（通信与信息系统专业论文）tdhsupa无线资源分配策略研究.pdf

重庆邮电大学硕士论文 摘要 摘要 随着3 g 业务的迅猛发展，用户对上行传输业务的速率要求也越来越高。为了进 一步提高t d s c d m a 系统的上行业务速率，改善用户满意度。3 g p p 在r 7 版本中提 出t d h s u p a 技术标准作为其上行增强技术。t d h s u p a 技术通过引入基于n o d eb 的快速调度、h a r q 、a m c 和p c 等关键技术，使得t d 系统的上行峰值速率能达到 2 2 m b i t s 。本文是基于t d h s u p a 技术来对无线资源的分配方案进行研究。 本文首先介绍了t d - h s u p a 系统的技术特点、信道结构及新增关键技术，并分析 了t d - h s u p a 系统的分组调度原理，包括了轮询算法( 际) 、最大载干比算法( m a xc i ) 和正比公平算法( p f ) ，通过对上述三种调度算法仿真结果的分析可知，三种调度算 法在t d - - h s u p a 系统中的运用均存在一定的缺陷。 由于在t d - h s u p a 系统中引入了非调度传输机制，而且非调度传输能较好地保证 时延比较敏感、业务速率相对平稳的业务质量要求，所以应在t d - h s u p a 系统的资源 分配过程中加入非调度传输机制，以使t d - h s u p a 系统中的时隙和码道资源得到更充 分的利用，并提高用户的体验度。 本文设计出一种包含非调度机制的t d _ h s u p a 系统资源分配方案，该方案利用了 非调度资源的周期性间隔时间来进行调度数据的传输，使得调度传输能利用r n c 分配 给非调度传输的物理资源，提高了t d - h s u p a 系统的资源利用率。 最后建立t d h s u p a 系统仿真环境，并设计仿真流程，对小区模型、u e 移动模 型、业务源模型等模块做了介绍；然后对以上提出的分析过程进行了仿真验证，在 吞吐量、平均速率、平均时延和公平性等系统性能方面进行了仿真比较，并对结果 进行了详细的分析。文章在最后进行了全文的总结，并分析了本课题下一步要研究 的问题。 关键词：t d h s u p a ；资源分配；非调度：调度信息 重庆邮电大学硕士论文 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to f3 gb u s i n e s s ，u s e r sd e m a n dah i g h e rr e q u i r e m e n to f t h eu p l i n kt r a n s m i s s i o nr a t e t of u r t h e re n h a n c et h et d - s c d m a s y s t e m su p l i n kt r a n s f e r r a t e ，3 g p pd e v e l o p e dt h et d - h s u p at e c h n o l o g ys t a n d a r d si nr 7 笛i t su p l i n k e n h a n c e m e n tt e c h n o l o g y t d h s u p at e c h n o l o g ym a k e st h eu p l i n kp e a kr a t e so ft d s y s t e mu pt o2 2 m b i t sb yi n t r o d u c i n gs o m ek e yt e c h n o l o g i e s ，s u c h 嬲t h ef a s ts c h e d u l i n g b a s e do nn o d eb ，h a r q ，a m ca n dp c m sp a p e ri sp r e c i s e l yo nt h er e s e a r c ho f w i r e l e s sr e s o u r c e sa l l o t a t i o nf o rt d h s u p a f i r s t l y , t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h ef e a t u r e s ，c h a n n e l s t r u c t u r ea n dt h en e wk e y t e c h n o l o g i e so ft h et d - h s u p as y s t e m , a n da n a l y s i n gt h et h e o r yo fp a c k e ts c h e d u l i n gi n t d h s u p as y s t e m ，i n c l u d i n gr rs c h e d u l i n ga l g o r i t h m 、m a xc is c h e d u l i n ga l g o r i t h m a