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        TD-HSUPA資源分配技術(shù)的研究

        2010-08-30 06:39:16濤,王耀
        科技傳播 2010年22期
        關(guān)鍵詞:用戶(hù)

        朱 濤,王 耀

        移動(dòng)通信重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,重慶 400065

        0 引言

        3GPP R5引入了HSDPA技術(shù),通過(guò)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(guò)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(lái)提高上行峰值速率和上行吞吐量,改善用戶(hù)體驗(yàn)的滿(mǎn)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(duì)上行增強(qiáng)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(duì)移動(dòng)信道質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì),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(jì)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(jìn)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(duì)信道條件要求更為苛刻,根據(jù)理論分析,同樣的平均符號(hào)功率,QPSK調(diào)制解調(diào)具有更高的可靠性;同時(shí),對(duì)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(guò)AMC,對(duì)編碼速率和調(diào)制方式的選取進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化。

        1.3 理論峰值速率的計(jì)算

        系統(tǒng)所支持的峰值速率與時(shí)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(shí)隙比例為5:1時(shí),考慮配置4個(gè)業(yè)務(wù)信道,每次發(fā)送時(shí),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(wú)編碼可以承載Symbol數(shù);第一個(gè)4為業(yè)務(wù)時(shí)隙數(shù);第二個(gè)4為16QAM調(diào)制時(shí)每個(gè)Symbol數(shù);17為:1個(gè)E-UCCH和TPC占用的Symbol數(shù);24為CRC校驗(yàn)比特;5為調(diào)度周期5ms。

        上述計(jì)算中沒(méi)有考慮和協(xié)議規(guī)定的傳輸塊相適配,也沒(méi)有考慮MAC-e的頭開(kāi)銷(xiāo)等信息,計(jì)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(huì)下調(diào)。

        2 HSUPA資源分配方案分析

        2.1 時(shí)分資源分配方案

        時(shí)分資源分配方式較為簡(jiǎn)單,單個(gè)時(shí)隙只能同時(shí)調(diào)度一個(gè)用戶(hù)。在調(diào)度過(guò)程中,為了保證數(shù)據(jù)塊傳輸?shù)目煽啃?,需要?duì)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行擴(kuò)頻。具體資源分配方式如下:

        從優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中取最高優(yōu)先級(jí)的用戶(hù),分配功率、時(shí)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(hù)的最大允許接收功率Prx為:

        結(jié)合UE在SI中上報(bào)的UPH,得到用戶(hù)在接收側(cè)可以達(dá)到的信噪比:

        將β值與β0,min(β0,min為QPSK調(diào)制時(shí),最低碼率所對(duì)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?。环駝t,增加擴(kuò)頻因子,以滿(mǎn)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(jìn)行資源分配的,調(diào)度用戶(hù)在各個(gè)時(shí)隙的碼道分配完全相同。Node B在為用戶(hù)分配碼道時(shí),綜合考慮用戶(hù)在Node B側(cè)允許的接收功率、用戶(hù)上報(bào)的UPH以及pebase信息確定出用戶(hù)可以達(dá)到的信噪比β。

        2.3 時(shí)分、碼分資源分配方式的性能對(duì)比

        目前HSUPA組網(wǎng)的經(jīng)典配置中,上行最多配置2個(gè)上行時(shí)隙。仿真環(huán)境為:?jiǎn)屋d波,8天線(xiàn)全向小區(qū);基站高度35m,終端高度1.5m;時(shí)隙比5:1,配置4個(gè)業(yè)務(wù)時(shí)隙;業(yè)務(wù)類(lèi)型為Fullbuffer模型;路徑損耗計(jì)算采用cast231-hata模型;每小區(qū)平均用戶(hù)數(shù)為12;ACK/NACK反饋時(shí)延12ms;仿真過(guò)程中用戶(hù)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(shí)分資源分配方式優(yōu)于碼分資源方式。因?yàn)闀r(shí)分方式下各個(gè)時(shí)隙中只有一個(gè)用戶(hù),不存在用戶(hù)間的多址干擾;碼分資源分配時(shí),雖然考慮了聯(lián)合檢測(cè)算法,但是仍殘余一定的干擾,會(huì)影響到用戶(hù)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(yùn)營(yíng)商和設(shè)備商關(guān)注的焦點(diǎn)。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(lái)進(jìn)行研究,同時(shí)考慮時(shí)碼分資源分配方式,進(jìn)一步的改進(jìn)調(diào)度算法,使其更能和現(xiàn)實(shí)的無(wú)線(xiàn)場(chǎng)景相適合。

        [1]常永宇.TD-HSPA移動(dòng)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(jì):第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)能夠的無(wú)線(xiàn)接入[M].陳澤強(qiáng)等譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005,3.

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

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