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【摘要】TD-SCDMA，是我国的3G产物，其主要知识产权属于我国，在国际上享有广泛赞誉。然而，TD-SCDMA在发展中存在许多不足，尤其是时隙配置方面。本文主要从TD-SCDMA系统下的时隙分配原则和典型3G用户资源占用情况方面进行分析，研究TD-SCDMA扩大容量的方法时隙分配优化的优化手段。
【关键词】TD-SCDMA；时隙配置；HSDPA；CS；PS
TD-SCDMA slot configuration and typical business resource occupancy analysis
Lu Heng
（Tianyuan Ruixin Communication Technology Co.， LtdXi'anShaanxi710075）
【Abstract】TD-SCDMA， is China's 3G products， its main intellectual property belongs to our country， in the international community enjoy wide acclaim. However， TD-SCDMA in the development of many deficiencies， especially in the slot configuration. This paper mainly analyzes the TD-SCDMA system's time slot allocation principle and the typical 3G user resource occupancy situation， and studies the optimization method of TD-SCDMA to optimize the capacity allocation.
【Key words】TD-SCDMA；Slot configuration；HSDPA；CS；PS
1. 前言
TD-SCDMA（以下均简写为TD）系统采用了多种物理层技术，相对WCDMA和cdma2000系统，从技术上具有更高的频谱利用率。但现网实际情况是，不同业务占用不同的码资源会导致TD系统对系统的干扰还未达到极限，由于码资源受限而出现了系统容量受限的情况。作为码资源非常受限的系统，TD应尽快通过开启HSUPA和扩载波、开启空分复用等技术方式，增大系统的容量以解决此问题。
2. TD设备上下行时隙配置原则说明
（1）多数情况下，TD系统上下行时隙配置及HSDPA配置原则是每个小区都在第二块载波配置HSDPA载波。如每小区有4或3块载波，则根据业务需求量大小在第2块和第3块载波上开启HSDPA功能，若小区共2块载波，则第2块载波开启HSDPA。每块载波开启3个HSDPA时隙。主载波、辅载波码道配置如图1、2、3所示。图1为主载波码道占用情况，说明如图1：
（2）其中TS0时隙的第16/0和16/1一般固定由PCCPCH信道占用。16/2～16/5分配给SCCPCH信道使用，16/6和16/7分配给PICH信道使用，16/8分配给PFACH信道使用。可同时支持15个AMR12.2kbit/s的话音电话；剩余的DPCH码道可以用于支持R4的数据业务，可提供34×8=272kbit/s的带宽。需要注意的是R4载波业务的承载能力计算。一个SF=16的码道，采用QPSK调制方式，其空口峰值速率为：单码道空口峰值速率=（数据符号chip数/SF×调制比特TPC&SS&TFCI占用比特数）×每秒子帧数= （704/16×2-8）bit/subframe×200subframe/s=15.2kbit/s
（3）在R4阶段，一般采用1/2、1/3編码，再加上上层重传，SF16单码道承载能力在8kbit/s。单时隙承载能力为128kbit/s。图2是R4载波的码道占用情况，说明如下：
