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

高速下行數(shù)據(jù)接入(HSDPA) 是的無線增強型技術(shù)，簡稱TD-HSDPA。隨著時分同步碼分多址(TD-SCDMA) 通信系統(tǒng)建網(wǎng)過程中HSDPA 的引入，網(wǎng)絡(luò)中高速不對稱數(shù)據(jù)服務(wù)可以被支持，這樣以來網(wǎng)絡(luò)容量大幅度增加，運營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和優(yōu)化的復雜度。

為了提升HSDPA 業(yè)務(wù)速率，系統(tǒng)對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制，同時小區(qū)內(nèi)用戶動態(tài)調(diào)度又會帶來干擾環(huán)境波動性，因此承載業(yè)務(wù)的這些用戶可能會對周邊承載語音業(yè)務(wù)(R4 業(yè)務(wù)) 的用戶存在較大的干擾，引發(fā)語音用戶小區(qū)發(fā)射功率迅速攀升，從而直接導致高速下行數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)和語音業(yè)務(wù)聯(lián)合組網(wǎng)整體性能的急劇惡化。文章通過優(yōu)化HSDPA 單載波發(fā)射功率進行細致的系統(tǒng)級仿真研究，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)單時隙速率的理論計算

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



由式(1) 得到單個時隙的理論最高速率為563.2 kbit/s。如果最多用個下行時隙（除廣播信道TS0 外，還必須留有1 個下行時隙承載下行信令和控制信息，如HS-SCCH）來承載，那么單載波的理論速率將達到563.2 kbit/s×5=2.8 Mbit/s。如果在引入N 頻點組網(wǎng)技術(shù)后，還可以實現(xiàn)多載波捆綁HSDPA，用戶終端(UE) 可以同時接收多個載波的數(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)級仿真研究及外場實際測試中空口承載能力（即小區(qū)平均吞吐量）和UE 所處位置的無線環(huán)境、單一小區(qū)同時在線個數(shù)、小區(qū)覆蓋半徑等有較大關(guān)系，即按上下行時隙配置比1:5 計算出的單載波理論速率2.8 Mbit/s，是系統(tǒng)級仿真性能研究和外場實際性能測試的理論值上限。對于實際建網(wǎng)系統(tǒng)而言，當通過預留配置1 個下行時隙去承載下行控制信道以及下行伴隨信道(ADPCH)規(guī)避對小區(qū)(CS)業(yè)務(wù)的干擾及交叉時隙的干擾時，R4 和HSDPA 混合組網(wǎng)系統(tǒng)級仿真研究和實際建網(wǎng)的上下行時隙配置比則為2:4[3]。

2 TD-SCDMA 系統(tǒng)級仿真原理

實際的HSDPA 系統(tǒng)通過自適應(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)合檢測因子× 非正交因子；I own 為本小區(qū)干擾功率；I other 為來自其他小區(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)級仿真研究中需要分析本小區(qū)目標用戶受到本小區(qū)其他用戶及相鄰其他小區(qū)用戶承載不同業(yè)務(wù)帶來的干擾情況。

通過測量當前接收的C/I 來判斷信道質(zhì)量的好壞，根據(jù)當前的信道質(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UE 還將對當前傳輸時間間隔(TTI)接收到的數(shù)據(jù)塊進行解碼，最后將確認的響應(yīng)/否認應(yīng)答信息以及TFRC 信息一起作為信道質(zhì)量指示(CQI)，通過上行專用物理信道(HS-SICH)信道上報給節(jié)點B，節(jié)點B 根據(jù)收到的CQI 信息在下一個內(nèi)發(fā)送合適的數(shù)據(jù)塊。當多在線時，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)度算法對用戶輪詢調(diào)度的算法兼顧時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)級仿真研究中需要兼顧無線信道質(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)級仿真場景設(shè)置

根據(jù)表1 和表2 的仿真條件，一方面可以對比出不同發(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 獨立載波組網(wǎng)，即同一扇區(qū)內(nèi)、在該網(wǎng)內(nèi)獨享一個載波，只提供HSDPA 業(yè)務(wù)?；A(chǔ)性能仿真數(shù)據(jù)見表3 中的引入R4 業(yè)務(wù)前TD-HSDPA 小區(qū)平均吞吐量(三時隙)。