TD—SCDMA時隙配置及典型業務資源占用分析

盧恒

【摘要】TD-SCDMA，是我國的3G產物，其主要知識產權屬于我國，在國際上享有廣泛贊譽。然而，TD-SCDMA在發展中存在許多不足，尤其是時隙配置方面。本文主要從TD-SCDMA系統下的時隙分配原則和典型3G用戶資源占用情況方面進行分析，研究TD-SCDMA擴大容量的方法時隙分配優化的優化手段。

【關鍵詞】TD-SCDMA；時隙配置；HSDPA；CS；PS

TD-SCDMA slot configuration and typical business resource occupancy analysis

Lu Heng

（Tianyuan Ruixin Communication Technology Co.， LtdXi'anShaanxi710075）

【Abstract】TD-SCDMA， is China's 3G products， its main intellectual property belongs to our country， in the international community enjoy wide acclaim. However， TD-SCDMA in the development of many deficiencies， especially in the slot configuration. This paper mainly analyzes the TD-SCDMA system's time slot allocation principle and the typical 3G user resource occupancy situation， and studies the optimization method of TD-SCDMA to optimize the capacity allocation.

【Key words】TD-SCDMA；Slot configuration；HSDPA；CS；PS

1. 前言

TD-SCDMA（以下均簡寫為TD）系統采用了多種物理層技術，相對WCDMA和cdma2000系統，從技術上具有更高的頻譜利用率。但現網實際情況是，不同業務占用不同的碼資源會導致TD系統對系統的干擾還未達到極限，由于碼資源受限而出現了系統容量受限的情況。作為碼資源非常受限的系統，TD應盡快通過開啟HSUPA和擴載波、開啟空分復用等技術方式，增大系統的容量以解決此問題。

2. TD設備上下行時隙配置原則說明

（1）多數情況下，TD系統上下行時隙配置及HSDPA配置原則是每個小區都在第二塊載波配置HSDPA載波。如每小區有4或3塊載波，則根據業務需求量大小在第2塊和第3塊載波上開啟HSDPA功能，若小區共2塊載波，則第2塊載波開啟HSDPA。每塊載波開啟3個HSDPA時隙。主載波、輔載波碼道配置如圖1、2、3所示。圖1為主載波碼道占用情況，說明如圖1：

（2）其中TS0時隙的第16/0和16/1一般固定由PCCPCH信道占用。16/2～16/5分配給SCCPCH信道使用，16/6和16/7分配給PICH信道使用，16/8分配給PFACH信道使用。可同時支持15個AMR12.2kbit/s的話音電話；剩余的DPCH碼道可以用于支持R4的數據業務，可提供34×8=272kbit/s的帶寬。需要注意的是R4載波業務的承載能力計算。一個SF=16的碼道，采用QPSK調制方式，其空口峰值速率為：單碼道空口峰值速率=（數據符號chip數/SF×調制比特TPC&SS&TFCI占用比特數）×每秒子幀數= （704/16×2-8）bit/subframe×200subframe/s=15.2kbit/s

（3）在R4階段，一般采用1/2、1/3編碼，再加上上層重傳，SF16單碼道承載能力在8kbit/s。單時隙承載能力為128kbit/s。圖2是R4載波的碼道占用情況，說明如下：

（4）由于TD系統的一副天線無法同時完成收發信息，同一扇區（使用同一副天線）內所有小區的上下行時隙應該是一致的。這樣R4載波在上述配置情況下可以同時支持16個AMR12.2kbit/s的話音電話。剩余的下行TS3、4最大可以提供256kbit/s的帶寬。圖3為第二輔載波（HSDPA載波）。HSDPA碼道占用情況，說明如下：

（5）在上行速率設置為64kbit/s的情況下，每個64kbit/s業務需占用8個SF=16的碼道。為此上行業務支持3個用戶；而下行由于每個H用戶需占用兩個SF=16的碼道（在不開啟幀分復用的情況下）的伴隨信道，所以下行支持6個用戶。綜合來看支持只能3個用戶。如果上行設置為32kbit/s的話，則可以支持6個用戶。

