TD-HSPA的若干问题及引入策略

2010-06-26林文周

电信工程技术与标准化 2010年5期

林文周

（中国移动通信集团福建有限公司福州 350001）

1 背景

TD-HSDPA在现网引入已经快两年了，取得了较为成功的商用，但也暴露了一些使用和运营中的问题。一方面是由于HSDPA本身的上行承载能力有限，致使用户在有上行速率需求时感知较差，另外在HSDPA的规划，特别是容量配置方面仍然缺乏经验。

为了增强上行数据承载能力， 3GPP在R7版本中引入HSUPA，彻底解决了第三代移动通信的数据传输问题。经过各方的努力，HSUPA芯片及相关产品自去年下半年以来取得了长足进步，从测试情况来看，HSUPA比R4的上行承载速率有明显增强。根据TD-SCDMA网络演进路标，网络首先支持HSDPA和HSUPA，然后再过渡到TD-LTE是比较现实的方案，因此在网络全面支持HSPA前对网络配置、容量、用户感知、无线资源管理策略等问题进行分析是有益的。

2 HSPA的网络设置

2.1 HSDPA网络配置

现网HSDPA普遍采用独立载波方式，即HSDPA与R4不采用共载波共时隙配置，配置如下：

（1）上、下行时隙配比为2∶4，其中HS-PDSCH时隙配置3个；

（2）HSDPA载波数量为：对于少量数据业务热点区域的3载频小区开启2个载频的HSDPA功能，配置6个HS-PDSCH时隙，最大可支持3.2Mbit/s小区吞吐率，每个客户最高下载速率可达到1.68Mbit/s；其他区域每个小区开启1个载频的HSDPA功能，配置3个HSPDSCH时隙。

2.2 HSDPA信道及功率配置

如图1所示，HSDPA控制信道HS-SICH/HSSCCH一般配置 2对，配置2对控制信道的好处是Node B在同一子帧最多可以同时2个HSDPA用户，配置1对控制信道只能同时调度1个HSDPA用户，2对控制信道配置可以缩短多UE时的调度时延，对UE的缩短控制信道的同步和功控周期。配置两对控制信道的缺点是上下行伴随时隙都多占了2个码道，能够分配给伴随信道的数目各减少1个，影响了载波最大在线用户数。在不打开伴随信道复用功能的情况下，默认配置的单载波最大HSPA用户数为4个（下行只剩余4个伴随信道）。

1条HS-DSCH信道，单码道最大发射功率-15dB（指同一时隙内所有HS-DSCH码道的发射功率总和的最大值。如PCCPCH功率配置为33dBm，HS-DSCH单码道最大发射功率配置为-15dB，时隙全部码道分配给HS-DSCH，则HS-DSCH实际最大发射功率为：33-10×lg2-15+10×lg16＝ 27dBm）；2条 HS-SCCH信道，最大发射功率-6dB；2条HS-SICH信道。

结合用户终端等级的情况以及实际调度中的控制信道的开销等因素，较为合理的配置如图1所示。

2.3 HSPA网络配置

TD-SCDMA现网已经很好地支持了HSDPA，在HSUPA引入后，考虑到数据业务的特点，一般在现有HSDPA载波的上配置HSUPA，保持网络上下行时隙配比不变。在2∶4的时隙配比下，上行增加E-PUCH时隙。

2.4 HSPA信道及功率配置

如图2所示，HSPA采用独立载波配置，通常配置为：1条E-RUCCH上行控制信道，期望发射功率：-100.5dBm；1条E-AGCH信道，最大发射功率-6dB（E-AGCH最大发射功率指E-AGCH占用的2个码道的发射功率和的最大值。下行信道的发射功率一般用单个RU与PCCPCH信道的相对功率值表示。如PCCPCH功率配置为33dBm，E-AGCH最大发射功率配置为-6dB，E-AGCH占用2个码道，则实际最大发射功率为：33-6＝27dBm）；1条E-PUCH信道。

