基于TD－SCDMA的R4與HSDPA混合組網(wǎng)系統(tǒng)級(jí)性能研究

高速下行數(shù)據(jù)接入(HSDPA) 是的無(wú)線增強(qiáng)型技術(shù)，簡(jiǎn)稱TD-HSDPA。隨著時(shí)分同步碼分多址(TD-SCDMA) 通信系統(tǒng)建網(wǎng)過(guò)程中HSDPA 的引入，網(wǎng)絡(luò)中高速不對(duì)稱數(shù)據(jù)服務(wù)可以被支持，這樣以來(lái)網(wǎng)絡(luò)容量大幅度增加，運(yùn)營(yíng)商投入成本也不斷降低，最終為TD-SCDMA 向更高數(shù)據(jù)傳輸速率和更高容量提供了一條平穩(wěn)的演進(jìn)途徑。目前R4 和的混合組網(wǎng)方式是比較合理的組網(wǎng)方式，不僅可以減少建設(shè)成本，而且降低了管理維護(hù)和優(yōu)化的復(fù)雜度。

為了提升HSDPA 業(yè)務(wù)速率，系統(tǒng)對(duì)HSDPA 業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)信道- 高速物理下行鏈路共享信道(HS-PDSCH) 通常會(huì)配置比較高的固定發(fā)射功率，而業(yè)務(wù)信道缺乏快速功率控制的處理機(jī)制，同時(shí)小區(qū)內(nèi)用戶動(dòng)態(tài)調(diào)度又會(huì)帶來(lái)干擾環(huán)境波動(dòng)性，因此承載業(yè)務(wù)的這些用戶可能會(huì)對(duì)周邊承載語(yǔ)音業(yè)務(wù)(R4 業(yè)務(wù)) 的用戶存在較大的干擾，引發(fā)語(yǔ)音用戶小區(qū)發(fā)射功率迅速攀升，從而直接導(dǎo)致高速下行數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)和語(yǔ)音業(yè)務(wù)聯(lián)合組網(wǎng)整體性能的急劇惡化。文章通過(guò)優(yōu)化HSDPA 單載波發(fā)射功率進(jìn)行細(xì)致的系統(tǒng)級(jí)仿真研究，并提出相應(yīng)的R4 與HSDPA 業(yè)務(wù)混合組網(wǎng)的解決方案[1-2]。

1 TD-SCDMA 系統(tǒng)單時(shí)隙速率的理論計(jì)算

要計(jì)算TD-SCDMA 系統(tǒng)單時(shí)隙速率，首先需要計(jì)算TD-SCDMA 的個(gè)下行時(shí)隙所能承載的理論最高數(shù)據(jù)速率。根據(jù)第三代合作伙伴計(jì)劃協(xié)議TS25.224，1 個(gè)時(shí)隙的數(shù)據(jù)塊大小是704 個(gè)碼片(chips)，承載數(shù)據(jù)的高速物理下行共享信道擴(kuò)頻因子(SF)=1 或16，文章按SF=1 計(jì)算（SF=16 結(jié)果一樣），則有：



由式(1) 得到單個(gè)時(shí)隙的理論最高速率為563.2 kbit/s。如果最多用個(gè)下行時(shí)隙（除廣播信道TS0 外，還必須留有1 個(gè)下行時(shí)隙承載下行信令和控制信息，如HS-SCCH）來(lái)承載，那么單載波的理論速率將達(dá)到563.2 kbit/s×5=2.8 Mbit/s。如果在引入N 頻點(diǎn)組網(wǎng)技術(shù)后，還可以實(shí)現(xiàn)多載波捆綁HSDPA，用戶終端(UE) 可以同時(shí)接收多個(gè)載波的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)速率將得到成倍提高（N×2.8 Mbit/s）。

和HSDPA 混合組網(wǎng)系統(tǒng)級(jí)仿真研究及外場(chǎng)實(shí)際測(cè)試中空口承載能力（即小區(qū)平均吞吐量）和UE 所處位置的無(wú)線環(huán)境、單一小區(qū)同時(shí)在線個(gè)數(shù)、小區(qū)覆蓋半徑等有較大關(guān)系，即按上下行時(shí)隙配置比1:5 計(jì)算出的單載波理論速率2.8 Mbit/s，是系統(tǒng)級(jí)仿真性能研究和外場(chǎng)實(shí)際性能測(cè)試的理論值上限。對(duì)于實(shí)際建網(wǎng)系統(tǒng)而言，當(dāng)通過(guò)預(yù)留配置1 個(gè)下行時(shí)隙去承載下行控制信道以及下行伴隨信道(ADPCH)規(guī)避對(duì)小區(qū)(CS)業(yè)務(wù)的干擾及交叉時(shí)隙的干擾時(shí)，R4 和HSDPA 混合組網(wǎng)系統(tǒng)級(jí)仿真研究和實(shí)際建網(wǎng)的上下行時(shí)隙配置比則為2:4[3]。

