TD-SCDMA集群通信系統(tǒng)中的呼叫接納控制策略研究*

謝靜 唐宏

（重慶郵電大學(xué) 移動(dòng)通信重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 重慶 400065）

1 引言

隨著第三代移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，集群通信系統(tǒng)也將演進(jìn)到采用3G技術(shù)的系統(tǒng)。基于TDD技術(shù)的TD-SCDMA系統(tǒng)，在開展PTT（即按即通）業(yè)務(wù)時(shí)，不僅具有3G的所有技術(shù)能力，更具有其他3G所不具有的獨(dú)特優(yōu)勢[1]：TD-SCDMA具備的上下行不對稱時(shí)隙分配能力，可根據(jù)業(yè)務(wù)量靈活地分配上下行資源，這對半雙工通信的集群系統(tǒng)非常有用。因此，基于TD-SCDMA的集群通信系統(tǒng)是集群的發(fā)展方向之一。

在無線資源有限的情況下，為了保證多種業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量同時(shí)提高系統(tǒng)的資源利用率，保證系統(tǒng)的容量和穩(wěn)定性，呼叫接納控制作為無線資源管理的一部分顯得尤為重要。呼叫接納控制[2]是指對新到達(dá)系統(tǒng)的呼叫或業(yè)務(wù)請求，根據(jù)系統(tǒng)的情況判斷是否予以分配資源為其建立連接。

本文在常規(guī)移動(dòng)通信系統(tǒng)中使用的呼叫接納控制策略基礎(chǔ)上，結(jié)合集群通信系統(tǒng)在用戶資源占用方式及業(yè)務(wù)方面的特點(diǎn)，分別給出了主叫用戶和被叫用戶的呼叫請求接納控制流程。

2 集群用戶的資源占用方式

常規(guī)移動(dòng)通信系統(tǒng)的呼叫，都是點(diǎn)對點(diǎn)通信方式[3]，系統(tǒng)只要建立一對信令連接和業(yè)務(wù)信道即可滿足通話主叫和被叫的通話需求，系統(tǒng)為用戶提供的業(yè)務(wù)信道都是通話中的用戶專用的。在TD-SCDMA系統(tǒng)中無線資源是非常有限的，當(dāng)移動(dòng)用戶之間進(jìn)行群呼或組呼時(shí)，如果按照TD-SCDMA系統(tǒng)原有通信協(xié)議，為每一個(gè)用戶都分配一對專用控制信道和一對業(yè)務(wù)信道，那么當(dāng)群或組內(nèi)用戶數(shù)很多時(shí)將會占用大量無線資源。因此對于集群通信系統(tǒng)的呼叫[4]，因?yàn)榇蠖喽际屈c(diǎn)對多點(diǎn)的，這時(shí)主叫用戶是一個(gè)，被叫用戶有很多個(gè)，所有被叫用戶都監(jiān)聽一個(gè)業(yè)務(wù)信道，并且被叫用戶很可能不分布在一個(gè)區(qū)域里。這使得系統(tǒng)要為每一個(gè)區(qū)域建立信令連接和共享業(yè)務(wù)信道，同時(shí)還要根據(jù)群用戶的移動(dòng)，實(shí)時(shí)的變更所提供服務(wù)的區(qū)域，在群用戶所到的新區(qū)域建立信令連接和共享業(yè)務(wù)信道。集群通信系統(tǒng)的這種共享信道的方式，比移動(dòng)通信的專用信道的方式，要復(fù)雜得多，改動(dòng)時(shí)所涉及的無線資源的管理內(nèi)容也很多，需要重新考慮很多資源分配算法與參數(shù)的標(biāo)定。

集群主叫、被叫用戶對信道的需求[4]如表1、表2所示。

表1 主叫、被叫業(yè)務(wù)信道需求

3 集群用戶的接納策略

常規(guī)的移動(dòng)通信系統(tǒng)采用了全雙工的通信方式，為了保證用戶的QoS，對于每個(gè)請求接入系統(tǒng)的用戶都需要進(jìn)行上、下行的呼叫接納控制，其中包括碼道資源的判決和上行干擾功率及下行基站發(fā)射功率的判決[5]。由于集群通信系統(tǒng)采用的是半雙工的通信方式，其上行業(yè)務(wù)信道和下行業(yè)務(wù)信道都是共享方式，在上行，多個(gè)用戶（主叫）分時(shí)搶占式共享，在下行，多用戶（除主叫外）同時(shí)共享。因此，主叫和被叫用戶呼叫請求的接納控制流程有所不同，下面將分別進(jìn)行詳細(xì)介紹。

3.1 主叫用戶的接納控制

當(dāng)用戶請求成為主叫用戶時(shí)，首先需要判斷該用戶想要建立的群組是否已經(jīng)存在。若該群組不存在，則對該請求用戶進(jìn)行碼道資源判決（亦即硬判決）和上行干擾功率與下行基站發(fā)射功率的判決（亦即軟判決），在硬、軟判決都通過后，接納該用戶；若該群組已經(jīng)存在，則需要比較發(fā)出呼叫請求的用戶與該群組當(dāng)前的主叫用戶相比優(yōu)先級的高低，在該發(fā)出呼叫請求用戶的優(yōu)先級較當(dāng)前群組中主叫用戶優(yōu)先級高的情況下，搶占當(dāng)前主叫用戶的資源，接入該發(fā)出呼叫請求的用戶，否則將該用戶放入話權(quán)排隊(duì)隊(duì)列中，該話權(quán)排隊(duì)隊(duì)列根據(jù)用戶的優(yōu)先級進(jìn)行降序排列，且為每個(gè)用戶設(shè)置一個(gè)最大等待時(shí)間，一旦超過該時(shí)間則將此用戶請求丟棄。當(dāng)主叫用戶釋放話權(quán)時(shí)，系統(tǒng)將把話權(quán)授予話權(quán)排隊(duì)隊(duì)列中當(dāng)前優(yōu)先級最高的用戶。其接納控制流程如圖1所示。

