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      基于TD-SCDMA的R4與HSDPA混合組網系統級性能研究[圖]
      [ 通信界 / 佚名 / www.sdgj0817.com / 2012/12/7 13:44:07 ]
       

      高速下行數據接入(HSDPA) 是的無線增強型技術,簡稱TD-HSDPA。隨著時分同步碼分多址(TD-SCDMA) 通信系統建網過程中HSDPA 的引入,網絡中高速不對稱數據服務可以被支持,這樣以來網絡容量大幅度增加,運營商投入成本也不斷降低,最終為TD-SCDMA 向更高數據傳輸速率和更高容量提供了一條平穩的演進途徑。目前R4 和的混合組網方式是比較合理的組網方式,不僅可以減少建設成本,而且降低了管理維護和優化的復雜度。

      為了提升HSDPA 業務速率,系統對HSDPA 業務的業務信道- 高速物理下行鏈路共享信道(HS-PDSCH) 通常會配置比較高的固定發射功率,而業務信道缺乏快速功率控制的處理機制,同時小區內用戶動態調度又會帶來干擾環境波動性,因此承載業務的這些用戶可能會對周邊承載語音業務(R4 業務) 的用戶存在較大的干擾,引發語音用戶小區發射功率迅速攀升,從而直接導致高速下行數據接入業務和語音業務聯合組網整體性能的急劇惡化。文章通過優化HSDPA 單載波發射功率進行細致的系統級仿真研究,并提出相應的R4 與HSDPA 業務混合組網的解決方案[1-2]。

      1 TD-SCDMA 系統單時隙速率的理論計算

      要計算TD-SCDMA 系統單時隙速率,首先需要計算TD-SCDMA 的個下行時隙所能承載的理論最高數據速率。根據第三代合作伙伴計劃協議TS25.224,1 個時隙的數據塊大小是704 個碼片(chips),承載數據的高速物理下行共享信道擴頻因子(SF)=1 或16,文章按SF=1 計算(SF=16 結果一樣),則有:

      由式(1) 得到單個時隙的理論最高速率為563.2 kbit/s。如果最多用個下行時隙(除廣播信道TS0 外,還必須留有1 個下行時隙承載下行信令和控制信息,如HS-SCCH)來承載,那么單載波的理論速率將達到563.2 kbit/s×5=2.8 Mbit/s。如果在引入N 頻點組網技術后,還可以實現多載波捆綁HSDPA,用戶終端(UE) 可以同時接收多個載波的數據,數據速率將得到成倍提高(N×2.8 Mbit/s)。

      和HSDPA 混合組網系統級仿真研究及外場實際測試中空口承載能力(即小區平均吞吐量)和UE 所處位置的無線環境、單一小區同時在線個數、小區覆蓋半徑等有較大關系,即按上下行時隙配置比1:5 計算出的單載波理論速率2.8 Mbit/s,是系統級仿真性能研究和外場實際性能測試的理論值上限。對于實際建網系統而言,當通過預留配置1 個下行時隙去承載下行控制信道以及下行伴隨信道(ADPCH)規避對小區(CS)業務的干擾及交叉時隙的干擾時,R4 和HSDPA 混合組網系統級仿真研究和實際建網的上下行時隙配置比則為2:4[3]。

      2 TD-SCDMA 系統級仿真原理

      實際的HSDPA 系統通過自適應調制和編碼調整數據速率以滿足信道質量,而信道質量反應在UE 接收載干比(C/I)上,C/I 的計算公式為:

      為用戶單碼道的接收功率;α 為本小區干擾抑制因子,α聯合檢測因子× 非正交因子;I own 為本小區干擾功率;I other 為來自其他小區的干擾功率;為下行熱噪聲功率。

      文章中R4 和HSDPA 混合組網系統級仿真研究中需要分析本小區目標用戶受到本小區其他用戶及相鄰其他小區用戶承載不同業務帶來的干擾情況。

      通過測量當前接收的C/I 來判斷信道質量的好壞,根據當前的信道質量在協議規定的傳輸格式及資源組合(TFRC)表中選擇合適的數據塊大小(TBS) 以及調制編碼方式,同時UE 還將對當前傳輸時間間隔(TTI)接收到的數據塊進行解碼,最后將確認的響應/否認應答信息以及TFRC 信息一起作為信道質量指示(CQI),通過上行專用物理信道(HS-SICH)信道上報給節點B,節點B 根據收到的CQI 信息在下一個內發送合適的數據塊。當多在線時,還要考慮到使用的調度算法,使用最多的是以下3 種基本調度算法:

