TD-SCDMA集群通信系統中的呼叫接納控制策略研究*

謝靜 唐宏

（重慶郵電大學 移動通信重點實驗室 重慶 400065）

1 引言

隨著第三代移動通信技術的發展，集群通信系統也將演進到采用3G技術的系統?；赥DD技術的TD-SCDMA系統，在開展PTT（即按即通）業務時，不僅具有3G的所有技術能力，更具有其他3G所不具有的獨特優勢[1]：TD-SCDMA具備的上下行不對稱時隙分配能力，可根據業務量靈活地分配上下行資源，這對半雙工通信的集群系統非常有用。因此，基于TD-SCDMA的集群通信系統是集群的發展方向之一。

在無線資源有限的情況下，為了保證多種業務的服務質量同時提高系統的資源利用率，保證系統的容量和穩定性，呼叫接納控制作為無線資源管理的一部分顯得尤為重要。呼叫接納控制[2]是指對新到達系統的呼叫或業務請求，根據系統的情況判斷是否予以分配資源為其建立連接。

本文在常規移動通信系統中使用的呼叫接納控制策略基礎上，結合集群通信系統在用戶資源占用方式及業務方面的特點，分別給出了主叫用戶和被叫用戶的呼叫請求接納控制流程。

2 集群用戶的資源占用方式

常規移動通信系統的呼叫，都是點對點通信方式[3]，系統只要建立一對信令連接和業務信道即可滿足通話主叫和被叫的通話需求，系統為用戶提供的業務信道都是通話中的用戶專用的。在TD-SCDMA系統中無線資源是非常有限的，當移動用戶之間進行群呼或組呼時，如果按照TD-SCDMA系統原有通信協議，為每一個用戶都分配一對專用控制信道和一對業務信道，那么當群或組內用戶數很多時將會占用大量無線資源。因此對于集群通信系統的呼叫[4]，因為大多都是點對多點的，這時主叫用戶是一個，被叫用戶有很多個，所有被叫用戶都監聽一個業務信道，并且被叫用戶很可能不分布在一個區域里。這使得系統要為每一個區域建立信令連接和共享業務信道，同時還要根據群用戶的移動，實時的變更所提供服務的區域，在群用戶所到的新區域建立信令連接和共享業務信道。集群通信系統的這種共享信道的方式，比移動通信的專用信道的方式，要復雜得多，改動時所涉及的無線資源的管理內容也很多，需要重新考慮很多資源分配算法與參數的標定。

集群主叫、被叫用戶對信道的需求[4]如表1、表2所示。

表1 主叫、被叫業務信道需求

3 集群用戶的接納策略

常規的移動通信系統采用了全雙工的通信方式，為了保證用戶的QoS，對于每個請求接入系統的用戶都需要進行上、下行的呼叫接納控制，其中包括碼道資源的判決和上行干擾功率及下行基站發射功率的判決[5]。由于集群通信系統采用的是半雙工的通信方式，其上行業務信道和下行業務信道都是共享方式，在上行，多個用戶（主叫）分時搶占式共享，在下行，多用戶（除主叫外）同時共享。因此，主叫和被叫用戶呼叫請求的接納控制流程有所不同，下面將分別進行詳細介紹。

3.1 主叫用戶的接納控制

當用戶請求成為主叫用戶時，首先需要判斷該用戶想要建立的群組是否已經存在。若該群組不存在，則對該請求用戶進行碼道資源判決（亦即硬判決）和上行干擾功率與下行基站發射功率的判決（亦即軟判決），在硬、軟判決都通過后，接納該用戶；若該群組已經存在，則需要比較發出呼叫請求的用戶與該群組當前的主叫用戶相比優先級的高低，在該發出呼叫請求用戶的優先級較當前群組中主叫用戶優先級高的情況下，搶占當前主叫用戶的資源，接入該發出呼叫請求的用戶，否則將該用戶放入話權排隊隊列中，該話權排隊隊列根據用戶的優先級進行降序排列，且為每個用戶設置一個最大等待時間，一旦超過該時間則將此用戶請求丟棄。當主叫用戶釋放話權時，系統將把話權授予話權排隊隊列中當前優先級最高的用戶。其接納控制流程如圖1所示。

