提升TD-HSUPA速率与吞吐量的策略

许时彰

（中国移动通信集团广东有限公司佛山分公司，佛山 528000）

提升TD-HSUPA速率与吞吐量的策略

许时彰

（中国移动通信集团广东有限公司佛山分公司，佛山 528000）

本文为解决TD-SCDMA上行速率不足的先天缺陷、规避全网统一的上下行时隙比例配置的弊病、提升HSUPA上行速率与吞吐量，本文针对以下内容开展深入研究与实践：F频段与A频段、2：4与3：3上下行时隙配比下的上行速率研究，实现了单用户HSUPA上传速率提升120%；实现了异时隙组网方案，并实践印证了其可行性；多用户下的HSPA时隙码道配置策略研究；HSUPA空分技术的研究与应用。

HSUPA；异时隙；空分复用

1 TD-SCDMA上行速率技术背景

1.1 TD上行速率不足的先天缺陷

TD-SCDMA采取的是TDD的双工模式，上下行都在同一载波上传送，而FDD技术则是上下行分开不同载波。这使得TDD技术下的单载波速率跟FDD技术下的单载波速率相比，处于劣势。更何况，TDSCDMA现网采用的是2：4的上下行时隙比例配制，单载波单用户的下行速率能够达到1.68Mbit/s，但是承载在R4信道的上行业务的速率只有128kbit/s。在引入了HSUPA后，上行速率能够增强到500kbit/s左右，对于单用户的上行速率大有改善，但用户一增多了后，仍然“捉襟见肘”。

1.2 上行速率受限带来的问题

一些需要高上行传送速率的业务无法得到很好的应用，如物联网业务、视频流媒体监控等新业务。而且上行速率的受限也会直接影响到下行速率。

1.3 全网统一的上下行时隙比例配置的弊病

目前，全网采取的是统一2：4的上下行比例配置，这不但不能发挥出TDD动态信道分配技术优势，而且还限制了一些个性化需求。而异时隙组网模式能够极大地发挥TDD技术优势，迅速提升单载波的HSUPA速率。

1.4 如何实现多用户下HSUPA吞吐量最优化

由于TD-SCDMA终端不支持多载波技术，HSUPA与HSDPA均承载在同一载波上。于是，我们需要找出最合适的HSPA载波上下行信道的配置策略，使得HSPA的接入用户数目与吞吐量最优化。据悉，现网并未有类似的研究，仅有的研究要么只针对HSDPA多用户，要么只针对HSUPA单用户，但没有HSPDA和HSUPA同时存在的多用户策略研究。

1.5 空分技术尚未在HSUPA得到应用

通过实验，我们知道，TD-SCDMA的空分技术通过空间的隔离，能够有效地提升HSDPA的小区总吞吐量。但是空分技术尚未在HSUPA中得到应用。如果我们能够将空分技术应用至HSUPA中，将会大大提升小区的上行速率总吞吐量。

2 提升TD-HSUPA速率的创新策略

2.1 研究总体思路

为解决上文所提及的“TD-SCDMA上行速率受限”的问题，我们可以通过图1所示的3个方面入手，全面提升TD-SCDMA的HSUPA单用户速率与小区总吞吐量。

图1 总体研究思路

2.2 HSUPA单载波速率提升创新策略

我们将A频段（2010～2025MHz）配置2：4上下行时隙比例配置。测试终端使用大唐8142进行测试。在顺德大良顺德供水总公司TM进行HSUPA测试，保持1.5min，测试平均速率为364.5kbit/s。接着我们将A频段（2010～2025MHz）配置3：3的上下行时隙比例。平均速率约为790kbit/s。

我们接着将F频段（1880～1920MHz）配置2：4上下行时隙比例配置。使用大唐8142在顺德大良顺德供水总公司TM进行HSUPA测试，平均速率为359kbit/s，峰值为418kbit/s。最后，将F频段（1880～1920MHz）配置3：3上下行时隙比例配置。使用大唐8142在顺德大良顺德供水总公司TM进行HSUPA测试，平均速率为804.4kbit/s。