（6）綜合以上時隙碼道規劃，可看出目前在以3個載波的配置情況下，能提供31路AMR12.2kbit/s的話音用戶。小區開啟HSDPA的載波理論上可以提供1.68Mbit/s的帶寬。在這里，一個下行HSDPA時隙，SF=1，采用16QAM調制方式，一個子幀的長度為5ms，其空口峰值速率為：單時隙空口峰值速率=（數據符號chip數/SF×調制比特TPC&SS&TFCI占用比特數）×每秒子幀數=

（704/1×4-0）bit/subframe×200subframe/s=563.2kbit/s

三個時隙理論峰值速率為： 563.2kbit/s×3=1689.6kbit/s=1.68Mbit/s

（7）實際的空口承載能力（即小區容量）和UE所處位置的無線環境、小區中UE個數、小區半徑等有較大關系，變化較大。根據外場測試，在單H載波3個HSDPA業務時隙情況下，12個UE并發，系統吞吐量在1.1～1.3Mbit/s，平均每個HSDPA時隙速率在360～430kbit/s。endprint

3. 時隙優化配置的建議

3.1對于TD容量規劃的要求。

（1）目前在“重點發展移動寬帶業務和基于雙模終端的話音業務”的市場定位下，TD全網將采用2：4（上行：下行）時隙配置，以便充分發揮TD網絡在非對稱時隙配置下增強下行承載業務能力的優勢。

（2）數據業務熱點區域配置原則：

當小區配置3載頻時開啟2個載頻的HSDPA功能，相應配置6個HS-PDSCH時隙。

當小區載頻配置4個時，開啟3個載頻的HSDPA功能，相應配置9個HS-PDSCH時隙。

3.2TD信道規劃情況。

實際規劃時，由于網絡建設初期，仍以語音業務與視頻電話為主，可以暫時不按以上原則進行實施，全網小區統一設置為只開通1個HSDPA載頻，配置3個HS-PDSCH時隙。

3.3目前時隙碼道配置存在的問題及解決建議。

3.3.1CS業務資源不足。

從以上的分析可以看出，目前的時隙碼道配置原則下，3個載波最大可以支持31路AMR12.2kbit/s的話音用戶。當用戶發起視頻電話VP業務后，將在上行占用8個SF=16的碼道，這樣當VP業務多起來的時候，會發現將會占用大量的碼道，支持話音用戶的數量將銳減。按照上面的碼信道配置，最多支持7個VP業務。另外對于用戶上R4的PS業務，碼資源也得不到保證。

3.3.2PS業務資源嚴重不足。

（1）根據理論和在現網實際測試情況來看，各類業務對碼資源的占用情況如表一。（注：一個BRU指的是單個SF=16的資源。）

（2）按上面的信道碼資源配置情況，結合現網試驗，對于3個載波的小區，最多支持2個用戶使用384kbit/s的下行R4數據業務（需占用6個下行時隙）。

（3）而對于使用HSDPA業務的用戶，在上行使用64kbit/s的情況下，最多支持3個上行64kbit/s下行HSDPA的用戶，其中需要有一個或兩個SF=16的上行碼道，用于傳上行控制信道的HS-SICH。

3.4結論。

TD系統是一個碼資源受限的系統。3個載波的小區，最大支持7個視頻電話、3個HSDPA用戶（上行64kbit/s）和6個AMR12.2kbit/s的話音用戶。

現網的情況也是如此，當已經有三個HSDPA的用戶在線時，第四個HSDPA用戶就無法接入，主要是上行碼資源受限的原因。

4. 信道碼資源優化建議

（1）主載波或第一輔載波的TS3/TS4兩個時隙可以考慮用作MBMS通道，如圖4所示。

圖4TS3/4時隙可用作MBMS通道

（2）對于使用HSDPA的用戶，建議上行不使用64kbit/s而采用32kbit/s，主要考慮是目前HSDPA數據卡如果使用64kbit/s業務類型，則整個HSDPA載波最多支持3個用戶，而上行如果采用32kbit/s，則可以支持6個用戶使用HSDPA業務（各類業務對碼資源占用情況見表1）。