n dp fs c h e d u l i n ga l g o r i t h m 1 1 1 es i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a tt h r e es c h e d u l i n ga l g o r i t h m t h e r ea r ec e r t a i nd e f e c t si nt h r e ek i n d so fs c h e d u l i n ga l g o r i t h mf o rt d - h s u p a n l en o n - s c h e d u l i n gt r a n s m i s s i o nm e c h a n i s mi si n t r o d u c e di nt d h s u p as y s t e m , a n di tc a ne l l s u r eq u a l i t yr e q u i r e m e n t so fd e l a yb e i n gm o r es e n s i t i v e ，s on o n s c h e d u l i n g t r a n s m i s s i o nm e c h e a n i s ms h o u l db e e na d d e dt ot d h s u p as y s t e m i no r d e rt om a k i n g t i m es l o ta n dc o d er e s o u r c e sg e tm o r ef u u yu t i l i z e da n de n h a n c eu s e r se x p e r i e n c e d e g r e e s 砸sp a p e ri sd e s i g n e da na l l o c a t i o nm e t h o di n c l u d i n gn o n s c h e d u l i n gm e c h a n i s m f o rt d h s u p as y s t e m n l em e t h o du s e dp e r i o d i ct i m eo fn o n - s c h e d u l i n gr e s o u r c e st o t r a n s m i t es c h e d u l i n gd a t a i m p r o v i n gp h y s i c a lr e s o u r c eu t i l i z a t i o no f i d h s u p as y s t e m f i n a l l y , t h i sp a p e re s t a b l i s h sas i m u l a t i o ne n v i r o n m e n tf o rt h et d h s u p as y s t e m , a n d d e s i g n sap r o c e s s i o nt ot h es i m u l a t i o n , a n dt h e n , g i v e sa i n t r o d u c t i o nt ot h em o d u l eo f s y s t e m ，s u c ha st h ec e l lm o d e l 、u em o b i l i t ym o d e l 、b u s i n e s ss o u r c em o d e l s a n ds oo n n l i sp a p e rg i v e sas i m u l a t i o na n dc o m p a r i s o nt ot h ed e s i g n e dm e t h o d ，s u c ha st h r o u g h p u t , f a i r n e s s ，a v e r a g et i m ed e l a ya n ds oo n f i r m l yaf u l ls u m m a r ya n da n a l y s i so ff u r t h e r r e s e a r c hd i r e c t i o n sa r eg i v e n k e y w o r d s ：t d h s u p a , r e s o u r c ea l l o c a t i o n , n o n - s c h e d u l i n g , s c h e d u l i n gi n f o r m a t i o n 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 第一章绪论 t d s c d m a 以t d d l 2 8 m h z 的方式进入到3 g p p 标准后，作为具有我国自主 知识产权的第三代移动通信核心技术，在国家的大力支持和发展下，取得了飞速的 进步，为了满足更多、更高的业务和更高频率的要求，更进一步提高t d s c d m a 技术的传输速率，3 g p p 在r 5 的版本中引入了t d s c d m ah s d p a 技术做为t d d 技术中的下行链路增强技术，在2 0 0 6 年3 月，3 g p p 在r 7 的版本中继续引入了t d d 制式下的上行链路增强技术( t d s c d m ah s u p a 技术) ，本文研究在t d h s u p a 技术中的无线资源分配问题。