TD-SCDMA动态信道分配算法设计与实现

摘 要： 时分-同步码分多址接入（TD-SCDMA）标准是国际电信联盟（ITU）批准并加入第三代合作项目（3GPP）的移动通信国际标准之一。本文针对TD-SCDMA的动态信道分配算法（DCA）进行了深入地研究和开发。通过对无线网络控制器（RNC）设备技术方案以及无线资源管理算法（RRM）的研究，结合TD-SCDMA的技术特点，提出了适用于TD-SCDMA 系统的动态信道算法及解决方案，本文中所提出的算法既保证了用户业务的服务质量，同时较大的提高了TD-SCDMA移动通信系统的无线资源利用率。

关键词： 无线资源管理； 动态信道分配； 设计与实现

中图分类号： TN929 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2011）05-0093-02

一、绪论

自20世纪80年代以来，移动通信在全球范围内得到了迅速发展，第三代移动通信系统能够利用有限的频谱资源提供图像、语音、高速分组数据相结合的多媒体业务，从而使其成为近几年来移动通信领域研究和开发的热点，也逐步成为移动通信的发展方向。特别是高带宽、高速率的无线分组数据传输、频谱资源的高利用特性、无线资源的高效分配方法。因此第三代移动通信系统TD-SCDMA无线资源的动态分配方法（DCA）研究课题既有着重要的现实意义。

本文在深入理解3G TD-SCDMA移动通信系统无线资源管理原理的基础上，针对TD-SCDMA的智能天线、联合检测、上行同步、非对称时隙分布等独有特点，设计TD-SCDMA的动态资源分配方法。同时结合不同的业务类型，分别设计在接入过程中和接入后的动态资源分配算法，以满足TD-SCDMA的需要。

二、3G业务重点

3G业务突出特点是数据业务占很大比例，对于传统语音业务，只需要平均每单位时间呼叫次数和平均呼叫时长两个参数就足以描述；而对于数据业务，则需要更多的参数，如忙时呼叫数、忙时会话数、占空比、忙时每用户平均吞吐量等参数。不同的数据应用(WWW，Email，WAP，Video Streaming等)有不同的建模方法。3GPP所定义的交互类业务和背景类业务均属于非实时业务。这类业务有两个显著的特点，其一是数据率具有突发性，既有时很大，有时很小，甚至等于零；其二对时延的要求不敏感，即允许一定的延迟，有些业务可以重传。数据业务模型跟传统话音业务模型相比有很大的不同。不同的业务应用存在不同的业务模型，作为驻留于RNC内部的DCA算法，可在体现业务优先级的前提下，采用DCA算法使得对这些不同的业务，其资源利用率都能够达到最佳。

三、DCA算法介绍

1. SDCA时隙优先级排队方法

1.1基于测量报告的动态排队方法

该方法是根据Node B的公共测量结果，对该小区下的时隙进行优先级排队，根据每个DL、UL时隙的周期测量报告，周期性对DL、UL时隙优先级队列进行更新。在分配资源时，采用优先分配到高优先级的时隙上，由于高优先级上的干扰较小，从而提高用户接入的成功率

1.2基于已使用BRU数目的动态排队方法

该方法是对小区中指定时隙的剩余BRU进行统计，并依据统计结果进行排队，所剩余的BRU越多的时隙优先级最高，在成功分配一个资源后，动态刷新该小区时隙的优先级，在分配资源时，采用优先分配到高优先级的时隙上，由于高优先级上的干扰较小，从而提高用户接入的成功率

1.3固定排队方法

固定排队法就是依据固定的策略，依据UE本次申请业务所需要的资源，采用静态判决的方法进行资源分配。每个小区的每个载频的时隙排队策略可以不同，且一个载频的UL和DL也可以不同，都可以灵活配置。

2.SDCA载频优先级排队方法

2.1动态测量报告的排队方法

对接收载频的每个UL时隙的RX Power或ISCP（任选其一），以及每个DL时隙的TX Power进行测量。根据每个载频上报的UL测量值和DL测量值，最终计算出每个载频的RefValue，RefValue越小，载频的优先级越高；由于该载频对应的 RX Power或ISCP、DL TX Power小，所名该载频的用户数较小或干扰绕小，在分配资源时，采用优先分配到高优先级的时隙上，从而提高用户接入的成功率。

2.2动态BRU的动态排队方法

该方法和时隙BRU动态排队方法类似，不同之处在于该方法是对小区中指定载频的平均已用BRU进行统计，并依据统计结果进行排队，所用的BRU越多的时隙优先级越底，在成功分配一个资源后，动态刷新该载频的优先级，从而保证分配的载频其干扰是最小的。