通过以上测试可知，我们可以得出以下4个重要结论：

* 在时隙配比2：4情况下，无论A频段或F频段开启HSUPA，用户平均速率均在360kbit/s左右；

* 在时隙配比2：4情况下，无论A频段或F频段开启HSUPA，用户平均速率均在800kbit/s左右；

* 3：3上下行时隙配置下单用户HSUPA速率，是2：4上下行时隙配置下的2.2倍；

* 多用户下总吞吐量接近单用户的吞吐量。

汇总3种测试条件下HSUPA上传速率测试数据如表1所示。

表1 HSUPA不同条件下速率对比

2.3 异时隙组网方案策略研究

从以上的测试可以看出，将上下行时隙比例从2：4改成3：3，能够极大地提升单用户HSUPA上行速率，甚至比理论的2倍速率更多（2.2倍）。我们接下来对异时隙组网方案策略进行深入研究。

异时隙组网指的是，对于一个小区的不同频点实施不同的上下行时隙比例配制方式。

异时隙组网的优势：上下行时隙比例调整方式更加灵活、上行与下行的吞吐量比例会更加合理。

异时隙组网的劣势：交叉时隙干扰。当相邻两个小区同一频点的上下行时隙比例配置不一致的时候，将会相互产生较大干扰。为了解决该问题，在本项目中，我们创新地将不同的时隙配置比例放在不同的频段——3：3放的上下行时隙配置放在1880～1900MHz的F频段，2：4的放在2010～2025MHz的A频段。

为了验证这个实施效果，我们选取一室分站点进行异时隙配置。选取的室分小区具备的条件如下：

小区配置了两个RRU以上（包含支持F和A频段的RRU）；

周边无F频段的小区共同覆盖；

小区属于闲小区（防止对现有用户造成不便，同时便于测试速率）；

小区至少配置了一条H载波。

为了更好的应用各种业务，我们对修改了时隙配置后的小区进行了接入问题的测试研究，结合现网中兴设备，测试后得出了以下结论：

单HSUPA配置：申请HSUPA业务，不管频段、时隙配比如何，都优先接入开通HSUPA业务的频点；

双HSUPA配置，同时隙配置，F频段和A频段各配置一个HSUPA：第一个用户优先接入配置F频段开通了HSUPA的载波；第二个用户接入配置了A频段开通HSUPA的载波；第三个用户接入F频段；第四个用户接入A频段，依次类推。

双HSUPA配置，异时隙配置，F频段3：3，A频段2：4，各配置一个HSUPA：第一个用户优先接入配置A频段的HSUPA载波，第二个用户优先接入配置A频段的HSUPA载波；第三个同上；第四个同上；第五个接入A频段的其他载波(H载波或R4载波)。

双HSUPA配置，异时隙配置，F频段2：4，A频段3：3，各配置一个HSUPA：第一个用户优先接入配置F频段的HSUPA载波，第二个用户优先接入配置F频段的HSUPA载波；第三个同上；第四个同上；第五个接入F频段的其他载波(H载波或R4载波)。

通过以上试验，我们发现异时隙组网方案是完全可行的，我们可以根据业务需求，将全网的F频段全部、或者部分频点设为3：3的上下行时隙比例配置，其它频段与频点可沿用现网的2：4配置。既可以达到极大提升上行速率的目的，又可以规避交叉时隙带来的干扰问题。

2.4 多用户下的HSPA时隙码道配置策略

我们都知道，由于TD-SCDMA的终端不支持多载波技术，因此HSUPA和HSDPA都配置在同一载波上。我们将对多用户条件下的单载波总吞吐量与接入用户数进行研究，找出最合适的上下行信道配置策略，使得HSPA的接入用户数目与吞吐量最优化。

TD-SCDMA是一个码道受限的系统，接入的最大用户数主要是受限于码道资源。HSDPA主要由HSDSCH、HS-SCCH、HS-SICH信道组成，HSUPA主要由E-RUCCH、E-PUCH、E-HICH、E-AGCH信道组成。而系统侧为每个HSDPA用户配置伴随DPCH以传输高层信令，H载频的最大接入用户数主要受限于上下行DPCH信道的数量，一个DPCH伴随信道由两个SF=16的码道组成。