      基于最大載干比的調度算法對用戶輪詢調度的算法兼顧時間與資源的比例公平調度PF 算法文章中R4 和HSDPA 混合組網系統級仿真研究中需要兼顧無線信道質量和用戶調度的公平性,因此選取比例公平調度算法作為基本調度算法。因此采用選取部分公平調度算法作為基本調度算法,分析不同發射功率下引入HSDPA 業務前后R4 業務所有小區下行平均發射功率變化及引入R4 業務前后全網小區平均吞吐量變化[4]。

      3 TD-SCDMA 系統級仿真場景設置

      根據表1 和表2 的仿真條件,一方面可以對比出不同發射功率下引入HSDPA 業務前后R4 業務所有小區下行平均發射功率變化;另一方面可以對比引入R4 業務前后全網小區平均吞吐量變化。

      圖1(a) 為TD-HSDPA 獨立載波組網,即同一扇區內、在該網內獨享一個載波,只提供HSDPA 業務;A性能仿真數據見表3 中的引入R4 業務前TD-HSDPA 小區平均吞吐量(三時隙)。

      4 TD-SCDMA 系統級仿真結果

      4.1 引入R4 業務后HSDPA 基礎性能

      引入R4 業務后HSDPA 系統級仿真結果分析如下:

      (1)引入R4 業務( 加入快衰落后且當HSDPA 業務單載波為時,CASE 3( 圖1(c)) 下的HSDPA 小區平均吞吐量比在CASE 1( 圖1(a)) 下的小區平均吞吐量低7.1%。

      (2)引入R4 業務( 加入快衰落) 后且當HSDPA 業務單載波為時,CASE 3( 圖1(c)) 下的HSDPA 小區平均吞吐量比CASE 1( 圖1(a)) 下的小區平均吞吐量升高了。

      (3)從圖2 中可以看出在R4 和混合組網這種配置下,引入業務( 加入快衰落) 后且HSDPA 業務單載波為27 dBm 時,CASE 3( 圖下高速下行數據接入業務(HS 業務)受到鄰小區的干擾比CASE 1(圖下HS 業務受到鄰小區的干擾大。

      (4) 實際組網配置中建議使用優化HSDPA 業務時隙的發射功率的技術手段。通過采用靈活的HSDPA 的功率配置方案,并且經過系統仿真和外場測試的,發現:當HSDPA 業務時隙功率配置為較低值27 dBm 時,小區平均吞吐量只降低7% 左右,而對相鄰小區的R4 用戶干擾仍然處于可控范圍。

      (5)實際組網配置中建議引入多載波、多波束的調度算法來規避用戶對R4 用戶的干擾。

      4.2 引入HSDPA 業務后R4 基礎性能

      純R4 業務( 加入快衰落) 下扇區發射功率平均值為31.845 dBm;引入業務且單載波為27 dBm 時,業務( 加入快衰落) 扇區發射功率平均值為30.693 dBm;引入HSDPA 業務且單載波為34 dBm 時,R4 業務(加入快衰落) 扇區發射功率平均值為。

      引入HSDPA 業務后R4 系統級仿真結果分析如下:

      (1)引入HSDPA 業務且單載波為時,圖3 中黑色曲線仿真數據和紅色曲線仿真數據的經驗累積分布函數數據的對比情況如同(圖1(c))和CASE 2(圖1(b))的對比,前者的平均值大約降低了1.2 dB,即業務扇區發射功率平均值大約降低了1.2 dB。從仿真曲線對比數據中可以看出這種配置情況下,(圖1(c))下R4 受到的干擾比(圖1(b))下R4 受到的干擾小。

      (2)引入HSDPA 業務且單載波為時,圖3 中藍色曲線仿真數據和紅色曲線仿真數據的經驗累積分布函數平均值數據的對比情況同如(圖1(c)) 和CASE 2(圖1(b))的對比,前者大約升高了0.5 dB,即業務扇區發射功率平均值大約升高了0.5 dB。從仿真曲線對比數據中可以看出這種配置情況下,(圖1(c))下R4 受到的干擾比(圖1(b))下R4 受到的干擾大。

      (3)實際組網配置中建議使用優化基于資源、載荷、干擾平衡的系統無線資源管理(RRM) 算法技術手段,并使用采用全新的動態信道分配算法(DCA)。對此,存在兩種處理辦法:通過智能天線和RRM 算法,控制相鄰小區R4 和HSDPA 時隙間干擾;用戶到了小區邊緣由信道切換到R4 信道,只在小區近端提供HSDPA 業務[5]。

