TD-SCDMA HSPA＋CPC E-DCH SPS初始链路适配技术探讨

袁乃华，肖 健

（鼎桥通信技术有限公司 北京 100050）

1 概述

TD-SCDMA已经在多个城市成功商用，鼎桥公司的网络率先支持HSPA功能，并在现有硬件基础上通过升级软件可以支持HSPA+的功能。在HSPA应用中需要为用户同时分配上、下行伴随信道，用于传送上行同步、下行波束赋形、信令以及上层反馈信息。TD-SCDMA系统的上下行码道受限，而伴随信道只能采用QPSK调制方式，且在用户没有数据发送的情况下仍然存在，因此限制了HSPA载波可以同时承载的用户数。在R9版本的HSPA＋中引入了连续分组连接（CPC）技术，在连续分组连接应用中可以取消用户的伴随信道配置，这样便去除了必须分配上下行伴随信道的限制，从而可以提高HSPA载波承载的用户数。

连续分组连接技术实现了半持续调度（SPS）和非连续接收（DRX）功能。连续分组连接初始引入时主要是针对VoIP应用，但从系统目前的实现情况、半持续调度的应用容量增益、业务特性和性能损失来看，半持续调度技术可以用于数据业务。半持续调度是指按照配置指定的格式使用HSDPA和HSUPA资源。对于半持续调度资源，不需要再通过物理控制信道HS-SCCH和E-AGCH动态调度分配授权就可以使用，所以这种技术也称为HS-SCCH-less、E-AGCH-less，这样可以节省部分HS-SCCH和E-AGCH资源。另外，当用户长时间没有数据需要传送或者物理信道环境发生变化时，通过HS-SCCH和E-AGCH重配置方式可以修改或者删除半持续调度资源，从而能够更充分地利用码道资源。HSPA＋连续分组连接标准中定义了下行HS-DSCH SPS和上行E-DCH SPS技术，在实际中可以根据应用场景灵活采用。针对上行E-DCH SPS技术，在应用中网络侧可以根据终端能力、网络资源等信息分配终端的E-DCH半持续调度资源，用于承载上行信令或业务数据。

在现有HSPA＋连续分组连接E-DCH半持续调度设计中，用户初始接入时，网络侧无法知道终端的信道质量，从而无法较精确地计算分配给终端的E-DCH半持续调度资源。如按照固定的调制方式计算和分配E-DCH半持续调度授权资源，则分配的授权资源可能不合适，后续将根据终端上报的调度信息（SI）重新计算，此时可能需要通过E-AGCH重配置E-DCH半持续调度资源。这个过程会产生过多的E-AGCH控制信令交互，造成信道资源的浪费，且会增加网络干扰。为减少E-DCH半持续调度资源初次授权不准确需通过E-AGCH修改的次数，本文提出了HSPA＋E-DCH半持续调度的初始链路适配方案，通过提高分配给终端的E-DCH半持续调度授权资源计算的准确性，达到提高系统的码道利用率和网络性能的目的。

2 E-DCH半持续调度技术分析和授权资源计算

在HSPA＋连续分组连接应用中，基站通过审计响应或者资源状态指示消息告知RNC其本地小区对E-DCH半持续调度的支持能力。终端如支持半持续调度能力，则在接入时通过能力上报告知网络侧。RNC在终端发送建立无线链接请求时，根据终端的半持续调度支持能力、基站中小区/载波的半持续调度支持能力、资源池配置和无线资源的使用情况，确定是否让终端准入HSPA＋连续分组连接的载波，如准入则为其分配E-DCH半持续调度资源。RNC在Iub口建立无线链路时，将携带E-DCH半持续调度相关信息，其中包括重复周期列表、E-DCH逻辑信道指示、是否需要基站响应半持续调度配置信息指示、E-DCH半持续调度相关的E-HICH号和签名序列等信息。由于E-DCH半持续调度应用取消了上行伴随信道，因此RNC需要配置上行信令对应的逻辑信道到E-DCH半持续调度的映射。基站在建立无线链路时使用RNC配置的E-HICH号和签名序列，从重复周期列表中选择相应的重复周期和重复长度。基站根据已接入用户占用的时隙码道资源、干扰等信息计算分配给E-DCH半持续调度的初始授权资源，授权资源信息中包含时隙资源指示（TRRI）、功率授权指示（PRRI）、码道资源指示（CRRI）和 E-DCH 上行控制信道符号数（NE-UCCH）。

