TD-HSUPA資源分配技術(shù)的研究

朱 濤,王 耀

移動通信重點實驗室,重慶 400065

0 引言

3GPP R5引入了HSDPA技術(shù)，通過采用AMC、HARQ和快速調(diào)度等技術(shù)，較大幅度地提高了下行速率，例如比較普遍的gaming業(yè)務(wù)，要求上行提供穩(wěn)定地較高速的吞吐量， TD-HSUPA通過應(yīng)用AMC、HARQ、Node B控制的快速調(diào)度以及上行干擾控制等關(guān)鍵技術(shù)來提高上行峰值速率和上行吞吐量，改善用戶體驗的滿意度[1]。

1 TD-HSUPA中的關(guān)鍵技術(shù)

1.1 AMC

在HSUPA技術(shù)中，針對上行增強數(shù)據(jù)信道E-DCH，采用了AMC和PC相結(jié)合的鏈路自適應(yīng)技術(shù)。AMC的基本思想就是終端UE對移動信道質(zhì)量進行實時估計，然后根據(jù)信道質(zhì)量和MCS（調(diào)制編碼方案）的映射關(guān)系把估計的信道質(zhì)量映射成RMF和RTBS，如果信道條件較好，則選擇高階調(diào)制（16QAM）和較大的傳輸塊，否則選擇QPSK調(diào)制和較小的傳輸塊；然后UE把RMF、RTBS和ACK/NACK信息一起反饋給Node B[2]。

1.2 高階調(diào)制和快速調(diào)度

由于系統(tǒng)帶寬的限制，為了進一步提高頻帶利用率和峰值數(shù)據(jù)速率，HSUPA系統(tǒng)中引入了16QAM調(diào)制技術(shù)。引入16QAM之后，理論峰值數(shù)據(jù)速率是采用QPSK的兩倍[3]。采用高階調(diào)制技術(shù)，必然對信道條件要求更為苛刻，根據(jù)理論分析，同樣的平均符號功率，QPSK調(diào)制解調(diào)具有更高的可靠性；同時，對于固定的編碼方式，低編碼速率比高編碼速率具有更高的可靠性；通過AMC，對編碼速率和調(diào)制方式的選取進行聯(lián)合優(yōu)化。

1.3 理論峰值速率的計算

系統(tǒng)所支持的峰值速率與時隙比例關(guān)系、配置的E-PUCH物理資源、E-UCCH的數(shù)量等因素有關(guān)，在時隙比例為5:1時，考慮配置4個業(yè)務(wù)信道，每次發(fā)送時，僅配置1條E-UCCH信道，則系統(tǒng)可以支持的理論峰值速率為：

其中：704為SF1無編碼可以承載Symbol數(shù)；第一個4為業(yè)務(wù)時隙數(shù)；第二個4為16QAM調(diào)制時每個Symbol數(shù)；17為:1個E-UCCH和TPC占用的Symbol數(shù)；24為CRC校驗比特；5為調(diào)度周期5ms。

上述計算中沒有考慮和協(xié)議規(guī)定的傳輸塊相適配，也沒有考慮MAC-e的頭開銷等信息，計算得到的數(shù)據(jù)速率為MAC層的峰值速率；若考慮RLC層峰值速率或更高層的峰值速率，該速率值還會下調(diào)。

2 HSUPA資源分配方案分析

2.1 時分資源分配方案

時分資源分配方式較為簡單，單個時隙只能同時調(diào)度一個用戶。在調(diào)度過程中，為了保證數(shù)據(jù)塊傳輸?shù)目煽啃?，需要對?shù)據(jù)塊進行擴頻。具體資源分配方式如下：

從優(yōu)先級隊列中取最高優(yōu)先級的用戶，分配功率、時隙、和碼道資源。所有資源分配方式均采用貪婪算法，由下式可以得到Node B側(cè)該調(diào)度用戶的最大允許接收功率Prx為：

結(jié)合UE在SI中上報的UPH，得到用戶在接收側(cè)可以達到的信噪比：

將β值與β0,min（β0,min為QPSK調(diào)制時，最低碼率所對應(yīng)的目標(biāo)信噪比）比較。若β大于等于β0,min，則根據(jù)該值得到相應(yīng)的碼率和傳輸塊大??；否則，增加擴頻因子，以滿足β0,min的要求[6]。

2.2 碼分資源分配方案

在碼分資源分配方式中，是以碼道為顆粒度進行資源分配的，調(diào)度用戶在各個時隙的碼道分配完全相同。Node B在為用戶分配碼道時，綜合考慮用戶在Node B側(cè)允許的接收功率、用戶上報的UPH以及pebase信息確定出用戶可以達到的信噪比β。

2.3 時分、碼分資源分配方式的性能對比

目前HSUPA組網(wǎng)的經(jīng)典配置中，上行最多配置2個上行時隙。仿真環(huán)境為：單載波，8天線全向小區(qū)；基站高度35m，終端高度1.5m；時隙比5:1，配置4個業(yè)務(wù)時隙；業(yè)務(wù)類型為Fullbuffer模型；路徑損耗計算采用cast231-hata模型；每小區(qū)平均用戶數(shù)為12；ACK/NACK反饋時延12ms；仿真過程中用戶靜止。

表1 資源分配方案的仿真結(jié)果

表1的數(shù)據(jù)可以看到，在Full Buffer模型下，采用時分資源分配方式優(yōu)于碼分資源方式。因為時分方式下各個時隙中只有一個用戶，不存在用戶間的多址干擾；碼分資源分配時，雖然考慮了聯(lián)合檢測算法，但是仍殘余一定的干擾，會影響到用戶的峰值速率和吞吐量。

3 結(jié)論

HSUPA是TD-SCDMA在2008年主要的技術(shù)方向，也是運營商和設(shè)備商關(guān)注的焦點。在本文仿真中調(diào)度分配算法采用的是貪婪算法。因此，下一步的工作可以結(jié)合PF等算法來進行研究，同時考慮時碼分資源分配方式，進一步的改進調(diào)度算法，使其更能和現(xiàn)實的無線場景相適合。

[1]常永宇.TD-HSPA移動通信技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2008，11.

[2]3GPP.TR.30.302 1.28 Mcps TDD Enhanced Uplink(Release 7).

[3]段紅光，等.TD-HSPA技術(shù)揭秘[M].北京：人民郵電出版社，2009，8.

[4][芬]霍爾馬(Holma，H.)，[芬]托斯卡拉(Toskala，A.)著.WCDMA技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計：第三代移動通信系統(tǒng)能夠的無線接入[M].陳澤強等譯.北京：機械工業(yè)出版社，2005，3.

[5]3GPP.TS.25.306 UE Radio Access capabilities(Release 7).