上述流程圖中硬判決通過是指[5]：

圖1 集群主叫用戶的接納控制流程

表2 主叫、被叫控制信道需求

Cused為當前上/下行時隙的碼道消耗，Creq為接入該請求用戶需要的上/下行碼道數，Cthreshole為上/下行時隙可用碼道的上限數。

圖1中軟判決通過是指[5]：上行接納判決：Itotal,old＋ΔIN+1≤Ithreshole，其中Itotal,old為當前上行時隙的總干擾， ΔIN+1為接入請求用戶后上行時隙干擾的增加量，Ithreshole為上行時隙干擾門限值。

下行接納判決：TCPload,old＋ΔPN+1≤Pthreshole，其中TCPload,old為當前下行時隙傳輸載波總功率，ΔPN+1為接入請求用戶后下行時隙傳輸載波發射功率的增加值，Pthreshole為下行時隙傳輸載波總功率的最大值。

3.2 被叫用戶的接納控制

當某群組中的注冊用戶請求進入該群組成為被叫用戶時，首先還是需要判斷該用戶所屬群組在該小區中是否已經建立。若該群組尚未建立，則對該請求用戶進行硬判決與軟判決，在硬、軟判決都通過后，接納該用戶；若群組已經建立，則無需再為該用戶分配碼道資源，即可以不必進行硬資源的判決；此時根據該群組中所有被叫用戶的位置估算各個被叫用戶到基站之間的路徑損耗，然后比較該請求用戶到基站的路徑損耗值與群組中其它聽用戶到基站的路徑損耗值，若該請求用戶的路徑損耗值不是該群組中所有聽用戶路徑損耗值中的最大值，則說明基站無需進行發射功率的調整就能夠滿足該用戶所需的服務質量，所以此時也不需要進行軟資源的判決，直接接入該用戶；若該請求用戶的路徑損耗值是該群組所有聽用戶；路徑損耗值中的最大值，則需要根據此路徑損耗值調整基站的發射功率，即進行軟資源的判決。其接納控制流程具體如圖2所示。

根據3GPP文獻[6]中的宏小區模型，基站到移動臺的路徑損耗公式為：

式中PL表示路徑損耗，單位為dB； Δhb表示基站天線的高度，單位為m；R表示基站到移動臺的距離，單位為km；f表示載波的頻率，單位為MHz。

圖2 集群被叫用戶的接納控制流程

4 結論

本文在遵循呼叫接納控制基本準則的基礎上，結合集群通信系統中用戶的不同優先級和用戶資源占用方式上的特點，分別給出了主叫用戶和被叫用戶的呼叫接納控制流程。常規移動通信系統中，為了保證用戶的服務質量，對于呼叫請求必須進行嚴格的上下行接納控制，包括上下行碼資源判決、上行基站接收的干擾功率判決和下行基站發射功率判決。而對于集群通信系統，由于其獨特的資源占用模式，在條件允許的情況下，可以省略呼叫接納控制中的部分過程，理論上能夠在不影響接納性能的基礎上簡化接納控制的復雜度。

[1] 張銀成，黃敏等. 一種基于TD-SCDMA技術的無線集群通信系統. 中國專利：200610076286.7，2009-07-08

[2] 彭木根. TDD-CDMA系統的無線資源管理算法研究. 北京: 北京郵電大學，2005

[3] 李小文，李貴勇，陳賢亮，彭大琴，段紅光，黃俊偉等編著.TD-SCDMA第三代移動系統、信令及實現, 第一版. 北京：人民郵電出版社，2003

[4] 徐小濤等. 數字集群移動通信系統原理與應用. 北京: 人民郵電出版社，2008

[5] 肖登坤，張其善，李世鶴. TD-SCDMA系統中接納控制算法研究. 電子學報，2004，32(9)：1536～1538

[6] 3GPP TR 25.942 V8.0.0 3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Radio Access Networks; RF System Scenarios(Release 8)，Dec.2008：26