2 TD-SCDMA 系統(tǒng)級(jí)仿真原理

實(shí)際的HSDPA 系統(tǒng)通過(guò)自適應(yīng)調(diào)制和編碼調(diào)整數(shù)據(jù)速率以滿足信道質(zhì)量，而信道質(zhì)量反應(yīng)在UE 接收載干比(C/I)上，C/I 的計(jì)算公式為：



為用戶單碼道的接收功率；α 為本小區(qū)干擾抑制因子，α聯(lián)合檢測(cè)因子× 非正交因子；I own 為本小區(qū)干擾功率；I other 為來(lái)自其他小區(qū)的干擾功率；為下行熱噪聲功率。

文章中R4 和HSDPA 混合組網(wǎng)系統(tǒng)級(jí)仿真研究中需要分析本小區(qū)目標(biāo)用戶受到本小區(qū)其他用戶及相鄰其他小區(qū)用戶承載不同業(yè)務(wù)帶來(lái)的干擾情況。

通過(guò)測(cè)量當(dāng)前接收的C/I 來(lái)判斷信道質(zhì)量的好壞，根據(jù)當(dāng)前的信道質(zhì)量在協(xié)議規(guī)定的傳輸格式及資源組合(TFRC)表中選擇合適的數(shù)據(jù)塊大小(TBS) 以及調(diào)制編碼方式，同時(shí)UE 還將對(duì)當(dāng)前傳輸時(shí)間間隔(TTI)接收到的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行解碼，最后將確認(rèn)的響應(yīng)/否認(rèn)應(yīng)答信息以及TFRC 信息一起作為信道質(zhì)量指示(CQI)，通過(guò)上行專用物理信道(HS-SICH)信道上報(bào)給節(jié)點(diǎn)B，節(jié)點(diǎn)B 根據(jù)收到的CQI 信息在下一個(gè)內(nèi)發(fā)送合適的數(shù)據(jù)塊。當(dāng)多在線時(shí)，還要考慮到使用的調(diào)度算法，使用最多的是以下3 種基本調(diào)度算法：

基于最大載干比的調(diào)度算法對(duì)用戶輪詢調(diào)度的算法兼顧時(shí)間與資源的比例公平調(diào)度PF 算法文章中R4 和HSDPA 混合組網(wǎng)系統(tǒng)級(jí)仿真研究中需要兼顧無(wú)線信道質(zhì)量和用戶調(diào)度的公平性，因此選取比例公平調(diào)度算法作為基本調(diào)度算法。因此采用選取部分公平調(diào)度算法作為基本調(diào)度算法，分析不同發(fā)射功率下引入HSDPA 業(yè)務(wù)前后R4 業(yè)務(wù)所有小區(qū)下行平均發(fā)射功率變化及引入R4 業(yè)務(wù)前后全網(wǎng)小區(qū)平均吞吐量變化[4]。

3 TD-SCDMA 系統(tǒng)級(jí)仿真場(chǎng)景設(shè)置

根據(jù)表1 和表2 的仿真條件，一方面可以對(duì)比出不同發(fā)射功率下引入HSDPA 業(yè)務(wù)前后R4 業(yè)務(wù)所有小區(qū)下行平均發(fā)射功率變化；另一方面可以對(duì)比引入R4 業(yè)務(wù)前后全網(wǎng)小區(qū)平均吞吐量變化。





圖1(a) 為TD-HSDPA 獨(dú)立載波組網(wǎng)，即同一扇區(qū)內(nèi)、在該網(wǎng)內(nèi)獨(dú)享一個(gè)載波，只提供HSDPA 業(yè)務(wù)。基礎(chǔ)性能仿真數(shù)據(jù)見(jiàn)表3 中的引入R4 業(yè)務(wù)前TD-HSDPA 小區(qū)平均吞吐量(三時(shí)隙)。