3.基于链路质量的FDCA算法

无线环境中，由于可能出现的干扰太大、或者衰减太大导致用户的链路质量下降。在RRM算法中，RLS（无线链路监测）负责检测用户的链路质量、并在链路质量恶化时进行动作。因此当链路质量恶化时，RLS算法可能会触发DCA过程，对用户所在的载波或时隙进行调整，从而保证业务业务的连续性。

某个载波可能和其它临小区属于同频，如果在同一时刻，这两个载波上的用户数较多，在相互产生的干扰可能会很大，从而造成用户业务质量的下降，通过FDCA，适时的对该载波或时隙上的用户进行调整，在系统码道资源不变的情况下，此时可以有效改善用户的链路质量。

四、DCA算法的实现

1.SDCA和FDCA算法程序的实现流程

SDCA算法程序按照综合SDCA策略实现在程序的主流程中，首先判断SCDA算法是否已启动，如果已启动，则方可继续进行。接下来判决对于小区中每一个载波或时隙采用的SDCA算法分别是哪一种，对于不同的要求其进入相应的分支处理。FDCA的触发源是RLS、LCC、以及1i事件测量报告触发的调整。

在信道调整的开始部分，首先从SDCA读取频点优先级列表、各频点的时隙优先级列表。

判断该UE是否支持N频点。如果是单频点UE，那么频点优先级列表中只保留主频点。

判断触发源。触发源中增加了LCC触发的信道调整，被调整的用户由LCC确定。

对于LCC触发的信道调整，从频点优先级列表中删除用户链路所在频点。

2.算法程序的调用触发条件

D SDCA主要用于接入过程，其调用的条件其一是测量报告，主要指的是周期性的公共测量报告，测量报告来自于NodeB；其二是用户分配资源后，其三是当前时隙/载频的可用BRU发生改变后触发SDCA。在系统加电启动后，系统完成对其控制下小区的载频/时隙的初始优先级配置。同时启动NodeB的上行RX Power或ISCP和TX Power。当用户接入时，调用资源分配算法为用户分配资源，资源分配算法调用SDCA选择优先级较高的载频/时隙。同时依据周期性的测量报告或用户的接入和释放，启动相应载频/时隙的SDCA算法，完成对相应载频/时隙优先级的更新。

在用户接入后，标记用户的区域信息，同时对用户发起周期性的AOA测量，根据AOA周期性的测量结果，判决UE的位置区域是否发生改变，如果改变则依据FODCA的算法策略选择新的区域，将用户迁移到新的区域。

或者当某个载频/时隙发生拥塞，或其无线链路质量较恶化，则也会触发FDCA对用户的连接进行调整。

3.算法程序的详细执行过程

在系统初始化完成后，首先对系统控制下的小区的载频/时隙，分别创建小区中载频/时隙的优先级队列，和FODCA所需要的位置信息。对于静态优先级按照默认配置一个优先级，默认情况是对多载频小区，其载频优先级为辅载频1、辅载频2…主载频。同时应对每个小区的配置启用哪一种算法。在小区建立完成之后，启用该NodeB下上行/载频的时隙RX Power或ISCP测量、对于下行启用TX Power。测量周期为2秒。

周期性的根据测量报告，依据基于测量的SDCA算法，计算出每个载频的RefValue，RefValue越小，载频的优先级越高；否则越低。同时根据Node B的公共测量对每个时隙的“UL Timeslot ISCP”或者“Received total wide band power”进行排队。其值越小，该时隙的优先级越高。下行根据基站的公共测量对每个时隙的“Transmitted carrier power”进行排队。“Transmitted carrier power”越小，优先级越高。

在用户接入时，基站对PRACH 进行AOA测量，并将测量值填充到RACH的数据帧中上报,RNC根据上报的AOA值确定UE所对应的Area ID。在获取了UE的位置后，则会确定UE所对应的Area ID并纪录下来。UE接入之后（进入CELL_DCH状态），RNC通过基站周期测量报告（AOA测量）来判断UE所处的区域。

通过周期性的AOA测量报告，网络会对UE的位置进行计算，如果UE所处的Area ID没有改变，则不作处理，否则当前该UE没有正在进行DCA过程，则会触发该UE进行DCA。在进行FDCA的过程中，对于其他区域的载频/时隙按照SDCA的方式进行选择分配资源。

结束语

本文以现有移动通信系统业务模型为基础，针对TD-SCDMA的系统特点，就如何有效的提高无线资源的利用率为出发点，结合用户接入过程的特点，在初始接入过程采用SDCA，在用户接入之后，根据其干扰、功率分布、资源占用情况、是否拥塞、信令流量突发的特点，同时结合用户的地理位置信息，灵活的采用FDCA，使得TD-SCDMA系统特有的优势得到更充分的发挥，既确保了业务Qos，增强了系统的稳定性，也较显著的提高了TD-SCDMA系统中无线资源的利用率，从而予以解决无线资源的有限性和用户业务多样性之间的矛盾。

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