TD-LTE基站終端準(zhǔn)入控制設(shè)計(jì)

李丹麗

摘要：作為TD-LTE系統(tǒng)重要技術(shù)之一，終端準(zhǔn)入控制涉及多個(gè)因素的處理。介紹了終端準(zhǔn)入控制總體機(jī)制，說明了準(zhǔn)入控制算法，描述了各個(gè)模塊的功能及設(shè)計(jì)方案。搭建了測試環(huán)境，對終端準(zhǔn)入數(shù)量進(jìn)行測試并分析結(jié)果，證明了設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的合理性及有效性。依據(jù)該設(shè)計(jì)，針對不同的LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃可以制定出合理的終端準(zhǔn)入配置。

關(guān)鍵詞：TD-LTE；準(zhǔn)入控制；PUCCH

中圖分類號：TN929.5文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1008-1739（2021）01-68-4

0引言

TD-LTE移動(dòng)通信技術(shù)具有大帶寬、高速率、低時(shí)延和廣覆蓋等技術(shù)優(yōu)勢，已成為成熟的公網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)體制，同時(shí)在專網(wǎng)領(lǐng)域被廣泛推廣使用。采用OFDM技術(shù)和MIMO技術(shù)極大地提高了頻譜利用率和傳輸速率，采用MAC層HARQ重傳機(jī)制、功率控制、干擾抑制等技術(shù)有效降低了數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延和丟包率，采用QoS調(diào)度技術(shù)和準(zhǔn)入控制技術(shù)保障了高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量[1-2]。

LTE系統(tǒng)的無線資源是有限的，如何在有限的資源下為更多的用戶提供服務(wù)且保障高優(yōu)先級用戶業(yè)務(wù)傳輸?shù)馁|(zhì)量一直是研究的熱點(diǎn)[3-4]。當(dāng)用戶數(shù)量增大或者業(yè)務(wù)需求提高，接近或達(dá)到系統(tǒng)容量上限時(shí)，均會造成LTE系統(tǒng)擁塞，無法保障QoS調(diào)度傳輸?shù)姆€(wěn)定性。因此LTE系統(tǒng)需要對請求接入的用戶進(jìn)行準(zhǔn)入控制，其設(shè)計(jì)的合理性是系統(tǒng)的一個(gè)重要指標(biāo)[5-6]。用戶準(zhǔn)入控制需要根據(jù)LTE系統(tǒng)的用戶業(yè)務(wù)承載需求和負(fù)載狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)入的判定，準(zhǔn)入條件需要依據(jù)空口資源、負(fù)載門限、用戶限制等因素綜合評估來合理制定。

1 TD-LTE PUCCH

LTE系統(tǒng)中PUCCH信道用于傳輸上行物理層的控制信息，包括上行調(diào)度請求（Scheduling Request，SR）、下行數(shù)據(jù)的ACK/NACK信息、信道狀態(tài)信息（Channel Quality Indicator，CQI）反饋[7]。

SR用來通知基站是否需要上行資源以便用于UL-SCH傳輸。

CQI反映下行PDSCH的信道質(zhì)量。用0～15來表示PDSCH的信道質(zhì)量，0表示信道質(zhì)量最差，15表示信道質(zhì)量最好。終端在PUCCH/PUSCH信道上發(fā)送CQI給基站，CQI發(fā)送存在周期性和非周期2種模式。

2基站終端準(zhǔn)入控制機(jī)制設(shè)計(jì)

LTE系統(tǒng)的終端準(zhǔn)入控制主要由基站的Radio Resource Management（RRM）模塊完成，主要負(fù)責(zé)決策準(zhǔn)入或者拒絕用戶。

終端無線準(zhǔn)入控制機(jī)制如圖1所示，包括3個(gè)部分的控制：小區(qū)負(fù)載控制、用戶最大數(shù)量控制和空口PUCCH資源控制。圖1中u代表小區(qū)允許準(zhǔn)入的最大用戶數(shù)，u代表小區(qū)已經(jīng)準(zhǔn)入的用戶數(shù)，s代表小區(qū)為切換準(zhǔn)入終端預(yù)留的用戶數(shù)量比例。

2.1小區(qū)負(fù)載控制

小區(qū)負(fù)載主要由2個(gè)方面進(jìn)行衡量，硬件資源：如基站平臺的CPU和內(nèi)存占有率；小區(qū)空口資源：如空口PRB使用率。小區(qū)負(fù)載等級分為過載、高負(fù)載和中負(fù)載3級，滿足不同負(fù)載等級后執(zhí)行小區(qū)操作行為不同。因此實(shí)際應(yīng)用場景下，基站合理設(shè)置小區(qū)負(fù)載等級門限，可以有效幫助基站小區(qū)用戶資源的合理管理。

小區(qū)負(fù)載控制機(jī)制周期性統(tǒng)計(jì)計(jì)算CPU/內(nèi)存使用率和小區(qū)的PRB使用率，并根據(jù)負(fù)載門限設(shè)置對應(yīng)的小區(qū)負(fù)載等級。當(dāng)接收到一個(gè)終端準(zhǔn)入請求時(shí)，如果小區(qū)負(fù)載等級為過載，則拒絕準(zhǔn)入該請求。有一種特例是終端發(fā)起的是緊急呼叫或者高優(yōu)先級呼叫準(zhǔn)入請求，則即使小區(qū)處于過載狀態(tài)，也允許該呼叫準(zhǔn)入。

2.2用戶準(zhǔn)入數(shù)量控制

小區(qū)允許準(zhǔn)入的用戶最大數(shù)量是根據(jù)LTE系統(tǒng)能力以及授權(quán)版本共同決定。當(dāng)小區(qū)準(zhǔn)入用戶已經(jīng)達(dá)到設(shè)置的最大用戶數(shù)量，則拒絕新準(zhǔn)入請求。為了保障切換成功率，提出了為切換準(zhǔn)入請求保留一定比例的用戶資源。

因此，對于非切換準(zhǔn)入請求，其最大用戶數(shù)量為（1-s）×u，對于切換準(zhǔn)入請求，其最大用戶數(shù)量為u。u根據(jù)實(shí)際需求配置。

2.3空口PUCCH資源控制

終端準(zhǔn)入時(shí)，基站需要給終端分配PUCCH資源。在頻帶上PUCCH占用帶寬的兩端位置RB資源，且為對角線方式放置[8]。PUCCH采用1/1a/1b格式傳輸SR和ACK/NACK信息，采用2/2a/2b格式傳輸CSI和ACK/NACK信息。PUCCH可以在相同的RB資源上進(jìn)行多用戶復(fù)用。

（1）1個(gè)RB支持用戶個(gè)數(shù)

1個(gè)RB內(nèi)有12個(gè)子載波，最多支持12個(gè)循環(huán)移位。為了使多個(gè)UE可以在同一個(gè)RB發(fā)送各自的PUCCH，采用正交碼分復(fù)用算法，在頻域上使用循環(huán)移位，在時(shí)域上使用正交序列。PUCCH格式采用復(fù)用方式說明如表1所示。

PUCCH在一個(gè)RB內(nèi)可以支持12個(gè)循環(huán)移位，但為了保持正交，不使用12個(gè)，默認(rèn)典型值是6個(gè)，循環(huán)移位數(shù)量由參數(shù)deltaPUCCHshift決定，如表2和表3所示。