（3）由于沒有確切的數據業務使用模型，如果隨著數據業務量上來后，建議除主載波外，其他載波都要開啟HSDPA功能，否則依靠R4載波進行數據業務承載，將極大消耗碼資源，對CS話音用戶資源占用太大。另外在技術成熟的情況下，盡快部署HSUPA，避免目前由于上行碼道受限，導致只有3個用戶上HSDPA業務的情況。

（4）如果用戶在占用TD小區發生上行資源受閑置時，啟動話音業務到GSM的轉移。

5. 各類業務占用資源的分析

3GPP共定義了四類業務流等級，分別是會話類（ConversationalServices）、流類（StreamingServices）、交互類（InteractiveServices）和背景類（Background services）。針對3G常用的承載業務，分析各類不同業務占用時隙碼道資源的情況。

5.1短信業務。

目前短信業務直接由3.4kbit/s的SRB（信令無線承載）進行業務承載。收發短信時短信業務占用一個SF=16的碼道。

5.2AMR12.2K的話音業務。

目前對于12.2kbit/s的話音業務，占用連續的兩個SF=16的碼道。對于目前主載波，由于時隙配比是2：4，除去PCCPCH等公共信道所占用的碼道，最多支持15個AMR用戶。

5.3視頻電話VP業務。

視頻電話由于需要64kbit/s的帶寬資源，所以單個視頻VP電話，需要8個SF=16的碼道資源。在時隙配比為2：4的情況下，TD只能同時支持3個視頻電話用戶。

5.4R4下的分組域無線接入承載業務。

（1）目前我們使用的彩信，流媒體電視等業務都承載在R4下的分組域下。用戶使用這些業務時，根據用戶簽約信息，核心網將分頻相應的資源。

（2）對于彩信業務，使用PS交互/背景類64/64kbit/s資源，這樣上下行將占用8個SF=16的碼道資源。而流媒體電視使用PS交互/背景類128/384kbit/s資源，這樣上行占用單個時隙，16個SF=16的碼道資源；下行占用三個時隙和48個下行碼道。

5.5HSDPA業務。

對于使用HSDPA業務，它支持32kbit/s、64kbit/s、128kbit/s和384kbit/s等各類業務承載。如果上行沒有開啟HSUPA的情況下，上行各類業務占用資源的情況和R4下的分組域情況類似，而下行則占用所設置的HS-PDSH碼資源，具體占用情況取決于終端申請的速率。目前比較典型的業務是G3上網本使用的各類上網業務。

6. 總結

（1）在TD系統中，時隙碼道是一個很大的受限條件。按照目前時隙2：4的配置情況下，要求很多PS業務承載在TD網絡上，否則會極大浪費時隙碼道資源。

（2）話音業務要求是成對的資源。而目前按照表一的各類業務占用碼道情況，對于單載波，最多只能支持一個384業務的用戶，碼資源無法在多用戶下共享。除非開啟DCCC算法等算法來動態調整用戶占用資源情況。目前還沒有HSUPA部署，網絡最多只能支持3個64kbit/s的用戶。要能承載更多的用戶的話，必須采取上行降速的辦法，如上行速率采用32kbit/s。總之，TD系統是一個碼資源非常受限的系統，應盡快開啟HSUPA和通過擴載波、開啟空分復用等技術方式才能增大系統的容量。比如采用2倍空分復用技術，在相同頻率、時隙、碼道資源情況下，可以提升吞吐量的一倍。

參考文獻

[1]胡宏林，徐景. 3GPP LTE無線鏈路關鍵技術[M]. 北京：電子工業出版社，2008.

[2]王競，王啟星，韓璐，等. LTE無線鏈路關鍵技術探討[J]. 電信科學，2009（1）.

[3]董宏波，朱新寧，果敢，等. LTE TDD與LTE FDD的關鍵過程差異分析[J]. 電信科學，2010（2）.

[4]肖清華. TD-LTE系統能力分析[J]. 移動通信，2011，35（22）.

[5]肖清華，朱東照，汪丁鼎，等. 基于AHP和業務需求的TD-LTE時隙配比法TCAS分析[C]//第九屆中國通信學會學術年會論文集. 北京：中國通信學會學術工作委員會，2012.endprint