TD-LTE基站終端準入控制設計

李丹麗

摘要：作為TD-LTE系統重要技術之一，終端準入控制涉及多個因素的處理。介紹了終端準入控制總體機制，說明了準入控制算法，描述了各個模塊的功能及設計方案。搭建了測試環境，對終端準入數量進行測試并分析結果，證明了設計實現的合理性及有效性。依據該設計，針對不同的LTE網絡規劃可以制定出合理的終端準入配置。

關鍵詞：TD-LTE；準入控制；PUCCH

中圖分類號：TN929.5文獻標志碼：A文章編號：1008-1739（2021）01-68-4

0引言

TD-LTE移動通信技術具有大帶寬、高速率、低時延和廣覆蓋等技術優勢，已成為成熟的公網應用技術體制，同時在專網領域被廣泛推廣使用。采用OFDM技術和MIMO技術極大地提高了頻譜利用率和傳輸速率，采用MAC層HARQ重傳機制、功率控制、干擾抑制等技術有效降低了數據傳輸時延和丟包率，采用QoS調度技術和準入控制技術保障了高優先級業務的服務質量[1-2]。

LTE系統的無線資源是有限的，如何在有限的資源下為更多的用戶提供服務且保障高優先級用戶業務傳輸的質量一直是研究的熱點[3-4]。當用戶數量增大或者業務需求提高，接近或達到系統容量上限時，均會造成LTE系統擁塞，無法保障QoS調度傳輸的穩定性。因此LTE系統需要對請求接入的用戶進行準入控制，其設計的合理性是系統的一個重要指標[5-6]。用戶準入控制需要根據LTE系統的用戶業務承載需求和負載狀態進行準入的判定，準入條件需要依據空口資源、負載門限、用戶限制等因素綜合評估來合理制定。

1 TD-LTE PUCCH

LTE系統中PUCCH信道用于傳輸上行物理層的控制信息，包括上行調度請求（Scheduling Request，SR）、下行數據的ACK/NACK信息、信道狀態信息（Channel Quality Indicator，CQI）反饋[7]。

SR用來通知基站是否需要上行資源以便用于UL-SCH傳輸。

CQI反映下行PDSCH的信道質量。用0～15來表示PDSCH的信道質量，0表示信道質量最差，15表示信道質量最好。終端在PUCCH/PUSCH信道上發送CQI給基站，CQI發送存在周期性和非周期2種模式。

2基站終端準入控制機制設計

LTE系統的終端準入控制主要由基站的Radio Resource Management（RRM）模塊完成，主要負責決策準入或者拒絕用戶。

終端無線準入控制機制如圖1所示，包括3個部分的控制：小區負載控制、用戶最大數量控制和空口PUCCH資源控制。圖1中u代表小區允許準入的最大用戶數，u代表小區已經準入的用戶數，s代表小區為切換準入終端預留的用戶數量比例。

2.1小區負載控制

小區負載主要由2個方面進行衡量，硬件資源：如基站平臺的CPU和內存占有率；小區空口資源：如空口PRB使用率。小區負載等級分為過載、高負載和中負載3級，滿足不同負載等級后執行小區操作行為不同。因此實際應用場景下，基站合理設置小區負載等級門限，可以有效幫助基站小區用戶資源的合理管理。

小區負載控制機制周期性統計計算CPU/內存使用率和小區的PRB使用率，并根據負載門限設置對應的小區負載等級。當接收到一個終端準入請求時，如果小區負載等級為過載，則拒絕準入該請求。有一種特例是終端發起的是緊急呼叫或者高優先級呼叫準入請求，則即使小區處于過載狀態，也允許該呼叫準入。

2.2用戶準入數量控制

小區允許準入的用戶最大數量是根據LTE系統能力以及授權版本共同決定。當小區準入用戶已經達到設置的最大用戶數量，則拒絕新準入請求。為了保障切換成功率，提出了為切換準入請求保留一定比例的用戶資源。

因此，對于非切換準入請求，其最大用戶數量為（1-s）×u，對于切換準入請求，其最大用戶數量為u。u根據實際需求配置。

2.3空口PUCCH資源控制

終端準入時，基站需要給終端分配PUCCH資源。在頻帶上PUCCH占用帶寬的兩端位置RB資源，且為對角線方式放置[8]。PUCCH采用1/1a/1b格式傳輸SR和ACK/NACK信息，采用2/2a/2b格式傳輸CSI和ACK/NACK信息。PUCCH可以在相同的RB資源上進行多用戶復用。

（1）1個RB支持用戶個數

1個RB內有12個子載波，最多支持12個循環移位。為了使多個UE可以在同一個RB發送各自的PUCCH，采用正交碼分復用算法，在頻域上使用循環移位，在時域上使用正交序列。PUCCH格式采用復用方式說明如表1所示。

PUCCH在一個RB內可以支持12個循環移位，但為了保持正交，不使用12個，默認典型值是6個，循環移位數量由參數deltaPUCCHshift決定，如表2和表3所示。