TD—SCDMA系統下的動態時隙分配技術研究

徐清強

引言：TD-SCDMA，是我國3G產物，其主要的知識產權屬于我國，在國際上享有廣泛的贊譽。然而，TD-SCDMA在發展中存在許多的不足，尤其是上行和下行方面。本文主要研究TD-SCDMA系統下的動態時隙分配技術，旨在為我國的3G發展貢獻微弱的力量。

一、緒論

TD-SCDMA的全稱是Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，專業術語是時分同步碼分多址[1][2]。這項技術在我國通訊發展史上具有里程碑的意義，因為它具有我國的自主知識產權，并且得到了國際的贊譽和認可。然而，TD-SCDMA同CDMA2000和WCDMA在綜合性能方面，卻有著很大的差距。難能可貴的是目前國內外有著許多的專家和學者在這方面進行研究，使得這項技術迅速的成為了一個熱點關注的問題。TD-SCDMA作為一種系統，動態信道分配技術是其核心內容。

然而，就在這個分配的過程中，卻出現了上行和下行分配不對稱的現象，導致了許多資源不可避免的浪費。為了杜絕這種浪費的現象，TD-SCDMA系統就提出了動態時隙技術。本論文將主要圍繞動態時隙來探討TD-SCDMA所面臨問題，以及解決這些問題的方案。

二、TD-SCDMA的技術難題

（一）系統層面

對于TD-SCDMA這種3G系統平臺，主要是將載波、時隙、擴頻碼和空間方向這四個元素進行科學合理的組合，最終以信道的形式呈現。在TD-SCDMA的信道分配中，載波、時隙、擴頻碼這三要素是核心的系統資源[3]。正常情況下，一個TD-SCDMA子幀資源具有三個帶寬為1.6MHz的載波。在實踐中，載波又利用TDMA的途徑，將每一個載波分解為七個正常的時隙，包括五個下行時隙DL和兩個上行時隙UL。值得注意的是這寫被分解后的時隙，其中含有六個業務時隙。對于業務時隙的具體分配，有這樣一個原則：在確保上行和下行業務各至少一個時隙的基礎上，剩下的時隙既可以分配給上行業務，又可以分配給下行業務。在實踐中已經得到證實，每個業務時隙都可以在CDMA的平臺上以擴頻的方式，其擴頻系數的極限為16，而且擴頻后所得到的碼道都能夠進行一個用戶信息的傳輸。

（二）干擾層面

一、必須的通信路徑：BS1—MS1，MSl—BS1，BS2—MS2，MS2—BS2；

二、TDD所具有的特有干擾：MS1—MS2，MS2—MSl，BS1—B52，BS2—BS1；

三、TDD與FDD干擾一致的通信路徑：BS1—MS2，MS2—BS1，BS2—MSl，MSl—BS2。

在實踐中，TDD模式的使用對象主要包括自適應性天線和多用戶檢測。由于這種原因，導致來源于其他蜂窩的干擾構成了主要干擾[4]。當各個小區的時隙在上行業務和下行業務分配一致的時候，此時所表現出來的干擾與FDD一樣，主要包括小區間的干擾將以其他小區的BS和MS，分別干擾本小區的MS和BS。根據經驗我們可以知道，這個時候的干擾不算強烈，不致于影響信號的傳輸。原因是，其他小區的BS干擾本小區的MS，主要表現在下行信道方面。下行信道具有非常好的質量和極強的抗干擾能力，并且BS-MS這條路徑具有極大的損耗。其他小區的MS對本小區的BS干擾，主要表現在上行信道，MS只具有極小的功率，并且MS-BS這條路徑損耗巨大和干擾能力較小。

當各個小區的時隙上行業務和下行業務分配不同的時候，小區間的干擾主要表現在其他小區的MS干擾本小區的MS、其他小區的BS干擾本小區的BS。從某種程度上來說，MS-MS之間的路徑傳輸損耗較大，因此它們間所存在的干擾相對較小。然而，當兩個小區的MS1、MS2距離很近的時候，這兩者間的干擾就變大。按照這樣的關系，兩個小區相鄰的MS1和MS2之間，在理論上就可能存在較大的干擾。BS-BS之間本身具有較大的干擾，原因是BS具有較大的發射功率和較高的天線增益，以及BS-BS之間路徑傳輸的損耗較小。