（4）由于TD系统的一副天线无法同时完成收发信息，同一扇区（使用同一副天线）内所有小区的上下行时隙应该是一致的。这样R4载波在上述配置情况下可以同时支持16个AMR12.2kbit/s的话音电话。剩余的下行TS3、4最大可以提供256kbit/s的带宽。图3为第二辅载波（HSDPA载波）。HSDPA码道占用情况，说明如下：
（5）在上行速率设置为64kbit/s的情况下，每个64kbit/s业务需占用8个SF=16的码道。为此上行业务支持3个用户；而下行由于每个H用户需占用两个SF=16的码道（在不开启帧分复用的情况下）的伴随信道，所以下行支持6个用户。综合来看支持只能3个用户。如果上行设置为32kbit/s的话，则可以支持6个用户。
（6）综合以上时隙码道规划，可看出目前在以3个载波的配置情况下，能提供31路AMR12.2kbit/s的话音用户。小区开启HSDPA的载波理论上可以提供1.68Mbit/s的带宽。在这里，一个下行HSDPA时隙，SF=1，采用16QAM调制方式，一个子帧的长度为5ms，其空口峰值速率为：单时隙空口峰值速率=（数据符号chip数/SF×调制比特TPC&SS&TFCI占用比特数）×每秒子帧数=
（704/1×4-0）bit/subframe×200subframe/s=563.2kbit/s
三个时隙理论峰值速率为： 563.2kbit/s×3=1689.6kbit/s=1.68Mbit/s
（7）实际的空口承载能力（即小区容量）和UE所处位置的无线环境、小区中UE个数、小区半径等有较大关系，变化较大。根据外场测试，在单H载波3个HSDPA业务时隙情况下，12个UE并发，系统吞吐量在1.1～1.3Mbit/s，平均每个HSDPA时隙速率在360～430kbit/s。 3. 时隙优化配置的建议
3.1对于TD容量规划的要求。
（1）目前在“重点发展移动宽带业务和基于双模终端的话音业务”的市场定位下，TD全网将采用2：4（上行：下行）时隙配置，以便充分发挥TD网络在非对称时隙配置下增强下行承载业务能力的优势。
（2）数据业务热点区域配置原则：
当小区配置3载频时开启2个载频的HSDPA功能，相应配置6个HS-PDSCH时隙。
当小区载频配置4个时，开启3个载频的HSDPA功能，相应配置9个HS-PDSCH时隙。
3.2TD信道规划情况。
实际规划时，由于网络建设初期，仍以语音业务与视频电话为主，可以暂时不按以上原则进行实施，全网小区统一设置为只开通1个HSDPA载频，配置3个HS-PDSCH时隙。
3.3目前时隙码道配置存在的问题及解决建议。
3.3.1CS业务资源不足。
从以上的分析可以看出，目前的时隙码道配置原则下，3个载波最大可以支持31路AMR12.2kbit/s的话音用户。当用户发起视频电话VP业务后，将在上行占用8个SF=16的码道，这样当VP业务多起来的时候，会发现将会占用大量的码道，支持话音用户的数量将锐减。按照上面的码信道配置，最多支持7个VP业务。另外对于用户上R4的PS业务，码资源也得不到保证。
3.3.2PS业务资源严重不足。
（1）根据理论和在现网实际测试情况来看，各类业务对码资源的占用情况如表一。（注：一个BRU指的是单个SF=16的资源。）
（2）按上面的信道码资源配置情况，结合现网试验，对于3个载波的小区，最多支持2个用户使用384kbit/s的下行R4数据业务（需占用6个下行时隙）。
（3）而对于使用HSDPA业务的用户，在上行使用64kbit/s的情况下，最多支持3个上行64kbit/s下行HSDPA的用户，其中需要有一个或两个SF=16的上行码道，用于传上行控制信道的HS-SICH。
3.4结论。
TD系统是一个码资源受限的系统。3个载波的小区，最大支持7个视频电话、3个HSDPA用户（上行64kbit/s）和6个AMR12.2kbit/s的话音用户。
现网的情况也是如此，当已经有三个HSDPA的用户在线时，第四个HSDPA用户就无法接入，主要是上行码资源受限的原因。
4. 信道码资源优化建议
（1）主载波或第一辅载波的TS3/TS4两个时隙可以考虑用作MBMS通道，如图4所示。
图4TS3/4时隙可用作MBMS通道
