TD―SCDMA系统中慢速动态信道分配算法研究

【摘 要】慢速动态信道分配（SDCA）技术是TD-SCDMA系统中无线资源管理的重要策略之一，它是通过一定的算法，获得最优信道配置，充分提升无线资源利用。本文主要从通信业务服务的实际需求出发，依据TD-SCDMA系统中无线帧结构的分配特点，对现有SDCA算法进行改进，经仿真验证改进后算法一定程度上改善了系统资源利用率。

【关键词】SDCA技术；无线资源管理；系统资源利用率

0 引言

如何利用TD-SCDMA系统有的时隙分配方式，改进信道分配算法，更好地适应多媒体业务的需求，成为近几年研究热点。在SDCA算法中，首先依据不同地区的业务量属性将系统划分为若干个簇，同一个簇中所有小区按照相同的上下行时隙划分标准来处理，簇中各小区之间是没有交叉时隙干扰，但是簇与簇的交界区域有可能存在交叉时隙干扰。本文考虑到簇边界上的交叉干扰，利用SDCA算法预先评估出一个簇中上下行业务量分布，并确定上下行时隙划分方案。减少了交叉干扰影响，提高了资源利用率。

1 热点小区固定簇分配算法

我们先从指定区域中选出负荷较重的小区做热点小区，根据该热点小区的上下行业务量大小确定上下行时隙切换点。小区的比重系数wi与业务量大小紧密相关，业务量大的小区在系统中所占位置比较重要，对系统的资源利用情况影响较大，即■=■，由此得到条件为：

■≥■，γ2≥γ1■≥■，γ2

上式就是判断相邻小区是否服从热点小区一致时隙分配方法的条件。上式表明：当该式成立时，相同业务分布条件下，相邻小区服从热点小区一致时隙分配方法的系统资源利用率要高于按自身业务比例分配的算法；上式不成立时，表明按自身业务比例分配时隙的算法要优于热点小区一致时隙分配算法。

现有热点小区固定簇分配算法是以热点小区上下行时隙的划分为依据，和它相邻6个小区也采用相同的时隙切换点，形成一个簇；同一区域中其他小区再按照上述步骤进行相同的规划，如此下去，一直到所有小区都规划完成。规划结束后，簇内部的小区之间不存在交叉时隙干扰，可以实现较好的系统性能，但是在一些簇的边缘区域仍然存在交叉时隙干扰，这会损失一定的系统容量。在业务量不高的情况下，这种分配算法可以基本满足通信质量要求，但是在业务负荷较大的情况下，交叉时隙干扰影响就变得较为严重。

2 热点小区可变簇分配算法

本文在现有的热点小区SDCA算法的基础上，针对交叉时隙干扰的影响提出一种改进算法――热点小区可变簇算法。该算法的基本思想是先根据业务类型进行分区处理，在给定区域中寻找热点小区，对热点小区周围的若干小区依据两相邻小区模型中时隙一致化分配条件（1-1）逐一判定该小区是否需要时隙调整，处理后的小区与热点小区合并为一个簇，以热点小区为中心实现热点小区簇，再对热点小区簇的边界不断调整，使得簇的面积达到最大，并以此类推，将区域内所有小区逐一进行划分直至全部处理完毕。这种分配算法将使多小区系统的信道分配和资源使用情况更加合理有效，减小交叉干扰的影响，提高系统资源利用率。该算法流程如图1所示，具体实现过程如下：

（1）把整个服务区域，按小区的业务分布类型划分为不同区域块，每个区域块中包含数目不等且类型相同的小区；

（2）在区域块中，按业务量由大到小的顺序对所有小区排队，将排在最前面的小区标记为热点小区A，并对热点小区A按照自身业务量分布比例划分上下行时隙；

（3）按照式（1-1），依次判别与热点小区A相邻的i个小区是否符合时隙调整条件，若符合，将该小区与热点小区A合并为一个簇，继续下一步，若不符合，执行步骤（1）；

（4）按照热点小区A的时隙分配方式处理当前小区，转到步骤（6）；

（5）按照小区自身的业务分布量分布比例分配上下行时隙，继续下一步；

（6）判断所有与热点小区A相邻的小区是否全部处理过，若全部处理过，继续下一步，没有处理完，转到步骤（3）；

（7）同一区域块中，检查以热点小区A为中心的簇周围是否存在相邻小区，有转到步骤（3），没有则继续下一步；

（8）判断各区域块是否全部处理完，如果完成，继续下一步，没有完成转到步骤（2）；

（9）算法结束。

3 仿真结果

运用MATLAB环境对以上两种算法进行对比测试。仿真所需的假设和参数说明如下：系统包含100个单频小区；可用时隙为Ts1-Ts6，其中至少有一个上行时隙和一个下行时隙；假设单个时隙容量为1，因交叉时隙容量受限，设其下行资源为A，上行时隙资源为B，A>B；执行次数100次。

M是簇中小区的数目，M=0表示不进行动态信道分配，系统性能最差。M=1表明系统不分簇，各小区依据各自上下行业务量比来划分上下行时隙数。M=7表示相邻7小区为一个簇。当M继续增大时，系统性能会进一步变化。我们选择M=1和M=7两种特定情况比较现有热点小区固定簇分配算法与热点小区可变簇算法对系统性能的影响。

图1 热点小区可变簇分配算法流程图

图2 M不同时，热点小区固定簇算法中平均资源利用率对比

图3 M不同时，热点小区可变簇算法中平均资源利用率对比

由图1、图2可以看出，M的取值不同对应系统的性能变化，M=7性能优于M=1时的性能。当M取值相同时，采用改进后算法相比改进前算法，系统资源利用率可以提高1-2.1%，一定程度上降低了系统容量的损失，解决了小区资源单向受限的问题，系统规模越大，这一性能表现的越显著。

4 结束语

综上所述，对于TD-SCDMA系统中的交叉时隙干扰影响，对现有热点小区固定簇分配算法进行改进，得到一种热点小区可变簇算法，并利用MATLAB仿真环境对两种算法分别进行仿真，结果表明改进后的热点小区可变簇算法改善了系统性能，提高了系统的平均资源利用率。

【参考文献】

[1]王忠新.TD-SCDMA系统信道分配技术研究[J].哈尔滨工程大学，2008.

[2]郑世刚.TD-SCDMA系统中动态信道分配技术的研究[J].西安电子科技大学，2006.

[3]郑智华.TD-SCDMA系统的动态信道分配算法[J].通信技术，2008（11）：108-110.

[4]沈洁，申志坚，李楠.第三代移动通信中的无线资源管理[M].北京：电子工业出版社，2005.