TD—SCDMA系统下的动态时隙分配技术研究

徐清强

引言：TD-SCDMA，是我国3G产物，其主要的知识产权属于我国，在国际上享有广泛的赞誉。然而，TD-SCDMA在发展中存在许多的不足，尤其是上行和下行方面。本文主要研究TD-SCDMA系统下的动态时隙分配技术，旨在为我国的3G发展贡献微弱的力量。

一、绪论

TD-SCDMA的全称是Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，专业术语是时分同步码分多址[1][2]。这项技术在我国通讯发展史上具有里程碑的意义，因为它具有我国的自主知识产权，并且得到了国际的赞誉和认可。然而，TD-SCDMA同CDMA2000和WCDMA在综合性能方面，却有着很大的差距。难能可贵的是目前国内外有着许多的专家和学者在这方面进行研究，使得这项技术迅速的成为了一个热点关注的问题。TD-SCDMA作为一种系统，动态信道分配技术是其核心内容。

然而，就在这个分配的过程中，却出现了上行和下行分配不对称的现象，导致了许多资源不可避免的浪费。为了杜绝这种浪费的现象，TD-SCDMA系统就提出了动态时隙技术。本论文将主要围绕动态时隙来探讨TD-SCDMA所面临问题，以及解决这些问题的方案。

二、TD-SCDMA的技术难题

（一）系统层面

对于TD-SCDMA这种3G系统平台，主要是将载波、时隙、扩频码和空间方向这四个元素进行科学合理的组合，最终以信道的形式呈现。在TD-SCDMA的信道分配中，载波、时隙、扩频码这三要素是核心的系统资源[3]。正常情况下，一个TD-SCDMA子帧资源具有三个带宽为1.6MHz的载波。在实践中，载波又利用TDMA的途径，将每一个载波分解为七个正常的时隙，包括五个下行时隙DL和两个上行时隙UL。值得注意的是这写被分解后的时隙，其中含有六个业务时隙。对于业务时隙的具体分配，有这样一个原则：在确保上行和下行业务各至少一个时隙的基础上，剩下的时隙既可以分配给上行业务，又可以分配给下行业务。在实践中已经得到证实，每个业务时隙都可以在CDMA的平台上以扩频的方式，其扩频系数的极限为16，而且扩频后所得到的码道都能够进行一个用户信息的传输。

（二）干扰层面

一、必须的通信路径：BS1—MS1，MSl—BS1，BS2—MS2，MS2—BS2；

二、TDD所具有的特有干扰：MS1—MS2，MS2—MSl，BS1—B52，BS2—BS1；

三、TDD与FDD干扰一致的通信路径：BS1—MS2，MS2—BS1，BS2—MSl，MSl—BS2。

在实践中，TDD模式的使用对象主要包括自适应性天线和多用户检测。由于这种原因，导致来源于其他蜂窝的干扰构成了主要干扰[4]。当各个小区的时隙在上行业务和下行业务分配一致的时候，此时所表现出来的干扰与FDD一样，主要包括小区间的干扰将以其他小区的BS和MS，分别干扰本小区的MS和BS。根据经验我们可以知道，这个时候的干扰不算强烈，不致于影响信号的传输。原因是，其他小区的BS干扰本小区的MS，主要表现在下行信道方面。下行信道具有非常好的质量和极强的抗干扰能力，并且BS-MS这条路径具有极大的损耗。其他小区的MS对本小区的BS干扰，主要表现在上行信道，MS只具有极小的功率，并且MS-BS这条路径损耗巨大和干扰能力较小。

当各个小区的时隙上行业务和下行业务分配不同的时候，小区间的干扰主要表现在其他小区的MS干扰本小区的MS、其他小区的BS干扰本小区的BS。从某种程度上来说，MS-MS之间的路径传输损耗较大，因此它们间所存在的干扰相对较小。然而，当两个小区的MS1、MS2距离很近的时候，这两者间的干扰就变大。按照这样的关系，两个小区相邻的MS1和MS2之间，在理论上就可能存在较大的干扰。BS-BS之间本身具有较大的干扰，原因是BS具有较大的发射功率和较高的天线增益，以及BS-BS之间路径传输的损耗较小。