（1）如图2所示，2∶4时隙配比下，只配置了1条SF=1的E-PUCH，因此同一子帧只能分配给1个HSUPA用户，这样配置1条E-AGCH就够了。

（2）如图3所示，2∶4时隙配比下，控制信道HSSICH、HS-SCCH的数量也可以进一步减少，此时接入用户数将有所增加。

3 HSPA的容量和用户感知

3.1 HSPA容量限制

在原有R5 HSDPA载频上引入HSUPA，上行TS1分配给E-PUCH作为HSUPA业务信道，上行增加E-RUCCH作为上行控制信道，下行增加E-AGCH和E-HICH作为下行控制信道（如图 2所示， HSUPA码道配置）。上下行控制信道和业务信道多用户共享，则剩余的专用信道决定了HSDPA和HSUPA的载波最大用户数（如图2所示，上行剩余5对DPCH信道，下行剩余4对DPCH信道）。

图1 HSDPA码道配置

图2 HSPA码道配置一

图3 HSPA码道配置二

此时的最大用户数如表1所示。

HSDPA最大用户数是指上行承载在A-DPCH 32kbit/s（占用4个RU）情况下的R5用户数，HSPA最大用户数是指承载在上行E-DCH和下行HS-DSCH上的R7用户数（即上行使用HSUPA，下行使用HSDPA），表中R4、R5和R7的最大用户数互斥。

可见HSUPA引入后，上行增加了一条E-PUCH共享信道，上下行都各增加了2条控制信道，此时HSPA频点能够承载的CS12.2k业务数和R5版本的HSDPA业务数都比R5载波有所减少，这一点主要影响R4/R5/R7业务并发时的用户数，网络在无线资源管理算法中必须考虑相应的状态迁移策略。

对于HSUPA引入后对现商用HSDPA最大用户数的影响的解决方法，有两种策略:一是扩容，增加单独的HSPA载波，好处是不影响原有用户，且HSDPA和HSPA最大用户数增加，坏处是增加网络成本，增加频点使用；二是采用快速共享功能，在载频资源有限的情况下，打开DPCH对上行共享信道E-PUCH的抢占。打开抢占功能后对现有HSDPA和R4最大用户数影响较小，但会影响HSUPA上传输速率而且增加网络调度的复杂性。

我们注意到在图2中，HS-SCCH和HS-SICH配置为两条，这是延用了目前纯HSDPA的主流配置方式。从功能上来说，只配置一条并不影响调度功能，但当有多个用户同时在线时，会影响调度效率（每个子帧，HS-SCCH只能调度一个用户）。当只配置一对控制信道（见图3），HSUPA引入前后的HSPA载波最大用户数如表2所示。表1和表2中HSDPA业务上行的R4最小速率以32kbit/s计算，如果上行以16kbit/s计算则HSDPA最大用户数会有相应变化。

3.2 HSPA的用户感知

3.2.1 HSPA用户感知

影响用户感知的主要因素包括传输时延、误块率和速率。其中传输时延、误块率由系统QoS策略来保障，在运营过程中主要关注的是空口传输速率，主要与网络配置的载波数及每载波允许的HSPA用户数有关。

HSPA支持的用户数受多项条件的制约；而从用户的角度来讲，要达到良好的感知，则需要网络提供的速率能够尽可能匹配用户的业务。

表1 配置两对控制信道时，HSUPA引入前后载波最大用户数对比

而由于高层应用的复杂性，网络通常只能根据用户申请的基本业务类型（比如流类、交互类、背景类）进行资源分配，进入业务状态后再同时考虑用户的实际需求（主要是缓存中数据量和信道条件）以及网络的无线资源情况来进行资源调整。

表2 配置一对控制信道时，HSUPA引入前后载波最大用户数对比

当前还缺乏采集用户业务实际速率需求与网络分配速率的方法和工具。通常通过制定允许的载波用户数来保证用户感知，一般不考虑伴随信道4倍帧分复用。

3.2.2 HSPAP并发业务的影响

当UE同时承载两个或两个以上业务时，将进入业务并发状态，比如HSPA+AMR、HSPA+VP等。在业务并发状态下，网络将给不同的业务分配相应的无线资源。比较常见的一种情况是UE首先承载HSPA业务，然后又发起了R4业务（比如AMR主、被叫）。通常网络会将后发起的业务承载在与HSPA相同的载波上，但是当HSPA载波上接入用户数较多时（R4码道数基本被占用），将触发无线资源调整将UE从HSPA载波向R4载波的牵移。

随着R5或R7终端的不断成熟，可以想象将来的并发业务将是网内的普遍现象。在系统设计、网络布署、用户感知体系建设时，并发业务的影响都需要考虑。