TD-LTE基站终端准入控制设计

李丹丽

摘要：作为TD-LTE系统重要技术之一，终端准入控制涉及多个因素的处理。介绍了终端准入控制总体机制，说明了准入控制算法，描述了各个模块的功能及设计方案。搭建了测试环境，对终端准入数量进行测试并分析结果，证明了设计实现的合理性及有效性。依据该设计，针对不同的LTE网络规划可以制定出合理的终端准入配置。

关键词：TD-LTE；准入控制；PUCCH

中图分类号：TN929.5文献标志码：A文章编号：1008-1739（2021）01-68-4

0引言

TD-LTE移动通信技术具有大带宽、高速率、低时延和广覆盖等技术优势，已成为成熟的公网应用技术体制，同时在专网领域被广泛推广使用。采用OFDM技术和MIMO技术极大地提高了频谱利用率和传输速率，采用MAC层HARQ重传机制、功率控制、干扰抑制等技术有效降低了数据传输时延和丢包率，采用QoS调度技术和准入控制技术保障了高优先级业务的服务质量[1-2]。

LTE系统的无线资源是有限的，如何在有限的资源下为更多的用户提供服务且保障高优先级用户业务传输的质量一直是研究的热点[3-4]。当用户数量增大或者业务需求提高，接近或达到系统容量上限时，均会造成LTE系统拥塞，无法保障QoS调度传输的稳定性。因此LTE系统需要对请求接入的用户进行准入控制，其设计的合理性是系统的一个重要指标[5-6]。用户准入控制需要根据LTE系统的用户业务承载需求和负载状态进行准入的判定，准入条件需要依据空口资源、负载门限、用户限制等因素综合评估来合理制定。

1 TD-LTE PUCCH

LTE系统中PUCCH信道用于传输上行物理层的控制信息，包括上行调度请求（Scheduling Request，SR）、下行数据的ACK/NACK信息、信道状态信息（Channel Quality Indicator，CQI）反馈[7]。

SR用来通知基站是否需要上行资源以便用于UL-SCH传输。

CQI反映下行PDSCH的信道质量。用0～15来表示PDSCH的信道质量，0表示信道质量最差，15表示信道质量最好。终端在PUCCH/PUSCH信道上发送CQI给基站，CQI发送存在周期性和非周期2种模式。

2基站终端准入控制机制设计

LTE系统的终端准入控制主要由基站的Radio Resource Management（RRM）模块完成，主要负责决策准入或者拒绝用户。

终端无线准入控制机制如图1所示，包括3个部分的控制：小区负载控制、用户最大数量控制和空口PUCCH资源控制。图1中u代表小区允许准入的最大用户数，u代表小区已经准入的用户数，s代表小区为切换准入终端预留的用户数量比例。

2.1小区负载控制

小区负载主要由2个方面进行衡量，硬件资源：如基站平台的CPU和内存占有率；小区空口资源：如空口PRB使用率。小区负载等级分为过载、高负载和中负载3级，满足不同负载等级后执行小区操作行为不同。因此实际应用场景下，基站合理设置小区负载等级门限，可以有效帮助基站小区用户资源的合理管理。

小区负载控制机制周期性统计计算CPU/内存使用率和小区的PRB使用率，并根据负载门限设置对应的小区负载等级。当接收到一个终端准入请求时，如果小区负载等级为过载，则拒绝准入该请求。有一种特例是终端发起的是紧急呼叫或者高优先级呼叫准入请求，则即使小区处于过载状态，也允许该呼叫准入。

2.2用户准入数量控制

小区允许准入的用户最大数量是根据LTE系统能力以及授权版本共同决定。当小区准入用户已经达到设置的最大用户数量，则拒绝新准入请求。为了保障切换成功率，提出了为切换准入请求保留一定比例的用户资源。

因此，对于非切换准入请求，其最大用户数量为（1-s）×u，对于切换准入请求，其最大用户数量为u。u根据实际需求配置。

2.3空口PUCCH资源控制

终端准入时，基站需要给终端分配PUCCH资源。在频带上PUCCH占用带宽的两端位置RB资源，且为对角线方式放置[8]。PUCCH采用1/1a/1b格式传输SR和ACK/NACK信息，采用2/2a/2b格式传输CSI和ACK/NACK信息。PUCCH可以在相同的RB资源上进行多用户复用。

（1）1个RB支持用户个数

1个RB内有12个子载波，最多支持12个循环移位。为了使多个UE可以在同一个RB发送各自的PUCCH，采用正交码分复用算法，在频域上使用循环移位，在时域上使用正交序列。PUCCH格式采用复用方式说明如表1所示。

PUCCH在一個RB内可以支持12个循环移位，但为了保持正交，不使用12个，默认典型值是6个，循环移位数量由参数deltaPUCCHshift决定，如表2和表3所示。