三、解决问题

为了解决TD-SCDMA系统在实践中所遇到的难题，需要加强动态时隙分配[5]的技术研究。本文在这一段，主要从时隙的分配的角度出发来对此进行研究和探讨。

（一）慢速时隙分配

慢速时隙分配，能够很好地以动态的方式，将小区内上行业务和下行业务的不对称性弥补，从而达到上行时隙和下行时隙在信息传输和负载比例的最理想配比。TD-SCDMA系统具有科学合理的划分上行时隙和下行时隙的能力，然而在实际中会产生时隙的划分不一致的特殊情况，过大的交叉时隙导致系统在容量方面的大幅的削减。动态时隙分配的过程中，降低其交叉时隙尤为关键，而交叉时隙的降低具有以下两种途径：

一.由统计资料选择负荷最重的热点小区，将其上行业务和下行业务的比例作为参考标准，并将其相邻小区也按照这个标准划分。在空间上形成簇状，最终以簇的形式进一步扩散。然而，簇的边缘也可能产生过大的交叉时隙，导致容量一定程度的损失。

二.由统计资料选择最佳的时隙不对称因子，该参数以全局范围内进行计算，能够将系统的利用率最大化。最终，全局范围内的小区都以该最佳的时隙，作为划分方法。

（二）快速时隙分配

快速时隙分配，能够科学的将系统状况重新分配资源，为每一个申请接入的用户分配时隙，主要包括时隙排队、时隙选择、时隙调整和时隙整合，这四个[6]过程。

1.时隙排队

TD-SCDMA系统能够具有时隙排队的功能，主要作用是接纳控制与时隙选择的辅助手段。在实践中，该系统能够实现时隙优先排队，显著的降低CDMA系统的多用户间的干扰，并且提高系统的总容量。此方法在运行中是以上行时隙能够承受的最大负载减去当前的干扰，得到其差值并对其进行降序排队。对于下行时隙而言，是基站的最大发射功率与当前总发射功率的差值，并对其进行降序排队，从而得到优先顺序。

2.时隙选择

TD-SCDMA系统具有多载波的形式，每个多载波可以分解为单载波，而这些单载波在理论上是一个逻辑小区。用户在选择终端的时候，可以选择以顺序搜索为主的先进先出排队处理的方法、以时隙的优先级排队的方法和以路径损耗的抗基站间干扰的方法，这三种时隙的任意一种。

3.时隙调整

在TD-SCDMA这种系统中，如果某一次呼叫被接入后，其业务的具体要求、终端的位置变换以及干扰的变化等，需要RNC在链路恶化和功控失效的条件下来启动信道的调整。时隙调整的本质是时间交换的概念，各个时隙的干扰情况与不同用户能够承受的干扰是存在差异。因此，可以利用时间交换的思想将其进行转化，以达到用户的上行业务和下行业务得到保障。

4.时隙整合

时隙整合就是用调整优先级业务所占用的信道方式，将能够利用的资源最大程度的整合在一个时隙。该方法能够提高系统的资源利用效率、上下行业务的接入成功效率以及业务切换的成功效率。能够很好的解决高速率业务的申请、链路恶化、信道启动故障等常见的时隙分配问题。

四、结论及展望

我国移动3G的TD-SCDMA系统虽然与电信和联通的3G技术存在差距，但它也具有一定的优势。动态时隙技术的研究能够很好的促进该项技术的发展。在TD-SCDMA系统中还具有广阔的研究空间，因此移动3G技术还能够继续的创造奇迹。

参考文献

[1]李校林，赵勇，高飞.基于联合参数估计法的TD-SCDMA单基站定位技术的研究[J].通信技术.2009（04）.

[2]张同须.TD-SCDMA网络建设与创新[J].中国新通信.2010（05）.

[3]吴猛.关于TD-SCDMA无线网络覆盖优化的探讨[J].电子制作.2014（03）.

[4]李文军.TD-LTE系统与异系统干扰共存分析[J].电子制作.2013（21）.

[5]毛磊，谢永斌.TD-SCDMA系统的动态信道分配技术与性能[J].现代电信科技.2004（01）.

[6]方拥军，徐志强，谢显中.TD-SCDMA系统中的动态时隙分配过程研究[J].现代电子技术.2005（10）.

（作者单位：中国电子科技集团公司第28研究所）