下面将介绍本课题的研究背景、研究内容、研究意义。 1 1 研究背景 随着移动通信和互联网通信的日益融合、数据通信的显著增长以及越来越普及 的多媒体应用带来了能够提供更大带宽、更大容量和更灵活服务的第三代移动通信 系统。为了减少目前存在的各大网络之间的不兼容性，世界性的标准i m t 2 0 0 0 ( 国 际移动通信) 应运而起，i t m 2 0 0 0 所支持的网络被称之为第三代移动通信系纠， 简称3 g 。t d s c d m a 作为我国具有自主知识产权的3 g 通信制式，是中国通信产 业百年发展历史上的重大突破。作为国际电联的3 种3 g 主流标准之一，可以全面 满足i m t - 2 0 0 0 的基本要求。t d s c d m a 标准是一种时分双t ( t d d ) 的移动通信 系统，只用一段频率就可以完成通信的收信和发信。相比w c d m a 和c d m a 2 0 0 0 网络，t d s c d m a 网络是t d d 和c d m a 、t d m a 技术相结合，有很好的技术优 势：第一个优势，频谱利用率高，只需要一个1 6 m 带宽就可以通信；第二个优势， t d s c d m a 采用智能天线、联合检测等先进技术，可以提高系统容量；第三个优势， t d s c d m a 更适合传输不对称的互联网业务【2 】。从全球频率划分来看，各国都为 t d d 预留了频段，使t d s c d m a 实现全球漫游成为可能。 随着3 g 业务的快速发展，用户对于3 g 系统的速率、时延、可靠性等都提出了 更高的要求，因此，3 g p p 组织在r 5 中引入高速下行分组接入( h s d p ah i g hs p e e d d o w n l i n kp a c k e ta c c e s s ) 技术，来提高下行峰值速率，3 g p pr 5 中引入的h s d p a 技术，使t d 系统的下行单载波最高传输速率达到2 s m b i t s ，引入了n 频点方案后， 三载波传输速率最高可支持9 4 m b i t $ ，h s d p a 通过采用a m c 、h a r q 、和快速调 度等技术，较大幅度地提高了下行速率。随着人们对移动通信的质量和内容的要求 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 逐渐提高，用户业务对上行速率的要求也日益提高，例如比较普遍的g a m e i n g 业务， 要求上行提供稳定地较高速的吞吐量，尤其是g a m e i n g 用户较多时，对上行的总体 吞吐量要求更高，因此，t d s c d m ah s u p a 技术在r 7 版本被3 g p p 写入协议。 t d s c d m a h s u p a 技术通过应用a m c 、h a r q 、1 6 q a m 高阶调制、基于n o d eb 控制的快速调度以及上行干扰控制等关键技术以提高上行峰值速率和上行吞吐量， 改善用户体验的满意度。t d h s u p a 技术可使系统上行峰值速率达到2 2 m b i t s 。中 国通信标准化协会( c c s a ) 也在2 0 0 7 年建立t d h s u p a 行标立项，保持与3 g p pr 7 的关键技术一致，并兼容c c s a 的多载波行业标准【3 】。 t d h s u p a 与它的前续版本相比较，在物理层增加了新的增强专用信道 ( e d c h ) 和与其相对应的上行物理信道【4 】( e p u c h ) ，e d c h 用于传输上行增强 数据业务，该信道支持变速率传输、快速h a r q 和快速分组调度。为了完成相应的 控制、调度和反馈，t d h s u p a 系统还在物理层引入了随机接入上行控制信道 ( e u c c h ) 、绝对授权信道( e a g c h ) 以及h a r q 指示信道( e - h i c h ) 。t d h s u p a 系统还通过在u e 和n o d eb r n c 的m a c 层分别引入了m a c e 和m a c e 实体， 来完成相关的调度、优先级处理、反馈和重传等功能。而且在t d h s u p a 中，由于 调度器从r n c 下放到了n o d eb ，网络侧的资源授权和a c k n a c k 的反馈就能直 接由n o d eb 侧的m a c - e 子层给出，因此能大大的提高资源分配的速度，减少了系 统传输的时延，提高了系统的整体吞吐量。