【導(dǎo)讀】HSDPA實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)報(bào)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(zhǎng)度為 13bit。 ? NumOfPDU：指示 MACd PDU 的數(shù)目，長(zhǎng)度為 8bit。 ? User Buffer Size：指示用戶緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)量，長(zhǎng)度 16bit。 ? MACd PDU：大小由 MACd PDU Length 指示 ? Payload CRC：數(shù)據(jù)部分的 CRC 校驗(yàn)，長(zhǎng)度 16bit。 ? Spare Extension： 用于后向兼容 ， 增加新的 IE。長(zhǎng)度 0－ 32 字節(jié)。 4 關(guān)鍵算法 的實(shí)現(xiàn) 資源配置 考慮只在一個(gè)頻點(diǎn)配置 HSDPA 的情況，當(dāng)上下行時(shí)隙比例為 1： 5，并將 5 個(gè)下行時(shí)隙的全部資源分配給 HSDSCH 時(shí)，可以獲 的峰值傳輸速率。但此時(shí)需要將 HSSCCH及下行伴隨的 DPCH 信道配置在 TS0，會(huì)對(duì)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(gè)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(gè)時(shí)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(gè)XX 移動(dòng)通信設(shè)備有限公司 HSDPA 實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)報(bào)告 第 20 頁(yè) 共 23 頁(yè) 下行時(shí)隙傳輸數(shù)據(jù)時(shí)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(gè) 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(shí)分調(diào)度，下行只需配置一個(gè) HSSCCH，上行也只需一個(gè)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(gè) UE 以時(shí)分方式共享一個(gè) DPCH，但共享一個(gè) DPCH 的用戶不宜過(guò)多，否則會(huì)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(gè) UE 使用 10ms，可通過(guò)系統(tǒng)級(jí)和鏈路級(jí)仿真對(duì)這些取值進(jìn)行驗(yàn)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(yǔ)音服務(wù)。具體預(yù)留的數(shù)目需通過(guò)仿真進(jìn)一步確定。 該過(guò)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(gè)，每個(gè) DPCH 可由 M 個(gè) UE 共享，那么 HSDPA 支持 的用戶數(shù)最大為 N*M 個(gè)，當(dāng)使用 HSDSCH 服務(wù)的用戶數(shù)小于 N*M－ R*M 時(shí)，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(shí)現(xiàn)。 信道類型轉(zhuǎn)換算法 DCH 到 HSDSCH 初始接入時(shí)，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(shí)使用了 DCH，當(dāng)同時(shí)滿足以下三個(gè)條件時(shí)，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(gè)閾值，上行業(yè)務(wù)量或請(qǐng)求的最大傳輸速率小于某個(gè)閾值。 3． 用戶的信道條件低于某個(gè)閾值。 XX 移動(dòng)通信設(shè)備有限公司 HSDPA 實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)報(bào)告 第 21 頁(yè) 共 23 頁(yè) 其中，第三點(diǎn)主要考慮到當(dāng)用戶信道條件很差時(shí)，使用 HSDSCH 可能長(zhǎng)時(shí)間不能被調(diào)度 (采用 PF 算法時(shí)，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(huì)得到提升，反而浪費(fèi)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(gè)時(shí)，可以考慮進(jìn)行信道類型的轉(zhuǎn)換。 1． 下行一個(gè)突發(fā)的數(shù)據(jù)全部傳完，如果沒(méi)有上行 數(shù)據(jù)，且用戶沒(méi)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(zhǎng)時(shí)間沒(méi)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(zhǎng)時(shí)間得不到調(diào)度。 RR 算法為用戶分配相同的服務(wù)時(shí)間，而沒(méi)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(jìn)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(shí)刻 t，終端用戶 k的平均傳輸速率為 KktR k ,1),( ?? ，其請(qǐng)求基站傳輸?shù)膶?shí)時(shí)速率為 )(tDRCk ，則基站在時(shí)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(shí)刻沒(méi)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(shí)間常數(shù)，表示時(shí)間滑窗的大小。時(shí)間滑窗的大小反映了用戶對(duì)接收不到數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜淌苣芰?，較長(zhǎng)的 Tc將允許等待較長(zhǎng)的時(shí)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(lái)附加的遲延，并造成用戶之間服務(wù)不公平。 