基于TD－SCDMA的R4与HSDPA混合组网系统级性能研究

高速下行数据接入(HSDPA) 是的无线增强型技术，简称TD-HSDPA。随着时分同步码分多址(TD-SCDMA) 通信系统建网过程中HSDPA 的引入，网络中高速不对称数据服务可以被支持，这样以来网络容量大幅度增加，运营商投入成本也不断降低，最终为TD-SCDMA 向更高数据传输速率和更高容量提供了一条平稳的演进途径。目前R4 和的混合组网方式是比较合理的组网方式，不仅可以减少建设成本，而且降低了管理维护和优化的复杂度。

为了提升HSDPA 业务速率，系统对HSDPA 业务的业务信道- 高速物理下行链路共享信道(HS-PDSCH) 通常会配置比较高的固定发射功率，而业务信道缺乏快速功率控制的处理机制，同时小区内用户动态调度又会带来干扰环境波动性，因此承载业务的这些用户可能会对周边承载语音业务(R4 业务) 的用户存在较大的干扰，引发语音用户小区发射功率迅速攀升，从而直接导致高速下行数据接入业务和语音业务联合组网整体性能的急剧恶化。文章通过优化HSDPA 单载波发射功率进行细致的系统级仿真研究，并提出相应的R4 与HSDPA 业务混合组网的解决方案[1-2]。

1 TD-SCDMA 系统单时隙速率的理论计算

要计算TD-SCDMA 系统单时隙速率，首先需要计算TD-SCDMA 的个下行时隙所能承载的理论最高数据速率。根据第三代合作伙伴计划协议TS25.224，1 个时隙的数据块大小是704 个码片(chips)，承载数据的高速物理下行共享信道扩频因子(SF)=1 或16，文章按SF=1 计算（SF=16 结果一样），则有：



由式(1) 得到单个时隙的理论最高速率为563.2 kbit/s。如果最多用个下行时隙（除广播信道TS0 外，还必须留有1 个下行时隙承载下行信令和控制信息，如HS-SCCH）来承载，那么单载波的理论速率将达到563.2 kbit/s×5=2.8 Mbit/s。如果在引入N 频点组网技术后，还可以实现多载波捆绑HSDPA，用户终端(UE) 可以同时接收多个载波的数据，数据速率将得到成倍提高（N×2.8 Mbit/s）。

和HSDPA 混合组网系统级仿真研究及外场实际测试中空口承载能力（即小区平均吞吐量）和UE 所处位置的无线环境、单一小区同时在线个数、小区覆盖半径等有较大关系，即按上下行时隙配置比1:5 计算出的单载波理论速率2.8 Mbit/s，是系统级仿真性能研究和外场实际性能测试的理论值上限。对于实际建网系统而言，当通过预留配置1 个下行时隙去承载下行控制信道以及下行伴随信道(ADPCH)规避对小区(CS)业务的干扰及交叉时隙的干扰时，R4 和HSDPA 混合组网系统级仿真研究和实际建网的上下行时隙配置比则为2:4[3]。

2 TD-SCDMA 系统级仿真原理

实际的HSDPA 系统通过自适应调制和编码调整数据速率以满足信道质量，而信道质量反应在UE 接收载干比(C/I)上，C/I 的计算公式为：



为用户单码道的接收功率；α 为本小区干扰抑制因子，α联合检测因子× 非正交因子；I own 为本小区干扰功率；I other 为来自其他小区的干扰功率；为下行热噪声功率。

文章中R4 和HSDPA 混合组网系统级仿真研究中需要分析本小区目标用户受到本小区其他用户及相邻其他小区用户承载不同业务带来的干扰情况。

通过测量当前接收的C/I 来判断信道质量的好坏，根据当前的信道质量在协议规定的传输格式及资源组合(TFRC)表中选择合适的数据块大小(TBS) 以及调制编码方式，同时UE 还将对当前传输时间间隔(TTI)接收到的数据块进行解码，最后将确认的响应/否认应答信息以及TFRC 信息一起作为信道质量指示(CQI)，通过上行专用物理信道(HS-SICH)信道上报给节点B，节点B 根据收到的CQI 信息在下一个内发送合适的数据块。当多在线时，还要考虑到使用的调度算法，使用最多的是以下3 种基本调度算法：

基于最大载干比的调度算法对用户轮询调度的算法兼顾时间与资源的比例公平调度PF 算法文章中R4 和HSDPA 混合组网系统级仿真研究中需要兼顾无线信道质量和用户调度的公平性，因此选取比例公平调度算法作为基本调度算法。因此采用选取部分公平调度算法作为基本调度算法，分析不同发射功率下引入HSDPA 业务前后R4 业务所有小区下行平均发射功率变化及引入R4 业务前后全网小区平均吞吐量变化[4]。

3 TD-SCDMA 系统级仿真场景设置

根据表1 和表2 的仿真条件，一方面可以对比出不同发射功率下引入HSDPA 业务前后R4 业务所有小区下行平均发射功率变化；另一方面可以对比引入R4 业务前后全网小区平均吞吐量变化。





图1(a) 为TD-HSDPA 独立载波组网，即同一扇区内、在该网内独享一个载波，只提供HSDPA 业务。基础性能仿真数据见表3 中的引入R4 业务前TD-HSDPA 小区平均吞吐量(三时隙)。