基于TD系统的码资源抢占算法的研究与设计

摘要：TD系统的码资源抢占算法对提高TD用户的接通率有重要影响。本文首先介绍了TD-SCDMA的物理层结构，然后提出了抢占算法的需求、触发条件，并介绍了该算法的流程，接着说明了算法相关设计，最后给出了测试结果。

关键词：TD 码资源 抢占

中图分类号: TN914 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2011)12-0129-03

根据有关数据显示，截至今年10月底，中国移动用户总数接近6.39亿户，在网TD用户总数已达到4532.8万户[1]。面对越来越多的TD用户，如何提升TD数据业务的用户感知，成为了业内研究的重要课题。

相比于WCDMA，TD-SCDMA系统码资源相对较少，并且不同业务占用不同的码资源会导致TD系统对系统的干扰还未达到极限，却由于码资源受限而出现了系统容量受限的情况[2]。为此，本文提出TD系统的码资源抢占算法，解决在小区码资源相对紧张时，通过正常的接入策略已经无法实现成功的接入，必须通过挤压现有的用户的资源来为新接入的用户腾出充足的资源，以提高用户接通率。

1、TD-SCDMA物理层结构[3]

TD-SCDMA的物理信道采用4层结构：系统帧、无线帧、子帧和时隙/码。

TD-SCDMA系统的帧长为10ms，又因考虑到智能天线、上行同步等新技术的支持，将一个帧又分为结构相同的长度为5ms的子帧。每一个子帧又被分为3个特殊时隙（UpPTS、DwPTS、GP）和7个常规时隙（TS0-TS6）。7个常规时隙结构相同，它们的作用是传输用户数据和控制信息，其中每个时隙分成4个部分：2个数据部分、训练序列码部分和保护间隔。

在TD-SCDMA系统中，业务信道每个时隙最多只能提供16个基本资源单位BRU(Basic Resource Unit)，小区的上下行链路通道通过正交可变扩频因子OVSF(Orthogonal Variable Spreading Factor)码来区分，扩频因子可以取1，2，4，8或16。OVSF码的可变长性质可以适应TD-SCDMA系统通信中的多速率业务，其正交性可减少信道问干扰[4]。上行时隙中的扩频因子可以取以上那5种值，而在下行时隙中扩频因子只可取1和16。如图1为TD-SCDMA的码树图。

在TD-SCDMA系统中，不同速率业务的承载是通过资源单元(RU)来计算的，一个时隙中一个扩频因子为16的码道为一个RU，根据协议典型速率承载的实现配置，对于语音12.2kbps业务单向需要占用的资源单元数量为2，对于其它业务64kb/s、144kb/s、384kb/s、2Mb/s占用的资源单元数量分别为8、16、40、80，而一个5ms子帧TS1：TS6六个时隙上下行总共可以提供96个资源单元RU[5]。

2、抢占算法简介

2.1 算法需求

抢占算法主要是应用在小区码资源相对紧张时，通过正常的接入策略已经无法实现成功的接入，必须通过挤压现有用户的码资源为新接入的用户腾出足够的资源。

抢占算法的目的是尽量满足主抢用户的需求（接入或者DCCC升速），同时要求尽量减少对现有用户的影响，并能够针对用户/业务的等级，优先抢占低优先级的用户/业务资源。

为了更好满足用户需要，使用户有良好的体验，在降速抢占过程中，需要携带被抢用户的降速方向，能够区分上行降速或是下行降速，有利于降低对被抢用户的影响程度。

此外抢占降速对于被抢用户，直接将其降速至最小速率，但是对于部分用户，不需要将被抢降至最小速率，如AMR，大多数情况下只需要2RU，而被抢用户降速过多会增加DCCC调整次数。因此简单的合理的降速目标速率选择有利于系统性能稳定和降低被抢用户的影响程度。

最后，基于终端识别或业务识别或VIP用户抢占等要求，加上载频干扰等特殊因素的考虑，可对被抢用户的用户选择和排序给出策略，使被抢占用户的排序更加合理。

2.2 触发业务发起抢占的时机

触发业务发起抢占的时机主要有以下几个方面：

(1)初始业务接入时，但是因为码资源不足而不能接入，这时只能触发抢占；

(2)用户发生切换时，如果目标小区的码资源不足而无法切换成功，可以根据条件触发抢占；

(3)若有基于终端和业务识别要求，高优先级用户发起DCCC升速，但是现有的资源不足以满足升速要求，可以根据条件触发抢占；

(4)VIP用户接入、切换入、DCCC升速时，如果现有资源无法满足要求，需要触发抢占。

2.3 td抢占算法流程

当业务发起抢占时，优先发起对用户的降速抢占，如果只是上行或者下行需要抢占，则只需要在该方向上进行降速抢占，如果通过降速抢占无法实现给主抢用户腾出足够的资源时，再通过释放抢占来腾出资源。抢占算法的总流程图如图2所示。