三、解決問題

為了解決TD-SCDMA系統在實踐中所遇到的難題，需要加強動態時隙分配[5]的技術研究。本文在這一段，主要從時隙的分配的角度出發來對此進行研究和探討。

（一）慢速時隙分配

慢速時隙分配，能夠很好地以動態的方式，將小區內上行業務和下行業務的不對稱性彌補，從而達到上行時隙和下行時隙在信息傳輸和負載比例的最理想配比。TD-SCDMA系統具有科學合理的劃分上行時隙和下行時隙的能力，然而在實際中會產生時隙的劃分不一致的特殊情況，過大的交叉時隙導致系統在容量方面的大幅的削減。動態時隙分配的過程中，降低其交叉時隙尤為關鍵，而交叉時隙的降低具有以下兩種途徑：

一.由統計資料選擇負荷最重的熱點小區，將其上行業務和下行業務的比例作為參考標準，并將其相鄰小區也按照這個標準劃分。在空間上形成簇狀，最終以簇的形式進一步擴散。然而，簇的邊緣也可能產生過大的交叉時隙，導致容量一定程度的損失。

二.由統計資料選擇最佳的時隙不對稱因子，該參數以全局范圍內進行計算，能夠將系統的利用率最大化。最終，全局范圍內的小區都以該最佳的時隙，作為劃分方法。

（二）快速時隙分配

快速時隙分配，能夠科學的將系統狀況重新分配資源，為每一個申請接入的用戶分配時隙，主要包括時隙排隊、時隙選擇、時隙調整和時隙整合，這四個[6]過程。

1.時隙排隊

TD-SCDMA系統能夠具有時隙排隊的功能，主要作用是接納控制與時隙選擇的輔助手段。在實踐中，該系統能夠實現時隙優先排隊，顯著的降低CDMA系統的多用戶間的干擾，并且提高系統的總容量。此方法在運行中是以上行時隙能夠承受的最大負載減去當前的干擾，得到其差值并對其進行降序排隊。對于下行時隙而言，是基站的最大發射功率與當前總發射功率的差值，并對其進行降序排隊，從而得到優先順序。

2.時隙選擇

TD-SCDMA系統具有多載波的形式，每個多載波可以分解為單載波，而這些單載波在理論上是一個邏輯小區。用戶在選擇終端的時候，可以選擇以順序搜索為主的先進先出排隊處理的方法、以時隙的優先級排隊的方法和以路徑損耗的抗基站間干擾的方法，這三種時隙的任意一種。

3.時隙調整

在TD-SCDMA這種系統中，如果某一次呼叫被接入后，其業務的具體要求、終端的位置變換以及干擾的變化等，需要RNC在鏈路惡化和功控失效的條件下來啟動信道的調整。時隙調整的本質是時間交換的概念，各個時隙的干擾情況與不同用戶能夠承受的干擾是存在差異。因此，可以利用時間交換的思想將其進行轉化，以達到用戶的上行業務和下行業務得到保障。

4.時隙整合

時隙整合就是用調整優先級業務所占用的信道方式，將能夠利用的資源最大程度的整合在一個時隙。該方法能夠提高系統的資源利用效率、上下行業務的接入成功效率以及業務切換的成功效率。能夠很好的解決高速率業務的申請、鏈路惡化、信道啟動故障等常見的時隙分配問題。

四、結論及展望

我國移動3G的TD-SCDMA系統雖然與電信和聯通的3G技術存在差距，但它也具有一定的優勢。動態時隙技術的研究能夠很好的促進該項技術的發展。在TD-SCDMA系統中還具有廣闊的研究空間，因此移動3G技術還能夠繼續的創造奇跡。

參考文獻

[1]李校林，趙勇，高飛.基于聯合參數估計法的TD-SCDMA單基站定位技術的研究[J].通信技術.2009（04）.

[2]張同須.TD-SCDMA網絡建設與創新[J].中國新通信.2010（05）.

[3]吳猛.關于TD-SCDMA無線網絡覆蓋優化的探討[J].電子制作.2014（03）.

[4]李文軍.TD-LTE系統與異系統干擾共存分析[J].電子制作.2013（21）.

[5]毛磊，謝永斌.TD-SCDMA系統的動態信道分配技術與性能[J].現代電信科技.2004（01）.

[6]方擁軍，徐志強，謝顯中.TD-SCDMA系統中的動態時隙分配過程研究[J].現代電子技術.2005（10）.

（作者單位：中國電子科技集團公司第28研究所）