TD—SCDMA系統(tǒng)下的動態(tài)時隙分配技術(shù)研究

徐清強(qiáng)

引言：TD-SCDMA，是我國3G產(chǎn)物，其主要的知識產(chǎn)權(quán)屬于我國，在國際上享有廣泛的贊譽(yù)。然而，TD-SCDMA在發(fā)展中存在許多的不足，尤其是上行和下行方面。本文主要研究TD-SCDMA系統(tǒng)下的動態(tài)時隙分配技術(shù)，旨在為我國的3G發(fā)展貢獻(xiàn)微弱的力量。

一、緒論

TD-SCDMA的全稱是Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，專業(yè)術(shù)語是時分同步碼分多址[1][2]。這項(xiàng)技術(shù)在我國通訊發(fā)展史上具有里程碑的意義，因?yàn)樗哂形覈淖灾髦R產(chǎn)權(quán)，并且得到了國際的贊譽(yù)和認(rèn)可。然而，TD-SCDMA同CDMA2000和WCDMA在綜合性能方面，卻有著很大的差距。難能可貴的是目前國內(nèi)外有著許多的專家和學(xué)者在這方面進(jìn)行研究，使得這項(xiàng)技術(shù)迅速的成為了一個熱點(diǎn)關(guān)注的問題。TD-SCDMA作為一種系統(tǒng)，動態(tài)信道分配技術(shù)是其核心內(nèi)容。

然而，就在這個分配的過程中，卻出現(xiàn)了上行和下行分配不對稱的現(xiàn)象，導(dǎo)致了許多資源不可避免的浪費(fèi)。為了杜絕這種浪費(fèi)的現(xiàn)象，TD-SCDMA系統(tǒng)就提出了動態(tài)時隙技術(shù)。本論文將主要圍繞動態(tài)時隙來探討TD-SCDMA所面臨問題，以及解決這些問題的方案。

二、TD-SCDMA的技術(shù)難題

（一）系統(tǒng)層面

對于TD-SCDMA這種3G系統(tǒng)平臺，主要是將載波、時隙、擴(kuò)頻碼和空間方向這四個元素進(jìn)行科學(xué)合理的組合，最終以信道的形式呈現(xiàn)。在TD-SCDMA的信道分配中，載波、時隙、擴(kuò)頻碼這三要素是核心的系統(tǒng)資源[3]。正常情況下，一個TD-SCDMA子幀資源具有三個帶寬為1.6MHz的載波。在實(shí)踐中，載波又利用TDMA的途徑，將每一個載波分解為七個正常的時隙，包括五個下行時隙DL和兩個上行時隙UL。值得注意的是這寫被分解后的時隙，其中含有六個業(yè)務(wù)時隙。對于業(yè)務(wù)時隙的具體分配，有這樣一個原則：在確保上行和下行業(yè)務(wù)各至少一個時隙的基礎(chǔ)上，剩下的時隙既可以分配給上行業(yè)務(wù)，又可以分配給下行業(yè)務(wù)。在實(shí)踐中已經(jīng)得到證實(shí)，每個業(yè)務(wù)時隙都可以在CDMA的平臺上以擴(kuò)頻的方式，其擴(kuò)頻系數(shù)的極限為16，而且擴(kuò)頻后所得到的碼道都能夠進(jìn)行一個用戶信息的傳輸。