在t d h s u p a 系统中，除了传统的基于 授权的调度传输外，还引入了非调度传输来保证对时延比较敏感、以及业务速率相 对平稳的业务质量的要求，非调度适合承载的业务类型有保证比特速率要求的g b r 业务和对q o s 要求相对较高的s r b 业务。 为了提高上行系统的整体吞吐量和传输速率，t d h s u p a 还引入了以下的关键 技术：基于n o d eb 的快速调度、混合自动重传请求( h a r q ) 、高阶调制( 1 6 q a m ) 等。由于这一系列关键技术的引入，t d h s u p a 系统的总体性能得到了较大的提高。 通过对已有调度算法的介绍我们可以看出，已有调度算法没有结合t d h s u p a 系统的具体信道特点，已有的调度算法都是针对w c d m a 系统，并没有结合 t d h s u p a 中非调度机制的特点。因此结合t d h s u p a 中的非调度机制来研究无线 资源的分配是重要研究内容。 1 2 课题研究内容 本课题将首先对已有调度算法进行研究，如轮询算法( r r ) 、最大载干比算法 ( m a xc i ) 、正比公平算法( p f ) ，然后通过仿真从吞吐量、时延、公平性等方面研 究分析了它们运用在t d h s u p a 系统中的性能区别。 2 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 目前，相对于t d h s u p a 中的调度传输机制，在t d h s u p a 中引入了非调度 传输的机制，非调度传输主要是用来承载时延要求相对较高的业务。非调度传输机 制中物理资源的配置是在r n c 端完成的，当用户在刚建立无线链接的时候，r n c 会根据业务承载的需求，半静态地为该用户分配非调度的传输资源。但是非调度传 输资源属于半静态专用资源，对它分配的资源如果没有用来传输非调度的数据，就 会造成资源上的浪费。基于以上分析，本论文将研究在t d h s u p a 系统的调度机制 和非调度机制中，如何来合理的进行物理资源的分配，最大限度的满足用户体验度， 提高t d h s u p a 系统的性能。 t d h s u p a 是3 g p p 在r 7 版本中加入的上行增强传输技术，本文对具有我国 自主产权的t d s c d m ah s u p a 技术中的调度和非调度传输进行了研究，涉及到无 线通信传输领域中的通信系统中的数据传输，针对非调度传输的过程是以帧分配方 式周期性的传输，其周期性的传输间隔时间可以用来进行调度数据的传输和发送。 设计出一种包含非调度机制的资源分配方法，合理利用系统为非调度传输分配的物 理资源来进行调度数据的传输，提高用户的使用感受和系统的吞吐量。 1 3 本文结构安排 本课题受大唐移动通信设备有限公司和重庆邮电大学合作的国家科技重大专项 “t d h s u p a 系列化商用无线系统设备研发与产业化( 项目编号： 2 0 0 9 z x 0 3 0 0 1 0 0 4 0 2 ) 的资助，本文的重点为：非调度传输在t d h s u p a 系统中的 分析，无线资源的分配方案对系统容量的影响分析。全文共分为六章，每章主要内 容介绍如下： 第一章是绪论，主要介绍了本课题的研究背景和现状，提出本课题的研究内容、 课题来源及本文的结构安排。 第二章介绍了t d h s u p a 系统，并针对t d h s u p a 系统的特点，重点对新增 的专用信道及关键技术等进行了介绍。 第三章主要内容为：1 、首先详细阐述了分组传输的原理，介绍了三种基本调度 算法：轮询算法( r r ) 、最大载干比算法( m a xc i ) 、正比公平算法( p f ) ，并比较 分析了三种算法应用在t d h s u p a 系统中的性能。2 、分析了t d h s u p a 中时分 和码分两种资源分配方式的区别，并通过仿真结果进行了性能的比较。3 、研究了三 种算法在t d h s u p a 系统中的时延性能，通过仿真对结果进行了比较分析。 第四章首先详细阐述了t d h s u p a 系统中引入的非调度机制，并对调度和非调 度传输的复用进行了详细研究分析。设计出一种包含非调度机制的资源分配方法， 该方法有效地提高了无线资源的利用率，使得系统性能有了一定的提高。 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 第五章搭建了t d h s u p a 仿真平台，对t d h s u p a 系统中的仿真功能模块和 仿真关键算法进行了介绍。建立了仿真模型，如小区环境、u e 移动模型、业务源 模型等。 第六章总结了全文所做的工作，并分析了本文需要进一步研究的问题。 4 重庆邮电大学硕士论文 第二章t d h s u p a 系统介绍 第二章t d h s u p a 系统介绍 本章将介绍t d - h s u p a 系统的特点、信道结构以及其中的关键技术。h s u p a 是t d s c d m a 系统在r 7 版本的技术特征，实现了对上行业务速率的增强，通过应 用a m c 、h a r q 、1 6 q a m 高阶调制、n o d eb 控制的快速调度以及上行干扰控制等 关键技术以提高上行峰值速率和上行吞吐量，改善用户体验的满意度。