實(shí)際計(jì)算時(shí)，把時(shí)間折算為 TTI，平均速率的更新都是每 TTI進(jìn)行一次。其 平均 吞吐量 更新 公式 為： XX 移動(dòng)通信設(shè)備有限公司 HSDPA 實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)報(bào)告 第 22 頁(yè) 共 23 頁(yè) )(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(shí)際傳輸速率，因?yàn)橐粋€(gè)TTI 可能有多個(gè)用戶被調(diào)度，所以 ()kDRC i 與公式 (1)中的用戶請(qǐng)求的速率 )(tDRCk 可能不同。若當(dāng)前 TTI用戶 k 沒(méi)有被調(diào)度，則 ()kDRC i 取值為 0。 圖 給出了以時(shí)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(guò)一段時(shí)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(diǎn)是，算法本身沒(méi)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(jì)算過(guò)程也要比其余兩種算法復(fù)雜。 由于流業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)包的時(shí)延有比較嚴(yán)格的要求， 規(guī)定 RLC SDU 允許的最大時(shí)延為 250ms，采用 PF進(jìn)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(guò)程。 當(dāng)考慮不同業(yè)務(wù)的服務(wù)優(yōu)先級(jí)時(shí)，一種可能的策略為，優(yōu)先級(jí)較高的用戶取較小的 cT值， 優(yōu)先級(jí)較低的用戶取較大的 cT 值，這種做法使得優(yōu)先級(jí)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(jí)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(jì)算的平均速率比較小 (當(dāng)連續(xù)多個(gè) TTI 未被調(diào)度時(shí)，平均速率會(huì)迅速減小 )，從而會(huì)增大調(diào)度優(yōu)先權(quán)。因此， 總得來(lái)說(shuō)優(yōu)先級(jí)高的用戶，其調(diào)度優(yōu)先權(quán)也會(huì)較大。 此外，用戶上報(bào)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(shí)，要進(jìn)行一定的修改。一種可能的方法為，將用戶上報(bào)的傳輸塊大小除以 TTI 長(zhǎng)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(jì)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?yàn)槟芰κ芟藁蚓彌_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(dòng)通信設(shè)備有限公司 HSDPA 實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)報(bào)告 第 23 頁(yè) 共 23 頁(yè) 統(tǒng)只配置一組 (HSSCCH, HSSICH)，則每個(gè) TTI 只能調(diào)度一個(gè)用戶，不存在資源反復(fù)分配的過(guò)程。 對(duì) PF 算法的補(bǔ)充 PF 算法沒(méi)有考慮數(shù)據(jù)是否需 要重傳，實(shí)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(jìn)行調(diào)度時(shí)，可先檢測(cè) MAChs 數(shù)據(jù)隊(duì)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(jìn)行調(diào)度。 擁塞控制算法 對(duì)于使用了 HSPDA 的載波，建議采用基于發(fā)射總功率測(cè)量的擁塞策略。這樣，可以通過(guò) IE“ HSPDSCH and HSSCCH Total Power IE”限制各下行時(shí)隙的發(fā)射功率，確保不發(fā)生時(shí)隙擁塞，同時(shí)也可降低對(duì)鄰區(qū)的同頻干擾。 這樣處理可能會(huì)降低用戶獲得峰值傳輸速率的概率，從而降低整個(gè)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(guò)系統(tǒng)仿真進(jìn)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(guò)程中進(jìn)行 chase 合并，這種方法可以節(jié)省 UE 的存儲(chǔ)空間，并且經(jīng)過(guò)鏈路級(jí)仿真驗(yàn)證，性能也比較優(yōu)越。采用這種方法時(shí)，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(duì)應(yīng)關(guān)系，與具體的HSDSCH 資源配置有關(guān)，需要通 過(guò)鏈路級(jí)仿真做進(jìn)一步研究和驗(yàn)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(duì)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(shí)體的模型及其功能、 L1 層新增信道攜帶的信息及編碼過(guò)程已在 [15]中進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文不再贅述。 需要指出，對(duì)于在 Node B 實(shí)現(xiàn)的快速分組調(diào)度， AMCamp。HARQ 算法， RNC 不能直接進(jìn)行控制，因此需要增加 OAMS 與 Node B MAChs 之間的通信接口，通過(guò) 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(guò)系統(tǒng)級(jí)仿真對(duì)文中提到的算法進(jìn)行驗(yàn)證。 b) 研究 HSDSCH 負(fù)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(diǎn)考慮如何避免有效避免 MAC_hs 緩沖區(qū)溢出和超時(shí)導(dǎo)致的丟包。 d) 對(duì)相關(guān)流程進(jìn)行更細(xì)致的研究，重點(diǎn)為切換流程。