（二）干擾層面

一、必須的通信路徑：BS1—MS1，MSl—BS1，BS2—MS2，MS2—BS2；

二、TDD所具有的特有干擾：MS1—MS2，MS2—MSl，BS1—B52，BS2—BS1；

三、TDD與FDD干擾一致的通信路徑：BS1—MS2，MS2—BS1，BS2—MSl，MSl—BS2。

在實(shí)踐中，TDD模式的使用對象主要包括自適應(yīng)性天線和多用戶檢測。由于這種原因，導(dǎo)致來源于其他蜂窩的干擾構(gòu)成了主要干擾[4]。當(dāng)各個小區(qū)的時隙在上行業(yè)務(wù)和下行業(yè)務(wù)分配一致的時候，此時所表現(xiàn)出來的干擾與FDD一樣，主要包括小區(qū)間的干擾將以其他小區(qū)的BS和MS，分別干擾本小區(qū)的MS和BS。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)我們可以知道，這個時候的干擾不算強(qiáng)烈，不致于影響信號的傳輸。原因是，其他小區(qū)的BS干擾本小區(qū)的MS，主要表現(xiàn)在下行信道方面。下行信道具有非常好的質(zhì)量和極強(qiáng)的抗干擾能力，并且BS-MS這條路徑具有極大的損耗。其他小區(qū)的MS對本小區(qū)的BS干擾，主要表現(xiàn)在上行信道，MS只具有極小的功率，并且MS-BS這條路徑損耗巨大和干擾能力較小。

當(dāng)各個小區(qū)的時隙上行業(yè)務(wù)和下行業(yè)務(wù)分配不同的時候，小區(qū)間的干擾主要表現(xiàn)在其他小區(qū)的MS干擾本小區(qū)的MS、其他小區(qū)的BS干擾本小區(qū)的BS。從某種程度上來說，MS-MS之間的路徑傳輸損耗較大，因此它們間所存在的干擾相對較小。然而，當(dāng)兩個小區(qū)的MS1、MS2距離很近的時候，這兩者間的干擾就變大。按照這樣的關(guān)系，兩個小區(qū)相鄰的MS1和MS2之間，在理論上就可能存在較大的干擾。BS-BS之間本身具有較大的干擾，原因是BS具有較大的發(fā)射功率和較高的天線增益，以及BS-BS之間路徑傳輸?shù)膿p耗較小。

三、解決問題

為了解決TD-SCDMA系統(tǒng)在實(shí)踐中所遇到的難題，需要加強(qiáng)動態(tài)時隙分配[5]的技術(shù)研究。本文在這一段，主要從時隙的分配的角度出發(fā)來對此進(jìn)行研究和探討。

（一）慢速時隙分配

慢速時隙分配，能夠很好地以動態(tài)的方式，將小區(qū)內(nèi)上行業(yè)務(wù)和下行業(yè)務(wù)的不對稱性彌補(bǔ)，從而達(dá)到上行時隙和下行時隙在信息傳輸和負(fù)載比例的最理想配比。TD-SCDMA系統(tǒng)具有科學(xué)合理的劃分上行時隙和下行時隙的能力，然而在實(shí)際中會產(chǎn)生時隙的劃分不一致的特殊情況，過大的交叉時隙導(dǎo)致系統(tǒng)在容量方面的大幅的削減。動態(tài)時隙分配的過程中，降低其交叉時隙尤為關(guān)鍵，而交叉時隙的降低具有以下兩種途徑：

一.由統(tǒng)計(jì)資料選擇負(fù)荷最重的熱點(diǎn)小區(qū)，將其上行業(yè)務(wù)和下行業(yè)務(wù)的比例作為參考標(biāo)準(zhǔn)，并將其相鄰小區(qū)也按照這個標(biāo)準(zhǔn)劃分。在空間上形成簇狀，最終以簇的形式進(jìn)一步擴(kuò)散。然而，簇的邊緣也可能產(chǎn)生過大的交叉時隙，導(dǎo)致容量一定程度的損失。

二.由統(tǒng)計(jì)資料選擇最佳的時隙不對稱因子，該參數(shù)以全局范圍內(nèi)進(jìn)行計(jì)算，能夠?qū)⑾到y(tǒng)的利用率最大化。最終，全局范圍內(nèi)的小區(qū)都以該最佳的時隙，作為劃分方法。