t d h s u p a 技术通过引入增强信道及n o d eb 控制的快速调度、h a r q 以及a m c 等关键技术， 使得t d s c d m a 系统的上行单载波峰值速率可达到2 2 m b i t s 。 2 1 ) - h s l ) a 系统特点 t d h s u p a 是t d s c d m a 的上行链路方向针对分组业务的优化和演进， h s u p a 的标准在3 g p pr 7 规范中提出，引入了包括n o d eb 快速调度、h a r q 、a m c 等增强技术，在单载波的情况下，支持2 2 m b i t s 的上行数据速率，而t d s c d m a 在 c c s a 中的标准化工作在2 0 0 7 年已开始展开，其目的是将3 g p p 的单载波h s u p a 方案引入到c c s a 的n 频点和多载波协议框架中，从而提高小区吞吐量和用户期望 的峰值速率，采用t d h s u p a 技术，可使t d h s u p a 系统的上行峰值速率达到 2 2 m b p s ，同时传输时延大大降低【5 l 。 h s u p a 研究的主要目的有：提高上行覆盖和容量，减小传输时延，有效控制上 行链路的干扰。 基于演进的考虑，在保证r 9 9 版本结构的同时，t d h s u p a 对系统的改动主要 在终端u e 和n o d eb 的物理层和m a c 层，在u e 和n o d eb r n c 的m a c 层引入 了m a c e 和m a c - e s 实体，完成相关调度、优先级处理、反馈、重传等功能，物 理层承载方面，t d - h s u p a 引入了新的增强专用信道( e d c h e n h a n c e dd e d i c a t e d c h a n n e l ) 和对应的e - d c h 上行物理信道( e p u c h ) ，同时，为了完成相应的控制、 调度、和反馈，h s u p a 在物理层还引入了e d c h 随机接入上行控制信道 ( e r u c c h ) 、e d c h 绝对授权信道( e a g c h ) 、和e - d c hh a r q 指示信道 ( e h i c h ) 三条物理信道1 6 】。图2 1 和图2 2 分别展示了u e 端的m a c e e s 、和n o d e b 端的m a c - e 结构， 5 重庆邮电大学硕士论文第二章t d h s u p a 系统介绍 a o t , c k 相关的 信息上行信 僵c 卜 e - o g o t 图2 1u e 端m a c - e e s 实体细节 图2 2n o d eb 端m a c - e 实体细节 _ c - 控捌蕾 ，i - 、- - 一 、| “ i l w k _ t d h s u p a 上行增强技术的特点有 7 1 ： 第一：新增物理和传输信道 t d h s u p a 增加了增强专用信道( e d c h ) 以实现分组数据专用传输的功能。物 理层承载方面，t d h s u p a 增加了e - d c h 上行物理信道饵p u c h ) 来承载相应的传 输信道e d c h ；还新增了e d c h 上行控制信道( e u c c h ) 用于完成传输上行e d c h 控制信息。为了完成相应的控制、调度和反馈，t d h s u p a 在物理层引入了e - d c h 的随即接入上行控制信道( e r u c c h ) 、e d c h 绝对授权信道( e a g c h ) 和e - d c h h a r q 指示信道( e - h i c h ) 等3 条物理控制信道。 第二：m a c e m a c - c s 实体 6 重庆邮电大学硕士论文 第二章t d h s u p a 系统介绍 t d h s u p a 系统在u e 和n o d eb r n c 的m a c 层新增加了m a c e m a c e s 实 体，用于完成相关调度、反馈、重传等功能。网络侧资源授权和a c k n a c k 反馈 直接由位于n o d eb 的m a c - e 子层确定，这种方式显著地提高了调度和传输重传的 速度，减少了数据传输的整体时延。网络侧m a c - c s 子层位于r n c ，用于保证数据 包的按序传输捧j 。 第三：基于n o d eb 的快速调度 在t d h s u p a 系统中，较大的改动就是n o d eb 代替r n c 控制u e 的调度功能， 在r 9 9 r 4 r 5 用户设备( u e ) 上行调度和传输速率是通过r n c 完成，r n c 无法根 据小区负载和u e 的信道状况变化快速地控制u e 的传输速录，而在h s u p a 中，由 n o d eb 代替r n c 来直接控制u e 的传输速率和时间，这样就省去了i u b 接口上的 传输过程以及对重传、u e 缓存测量的快速反馈，使得传输时延大大降低，提高了 系统了吞吐量，另外，n o d eb 快速调度在资源分配和干扰控制方面也有很大的优势， 有效地缓解码道资源受限以及快速适应无线环境变化。