TD-HSUPA资源分配技术的研究

朱 涛,王 耀

移动通信重点实验室,重庆 400065

0 引言

3GPP R5引入了HSDPA技术，通过采用AMC、HARQ和快速调度等技术，较大幅度地提高了下行速率，例如比较普遍的gaming业务，要求上行提供稳定地较高速的吞吐量， TD-HSUPA通过应用AMC、HARQ、Node B控制的快速调度以及上行干扰控制等关键技术来提高上行峰值速率和上行吞吐量，改善用户体验的满意度[1]。

1 TD-HSUPA中的关键技术

1.1 AMC

在HSUPA技术中，针对上行增强数据信道E-DCH，采用了AMC和PC相结合的链路自适应技术。AMC的基本思想就是终端UE对移动信道质量进行实时估计，然后根据信道质量和MCS（调制编码方案）的映射关系把估计的信道质量映射成RMF和RTBS，如果信道条件较好，则选择高阶调制（16QAM）和较大的传输块，否则选择QPSK调制和较小的传输块；然后UE把RMF、RTBS和ACK/NACK信息一起反馈给Node B[2]。

1.2 高阶调制和快速调度

由于系统带宽的限制，为了进一步提高频带利用率和峰值数据速率，HSUPA系统中引入了16QAM调制技术。引入16QAM之后，理论峰值数据速率是采用QPSK的两倍[3]。采用高阶调制技术，必然对信道条件要求更为苛刻，根据理论分析，同样的平均符号功率，QPSK调制解调具有更高的可靠性；同时，对于固定的编码方式，低编码速率比高编码速率具有更高的可靠性；通过AMC，对编码速率和调制方式的选取进行联合优化。

1.3 理论峰值速率的计算

系统所支持的峰值速率与时隙比例关系、配置的E-PUCH物理资源、E-UCCH的数量等因素有关，在时隙比例为5:1时，考虑配置4个业务信道，每次发送时，仅配置1条E-UCCH信道，则系统可以支持的理论峰值速率为：

其中：704为SF1无编码可以承载Symbol数；第一个4为业务时隙数；第二个4为16QAM调制时每个Symbol数；17为:1个E-UCCH和TPC占用的Symbol数；24为CRC校验比特；5为调度周期5ms。

上述计算中没有考虑和协议规定的传输块相适配，也没有考虑MAC-e的头开销等信息，计算得到的数据速率为MAC层的峰值速率；若考虑RLC层峰值速率或更高层的峰值速率，该速率值还会下调。

2 HSUPA资源分配方案分析

2.1 时分资源分配方案

时分资源分配方式较为简单，单个时隙只能同时调度一个用户。在调度过程中，为了保证数据块传输的可靠性，需要对数据块进行扩频。具体资源分配方式如下：

从优先级队列中取最高优先级的用户，分配功率、时隙、和码道资源。所有资源分配方式均采用贪婪算法，由下式可以得到Node B侧该调度用户的最大允许接收功率Prx为：

结合UE在SI中上报的UPH，得到用户在接收侧可以达到的信噪比：

将β值与β0,min（β0,min为QPSK调制时，最低码率所对应的目标信噪比）比较。若β大于等于β0,min，则根据该值得到相应的码率和传输块大小；否则，增加扩频因子，以满足β0,min的要求[6]。

2.2 码分资源分配方案

在码分资源分配方式中，是以码道为颗粒度进行资源分配的，调度用户在各个时隙的码道分配完全相同。Node B在为用户分配码道时，综合考虑用户在Node B侧允许的接收功率、用户上报的UPH以及pebase信息确定出用户可以达到的信噪比β。

2.3 时分、码分资源分配方式的性能对比

目前HSUPA组网的经典配置中，上行最多配置2个上行时隙。仿真环境为：单载波，8天线全向小区；基站高度35m，终端高度1.5m；时隙比5:1，配置4个业务时隙；业务类型为Fullbuffer模型；路径损耗计算采用cast231-hata模型；每小区平均用户数为12；ACK/NACK反馈时延12ms；仿真过程中用户静止。

表1 资源分配方案的仿真结果

表1的数据可以看到，在Full Buffer模型下，采用时分资源分配方式优于码分资源方式。因为时分方式下各个时隙中只有一个用户，不存在用户间的多址干扰；码分资源分配时，虽然考虑了联合检测算法，但是仍残余一定的干扰，会影响到用户的峰值速率和吞吐量。

3 结论

HSUPA是TD-SCDMA在2008年主要的技术方向，也是运营商和设备商关注的焦点。在本文仿真中调度分配算法采用的是贪婪算法。因此，下一步的工作可以结合PF等算法来进行研究，同时考虑时码分资源分配方式，进一步的改进调度算法，使其更能和现实的无线场景相适合。

[1]常永宇.TD-HSPA移动通信技术[M].北京：人民邮电出版社，2008，11.

[2]3GPP.TR.30.302 1.28 Mcps TDD Enhanced Uplink(Release 7).

[3]段红光，等.TD-HSPA技术揭秘[M].北京：人民邮电出版社，2009，8.

[4][芬]霍尔马(Holma，H.)，[芬]托斯卡拉(Toskala，A.)著.WCDMA技术与系统设计：第三代移动通信系统能够的无线接入[M].陈泽强等译.北京：机械工业出版社，2005，3.

[5]3GPP.TS.25.306 UE Radio Access capabilities(Release 7).