（2）对于使用HSDPA的用户，建议上行不使用64kbit/s而采用32kbit/s，主要考虑是目前HSDPA数据卡如果使用64kbit/s业务类型，则整个HSDPA载波最多支持3个用户，而上行如果采用32kbit/s，则可以支持6个用户使用HSDPA业务（各类业务对码资源占用情况见表1）。
（3）由于没有确切的数据业务使用模型，如果随着数据业务量上来后，建议除主载波外，其他载波都要开启HSDPA功能，否则依靠R4载波进行数据业务承载，将极大消耗码资源，对CS话音用户资源占用太大。另外在技术成熟的情况下，尽快部署HSUPA，避免目前由于上行码道受限，导致只有3个用户上HSDPA业务的情况。
（4）如果用户在占用TD小区发生上行资源受闲置时，启动话音业务到GSM的转移。
5. 各类业务占用资源的分析
3GPP共定义了四类业务流等级，分别是会话类（ConversationalServices）、流类（StreamingServices）、交互类（InteractiveServices）和背景类（Background services）。针对3G常用的承载业务，分析各类不同业务占用时隙码道资源的情况。
5.1短信业务。
目前短信业务直接由3.4kbit/s的SRB（信令无线承载）进行业务承载。收发短信时短信业务占用一个SF=16的码道。
5.2AMR12.2K的话音业务。
目前对于12.2kbit/s的话音业务，占用连续的两个SF=16的码道。对于目前主载波，由于时隙配比是2：4，除去PCCPCH等公共信道所占用的码道，最多支持15个AMR用户。
5.3视频电话VP业务。
视频电话由于需要64kbit/s的带宽资源，所以单个视频VP电话，需要8个SF=16的码道资源。在时隙配比为2：4的情况下，TD只能同时支持3个视频电话用户。
5.4R4下的分组域无线接入承载业务。
（1）目前我们使用的彩信，流媒体电视等业务都承載在R4下的分组域下。用户使用这些业务时，根据用户签约信息，核心网将分频相应的资源。
（2）对于彩信业务，使用PS交互/背景类64/64kbit/s资源，这样上下行将占用8个SF=16的码道资源。而流媒体电视使用PS交互/背景类128/384kbit/s资源，这样上行占用单个时隙，16个SF=16的码道资源；下行占用三个时隙和48个下行码道。
5.5HSDPA业务。
对于使用HSDPA业务，它支持32kbit/s、64kbit/s、128kbit/s和384kbit/s等各类业务承载。如果上行没有开启HSUPA的情况下，上行各类业务占用资源的情况和R4下的分组域情况类似，而下行则占用所设置的HS-PDSH码资源，具体占用情况取决于终端申请的速率。目前比较典型的业务是G3上网本使用的各类上网业务。
6. 总结
（1）在TD系统中，时隙码道是一个很大的受限条件。按照目前时隙2：4的配置情况下，要求很多PS业务承载在TD网络上，否则会极大浪费时隙码道资源。
（2）话音业务要求是成对的资源。而目前按照表一的各类业务占用码道情况，对于单载波，最多只能支持一个384业务的用户，码资源无法在多用户下共享。除非开启DCCC算法等算法来动态调整用户占用资源情况。目前还没有HSUPA部署，网络最多只能支持3个64kbit/s的用户。要能承载更多的用户的话，必须采取上行降速的办法，如上行速率采用32kbit/s。总之，TD系统是一个码资源非常受限的系统，应尽快开启HSUPA和通过扩载波、开启空分复用等技术方式才能增大系统的容量。比如采用2倍空分复用技术，在相同频率、时隙、码道资源情况下，可以提升吞吐量的一倍。
参考文献
[1]胡宏林，徐景. 3GPP LTE无线链路关键技术[M]. 北京：电子工业出版社，2008.
[2]王竞，王启星，韩璐，等. LTE无线链路关键技术探讨[J]. 电信科学，2009（1）.
[3]董宏波，朱新宁，果敢，等. LTE TDD与LTE FDD的关键过程差异分析[J]. 电信科学，2010（2）.
[4]肖清华. TD-LTE系统能力分析[J]. 移动通信，2011，35（22）.
