張治元

(1.長沙通信職業(yè)技術(shù)學(xué)院 計算機系,長沙 410015;2.北京郵電大學(xué) 信息與通信工程學(xué)院, 北京100086)

1 引 言

在TD-SCDMA系統(tǒng)中,擾碼也是用來區(qū)分不同的終端或基站[1],然而TD系統(tǒng)中擾碼的相關(guān)性和碼長等性質(zhì)與其它系統(tǒng)又有所不同。不同擾碼間相關(guān)性的大小、相同擾碼的復(fù)用等因素,對于系統(tǒng)的性能有著很大的影響。因而如何綜合考慮這些因素,合理規(guī)劃系統(tǒng)的擾碼就顯得十分必要[2]。

TD-SCDMA系統(tǒng)采用了較短的下行同步碼,這有利于簡化接收機處理以及加快小區(qū)搜索過程,但同時也將帶來負面影響。當(dāng)用戶(UE)位于兩個基站覆蓋的邊緣的信號交疊處[3,4],并且UE與兩基站之間的距離接近相等且陰影衰落相關(guān)性較強時,基站下行導(dǎo)頻電平功率相當(dāng),此時如果兩基站下行同步碼有較強的相關(guān)值,將會給UE的小區(qū)搜索增加難度,這是因為導(dǎo)頻碼越相關(guān), 則互干擾就越大,導(dǎo)頻信號的信噪比越低,那么將會影響DwPTS匹配濾波器的輸出和判決。

本文對所有擾碼對的復(fù)合擴頻碼相關(guān)性[5,6]進行深入分析,提出了基于碼字相關(guān)值的擾碼規(guī)劃方法,并以此構(gòu)建擾碼對的互相關(guān)值評價矩陣,在這個矩陣中相關(guān)性強的擾碼對數(shù)值大,相關(guān)性小的碼字數(shù)值小,依據(jù)這個矩陣內(nèi)的碼字相關(guān)值來判斷兩個擾碼是否可以配為鄰小區(qū)。并在滿足擾碼相關(guān)性碼字數(shù)值小的情形下,考慮上、下行同步碼相關(guān)性,同時綜合考慮TD系統(tǒng)不同業(yè)務(wù)所采用的擴頻因子,得到一種全新的擾碼規(guī)劃與優(yōu)化算法。

2 擾碼規(guī)劃算法

2.1 擾碼相關(guān)性

擾碼相關(guān)特性的數(shù)學(xué)描述如下:

復(fù)合碼由正交可變擴頻碼(OVSF)與擾碼(SC)逐位相乘得到,擴頻碼個數(shù)是31。當(dāng)每個復(fù)擾碼和對應(yīng)的31個復(fù)擴頻碼相乘之后形成的復(fù)合碼中,有一些重碼(完全相關(guān)或完全負相關(guān)),其中不重復(fù)的擴頻碼共有21個,用Ck表示, k=1, …, 21。擾碼i和21個擴頻碼相乘后會有21 個復(fù)合碼SCi,k;同樣,擾碼j和21 個擴頻碼相乘后會有21個復(fù)合碼SCj,k。

組網(wǎng)中決定系統(tǒng)性能的是復(fù)合碼的相關(guān)性而不是簡單的擾碼間的相關(guān)性,因此,需要考察復(fù)合碼SCi,k和復(fù)合碼SCj,k的循環(huán)相關(guān)特性corr value(i, j,k×m, 16),對于一個擾碼對(i, j)共有21×21=441個corr value值,每個corr value都是小區(qū)i的一個復(fù)合碼和小區(qū)j的一個復(fù)合碼的循環(huán)相關(guān)序列,長度是16。其計算公式為

式中,符號 表示循環(huán)相關(guān)。

2.2 碼字相關(guān)值

歸一化碼字相關(guān)值的數(shù)學(xué)描述如下:

由于16個相關(guān)值的可能取值是{0、4、8、12、16},將441個16值序列的前4個元素和后4個元素的最大值大于8(即12、16)的個數(shù)統(tǒng)計出來,分別是n12、n16,并加權(quán)求平均。其計算公式為

441個16值序列的均值為

式中, nk,16(k=1, …, 4)表示441 個16值序列第k個值等于16的個數(shù), α16,k(k=1, …, 4)表示nk,16(k=1, …, 4)加權(quán)求和時所對應(yīng)的加權(quán)系數(shù), β16表示16值相關(guān)序列中值為16的權(quán)重。

441個16值序列的前4個元素和后4 個元素均值的均值:

式中, k=1, …, 21;m=1, …, 21。再將前兩者加權(quán)(權(quán)值w1, w2)相加的值作為衡量擾碼對(i, j)的相關(guān)性的歸一化碼字相關(guān)值:

式中, i, j=1, …, 128。

3 碼的優(yōu)化組合算法

由于32個下行導(dǎo)頻碼兩兩配對將產(chǎn)生C232=496種組合,記為P1, P2, …, P496, Pi表示兩下行導(dǎo)頻碼組合,比如P1表示1號和2號下行導(dǎo)頻碼的組合P1=(SYNC DL1, SYNC DL2), P2表示1號和3號下行導(dǎo)頻碼的組合P2=(SYNC DL1, SYNC DL3)…。記集合Phighcorrset={pi}(i∈[1, 496])表示不適合相鄰小區(qū)使用的下行導(dǎo)頻碼碼對構(gòu)成的集合。每種組合將產(chǎn)生4×4=16種擾碼組合,每種方式對應(yīng)兩個擴頻調(diào)制碼組,每一擴頻調(diào)制碼組是由1 個擾碼和16個擴頻碼相乘得到。

