【導(dǎo)讀】HSDPA實現(xiàn)方案設(shè)計報告。日期更新人版本備注。6下一步研究建議....

　　

【正文】 MACd PDU Length：指示 MACd PDU 的大小，長度為 13bit。 ? NumOfPDU：指示 MACd PDU 的數(shù)目，長度為 8bit。 ? User Buffer Size：指示用戶緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)量，長度 16bit。 ? MACd PDU：大小由 MACd PDU Length 指示 ? Payload CRC：數(shù)據(jù)部分的 CRC 校驗，長度 16bit。 ? Spare Extension： 用于后向兼容 ， 增加新的 IE。長度 0－ 32 字節(jié)。 4 關(guān)鍵算法 的實現(xiàn) 資源配置 考慮只在一個頻點配置 HSDPA 的情況，當(dāng)上下行時隙比例為 1： 5，并將 5 個下行時隙的全部資源分配給 HSDSCH 時，可以獲 的峰值傳輸速率。但此時需要將 HSSCCH及下行伴隨的 DPCH 信道配置在 TS0，會對本小區(qū)或者鄰區(qū)的公共信道造成比較大的干擾，從而可能影響整個系統(tǒng)的正常工作，因此一般不將 HSSCCH 配置在 TS0。 這樣下行最多有四個時隙的全部資源用于傳輸數(shù)據(jù)，可以獲得的峰值速率為 。 圖 為使用四個XX 移動通信設(shè)備有限公司 HSDPA 實現(xiàn)方案設(shè)計報告 第 20 頁 共 23 頁 下行時隙傳輸數(shù)據(jù)時的 HSDPA 資源配置圖。 T S 0 T S 4 T S 5T S 3T S 2T S 1 T S 6D w P T S G P U p P T S H S S I C H amp。a s s o c i a t e d u p l i n kD P C HH S S C C H amp。a s s o c i a t e dd o w n l i n k D P C HS w i t c hP o i n tH S D S C H 圖 ： HSDPA 資源配置圖 HSSCCH 的數(shù)目決定了每個 TTI 最多可以調(diào)度的 UE 數(shù)目，如果調(diào)度算法采用以 TTI為單位的時分調(diào)度，下行只需配置一個 HSSCCH，上行也只需一個與之關(guān)聯(lián)的 HSSICH。 關(guān)于伴隨 DPCH，由于系統(tǒng)可用碼道較少，為支持更多的 UE 使用 HSDPA，可以考慮多個 UE 以時分方式共享一個 DPCH，但共享一個 DPCH 的用戶不宜過多，否則會影響上行信令的傳輸及伴隨 DPCH 之間的功控和同步，考慮到信令一般要求的速率為 ，建議取值為 2，共享周期為 20ms，每個 UE 使用 10ms，可通過系統(tǒng)級和鏈路級仿真對這些取值進行驗證。 此外，上下行均需預(yù)留一定數(shù)目的 DPCH，一方面使切換到本小區(qū)的用戶可以繼續(xù)使用HSDSCH，另一方面，如果正使用 HSDSCH 的用戶發(fā)起話音呼叫，不必中斷數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)而調(diào)整到其它載波接收語音服務(wù)。具體預(yù)留的數(shù)目需通過仿真進一步確定。 該過程由 RNC 與 Node B 交互完成。 呼叫接納控制算法 由于 HSDPA 技術(shù)主要提高了下行數(shù)據(jù)速率，因此可以使用 HSDPA 的業(yè)務(wù)主要包括下行流，上行業(yè)務(wù)量較小的交互類業(yè)務(wù) (如 WWW)和背景類業(yè)務(wù) (如 FTP 下載，接收 Email)。 TDSCDMA 系統(tǒng)主要是碼道受限，因此可以采用基于可用 DPCH 的接納控制算法。設(shè)系統(tǒng)分配的伴隨 DPCH 為 N 個，每個 DPCH 可由 M 個 UE 共享，那么 HSDPA 支持 的用戶數(shù)最大為 N*M 個，當(dāng)使用 HSDSCH 服務(wù)的用戶數(shù)小于 N*M－ R*M 時，允許接入新的用戶，否則拒絕。其中 R 是為切換用戶預(yù)留的伴隨 DPCH 數(shù)。 至于被接納的用戶 QoS 要求能否得到保證，由所采用的調(diào)度算法，用戶自身的信道條件，使用 HSDSCH 的用戶數(shù)等因素共同決定。 該算法在 RNC 實現(xiàn)。 信道類型轉(zhuǎn)換算法 DCH 到 HSDSCH 初始接入時，受可用伴隨 DPCH 的限制或其它因素的影響，某些適合使用 HSDSCH 的業(yè)務(wù)可能暫時使用了 DCH，當(dāng)同時滿足以下三個條件時，可以考慮將該用戶調(diào)整到HSDSCH 服務(wù)： 1． 