（二）快速時隙分配

快速時隙分配，能夠科學(xué)的將系統(tǒng)狀況重新分配資源，為每一個申請接入的用戶分配時隙，主要包括時隙排隊(duì)、時隙選擇、時隙調(diào)整和時隙整合，這四個[6]過程。

1.時隙排隊(duì)

TD-SCDMA系統(tǒng)能夠具有時隙排隊(duì)的功能，主要作用是接納控制與時隙選擇的輔助手段。在實(shí)踐中，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)時隙優(yōu)先排隊(duì)，顯著的降低CDMA系統(tǒng)的多用戶間的干擾，并且提高系統(tǒng)的總?cè)萘?。此方法在運(yùn)行中是以上行時隙能夠承受的最大負(fù)載減去當(dāng)前的干擾，得到其差值并對其進(jìn)行降序排隊(duì)。對于下行時隙而言，是基站的最大發(fā)射功率與當(dāng)前總發(fā)射功率的差值，并對其進(jìn)行降序排隊(duì)，從而得到優(yōu)先順序。

2.時隙選擇

TD-SCDMA系統(tǒng)具有多載波的形式，每個多載波可以分解為單載波，而這些單載波在理論上是一個邏輯小區(qū)。用戶在選擇終端的時候，可以選擇以順序搜索為主的先進(jìn)先出排隊(duì)處理的方法、以時隙的優(yōu)先級排隊(duì)的方法和以路徑損耗的抗基站間干擾的方法，這三種時隙的任意一種。

3.時隙調(diào)整

在TD-SCDMA這種系統(tǒng)中，如果某一次呼叫被接入后，其業(yè)務(wù)的具體要求、終端的位置變換以及干擾的變化等，需要RNC在鏈路惡化和功控失效的條件下來啟動信道的調(diào)整。時隙調(diào)整的本質(zhì)是時間交換的概念，各個時隙的干擾情況與不同用戶能夠承受的干擾是存在差異。因此，可以利用時間交換的思想將其進(jìn)行轉(zhuǎn)化，以達(dá)到用戶的上行業(yè)務(wù)和下行業(yè)務(wù)得到保障。

4.時隙整合

時隙整合就是用調(diào)整優(yōu)先級業(yè)務(wù)所占用的信道方式，將能夠利用的資源最大程度的整合在一個時隙。該方法能夠提高系統(tǒng)的資源利用效率、上下行業(yè)務(wù)的接入成功效率以及業(yè)務(wù)切換的成功效率。能夠很好的解決高速率業(yè)務(wù)的申請、鏈路惡化、信道啟動故障等常見的時隙分配問題。

四、結(jié)論及展望

我國移動3G的TD-SCDMA系統(tǒng)雖然與電信和聯(lián)通的3G技術(shù)存在差距，但它也具有一定的優(yōu)勢。動態(tài)時隙技術(shù)的研究能夠很好的促進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。在TD-SCDMA系統(tǒng)中還具有廣闊的研究空間，因此移動3G技術(shù)還能夠繼續(xù)的創(chuàng)造奇跡。

參考文獻(xiàn)

[1]李校林，趙勇，高飛.基于聯(lián)合參數(shù)估計(jì)法的TD-SCDMA單基站定位技術(shù)的研究[J].通信技術(shù).2009（04）.

[2]張同須.TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與創(chuàng)新[J].中國新通信.2010（05）.

[3]吳猛.關(guān)于TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)化的探討[J].電子制作.2014（03）.

[4]李文軍.TD-LTE系統(tǒng)與異系統(tǒng)干擾共存分析[J].電子制作.2013（21）.

[5]毛磊，謝永斌.TD-SCDMA系統(tǒng)的動態(tài)信道分配技術(shù)與性能[J].現(xiàn)代電信科技.2004（01）.

[6]方擁軍，徐志強(qiáng)，謝顯中.TD-SCDMA系統(tǒng)中的動態(tài)時隙分配過程研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù).2005（10）.

（作者單位：中國電子科技集團(tuán)公司第28研究所）