簡要來講,碼分配首先解決下行同步碼的分配,然后解決擾碼的分配,本文采用如下操作步驟:

步驟一:在496種下行導(dǎo)頻碼對中計算下行導(dǎo)頻碼兩兩之間的峰值相關(guān)性找出強相關(guān)的下行導(dǎo)頻碼對,這些碼對將不適合分配給相鄰小區(qū)或扇區(qū)。表1按照和其它SYNC DL的相關(guān)值小于門限值的個數(shù)從多到少對32個下行同步碼排序,同時在每個SYNC DL與其它31個相關(guān)值序列內(nèi)部也按照相關(guān)值從小到大進行排列;其中, r(1,i)是1 號下行同步碼與2 ～32號下行碼中相關(guān)最弱的一個, r(1,j)則是最強的一個。

表1 下行同步碼排列表Table 1 List of downlink synchronization code row

步驟二:經(jīng)過步驟一對碼組的初次篩選,能夠獲得導(dǎo)頻碼可以相鄰使用的集合,接下來需要找出這些下行導(dǎo)頻碼集合中的哪些擾碼不適合分配給相鄰的小區(qū)(兩擾碼對應(yīng)的擴頻調(diào)制碼組存在重碼和強相關(guān)碼)。在表1的基礎(chǔ)上,可以進一步構(gòu)建完整的32個碼組之間的信息表,參考格式如表2所示,其中, R(2,1), R(2,3), …, R(2,16)是以碼組1和碼組2擾碼對應(yīng)的4×4個擴頻調(diào)制碼組的相關(guān)值大于門限值的個數(shù)性從小到大排列。

表2 碼組綜合信息表舉例Table 2 Examples of Integrated Information Form Code Group

定義兩個擴頻調(diào)制碼組S-i和S-j(兩擴頻調(diào)制碼組不屬于同一子集,由于下行導(dǎo)頻碼需要相隔復(fù)用距離使用,所以這里不用考慮同子集的不同調(diào)制碼組之間的相關(guān)性)之間的距離是指不含重碼的S-i和S-j中的各元素的相關(guān)值小于門限值的個數(shù)。

4 碼分配的軟件實現(xiàn)

根據(jù)擾碼規(guī)劃算法和碼的優(yōu)化組合算法,碼分配軟件進行了模塊化設(shè)計,設(shè)計并完成了18項主要功能模塊,如圖1所示。軟件以VC++6.0為開發(fā)環(huán)境,采用C++語言編寫,基于面向?qū)ο蟮乃枷?運用了多線程技術(shù)。

圖1 優(yōu)化平臺中TD功能模塊Fig.1 TD function modules in optimized platform

通過該軟件,可在2G無線資源的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)TD的RNC、NODEB、CELL基本配置信息的歸一化管理,能夠通過邏輯樹圖、GIS地圖方式進行直觀展現(xiàn),可以直觀地了解基站、室內(nèi)分布的分布情況。軟件已實現(xiàn)對主導(dǎo)頻和擾碼的手動/自動優(yōu)化調(diào)整,對新建TD基站和現(xiàn)有TD基站的主導(dǎo)頻和擾碼進行重規(guī)劃,列出最優(yōu)分配方案,并且系統(tǒng)可對某一區(qū)域(區(qū)域范圍可選擇:視界范圍、RNC、地市和全網(wǎng))內(nèi)的小區(qū)擾碼和主導(dǎo)頻進行自動核查和優(yōu)化。軟件能對2G/2G、2G/3G、3G/2G、3G/3G鄰區(qū)關(guān)系進行自動單向核查和漏定核查,支持管理不同廠商間的切換關(guān)系,支持自動識別源小區(qū)參數(shù)修改后是否會影響到其它小區(qū)的設(shè)置,并且提醒對鄰區(qū)的相應(yīng)參數(shù)進行修改。涉及到的參數(shù)包括 BCCH、LAC、CI、BSIC、主導(dǎo)頻、擾碼等。

目前,軟件會自動將2G、TD網(wǎng)現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進行比對,根據(jù)定義的關(guān)聯(lián)核查規(guī)則,對關(guān)鍵參數(shù)進行一致性核查,發(fā)現(xiàn)不一致的給予提示,核查結(jié)果以報表的方式呈現(xiàn)。其中,擾碼規(guī)劃與優(yōu)化的界面效果如圖2所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化平臺中擾碼規(guī)劃界面Fig.2 Scrambling code planning interface in network op timization platform

5 結(jié)束語

本文在進行碼分配時,首先解決下行同步碼的分配,然后解決擾碼的分配。也就是說,先保證下行同步碼在鄰小區(qū)中不復(fù)用,進而應(yīng)該最大限度地保證所選擇的擾碼與鄰小區(qū)的擾碼相關(guān)最好。在分析TD-SCDMA系統(tǒng)相鄰小區(qū)擾碼對相關(guān)特性的基礎(chǔ)上,采用對擾碼對的相關(guān)值進行統(tǒng)計并加權(quán)求平均的方式,構(gòu)造了反映擾碼對相關(guān)性能好壞的歸一化碼字相關(guān)值,并以此選擇鄰小區(qū)相關(guān)性最好的擾碼。這樣, TD-SCDMA系統(tǒng)在運行時只需根據(jù)擾碼對矩陣中的碼字相關(guān)值,通過查表就可得到相鄰小區(qū)所需要分配的擾碼對,大大提高了運行效率。美中不足的是,由于α、β 的取值受到場景的限制,有待進一步研究。

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