSC收集頻道占用、流量分布和接收訊號強度指標（英語：RSSI）（RSSI）的即時資料。DCA方案是分時多重進接/分頻多重進接為基礎的蜂巢式網路系統（例如GSM）的建議方案，但目前未在任何產品中使用。[來源請求]正交分頻多重進接系統被諸如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槽執行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頻道分配給呼叫
  • 局部最佳化動態分配（LODA）：基於相鄰單元未來阻塞概率的成本函式
  • 在重用環上按最大使用量選擇（RING）：在共頻道集合中選擇大多數單元在使用的候選頻道[需要解釋]

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

展頻

展頻可以被視為是複雜的DCA演算法的替代品。展頻避免了相鄰單元之間的同頻道干擾，因為鄰近單元中的使用者使用相同擴充碼的概率是不顯著的。因此，基於展頻和FDMA的組合在蜂巢式網路中放寬了頻率頻道分配問題，例如CdmaOne和3G系統。展頻還便於中央控制的基地台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行使用者數（小區中使用者的最大容許干擾級別）並減少相鄰單元的該數值。使用者在基地台覆蓋區域之間的重疊可以在小區之間傳輸（稱為細胞呼吸），或者可以通過准入控制和流量整形來調節業務。

然而，展頻的頻譜效率低於非展頻技術，如果後一種方案下用良好的DCA方案最佳化。尤其是正交分頻復用調變是展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頻道的多徑傳播。正交分頻復用可以為同一小區使用者之間的上行鏈路多址使用正交分頻多重進接擴充。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（英語：IEEE 802.11h）標準。正交分頻復用和使用DCA的正交分頻多重進接經常作為4G無線系統的替代品。

基於逐個封包的固定頻道分配

在基於封包的資料通訊服務中，通訊是突發的，並且業務負載迅速變化。為了較高的頻譜效率，DCA應該在逐個封包的基礎上執行。逐包DCA的演算法的範例是動態封包分配（Dynamic Packet Assignment，DPA）、動態單頻率網路（英語：Dynamic Single Frequency Networks）（Dynamic Single Frequency Networks，DSFN）和封包和資源計劃排程（Packet and resource plan scheduling，PARPS）。

參見

外部連結

參考資料

  1. ^ Guowang Miao, Jens Zander, Ki Won Sung, and Ben Slimane, Fundamentals of Mobile Data Networks, Cambridge University Press, ISBN 1107143217, 2016.
  2. ^ 5GHz agreement. Ntia.doc.gov. 2003-01-31 [2012-08-29]. （原始內容存檔於2011-07-19）. 
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