[5]肖清华，朱东照，汪丁鼎，等. 基于AHP和业务需求的TD-LTE时隙配比法TCAS分析[C]//第九届中国通信学会学术年会论文集. 北京：中国通信学会学术工作委员会，2012.
【关键词】TD-SCDMA；时隙配置；HSDPA；CS；PS
TD-SCDMA slot configuration and typical business resource occupancy analysis
Lu Heng
（Tianyuan Ruixin Communication Technology Co.， LtdXi'anShaanxi710075）
【Abstract】TD-SCDMA， is China's 3G products， its main intellectual property belongs to our country， in the international community enjoy wide acclaim. However， TD-SCDMA in the development of many deficiencies， especially in the slot configuration. This paper mainly analyzes the TD-SCDMA system's time slot allocation principle and the typical 3G user resource occupancy situation， and studies the optimization method of TD-SCDMA to optimize the capacity allocation.
【Key words】TD-SCDMA；Slot configuration；HSDPA；CS；PS
1. 前言
TD-SCDMA（以下均简写为TD）系统采用了多种物理层技术，相对WCDMA和cdma2000系统，从技术上具有更高的频谱利用率。但现网实际情况是，不同业务占用不同的码资源会导致TD系统对系统的干扰还未达到极限，由于码资源受限而出现了系统容量受限的情况。作为码资源非常受限的系统，TD应尽快通过开启HSUPA和扩载波、开启空分复用等技术方式，增大系统的容量以解决此问题。
2. TD设备上下行时隙配置原则说明
（1）多数情况下，TD系统上下行时隙配置及HSDPA配置原则是每个小区都在第二块载波配置HSDPA载波。如每小区有4或3块载波，则根据业务需求量大小在第2块和第3块载波上开启HSDPA功能，若小区共2块载波，则第2块载波开启HSDPA。每块载波开启3个HSDPA时隙。主载波、辅载波码道配置如图1、2、3所示。图1为主载波码道占用情况，说明如图1：
（2）其中TS0时隙的第16/0和16/1一般固定由PCCPCH信道占用。16/2～16/5分配给SCCPCH信道使用，16/6和16/7分配给PICH信道使用，16/8分配给PFACH信道使用。可同时支持15个AMR12.2kbit/s的话音电话；剩余的DPCH码道可以用于支持R4的数据业务，可提供34×8=272kbit/s的带宽。需要注意的是R4载波业务的承载能力计算。一个SF=16的码道，采用QPSK调制方式，其空口峰值速率为：单码道空口峰值速率=（数据符号chip数/SF×调制比特TPC&SS&TFCI占用比特数）×每秒子帧数= （704/16×2-8）bit/subframe×200subframe/s=15.2kbit/s
（3）在R4阶段，一般采用1/2、1/3編码，再加上上层重传，SF16单码道承载能力在8kbit/s。单时隙承载能力为128kbit/s。图2是R4载波的码道占用情况，说明如下：
（4）由于TD系统的一副天线无法同时完成收发信息，同一扇区（使用同一副天线）内所有小区的上下行时隙应该是一致的。这样R4载波在上述配置情况下可以同时支持16个AMR12.2kbit/s的话音电话。剩余的下行TS3、4最大可以提供256kbit/s的带宽。图3为第二辅载波（HSDPA载波）。HSDPA码道占用情况，说明如下：