      (4)對于中國的主流運營商來說,采用R4 與HSDPA 混合組網,需要充分考慮到HSDPA 對R4 帶來的干擾。在網絡發展的中后期,數據業務需求量增大時,用戶會有R4 和HSDPA 并發業務的需求,運營商可以考慮與R4 的公用載波以支持并發業務,語音業務和HSDPA 資源可在載頻間以及載頻內靈活分配。

      5 基于TD-SCDMA 的R4與HSDPA 混合組網建議

      目前TD-HSDPA 單獨組網暫時不考慮承載CS 域業務,與HSDPA 混合組網的載波配置方案有獨立載波、獨立時隙和混合時隙種方式,中國主流運營商傾向于混合組網方式;赥D-SCDMA 的R4 與混合組網方式具體建議如下:

      (1)在HSDPA 建網初期,能夠支持HSDPA 的終端比較少,可以通過R4 和HSDPA 分載波的方式,在保證R4 業務的同時,滿足數據卡用戶的高速數據業務需求。獨立載波雖然避免了R4 和HSDPA 之間的干擾,但是一個小區內的時隙切換點必須相同,在上下行時隙配置下,單獨配置業務會浪費上行容量資源,該方式目前組網配置支持但不推薦。

      (2)混合時隙指在一個載波的同一時隙內,按碼道劃分HSDPA 與資源;旌蠒r隙既能提供HSDPA 服務又可提供R4 服務,且兩者皆處于同一時隙,可根據數據與話音業務的需要,把資源配置比例精確粒度到碼道級。當R4 和HSDPA 處在同一個時隙,除了時隙間干擾之外,還存在本小區時隙內不同碼道之間的干擾,由于時隙內功率分配和碼資源規劃復雜,小區內R4 和HSDPA 間目前沒有有效的干擾消除方法?紤]到單時隙業務量有限,因此建議HSDPA 與R4 業務按不同時隙配置,在一個時隙之內不再細分與R4 信道。該方式目前組網配置支持但不推薦。

      (3)獨立時隙指在同一個載波內,按時隙劃分HSDPA 與R4 資源。單個載波既能提供HSDPA 服務又可以提供R4 服務。一方面,獨立時隙方案可以根據不同的上下行業務需求,分別為R4 和HSDPA 分配時隙個數;另一方面,易于支持R4 和HSDPA 的并發業務。R4 和HSDPA 處于同一載波,可根據數據與話音業務的需要,設置R4 和HSDPA 的時隙比例。需要注意的是當激活HSDPA 用戶處在小區邊緣時,會對鄰區的R4 時隙帶來一定干擾。推薦該方式來組網配置。

      另外采用異頻組網方式時,對于采用S3/3/3 站型進行網絡規劃建設的地區,可以按照HSDPA 和R4 業務分載波進行配置,總體上下行時隙配置均為3:3。隨著網絡建設的發展,用戶的數據業務需求逐漸增大,可以采用的分配方式為R4 業務占用1 個載波,HSDPA 業務占用2 個載波。異頻組網由于R4 和HSDPA 分別占用不同載波,避免了同載波上話音業務和數據業務的不同服務質量(QoS)問題、同一載波上話音業務和高速下行鏈路共享信道(HS-DSCH)承載的數據業務不同覆蓋的問題以及話音業務優先接入、資源預留和功率預留的問題,極大地簡化了無線資源管理和移動性管理。但是終端需要在不同載頻上同時工作,數據業務為主的也需要配置和對稱的上下行轉換點,造成了上行資源的浪費。

      6 參考文獻

      [1] UMTS 30.03 version 3.2.0.Universal Mobile Telecommunications System (UMTS);Selection Procedures for the Choice of Radio Transmission Technologies of the UMTS (UMTS 30.03 Version 3.2.0) [S]. 1998.

      [2] 3GPP TR 25.942 v6.4.0. 3rd Generation Partnership Project, Technical Specification Group Radio Access Networks, Radio Frequency (RF) System Scenarios (Release 6) [S].2005.

      [3] 3GPP TS 25.102 V7.12.0. 3rd Generation Partnership Project, Technical Specification Group Radio Access Networks,,User Equipment (UE) Radio Transmission and Reception TDD) (Release 7) [S].2012.

      [4] 3GPP TS 25.105 V6.17.0. 3rd Generation Partnership Project, Technical Specification Group Radio Access Networks, Base Station (BS) Radio Transmission and Reception (TDD) (Release 6) [S].2008.

      [5] YD/T5182—2009.第三代移動通信基站設計暫行規定[S].2009.

       

      作者:佚名 合作媒體:不詳 編輯:顧北

       

       

       
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