h s u p a 中的资源分配方案是 以最大化系统吞吐量为目标，尽量保证用户间的公平性，以确保不同业务流的q o s 要求。 第四：混合自动重传请求( h a r q ) h s u p a 技术在u e 和n o d eb 之间的m a c 层增加了h a r q 技术作为h s u p a 系统的链路自适应技术之一，混合自动重传请求( h a r q ) 是a r q 的一种增强，混 合自动重传请求是前向纠错编码( f e c ) 技术和自动请求重传( 趾) 技术的结合f 9 j ， h a r q 在接收端先使用f e c 对数据传输的错误进行纠正，如果错误范围超过了纠错 编码的能力，则将错误数据先缓存起来并发送反馈给发送端通知其重传错误的数据， 各次传输的数据依据不同合并准则合并后进行解码，如此循环直到传输正确或者重 传次数超过最大允许重传次数，a r q 是一种检错重传技术。在r 4 版本中，数据包 的重传是由r n c 控制下的r l c 完成的。由于重传涉及r l c 信令和i u b 接口传输， 造成重传延时很大。t d h s u p a 和t d h s d p a 一样，也引入了混合自动重传请求 ( h a r q ) ，使得数据包的重传可以在u e 和n o d eb 问直接进行，绕开了l u b 接口传 输，大大降低了时延，快速重发还允许上行链路以更高的误块率( b l e r ) 运行， 允许在给定的数据速率下以更低的功率级开始传输，最终使得小区的覆盖面扩大。 第五：高阶调制和5 m s t l l 由于系统带宽的限制，为了进一步提高频带利用率和峰值数据速率，t d h s u p a 系统中引入了1 6 q a m 调制技术，引入1 6 q a m 后，理论峰值数据速率是采用q p s k 的两倍，采用了高阶调制技术，必然对信道条件要求更为苛刻，根据理论分析，同 样的平均符号功率，q p s k 调制解调具有更高的可靠性；同时，对于固定的编码方 式，低编码速率比高编码速率具有更高的可靠性，t d h s u p a 采用5 r n s 作为传输时 7 重庆邮电大学硕士论文第二章t d h s u p a 系统介绍 间间隔口t i ) 的长度，与系统的子帧长度一致，这样使网络侧可以更好地跟踪和控制 信道的变化，降低了时延，提高了调度速度。 第六：自适应编码调$ o ( a m c ) 和功率控制( p c ) a m c 是t d h s u p a 中采用的主要链路自适应技术，自适应周期为5 m s ，它可 以依据用户信道质量状况的动态变化，调整数据使用的调制和编码方式，a m c 通 过改变调制方式和信道编码率来调整传输速率，t d h s u p a 技术中，针对上行增强 数据信道e d c h ，采用了a m c 和p c 相结合的链路自适应技术，在t d h s u p a 系 统中，功率控制的作用已经不是用来克服“远近效应 了，而是在n o d eb 的功率 许可范围内，使l y e 的发送功率能够跟踪信道衰落和上行干扰的变化，辅助n o d eb 的调度，以便达到控制上行干扰的目的，从而尽量提升系统的容量。 t d 。h s u p a 调制目前采用q p s k 和16 q a m 两种方式。对于信道环境较好用户， 会采用较高的调制等级和较高的编码速率( 例如1 6 q a m r = i 的码率) ，而在接近小 区边缘，信道环境较差的用户，会采用较低的调制等级和编码速率( 例如q p s k r 1 2 的码率) 。表2 1 给出了q p s k 和1 6 q a m 编码率和吞吐率。通过高阶的调制和效率 更高的编码效率等技术，t d s c d m a 的单载波上行最高支持2 2 m b i t s 的速率。 表2 1调制方式与编码率和吞吐率的关系 调制方式编码率吞吐率 1 42 8 1 l c b i t s q p s k 2 45 6 3 k b i t s 3 48 0 0k b i f f s 2 41 1 2 mb i f f s 1 6 q a m 3 ，41 6 8 m b i f f s 4 42 2 4 m b i f f s 2 2t d h s u p a 信道结构 t d h s u p a 引入了新的增强专用信道( e d c h ) 和对应的e d c h 上行物理信道 p u c h ) 。为了完成相应的控制、调度和反馈，t d h s u p a 在物理层引入了e - d c h 随机接入上行控制信道( f _ , - r u c c h ) 、e d c h 绝对授权信道( e - a g c h ) 和e d c h h a r q 指示信道( e - h i c h ) 等3 条物理控制信道1 0 1 。 2 2 1e r u c c h 信道 e r u c c h 信道用于l i e 在没有资源授权的情况下请求授权以进行数据传输，其 8 重庆邮电大学硕士论文 第二章t d h s u p a 系统介绍 传输方式为抢占式的接入方式，过程与物理随机接入信道( p r a c h ) 相同，并且可以 和p r a c h 共享物理码道。