在现网上下行时隙2：4的配比条件下，单载波HSUPA与HSDPA共存的条件下，上行配置一条E-PUCH信道，下行配置了三个HS-DSCH信道，如图2所示。

2：4时隙配比下辅频点HSUPA/HSDPA码道占用如下所示：

* 在不考虑帧分复用的情况下，接入用户数主要受限于下行DPCH伴随信道的数量，最大接入用户数为4个，每用户上行平均速率约为90kbit/s，下行平均速率约为350kbit/s。如果将上下行时隙比例配置设为3：3的话，最大接入用户数依然是4个，每用户上行平均速率约为kbit/s，下行平均速率约为220kbit/s。

* 在考虑下行伴随信道的2倍帧分复用情况下（不考虑上行伴随信道帧分复用），接入用户数受限于上行伴随信道数量，最大为5个。

图2 HSPA载波码道配置图

* 在上下行伴随信道同时开启2倍帧分复用情况下，接入用户受限于下行伴随信道数量，最大为8个。

根据现网用户的使用情况，目前支持HSUPA的终端较少，使用HSUPA的用户数更少，目前基本上站型最低配置是333配置，至少配置了2个H载波。因此考虑到用户感知及现网的实际情况，不建议开启上下行伴随信道的帧分复用开关。

2.5 HSUPA的小区吞吐量提升创新策略

HSUPA的小区吞吐量提升创新策略——我们将空分技术应用到HSUPA技术中。我们选取隔离度良好的楼层，利用室内小区多通道间的楼层隔离来实现码道复用，达到大幅度提高TD-SCDMA频谱利用率和系统数据吞吐量的效果。在开启2倍速MX的情况下，小区总的HSUPA吞吐量能够实现80%～100%的增长。无须增加任何硬件投资、无须小区分裂、无须增加载波即可实现了小区上行总吞吐量的成倍提升。

3 创新策略研究总结

佛山移动在全省范围内，率先打破现网2：4上下行时隙统一配置的束缚，通过将F和A频段分别配置3：3和2：4的上下行时隙比例，使得3：3下的HSUPA单用户速率比起2：4下，有了1.2倍的提升，满足了数据业务的个性化需求。我们率先成功试验出3：3上下行时隙比例下，HSUPA单用户上行平均速率可以达到800kbit/s，是EDGE速率的8倍，是现网时隙配比下HSUPA速率的2.2倍。

同时，我们通过实践，印证了多频段的异时隙组网方案是完全可行的，异时隙组网中的交叉时隙干扰问题完全可以避免。这为今后的视频上传、物联网等增值业务提供了更快的上行速率支持。

我们将多用户条件下的“HSPA载波的上下信道配置策略”研究成果全面运用在现网的配置中，使得HSPA的接入用户数目与吞吐量最优化。

最后，我们将空分技术用于HSUPA，利用室内小区多通道间的楼层隔离来实现码道复用。在开启2倍速MX的情况下，小区总的HSUPA吞吐量能够实现80%～100%的增长。无需引入任何软硬件，只需要在后台进行相应的参数（时隙、码道）配置和根据小区的覆盖特点开启空分开关即可。

通过“提升TD-SCDMA网络HSUPA速率与吞吐量”创新策略的研究与实施，我们成功将TDSCDMA的上行速率与吞吐量大大提升了一个台阶，为我国自主知识产权3G技术应用走向成熟奠定了良好的基础。

Strategies to improve data rates and throughputs of TD-HSUPA

XU Shi-zhang
(China Mobile Group Guangdong Co., Ltd. Foshan Branch, Foshan 528000, China)

This thesis is aimed to improve data rates and throughputs of TD-HSUPA, avoid the shortages of the same configuration of uplink to downlink time slots ratio. This thesis researches on the following aspects: First, the uplink data rates under F band and A band, 2:4 and 3:3 uplink to downlink time slots ratio, raise the HSUPA data rates by 120%; Second, realize the scheme of different up-down time slots ratio under the same network; Third, the optimized conf i guration of time slots and channel code under multi-users circumstances; Forth, the research and application of space division multiplexing for TD-HSUPA.

HSUPA; different time slots conf i guration; space division multiplexing

TN929.5

A

1008-5599（2012）11-0013-04

2012-09-10