其中降速抢占的基本策略是，根据主抢用户的码资源需求，优先在单个用户中查找是否能够通过对现有业务进行降速以满足主抢用户的需求，如果单个用户不能满足，则需要通过多个用户的资源来满足主抢用户的需求。

相比之下，释放抢占作为一个非常严厉的手段，只有在某些必须要保证成功的场景下才有应用的价值，从目前的应用场景来看，在VIP用户资源申请时，为了保障VIP用户的资源申请一定能够成功，才需要触发释放抢占。

3、抢占算法有关设计

3.1 被抢用户排序

被抢用户排序有以下两种策略：

(1)按速率排序：对每个载频上的用户，得到载频速率的不足方向，如果上行不足或者上下行都不足，以上行速率为排序依据，如果是下行不足，则以下行速率为排序依据；

(2)按综合优先级排序：综合优先级越低，用户优先级越先被选中。

对于单用户的抢占，先按综合优先级，若综合优先级相同，则速率高的优先被抢占。

对于多用户的抢占，根据上述方式的排序选择优先被抢占的用户所在的载频，再对该载频的用户按速率排序，速率高的用户优先被抢占。

3.2 被抢用户过滤

对单用户降速，剔除抢占方向已经是最低速的用户和抢占方向降到最低速后所腾出的资源仍不能满足主抢接入的用户。

对多用户降速，剔除抢占方向已经是最低速率的用户。

对单用户释放抢占，剔除抢占方向释放后仍不能满足主抢接入的用户。

3.3 合适速率选择

RU和速率有对应关系，所以速率的选择也可看做是RU的选择。主抢用户需要的RU资源根据Ndata进行计算，如果是同载频的重配置过程，需要把老资源减掉，老资源占用的RU数根据保存的码字信息来进行计算。

被抢用户可腾出RU数和保留RU数计算时，根据业务RAB的当前速率查找典型速率匹配表，如果表型速率匹配表中没有配置该速率且不是AUE（自适应上行增强算法），则需要找到比该RAB速率要大的典型速率来进行匹配。如果该用户为AUE用户（AUE目前都是但业务），先按照一定的速率来平滑，然后再查找典型速率匹配表，如表1所示。

给CORRM填写目标速率时，需要从RU数查找对应的速率，如果能找到对应的速率，那么这个速率就是目标速率；如果匹配不到，取小一级的速率。如果该用户为AUE用户，目标速率可以进行AUE调整。

4、测试验证

4.1 算法测试验证思路

抢占算法启用后，可能会对KPI指标有影响，需要在虚拟外场进行验证。所以，需要在测试环境中启用抢占算法、采集现网性能相关指标，统计功能打开后现网性能指标的变化，具体包括KPI指标、PCHR日志等。

4.2 算法开启前后重要KPI指标比较

算法开启前重要KPI指标(表2)：

算法开启后重要KPI指标(表3)：

可以看出，相关KPI指标没有明显恶化，属于正常波动。

4.3 DCCC升速抢占统计

基于业务识别的DCCC抢占有一定比例的触发，对于算法开启后3天DCCC升速抢占统计如下(表4)：

4.4 结论

经测试及分析，TD抢占算法（包括接入抢占和DCCC抢占）能够触发，主抢成功率为94%，被抢成功率为100%，没有导致掉话或者接入失败等指标异常。

参考文献

[1]中国通信网.[EB/OL]（2011-11-21）[2011-12-5]..

[2] 梅辉.TD-SCDMA时隙码道配置原则及各类3G典型业务资源占用情况分析[J].通信世界，2009(27):4-5.

[3] 王亚峰.TD-SCDMA及其增强和演进技术[M].北京:人民邮电出版社,2009:60-63.

[4] 廖礼宇，张远见.TD-SCDMA系统中减少码碎片的方法[J].桂林电子科技大学学报，2010，30(4):285-286.

[5]宋立军，王卓. TD-SCDMA关键技术对无线网络规划的影响[J].移动通信,2006(6)：49-52.

作者简介

何思桥（1986-）男，重庆邮电大学通信学院在读硕士研究生，研究方向为下一代网络技术。