上述流程圖中硬判決通過是指[5]：

圖1 集群主叫用戶的接納控制流程

表2 主叫、被叫控制信道需求

Cused為當(dāng)前上/下行時(shí)隙的碼道消耗，Creq為接入該請求用戶需要的上/下行碼道數(shù)，Cthreshole為上/下行時(shí)隙可用碼道的上限數(shù)。

圖1中軟判決通過是指[5]：上行接納判決：Itotal,old＋ΔIN+1≤Ithreshole，其中Itotal,old為當(dāng)前上行時(shí)隙的總干擾， ΔIN+1為接入請求用戶后上行時(shí)隙干擾的增加量，Ithreshole為上行時(shí)隙干擾門限值。

下行接納判決：TCPload,old＋ΔPN+1≤Pthreshole，其中TCPload,old為當(dāng)前下行時(shí)隙傳輸載波總功率，ΔPN+1為接入請求用戶后下行時(shí)隙傳輸載波發(fā)射功率的增加值，Pthreshole為下行時(shí)隙傳輸載波總功率的最大值。

3.2 被叫用戶的接納控制

當(dāng)某群組中的注冊用戶請求進(jìn)入該群組成為被叫用戶時(shí)，首先還是需要判斷該用戶所屬群組在該小區(qū)中是否已經(jīng)建立。若該群組尚未建立，則對該請求用戶進(jìn)行硬判決與軟判決，在硬、軟判決都通過后，接納該用戶；若群組已經(jīng)建立，則無需再為該用戶分配碼道資源，即可以不必進(jìn)行硬資源的判決；此時(shí)根據(jù)該群組中所有被叫用戶的位置估算各個(gè)被叫用戶到基站之間的路徑損耗，然后比較該請求用戶到基站的路徑損耗值與群組中其它聽用戶到基站的路徑損耗值，若該請求用戶的路徑損耗值不是該群組中所有聽用戶路徑損耗值中的最大值，則說明基站無需進(jìn)行發(fā)射功率的調(diào)整就能夠滿足該用戶所需的服務(wù)質(zhì)量，所以此時(shí)也不需要進(jìn)行軟資源的判決，直接接入該用戶；若該請求用戶的路徑損耗值是該群組所有聽用戶；路徑損耗值中的最大值，則需要根據(jù)此路徑損耗值調(diào)整基站的發(fā)射功率，即進(jìn)行軟資源的判決。其接納控制流程具體如圖2所示。

根據(jù)3GPP文獻(xiàn)[6]中的宏小區(qū)模型，基站到移動(dòng)臺的路徑損耗公式為：

式中PL表示路徑損耗，單位為dB； Δhb表示基站天線的高度，單位為m；R表示基站到移動(dòng)臺的距離，單位為km；f表示載波的頻率，單位為MHz。

圖2 集群被叫用戶的接納控制流程

4 結(jié)論

本文在遵循呼叫接納控制基本準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上，結(jié)合集群通信系統(tǒng)中用戶的不同優(yōu)先級和用戶資源占用方式上的特點(diǎn)，分別給出了主叫用戶和被叫用戶的呼叫接納控制流程。常規(guī)移動(dòng)通信系統(tǒng)中，為了保證用戶的服務(wù)質(zhì)量，對于呼叫請求必須進(jìn)行嚴(yán)格的上下行接納控制，包括上下行碼資源判決、上行基站接收的干擾功率判決和下行基站發(fā)射功率判決。而對于集群通信系統(tǒng)，由于其獨(dú)特的資源占用模式，在條件允許的情況下，可以省略呼叫接納控制中的部分過程，理論上能夠在不影響接納性能的基礎(chǔ)上簡化接納控制的復(fù)雜度。

[1] 張銀成，黃敏等. 一種基于TD-SCDMA技術(shù)的無線集群通信系統(tǒng). 中國專利：200610076286.7，2009-07-08

[2] 彭木根. TDD-CDMA系統(tǒng)的無線資源管理算法研究. 北京: 北京郵電大學(xué)，2005

[3] 李小文，李貴勇，陳賢亮，彭大琴，段紅光，黃俊偉等編著.TD-SCDMA第三代移動(dòng)系統(tǒng)、信令及實(shí)現(xiàn), 第一版. 北京：人民郵電出版社，2003

[4] 徐小濤等. 數(shù)字集群移動(dòng)通信系統(tǒng)原理與應(yīng)用. 北京: 人民郵電出版社，2008

[5] 肖登坤，張其善，李世鶴. TD-SCDMA系統(tǒng)中接納控制算法研究. 電子學(xué)報(bào)，2004，32(9)：1536～1538

[6] 3GPP TR 25.942 V8.0.0 3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Radio Access Networks; RF System Scenarios(Release 8)，Dec.2008：26