TD-SCDMA集群通信系统中的呼叫接纳控制策略研究*

谢静 唐宏

（重庆邮电大学 移动通信重点实验室 重庆 400065）

1 引言

随着第三代移动通信技术的发展，集群通信系统也将演进到采用3G技术的系统。基于TDD技术的TD-SCDMA系统，在开展PTT（即按即通）业务时，不仅具有3G的所有技术能力，更具有其他3G所不具有的独特优势[1]：TD-SCDMA具备的上下行不对称时隙分配能力，可根据业务量灵活地分配上下行资源，这对半双工通信的集群系统非常有用。因此，基于TD-SCDMA的集群通信系统是集群的发展方向之一。

在无线资源有限的情况下，为了保证多种业务的服务质量同时提高系统的资源利用率，保证系统的容量和稳定性，呼叫接纳控制作为无线资源管理的一部分显得尤为重要。呼叫接纳控制[2]是指对新到达系统的呼叫或业务请求，根据系统的情况判断是否予以分配资源为其建立连接。

本文在常规移动通信系统中使用的呼叫接纳控制策略基础上，结合集群通信系统在用户资源占用方式及业务方面的特点，分别给出了主叫用户和被叫用户的呼叫请求接纳控制流程。

2 集群用户的资源占用方式

常规移动通信系统的呼叫，都是点对点通信方式[3]，系统只要建立一对信令连接和业务信道即可满足通话主叫和被叫的通话需求，系统为用户提供的业务信道都是通话中的用户专用的。在TD-SCDMA系统中无线资源是非常有限的，当移动用户之间进行群呼或组呼时，如果按照TD-SCDMA系统原有通信协议，为每一个用户都分配一对专用控制信道和一对业务信道，那么当群或组内用户数很多时将会占用大量无线资源。因此对于集群通信系统的呼叫[4]，因为大多都是点对多点的，这时主叫用户是一个，被叫用户有很多个，所有被叫用户都监听一个业务信道，并且被叫用户很可能不分布在一个区域里。这使得系统要为每一个区域建立信令连接和共享业务信道，同时还要根据群用户的移动，实时的变更所提供服务的区域，在群用户所到的新区域建立信令连接和共享业务信道。集群通信系统的这种共享信道的方式，比移动通信的专用信道的方式，要复杂得多，改动时所涉及的无线资源的管理内容也很多，需要重新考虑很多资源分配算法与参数的标定。

集群主叫、被叫用户对信道的需求[4]如表1、表2所示。

表1 主叫、被叫业务信道需求

3 集群用户的接纳策略

常规的移动通信系统采用了全双工的通信方式，为了保证用户的QoS，对于每个请求接入系统的用户都需要进行上、下行的呼叫接纳控制，其中包括码道资源的判决和上行干扰功率及下行基站发射功率的判决[5]。由于集群通信系统采用的是半双工的通信方式，其上行业务信道和下行业务信道都是共享方式，在上行，多个用户（主叫）分时抢占式共享，在下行，多用户（除主叫外）同时共享。因此，主叫和被叫用户呼叫请求的接纳控制流程有所不同，下面将分别进行详细介绍。

3.1 主叫用户的接纳控制

当用户请求成为主叫用户时，首先需要判断该用户想要建立的群组是否已经存在。若该群组不存在，则对该请求用户进行码道资源判决（亦即硬判决）和上行干扰功率与下行基站发射功率的判决（亦即软判决），在硬、软判决都通过后，接纳该用户；若该群组已经存在，则需要比较发出呼叫请求的用户与该群组当前的主叫用户相比优先级的高低，在该发出呼叫请求用户的优先级较当前群组中主叫用户优先级高的情况下，抢占当前主叫用户的资源，接入该发出呼叫请求的用户，否则将该用户放入话权排队队列中，该话权排队队列根据用户的优先级进行降序排列，且为每个用户设置一个最大等待时间，一旦超过该时间则将此用户请求丢弃。当主叫用户释放话权时，系统将把话权授予话权排队队列中当前优先级最高的用户。其接纳控制流程如图1所示。

上述流程图中硬判决通过是指[5]：

图1 集群主叫用户的接纳控制流程

表2 主叫、被叫控制信道需求

Cused为当前上/下行时隙的码道消耗，Creq为接入该请求用户需要的上/下行码道数，Cthreshole为上/下行时隙可用码道的上限数。

图1中软判决通过是指[5]：上行接纳判决：Itotal,old＋ΔIN+1≤Ithreshole，其中Itotal,old为当前上行时隙的总干扰， ΔIN+1为接入请求用户后上行时隙干扰的增加量，Ithreshole为上行时隙干扰门限值。

下行接纳判决：TCPload,old＋ΔPN+1≤Pthreshole，其中TCPload,old为当前下行时隙传输载波总功率，ΔPN+1为接入请求用户后下行时隙传输载波发射功率的增加值，Pthreshole为下行时隙传输载波总功率的最大值。

3.2 被叫用户的接纳控制

当某群组中的注册用户请求进入该群组成为被叫用户时，首先还是需要判断该用户所属群组在该小区中是否已经建立。若该群组尚未建立，则对该请求用户进行硬判决与软判决，在硬、软判决都通过后，接纳该用户；若群组已经建立，则无需再为该用户分配码道资源，即可以不必进行硬资源的判决；此时根据该群组中所有被叫用户的位置估算各个被叫用户到基站之间的路径损耗，然后比较该请求用户到基站的路径损耗值与群组中其它听用户到基站的路径损耗值，若该请求用户的路径损耗值不是该群组中所有听用户路径损耗值中的最大值，则说明基站无需进行发射功率的调整就能够满足该用户所需的服务质量，所以此时也不需要进行软资源的判决，直接接入该用户；若该请求用户的路径损耗值是该群组所有听用户；路径损耗值中的最大值，则需要根据此路径损耗值调整基站的发射功率，即进行软资源的判决。其接纳控制流程具体如图2所示。

根据3GPP文献[6]中的宏小区模型，基站到移动台的路径损耗公式为：

式中PL表示路径损耗，单位为dB； Δhb表示基站天线的高度，单位为m；R表示基站到移动台的距离，单位为km；f表示载波的频率，单位为MHz。

图2 集群被叫用户的接纳控制流程

4 结论

本文在遵循呼叫接纳控制基本准则的基础上，结合集群通信系统中用户的不同优先级和用户资源占用方式上的特点，分别给出了主叫用户和被叫用户的呼叫接纳控制流程。常规移动通信系统中，为了保证用户的服务质量，对于呼叫请求必须进行严格的上下行接纳控制，包括上下行码资源判决、上行基站接收的干扰功率判决和下行基站发射功率判决。而对于集群通信系统，由于其独特的资源占用模式，在条件允许的情况下，可以省略呼叫接纳控制中的部分过程，理论上能够在不影响接纳性能的基础上简化接纳控制的复杂度。

[1] 张银成，黄敏等. 一种基于TD-SCDMA技术的无线集群通信系统. 中国专利：200610076286.7，2009-07-08

[2] 彭木根. TDD-CDMA系统的无线资源管理算法研究. 北京: 北京邮电大学，2005

[3] 李小文，李贵勇，陈贤亮，彭大琴，段红光，黄俊伟等编著.TD-SCDMA第三代移动系统、信令及实现, 第一版. 北京：人民邮电出版社，2003

[4] 徐小涛等. 数字集群移动通信系统原理与应用. 北京: 人民邮电出版社，2008

[5] 肖登坤，张其善，李世鹤. TD-SCDMA系统中接纳控制算法研究. 电子学报，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