其内容为e - d c h 无线网络临时识别( e r n t t ) 和当前的调 度信息( s i ) 。对于当前有资源授权的u e 来说，也可以将u e 当前的调度信息复用在 e p u c h 的m a c ep d u 中传给n o d eb ，以达到调度请求的目的。 e r n t i 就是u e 的e d c h 无线网络标识，占用1 6 b i t 。 调度信息( s i ) 包含以下几类信息： ( 1 ) 服务小区和邻小区路径损耗( s n p l ，5 b i t ) n o d eb 可以用s n p l 来帮助估计每个u e 产生的小区内干扰程度，从而估计绝 对授权功率值和分配的物理资源。 ( 2 ) l i e 功率余量( u p h ，5 b i t ) u p h 域指示了u e 可用的剩余功率，其计算式为： u p h = 生竺 一搬+ 一妇 式2 1 其中，尸眦髓是u e 的最大发射功率，只一妇是信道质量的期望值，由e - a g c h 传递的t p c 信息进行闭环调整，三枷蛔是路径损耗。 ( 3 ) 总e - d c h 缓存区状态( t e b s ，5 b i t ) t e b s 域确定了r r c 请求上报的所有逻辑信道上待传输的数据总量，指示了 r l c 层可用于传输和重传的数据字节数。当m a c 与一个a mr l c 实体相连时，发 送的控制p d u 和在r l c 发送窗之外的r l cp d u 也必须包含在t e b s 中。已发送 的但没有被对等实体否认的r l cp d u 不包含在t e b s 中。 ( 4 ) 最高优先级逻辑信道i d ( h l i d ，4 b i t ) h l i d 域明确指出有待传输数据的最高优先级逻辑信道。如果存在多个带有最 高优先级的逻辑信道，将报告对应于最高缓存区占用的逻辑信道。 ( 5 ) 最高优先级逻辑信道缓存区状态( h l b s ，4 b i t ) h l b s 域指示了h l i d 指定的逻辑信道上待传的数据总量，是t e b s 报告的缓 存区大小范围最大值的百分比值。 e r u c c h 的时隙格式有两种，与e r u c c h 采用的扩频因子相对应。当采用 1 6 倍扩频码时采用时隙格式0 ，当采用8 倍扩频码时采用时隙格式l o ，见表2 2 。 表2 2e - r u c c h 时隙格式 时s fm i d a m b l e n 聪l ns s & n 仔cb i t 时 d d a l 口| 叫d 缸口r 画翮加l dm，加加埘( 2 】 隙 长度( c h i p ) 码字 ( b i t )隙( b i t )( b t )( b i t ) 9 重庆邮电大学硕士论文第二章t d h s u p a 系统介绍 格 ( b i t ) 式 01 61 4 400 & 08 88 8 4 4 4 4 1 0l1 4 4oo & o1 4 0 81 4 0 87 0 47 0 4 e r u c c h 突发格式如图2 3 所示。 e r u c c h 突发结构 3 5 2c h i p 1 4 4c h i p 3 5 2c h i p1 6c h i p 8 6 4c h i p 图2 3e r u c c h 突发格式 2 2 2e a g c h 信道 e - a g c h 信道是一个新的下行物理信道，用于n o d eb 向u e 传递调度资源授权 信息，它主要包括以下信息：( 1 ) 功率授权信息( 5 b i t ) ；( 2 ) 时隙授权信息( 5 b i t ) ； ( 3 ) 码道授权信息( 5 b i t ) ；( 4 ) e h i c h 指示( 2 b i t ) ；( 5 ) e u c c h 的个数指示( 3 b i t ) ； ( 6 ) 资源持续时间指示( 3 b i t ) ；( 7 ) e a g c h 循环系列号( e c s n ) ( 3 b i t ) 。 其中( 6 ) 由高层指定，这样信息长度可能为2 3 或2 6 b i t 。 e a g c h 采用了两条分离的物理信道：e - a g c h1 和e - a g c h2 e - a g c hl 必 须采用表2 3 中的时隙格式5 ，e - a g c h2 必须采用时隙格式0 。d p c h 的所有格式 见3 g p p t s 2 5 2 2 1 中5 a 2 2 4 1 2 。为了e p u c h 功率控制和同步，e - a g c h 必须承 载t p c 和s s ，但不承载t f c i 。 表2 3e - a g c h 时隙格式 时s fm i d a m b l e n 眦in 鼹n 玳 b i t 时 d 嘶q | d ，幽插廊甜( 1 )，加倒( 2 】 隙 长度( c h i p ) 码字 ( b i t ) 隙 ( b i t ) ( b i t ) ( b i t ) 格 ( b i t ) 式 01 61 4 40 o & 08 88 8 4 44 4 51 61 4 40o & 08 88 44 44 0 图2 4 分别给出了e a g c h1 和e a g c h2 的突发结构。 