（5）在上行速率设置为64kbit/s的情况下，每个64kbit/s业务需占用8个SF=16的码道。为此上行业务支持3个用户；而下行由于每个H用户需占用两个SF=16的码道（在不开启帧分复用的情况下）的伴随信道，所以下行支持6个用户。综合来看支持只能3个用户。如果上行设置为32kbit/s的话，则可以支持6个用户。
（6）综合以上时隙码道规划，可看出目前在以3个载波的配置情况下，能提供31路AMR12.2kbit/s的话音用户。小区开启HSDPA的载波理论上可以提供1.68Mbit/s的带宽。在这里，一个下行HSDPA时隙，SF=1，采用16QAM调制方式，一个子帧的长度为5ms，其空口峰值速率为：单时隙空口峰值速率=（数据符号chip数/SF×调制比特TPC&SS&TFCI占用比特数）×每秒子帧数=
（704/1×4-0）bit/subframe×200subframe/s=563.2kbit/s
三个时隙理论峰值速率为： 563.2kbit/s×3=1689.6kbit/s=1.68Mbit/s
（7）实际的空口承载能力（即小区容量）和UE所处位置的无线环境、小区中UE个数、小区半径等有较大关系，变化较大。根据外场测试，在单H载波3个HSDPA业务时隙情况下，12个UE并发，系统吞吐量在1.1～1.3Mbit/s，平均每个HSDPA时隙速率在360～430kbit/s。 3. 时隙优化配置的建议
3.1对于TD容量规划的要求。
（1）目前在“重点发展移动宽带业务和基于双模终端的话音业务”的市场定位下，TD全网将采用2：4（上行：下行）时隙配置，以便充分发挥TD网络在非对称时隙配置下增强下行承载业务能力的优势。
（2）数据业务热点区域配置原则：
当小区配置3载频时开启2个载频的HSDPA功能，相应配置6个HS-PDSCH时隙。
当小区载频配置4个时，开启3个载频的HSDPA功能，相应配置9个HS-PDSCH时隙。
3.2TD信道规划情况。
实际规划时，由于网络建设初期，仍以语音业务与视频电话为主，可以暂时不按以上原则进行实施，全网小区统一设置为只开通1个HSDPA载频，配置3个HS-PDSCH时隙。
3.3目前时隙码道配置存在的问题及解决建议。
3.3.1CS业务资源不足。
从以上的分析可以看出，目前的时隙码道配置原则下，3个载波最大可以支持31路AMR12.2kbit/s的话音用户。当用户发起视频电话VP业务后，将在上行占用8个SF=16的码道，这样当VP业务多起来的时候，会发现将会占用大量的码道，支持话音用户的数量将锐减。按照上面的码信道配置，最多支持7个VP业务。另外对于用户上R4的PS业务，码资源也得不到保证。
3.3.2PS业务资源严重不足。
（1）根据理论和在现网实际测试情况来看，各类业务对码资源的占用情况如表一。（注：一个BRU指的是单个SF=16的资源。）
（2）按上面的信道码资源配置情况，结合现网试验，对于3个载波的小区，最多支持2个用户使用384kbit/s的下行R4数据业务（需占用6个下行时隙）。
（3）而对于使用HSDPA业务的用户，在上行使用64kbit/s的情况下，最多支持3个上行64kbit/s下行HSDPA的用户，其中需要有一个或两个SF=16的上行码道，用于传上行控制信道的HS-SICH。
3.4结论。
TD系统是一个码资源受限的系统。3个载波的小区，最大支持7个视频电话、3个HSDPA用户（上行64kbit/s）和6个AMR12.2kbit/s的话音用户。
现网的情况也是如此，当已经有三个HSDPA的用户在线时，第四个HSDPA用户就无法接入，主要是上行码资源受限的原因。
4. 信道码资源优化建议
（1）主载波或第一辅载波的TS3/TS4两个时隙可以考虑用作MBMS通道，如图4所示。
图4TS3/4时隙可用作MBMS通道
（2）对于使用HSDPA的用户，建议上行不使用64kbit/s而采用32kbit/s，主要考虑是目前HSDPA数据卡如果使用64kbit/s业务类型，则整个HSDPA载波最多支持3个用户，而上行如果采用32kbit/s，则可以支持6个用户使用HSDPA业务（各类业务对码资源占用情况见表1）。
