于 飛，王一驄，張 揚(yáng)

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國(guó)際電信聯(lián)盟ITU公認(rèn)的第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)主要有CDMA2000、WCDMA以及T D—SCDMA，分別由美國(guó)、歐洲與日本以及我國(guó)提出，他們具有性能好、頻譜利用率高、覆蓋范圍廣、能適應(yīng)寬帶多媒體通信要求等優(yōu)點(diǎn)。本文主要是基于WCDMA技術(shù)對(duì)移動(dòng)通信無線資源管理的技術(shù)進(jìn)行研究探討。

1 WCDM A系統(tǒng)簡(jiǎn)介

WCDMA由3GPP具體制定，以GSM MAP核心網(wǎng)為基礎(chǔ)，將UTRAN，即UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)，作為無線接口的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)。WCDMA作為一個(gè)帶寬直擴(kuò)碼分多址系統(tǒng)，采用頻分雙工（FDD）方式以及直接序列擴(kuò)頻碼分多址（DS-CDMA）的方式，碼片速率達(dá)到3.84Mcps，載波帶寬為5MHz。

WCDMA采用更加靈活的系統(tǒng)操作，有效利用了空間的接收和發(fā)射分集、頻率選擇性分集，通過Thrbro信道編解碼來獲得較高的數(shù)據(jù)傳輸速率。目前，WCDMA擁有Release 99、Release 4、Release 5、Release 6等多個(gè)版本，其中，Release99版本能夠提供實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和終端的全部基礎(chǔ)，包括通用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的全部功能基礎(chǔ)；其他的版本多是對(duì)Release99的補(bǔ)充和完善，優(yōu)化了技術(shù)體制和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步增加新的業(yè)務(wù)，為 WCDMA體制的延續(xù)性提供了保證。

2 WCDMA的無線資源管理

無線資源管理（Radio Resource Management，簡(jiǎn)稱RRM）包括時(shí)間資源、頻率資源，碼資源、空間資源、功率資源以及存儲(chǔ)資源等，主要是對(duì)通信系統(tǒng)可以支配的所有無線資源進(jìn)行分派和管理，其基本出發(fā)點(diǎn)是在信道的狀態(tài)因信號(hào)衰落和干擾而起伏變化的狀況，且網(wǎng)內(nèi)話務(wù)量分布不均勻下，設(shè)法靈活和及時(shí)地分配、調(diào)整可用資源；其核心問題是在保證網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的前提下提高頻譜利用率。

WCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的無線資源管理包括頻率、時(shí)隙、小區(qū)、碼字和傳輸功率等，而RRM為WCDMA提供的服務(wù)主要有：首先，信息廣播服務(wù)，即在一定的區(qū)域范圍內(nèi)廣播非接入層的信息，信息以無應(yīng)答方式轉(zhuǎn)移并且能夠重復(fù)傳輸廣播信息；其次，控制服務(wù)，即能夠建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的連接，并保證在建立的初級(jí)階段能完成一條初始信息的轉(zhuǎn)移；再次，尋呼服務(wù)，即將信息發(fā)送給特定的用戶，信息以無應(yīng)答方式轉(zhuǎn)移；最后，通知廣播服務(wù)，即將信息發(fā)送給一定區(qū)域范圍內(nèi)的所有用戶，信息同樣以無應(yīng)答方式轉(zhuǎn)移。其基本流程為：測(cè)量控制——測(cè)量UE（用戶設(shè)備）、NodeB（節(jié)點(diǎn)B）、RNC（無線網(wǎng)絡(luò)控制）——測(cè)量報(bào)告——判決、決策——資源的控制和執(zhí)行。

3 無線資源管理的關(guān)鍵技術(shù)

無線資源管理技術(shù)直接關(guān)系到移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能和用戶的服務(wù)質(zhì)量，是無線移動(dòng)通信系統(tǒng)中不可忽視的重要部分，WCDMA的無限資源管理主要包括以下幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

3.1 呼叫接納控制（Call Admission Contro l，簡(jiǎn)稱CAC）

WCDMA本身是一個(gè)自干擾的系統(tǒng)，對(duì)于新呼叫的介入會(huì)對(duì)系統(tǒng)正在接收服務(wù)的呼叫產(chǎn)生不同程度的干擾，影響系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。另外，當(dāng)系統(tǒng)本身負(fù)載較重時(shí)，新的呼叫的接入還有可能造成激活呼叫的終端，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為了解決這一問題，并擴(kuò)大系統(tǒng)的容量，呼叫接納技術(shù)被廣泛采用，以便系統(tǒng)能夠根據(jù)當(dāng)時(shí)的負(fù)載情況和穩(wěn)定性來判斷是否接入新的呼叫。通過研究，當(dāng)出現(xiàn)新呼叫到達(dá)系統(tǒng)、已激活呼叫增加業(yè)務(wù)以及越區(qū)切換呼叫到達(dá)新小區(qū)這3種情況需要進(jìn)行呼叫接納控制。

3.2 功率控制（Power Control，簡(jiǎn)稱PC）

在WCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中，作為手持終端的移動(dòng)臺(tái)是由電池來提供能量的，其發(fā)射功率受限，另外，系統(tǒng)還存在無法克服“遠(yuǎn)近效應(yīng)”的問題。為了延長(zhǎng)終端的待機(jī)時(shí)間并保障信息的暢通，WCDMA系統(tǒng)必須引入功率控制來限制移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率。此外，切換控制還能調(diào)整發(fā)射功率，克服陰影衰落和快衰落，保障上下行鏈路的通信質(zhì)量。功率控制分為開環(huán)和閉環(huán)兩種方式，其中開環(huán)功率控制是依據(jù)測(cè)量結(jié)果來評(píng)估干擾水平和路徑損耗；閉環(huán)功率控制則是保證基站接受的每個(gè)信號(hào)的比特能量趨于平衡。因此，要想有效地使用無線資源就必須嚴(yán)格的進(jìn)行功率控制。