系統(tǒng)有可用的伴隨 DPCH 信道。 2． 用戶下行數(shù)據(jù)量大于某個閾值，上行業(yè)務(wù)量或請求的最大傳輸速率小于某個閾值。 3． 用戶的信道條件低于某個閾值。 XX 移動通信設(shè)備有限公司 HSDPA 實現(xiàn)方案設(shè)計報告 第 21 頁 共 23 頁 其中，第三點主要考慮到當(dāng)用戶信道條件很差時，使用 HSDSCH 可能長時間不能被調(diào)度 (采用 PF 算法時，用戶仍然可以被調(diào)度，詳見下文分析 )，或者即使被調(diào)度也只能采用低階調(diào)制和低速率的編碼，性能不會得到提升，反而浪費了 HSDPA 的可用資源。 HSDSCH 到 DCH 或 CELL_PCH 當(dāng)滿足以下條件中的一個時，可以考慮進行信道類型的轉(zhuǎn)換。 1． 下行一個突發(fā)的數(shù)據(jù)全部傳完，如果沒有上行 數(shù)據(jù)，且用戶沒有結(jié)束服務(wù)，可直接轉(zhuǎn)移到 CELL_PCH，如果用戶有上行數(shù)據(jù)，下行信道類型可由 HSDSCH 轉(zhuǎn)換為DCH。 2． 用戶長時間沒有得到調(diào)度，下行信道類型可由 HSDSCH 轉(zhuǎn)換為 DCH。 分組調(diào)度算法 在有關(guān) HSDPA 分組調(diào)度算法的研究與討論中，涉及最多的是 MAX C/I、 Round Robin和 Proportional Fair 算法。 其中， MAX C/I 可以獲得最大的小區(qū)吞吐量，但其服務(wù)公平性最差，覆蓋范圍小，處于小區(qū)邊緣的用戶可能長時間得不到調(diào)度。 RR 算法為用戶分配相同的服務(wù)時間，而沒有考慮不同用 戶之間的信道條件差異，因此服務(wù)公平性較好，但小區(qū)吞吐量性能最差。 PF 算法則可以在服務(wù)公平性和系統(tǒng)吞吐量性能之間取得一定的折中。本文建議 TDSCDMA 系統(tǒng)采用改進的 PF算法。具體描述如下。 PF(Proportional Fair)算法概述 該算法由 Qualm公司提出，調(diào)度策略如下。 設(shè)時刻 t，終端用戶 k的平均傳輸速率為 KktR k ,1),( ?? ，其請求基站傳輸?shù)膶崟r速率為 )(tDRCk ，則基站在時刻 t選擇服務(wù)的終端用戶為 ???????????? )()(m a xa rg,1 tRtD R CkjjKj ?， (1) 若用戶 k在該時刻沒有數(shù)據(jù)傳輸， 0)( ?tDRCk 。 用戶 k的平均 吞吐量 的更新等式為 kU s e rofR at eonT r an s m i s s iCu r r e ntTtRTttR ckck _____1)()11()( ??????， (2) 式中， Tc為時間常數(shù)，表示時間滑窗的大小。時間滑窗的大小反映了用戶對接收不到數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜淌苣芰?，較長的 Tc將允許等待較長的時間直到該用戶的信道質(zhì)量變好，這有利于系統(tǒng)吞吐量的提高，但可能帶來附加的遲延，并造成用戶之間服務(wù)不公平。 實際計算時，把時間折算為 TTI，平均速率的更新都是每 TTI進行一次。其 平均 吞吐量 更新 公式 為： XX 移動通信設(shè)備有限公司 HSDPA 實現(xiàn)方案設(shè)計報告 第 22 頁 共 23 頁 )(1)1()11()( iD R CTiRTiR kckck ???? (3) 式 (3)中， ()kDRC i 表示若當(dāng)前 TTI 用戶 k 被調(diào)度，它獲得的實際傳輸速率，因為一個TTI 可能有多個用戶被調(diào)度，所以 ()kDRC i 與公式 (1)中的用戶請求的速率 )(tDRCk 可能不同。若當(dāng)前 TTI用戶 k 沒有被調(diào)度，則 ()kDRC i 取值為 0。 圖 給出了以時分方式使用 HSDSCH 信道的一種可能的資源分配方式。從圖中可以看出，盡管 UE1 的信道條件好于 UE2，但經(jīng)過一段時間后， UE2 的平均吞吐量下降導(dǎo)致優(yōu)先權(quán)增大，仍然可以被調(diào)度。 基 站U E 1U E 2U E 1 U E 1 U E 1 U E 1 U E 2 U E 2 U E 1 U E 1 圖 ： PF 算法資源分配方案 PF 算法在 HSDPA 中的應(yīng) 用 PF算法的主要缺點是，算法本身沒有考慮不同用戶的 QoS 要求，能夠獲得的吞吐量性能也要差于 MAX C/I。此外算法的計算過程也要比其余兩種算法復(fù)雜。 