1 0 重庆邮电大学硕士论文第二章t d h s u p a 系统介绍 s ss y m b o l t p cs y m b o l e - a g c h1 突发结构 d a t as y m b o l lm i d a m b l elii d a t as y m b o l ig p 2 2 3e p u c h 信道 u e 收到n o d eb 中m a c e 实体发送的a g 命令后，由e p u c h 信道进行数据 传输。e p u c h 物理资源被定义为非调度资源和调度资源。非调度资源由r n c 通过 高层信令进行分配，而调度资源由n o d ebm a c - e 的调度实体进行控制分配。 e p u c h 支持以下物理层特性： ( 1 ) 有效扩频因子1 6 、8 、4 、2 、l ； ( 2 ) q p s k 1 6 q a m 调制； ( 3 ) e u c c h 的传输； ( 4 ) 发送功率控制( t p c ) 的传输； ( 5 ) 1 6 c h i p 长度的保护间隔； ( 6 ) 可以采用默认的和u e 特定的m i d a m b l e 分配方式。 在e p u c h 中，还复用着一条特殊的e d c h 上行控制信道( e u c c h ) 。e p u c h 的时隙格式与e u c c h 密切相关。e u c c h 作为传输上行e d c h 控制信息的信道， 直接映射到e p u c h ，单个时隙内是否有e p u c h 和e - u c c h 复用，以及一个e d c h t 1 1 内e u c c h 的个数都取决于高层的配置，及调度的e - u c c h 个数由e a g c h 分配，非调度的e u c c h 个数由r r c 信令分配。e u c c h 必须始终伴有发送功率 控制( t p c ) 命令字。如果一个时隙不发送e u c c h ，那么也不发送t p c 。 e u c c h 传输的上行控制信息有： ( 1 ) 传输块大小选择码( t r a n s p o r tb l o c ks i z eo f t h es e l e c t e de t f c ) ，6 b i t ； ( 2 ) 重传序列号( r e t r a n s m i s s i o ns e q u e n c en u m b e r ) ，2 b i t ； ( 3 ) h a r q 进程i d ( h a r qp r o c e s si d ) ，2 b i t 。 其中，传输信道的调制格式可以由传输块大小推断出，所以没有传输。这1 0 b i t 重庆邮电大学硕士论文 第二章t d h s u ) a 系统介绍 的数据使用( 3 2 ，1 0 ) 第二阶r e e d - m u l l e r 的子码进行编码，得到3 2 b i t 的序列。 e u c c h 信道具有以下特征： ( 1 ) 长度为3 2 物理信道比特； ( 2 ) 映射到e p u c h 的数据域； ( 3 ) 以e - a g c h 中码道信息指定的扩频因子扩频； ( 4 ) 采用q p s k 调制。 e u c c h 信息和e - d c h 数据的位置如图2 3 所示。当一个e d c h 数据块在一 个丌i 内的n 个时隙上传输时，将存在多条e p u c h 。所有e u c c h 的重复均匀地 分布在多个e - p u c h 信道上，其分布方式如式( 2 2 ) ： s = k + l ，尸 o 佑e t 磅i b c 州f - l 王2 0 2 毛3 毛4 4 , 辁l 2 i 物理信遒触5 ：r 印础h ，h “- i t 啊融_ b 岫咄时砌删t 0 。1 工3 4 ( 连续分配h 3 ：物夏佰道( c o d e3 m t 蛔i 哺 f i o d 1 6 i k o c a t i o ah g 血1 3 a a i v a t i o a 臼t i - ik 轴b 缸m n u m b c p l ；- 加蠡“- 7 0s u b 4 口：3 e - 7 2 3 。3 9 5 ， 图4 2 非调度传输中的帧分复用 图4 2 为非调度传输中的帧分复用示意图，i 矾c 分配的物理资源由r e p e t i t i o n p e r i o d 、r e p e t i t i o nl e n g t h 、a c t i v a t i o nt h n e 、s u b f r a m en u m b e r 等参数给出【2 6 】。其中 的r e p e t i t i o np e r i o d 表示重复的周期长度，即表示了给非调度分配多少个阿， r e p e t i t i o nl e n g t h 表示每个周期的重复长度，a c t i v a t i o n l a n e 表示了非调度资源的激 活时间，s u b f r a m en u m b e r 是由r n c 来进行配置。当r n c 为l i e 的非调度分配了物 理资源，根据r n c 配置给u e 的参数可以计算出o f f s e t