（3）由于没有确切的数据业务使用模型，如果随着数据业务量上来后，建议除主载波外，其他载波都要开启HSDPA功能，否则依靠R4载波进行数据业务承载，将极大消耗码资源，对CS话音用户资源占用太大。另外在技术成熟的情况下，尽快部署HSUPA，避免目前由于上行码道受限，导致只有3个用户上HSDPA业务的情况。
（4）如果用户在占用TD小区发生上行资源受闲置时，启动话音业务到GSM的转移。
5. 各类业务占用资源的分析
3GPP共定义了四类业务流等级，分别是会话类（ConversationalServices）、流类（StreamingServices）、交互类（InteractiveServices）和背景类（Background services）。针对3G常用的承载业务，分析各类不同业务占用时隙码道资源的情况。
5.1短信业务。
目前短信业务直接由3.4kbit/s的SRB（信令无线承载）进行业务承载。收发短信时短信业务占用一个SF=16的码道。
5.2AMR12.2K的话音业务。
目前对于12.2kbit/s的话音业务，占用连续的两个SF=16的码道。对于目前主载波，由于时隙配比是2：4，除去PCCPCH等公共信道所占用的码道，最多支持15个AMR用户。
5.3视频电话VP业务。
视频电话由于需要64kbit/s的带宽资源，所以单个视频VP电话，需要8个SF=16的码道资源。在时隙配比为2：4的情况下，TD只能同时支持3个视频电话用户。
5.4R4下的分组域无线接入承载业务。
（1）目前我们使用的彩信，流媒体电视等业务都承載在R4下的分组域下。用户使用这些业务时，根据用户签约信息，核心网将分频相应的资源。
（2）对于彩信业务，使用PS交互/背景类64/64kbit/s资源，这样上下行将占用8个SF=16的码道资源。而流媒体电视使用PS交互/背景类128/384kbit/s资源，这样上行占用单个时隙，16个SF=16的码道资源；下行占用三个时隙和48个下行码道。
5.5HSDPA业务。
对于使用HSDPA业务，它支持32kbit/s、64kbit/s、128kbit/s和384kbit/s等各类业务承载。如果上行没有开启HSUPA的情况下，上行各类业务占用资源的情况和R4下的分组域情况类似，而下行则占用所设置的HS-PDSH码资源，具体占用情况取决于终端申请的速率。目前比较典型的业务是G3上网本使用的各类上网业务。
6. 总结
（1）在TD系统中，时隙码道是一个很大的受限条件。按照目前时隙2：4的配置情况下，要求很多PS业务承载在TD网络上，否则会极大浪费时隙码道资源。
（2）话音业务要求是成对的资源。而目前按照表一的各类业务占用码道情况，对于单载波，最多只能支持一个384业务的用户，码资源无法在多用户下共享。除非开启DCCC算法等算法来动态调整用户占用资源情况。目前还没有HSUPA部署，网络最多只能支持3个64kbit/s的用户。要能承载更多的用户的话，必须采取上行降速的办法，如上行速率采用32kbit/s。总之，TD系统是一个码资源非常受限的系统，应尽快开启HSUPA和通过扩载波、开启空分复用等技术方式才能增大系统的容量。比如采用2倍空分复用技术，在相同频率、时隙、码道资源情况下，可以提升吞吐量的一倍。
参考文献
[1]胡宏林，徐景. 3GPP LTE无线链路关键技术[M]. 北京：电子工业出版社，2008.
[2]王竞，王启星，韩璐，等. LTE无线链路关键技术探讨[J]. 电信科学，2009（1）.
[3]董宏波，朱新宁，果敢，等. LTE TDD与LTE FDD的关键过程差异分析[J]. 电信科学，2010（2）.
[4]肖清华. TD-LTE系统能力分析[J]. 移动通信，2011，35（22）.
[5]肖清华，朱东照，汪丁鼎，等. 基于AHP和业务需求的TD-LTE时隙配比法TCAS分析[C]//第九届中国通信学会学术年会论文集. 北京：中国通信学会学术工作委员会，2012.