3.3 切換控制（Hand Off Contro l，簡(jiǎn)稱HOC）

由于通信系統(tǒng)的不斷更新，相鄰的小區(qū)之間有可能使用的是不同的載波頻率，導(dǎo)致移動(dòng)臺(tái)在小區(qū)邊界切換到新的小區(qū)是必須進(jìn)行硬切換，即中斷業(yè)務(wù)的信息通道。而軟切換則是指當(dāng)相鄰小區(qū)使用相同頻率的時(shí)候，移動(dòng)臺(tái)可以在不中斷原有連接的情況下進(jìn)行新目標(biāo)小區(qū)的連接。相較而言，軟切換可以提高通信線路的穩(wěn)定性，產(chǎn)生了宏分集增益，不過也占用了更多的信息資源。WCDMA系統(tǒng)中的切換類型可以分為FDD模式下的軟/硬切換、FDD/TDD切換等。

3.4 負(fù)載控制（Load Contro l，簡(jiǎn)稱LC）

負(fù)載控制是指在呼叫保持階段，依據(jù)當(dāng)時(shí)的情況動(dòng)態(tài)地調(diào)整無線資源的配置，優(yōu)化無線資源的利用。負(fù)載控制可以在出現(xiàn)過載的情況下使系統(tǒng)迅速地回到無線網(wǎng)絡(luò)所規(guī)定的目標(biāo)負(fù)載值，避免系統(tǒng)出現(xiàn)超負(fù)荷下干擾增加及QOS下降的情況，保障特殊用戶的服務(wù)質(zhì)量。為降低系統(tǒng)的負(fù)載機(jī)率，可以從拒絕執(zhí)行來自UE的下行鏈路功率升高指令、切換到另一個(gè)WCDMA載波、以控制方式停止呼叫以及減少分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的吞吐量等方面來解決。

4 結(jié)論

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，未來對(duì)于全球通信的需要以及對(duì)不同系統(tǒng)、多種新技術(shù)、各種增值業(yè)務(wù)的要求，將會(huì)給無線資源管理技術(shù)的發(fā)展帶來諸多新的挑戰(zhàn)。而未來移動(dòng)通信系統(tǒng)的空中接口標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)以可以支持更高無線信道傳輸速率和具有向下

1-C 軸；2，6，12，13，18-軸承蓋；3-圓螺母；4，16-角接觸球軸承；5-深溝球軸承；7-A軸伺服電機(jī)；8-A軸電機(jī)安裝板；9 ，11-同步帶輪；10，17-A軸；14-主軸安裝塊；15-主軸；19-叉臂；20-安裝座

五軸頭的C軸和A軸采用45鋼制造，以保證五軸頭的剛性，同時(shí)為減輕重量，其余的零件材料采用鋁合金。五軸頭的傳動(dòng)過程為：C軸伺服電機(jī)安裝在軸承蓋2上，不經(jīng)過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)C軸旋轉(zhuǎn)，A軸伺服電機(jī)7安裝在叉臂19內(nèi)，通過同步帶傳動(dòng)來驅(qū)動(dòng)A軸，帶動(dòng)主軸15擺動(dòng)。整個(gè)五軸頭通過安裝座20安裝在雕刻機(jī)上。五軸頭的運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定為：

1）A軸擺動(dòng)角度為±90°，C軸回轉(zhuǎn)角度為±180°；

2）A 軸擺動(dòng)速度為0～10(r/min),C軸回轉(zhuǎn)速度為0～20(r/min)。

C軸的軸承配置為上支承使用兩個(gè)背對(duì)背安裝的角接觸球軸承7204C，以承受雙向的軸向載荷，下支承使用一個(gè)深溝球軸承6306，以承受徑向載荷；A軸的軸承配置為左右支承使用一對(duì)相對(duì)安裝的角接觸球軸承7200AC，以承受軸向載荷和徑向載荷。為便于裝配，各個(gè)軸承外圈與座孔的配合設(shè)計(jì)為間隙配合，座孔公差為H7；軸承內(nèi)圈與軸的配合則為過渡配合，軸公差為h7。

X軸、Y軸、C軸的伺服電機(jī)采用安川SGMAH-04AAA41伺服電機(jī)，功率為400W；Z軸伺服電機(jī)采用安川SGMAH-04AAA2C伺服電機(jī)，帶制造動(dòng)器，功率為400W。這四個(gè)軸都由伺服電機(jī)不通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)。A軸伺服電機(jī)采用安川SGMAH-01AAA41伺服電機(jī)，功率為100W，經(jīng)過同步帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)A軸回轉(zhuǎn)。同步帶選用節(jié)距為5.080mm的XL型T型同步帶。小帶輪齒數(shù)為12，大帶輪齒數(shù)為36，傳動(dòng)比為3：1。

主軸電機(jī)采用伺服直流電機(jī)，刀具通過專用夾頭直接安裝在主軸電機(jī)輸出軸上。主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速為0～8 000r/min，通過專用的PWM調(diào)速模塊調(diào)節(jié)。

4 結(jié)論

本文的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，且造價(jià)較低，通過設(shè)置合理的切削用量就可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的切削實(shí)驗(yàn)，為五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)的研發(fā)提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

[1]杜玉湘，陸啟建.五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用.機(jī)械制造與研究，2008.

[2]張政潑，覃學(xué)東.五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的結(jié)構(gòu)性能分析與設(shè)計(jì)探討.裝備制造技術(shù)，2009.