基站在分配E-DCH半持续调度的初始授权资源时没有终端的信道质量信息，为提高终端的第一次数据发送成功率，基本不会采用16QAM调制方式，而是采用QPSK调制方式。计算终端侧E-PUCH的初始发射功率PE-PUCH的公式如下：

式中，Pe-base为归一化授权功率为零时对应的期望接收功率，QPSK调制方式下的Pe-base由RNC根据仿真指定；L为路损；βe为网络分配给终端的对应码率的授权功率。

初始分配的E-DCH半持续调度资源用于传送信令数据和调度信息。根据终端上报的物理层能力等级，查询终端的传输块大小表获取可以承载数据的传输块大小索引，k=arg min (Lk≥Ldata)，k是满足传输块长度Lk大于等于Ldatak的最小长度索引。初次传输为提高传输带宽，可以采用SF4/QPSK调制方式。采用QPSK调制和选择对应传输块时的码率λe,QPSK可用下列公式计算得到：

式中，Se是选择的传输集（E-TFC）对应的传输块大小，Re,QPSK是采用QPSK调制方式时物理信道可以承载的比特数。

根据配置的QPSK编码码率 （λ）和参考授权功率（Reference β）映射表，获取对应的QPSK调制方式的授权功率 βe,QPSK。

针对分配的授权功率，考虑最大授权功率、HARQ的功率偏移和扩频因子，限制授权功率如下：

在基站计算分配给终端的E-DCH半持续调度授权资源后，将其放在响应消息中发送给RNC。 RNC获取E-DCH半持续调度资源配置，在建立空口链路时在信令中将配置信息发送给终端，配置终端侧的初始半持续调度参数。后续终端上行发送数据，其中携带调度信息，调度信息包含缓存和信道相关信息，其中缓存信息的内容如下：

·最高优先级逻辑信道ID(HLID)；

·总的E-DCH缓存状态 (TEBS)；

·最高优先级逻辑信道缓存状态(HLIB)。

调度指示中包含服务邻区的相对路损信息（SNPL）和终端的剩余功率（UPH）。

MAC-ehs根据终端反馈的调度信息，重新计算E-DCH半持续调度授权功率，确定时隙、码道和E-DCH上行控制信道符号数，分析是否需要更新终端的上行E-DCH半持续调度资源，如需要则通过E-AGCH告知终端重配置的E-DCH半持续调度信息。基站使用E-AGCH类型2控制指令动态重配置E-DCH半持续调度授权信息。终端接收E-AGCH信息，根据各信息域的内容更新E-DCH半持续调度的授权配置。

从上面的E-DCH半持续调度资源授权分配过程可以看出，终端的E-DCH半持续调度初始授权没有参考终端的信道质量信息，按照QPSK调制方式计算和分配初始授权资源。

在室内应用场景或室外基站覆盖好，终端信道质量较好时，为采用16QAM调制方式，使用更少的码道承载信令和数据，提高网络的吞吐量，接入更多的用户，将根据终端反馈的调度信息，重新计算E-DCH半持续调度授权资源，通过E-AGCH重配置E-DCH半持续调度资源，这样会增加占用E-AGCH信道的次数，降低了码道利用率和系统性能。下面介绍使用终端初始接入时信标信道的接收信号强度和测量的上行时隙干扰信息，适配终端初始链路质量的E-DCH半持续调度技术。