由于流業(yè)務(wù)對數(shù)據(jù)包的時延有比較嚴格的要求， 規(guī)定 RLC SDU 允許的最大時延為 250ms，采用 PF進行調(diào)度很難保證其 QoS，本節(jié)假定流用戶使用其它的資源分配策略或使用 DCH 服務(wù)，因此只考慮交互類和背景類業(yè)務(wù)的調(diào)度過程。 當(dāng)考慮不同業(yè)務(wù)的服務(wù)優(yōu)先級時，一種可能的策略為，優(yōu)先級較高的用戶取較小的 cT值， 優(yōu)先級較低的用戶取較大的 cT 值，這種做法使得優(yōu)先級低的用戶是否被調(diào)度主要取決于當(dāng)前的信道條件；而優(yōu)先級較高的用戶是否被調(diào)度一方面取決于當(dāng)前的信道條件外，另外，若上一 TTI 未被調(diào)度，則按照 (3)式計算的平均速率比較小 (當(dāng)連續(xù)多個 TTI 未被調(diào)度時，平均速率會迅速減小 )，從而會增大調(diào)度優(yōu)先權(quán)。因此， 總得來說優(yōu)先級高的用戶，其調(diào)度優(yōu)先權(quán)也會較大。 此外，用戶上報的 CQI 包含了傳輸塊大小，但未包含可獲得的傳輸速率信息。將 PF 算法應(yīng)用于 HSDPA 時，要進行一定的修改。一種可能的方法為，將用戶上報的傳輸塊大小除以 TTI 長度，以此表征用戶當(dāng)前 TTI 若被調(diào)度可獲得的最大傳輸速率。然后根據(jù)公式 (1)計算各用戶的優(yōu)先權(quán)并選擇被調(diào)度的用戶，若被調(diào)度的用戶 因為能力受限或緩沖區(qū)數(shù)據(jù)量很小而不需占用全部資源，則剩余資源依次分配給優(yōu)先權(quán)次高的用戶，直到所有資源分配完畢或者所有用戶都已被調(diào)度。每次調(diào)度完成后，按照公式 (3)更新用戶的平均速率信息。如果系XX 移動通信設(shè)備有限公司 HSDPA 實現(xiàn)方案設(shè)計報告 第 23 頁 共 23 頁 統(tǒng)只配置一組 (HSSCCH, HSSICH)，則每個 TTI 只能調(diào)度一個用戶，不存在資源反復(fù)分配的過程。 對 PF 算法的補充 PF 算法沒有考慮數(shù)據(jù)是否需 要重傳，實際系統(tǒng)中，一般賦予重傳的數(shù)據(jù)以較高的優(yōu)先權(quán)，因此進行調(diào)度時，可先檢測 MAChs 數(shù)據(jù)隊列中是否有 MAChs PDU 等待重傳，如果有，則優(yōu)先調(diào)度，否則采用 PF 算法進行調(diào)度。 擁塞控制算法 對于使用了 HSPDA 的載波，建議采用基于發(fā)射總功率測量的擁塞策略。這樣，可以通過 IE“ HSPDSCH and HSSCCH Total Power IE”限制各下行時隙的發(fā)射功率，確保不發(fā)生時隙擁塞，同時也可降低對鄰區(qū)的同頻干擾。 這樣處理可能會降低用戶獲得峰值傳輸速率的概率，從而降低整個小區(qū)的吞吐量，最大允 許的下行發(fā)射功率取值建議通過系統(tǒng)仿真進一步確定，以在小區(qū)吞吐量和同頻干擾之間取得合理的折中。 AMCamp。HARQ 根據(jù)與算法室同事的討論，目前 HARQ 首選 chase bination 與 JD 聯(lián)合的方法，即在JD 過程中進行 chase 合并，這種方法可以節(jié)省 UE 的存儲空間，并且經(jīng)過鏈路級仿真驗證，性能也比較優(yōu)越。采用這種方法時，冗余版本的選擇為： s=1, r=0， 1， 2 或 3，并且每次發(fā)送選擇相同的冗余版本。 用戶的信噪比與傳輸塊大小及所采用的編碼調(diào)制方式之間的對應(yīng)關(guān)系，與具體的HSDSCH 資源配置有關(guān)，需要通 過鏈路級仿真做進一步研究和驗證，最終得到優(yōu)化的用戶信躁比區(qū)間與傳輸塊、編碼調(diào)制方式的對應(yīng)關(guān)系表。 5 其它相關(guān)內(nèi)容 關(guān)于 Node B 和 UE 中 MAChs實體的模型及其功能、 L1 層新增信道攜帶的信息及編碼過程已在 [15]中進行了詳細介紹，本文不再贅述。 需要指出，對于在 Node B 實現(xiàn)的快速分組調(diào)度， AMCamp。HARQ 算法， RNC 不能直接進行控制，因此需要增加 OAMS 與 Node B MAChs 之間的通信接口，通過 OAMS 控制 Node B使用的分組調(diào)度及 AMCamp。HARQ 算法，并配置相關(guān)的算法參數(shù)。 6 下一步研究建議 a) 建議通過系統(tǒng)級仿真對文中提到的算法進行驗證。 b) 研究 HSDSCH 負荷與信道轉(zhuǎn)換，呼叫接納控制算法之間的關(guān)系。 c) 研究流量控制算法，重點考慮如何避免有效避免 MAC_hs 緩沖區(qū)溢出和超時導(dǎo)致的丟包。 d) 對相關(guān)流程進行更細致的研究，重點為切換流程。