3 E-DCH半持续调度初始链路适配技术

3.1 终端侧的接收信号强度信息上报和准入

终端在空闲状态时会测试驻留小区主公共控制信道（PCCPCH）的接收信号强度（RSCP），在接入时通过 RACH信道上报测量的PCCPCH信号强度。RNC从收到的RACH数据中获取终端侧PCCPCH的信号强度，根据配置的小区PCCPCH发射功率计算终端的路损,根据终端和基站上报的能力信息获取终端和基站是否支持E-DCH半持续调度功能，在终端和网络侧设备均支持E-DCH半持续调度功能且网络资源容许的情况下，使终端准入到HSPA＋连续分组连接的载波，并在Iub口建立无线链路时把路损信息发送给基站。

3.2 初始E-DCH半持续调度授权资源计算

基站在无线链路建立时，根据RNC的Iub口是否携带E-DCH半持续调度信息来选择无线链路信令的承载方式。基站对准入配置为E-DCH半持续调度的终端，计算分配给终端的上行初始半持续调度授权资源：MAC-ehs分配初始E-DCH半持续调度资源时，根据终端建链需要交互的信令数据块的大小、可能包含的调度信息和终端的物理层等级，查询终端的传输块大小表获取终端的传输块大小索引。根据选择的传输集对应的传输块大小 （Se,QPSK和Se,16QAM）计算采用QPSK和16QAM调制方式时的编码速率。λe,QPSK可以采用SF4、QPSK承载方式计算，λe,16QAM可以采用SF8、16QAM承载方式计算。

基站测量该载波上行时隙的干扰值，通过平滑处理获取各上行时隙的干扰平均值，根据该干扰平均值调整终端的初始Pe-base值。

MAC-ehs调度器根据配置的QPSK和16QAM调制方式下的码率λe,QPSK/λe,16QAM，参考QPSK和16QAM调制方式下的码率和参考授权功率的映射关系参考表，获取对应的授权功率βe,QPSK和βe,16QAM，然后进行如下比较。

如满足上述条件，则根据βe,QPSK计算E-DCH控制信道符号数和信噪比，在满足E-DCH控制信道符号数和信噪比要求的情况下，采用QPSK调制方式，配置SF4；否则进行如下比较。

如满足上述条件，则表明采用QPSK和16QAM调制方式都可以满足要求。采用QPSK和16QAM调制方式时的授权功率分别为βe,QPSK和βe,16QAM，则终端的发射功率如下：

采用QPSK和16QAM调制方式时，网络侧接收到的终端发射信号功率分别为RSCPQPSK和RSCP16QAM。

基站根据RSCPQPSK和RSCP16QAM计算用户的接收带宽总功率（RTWP），估算上行授权终端接收时的信噪比，判断采用QPSK和16QAM调制方式时的信噪比是否满足要求，并分别根据QPSK和16QAM调制方式的授权功率βe,QPSK和βe,16QAM计算E-DCH控制信道符号数。可以通过算法开关设定授权计算是采用功率优先或者吞吐量优先，根据计算得到的信噪比、授权功率（βe,QPSK和βe,16QAM）以及算法开关，确定采用的初始E-DCH半持续调度授权的调制方式和码道信息。上述过程的具体判断方法见表1。

表1 初始E-DCH半持续调度授权资源计算判断方法

根据上面的分析可以看出，网络侧根据终端上报的PCCPCH信号强度信息获取终端的路损信息，参照信令数据量和基站测量的上行时隙平均干扰，计算终端上行E-DCH半持续调度的授权功率，确定调制模式、时隙、码道和E-DCH控制信道符号数等，分配HSPA＋连续分组连接用户的初始E-DCH半持续调度资源，实现了链路的初始自适应。

4 结束语

本文在分析现有的TD-SCDMA HSPA＋E-DCH半持续调度技术的基础上，针对终端在E-DCH半持续调度资源初始分配时存在的问题，提出了E-DCH半持续调度初始链路适配技术，从而提高了网络资源利用率和终端的数据速率，提高了系统容量并减少了干扰。