一个扇区n个频点使用共同的广播信道的实现方案研究.docx

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一个扇区n个频点使用共同的广播信道的实现方案研究

文档控制

1引言5

1.1编写目的及背景概述5

1.2预期读者和阅读建议5

1.3文档约定5

1.4参考资料5

2建议方案5

3标准方面的影响6

3.1物理层6

3.2高层6

3.3Iub接口的影响8

4RRM算法影响9

4.1接纳控制9

4.2切换10

4.3DCA11

4.4小区重选12

4.5功率控制12

4.6负荷拥塞控制（LCC）13

4.7无线链路监测（RLS）13

4.8包调度（PS）13

5对RNC实现的影响14

5.1对RNC内部实现的影响14

5.2对RNC的Iub接口实现的影响15

5.3对RNC的RRM算法实现的影响15

6对NodeB实现的影响16

6.1对NodeB处理流程的影响16

6.1.1启动流程16

6.1.2多载频小区辅载频故障处理16

6.1.3多载频小区主载频故障处理16

6.1.4单载波小区频点故障或多载波小区最后一个频点故障17

6.1.5校准流程17

6.2对软硬件设计上的影响18

6.2.1对硬件设计的影响18

6.2.2对软件设计的影响19

7对UE实现的影响21

7.1对UE物理层的影响21

7.2对UE高层协议的影响21

8对网规和网优的影响22

9潜在风险分析22

附录22

附录A：

相关问题的澄清22

1引言

1.1编写目的及背景概述

为了满足下一代数字蜂窝系统中移动用户不断增长的需求，使用扇区化和多载波技术可以减少系统内干扰，并因而增大系统的容量。

小区扇区化的主要优点是抑制了码间干扰，与非扇区化的小区相比，在用户数目相同的条件下，扇区化的小区通信质量将得到提升，或者在维持同样的系统性能的情况下，扇区化能增加小区容纳的用户数目。

根据公司TD-SCDMA系统开发的现状，一个基站覆盖3个扇区，将每个小区的三个扇区中的每个载波看作是独立的逻辑小区，在RRM算法中统一对一个/多个扇区中的三个载波上的资源进行分配。

例如，对于三扇区三载频的情况，则认为有9个逻辑小区，针对每个小区完成独立的操作。

也即9个小区发送各自的导频和广播信息。

在公司2003年12月份召开的会议上，提出在目前系统架构下，每个载波都必须配置一套完整的公共信道，而其中BCH、FACH和PCH为全向信道。

这样，多载波基站在实际组网时不但对发射机功率要求很高，而且，在同频组网的情况下，载波间广播信道的干扰也很严重。

同时系统的效率也非常低。

因此提出了对仅在扇区的一个载频上发送导频和广播信息的研究需求。

本文针对此提议，提出n个频点使用一个共同广播的方案并从标准、算法以及实现等方面分析考虑对现有TD-SCDMA系统的影响。

1.2预期读者和阅读建议

1.3文档约定

本文档实用WORD2000系统编写。

1.4参考资料

1，Threesectorsinsamecarrieroperation，大唐移动FRS

2，Iub接口技术规范3.02，大唐移动内部规范

3，25.2xx；25.3xxx；25.4xxx系列规范，3GPPSpec。

4，2GHzTD-SCDMA系统Uu接口协议规范，CCSA行标

5，2GHzTD-SCDMA系统Iub接口协议规范，CCSA行标

6，2GHzTD-SCDMA系统Iub接口测试规范，CCSA行标

2建议方案

根据对标准的分析，目前Uu接口对于无线资源的操作、配置都是针对一个载频进行的，在Iub接口小区建立的过程中一个Cell-ID也是只配置了一个绝对频点号。

这也是最初确定将每个扇区中的每个载频看作一个逻辑小区的原因。

考虑到仅在扇区的一个载频上发送导频和广播信息的研究需求，建议方案如下，

针对每一扇区，从分配到的n个频点中确定一个作为主载频，在同一个扇区内，仅在主载频上发送DwPTS,UpPTS和广播信息。

针对现在的规范和开发，需要明确指示出主载频，以便NodeB确定在哪个频率上发送广播，而且在信道配置的消息中需要增加频点信息，以便终端和NodeB获得相关内容。

另外一些约定如下：

●主载频和辅助载频使用相同的扰码和基本midamble.

●公共控制信道DwPCH，P-CCPCH，S-CCPCH，PICH，PRACH，以及UpPCH，FPACH等规定配置在主载频上。

●多时隙配置应限定为在同一载频上。

●同一用户的上下行配置在同一载频上。

●辅载频的TS0不使用。

●主载频和辅载频的上下行转换点配置一致.

提出上述约定的原因阐述如下：

目前TD-SCDMA系统采用确定的码分配方案，即终端根据接收到的DwPTS导频码，确定所在小区使用的码组，然后根据对应关系从4个扰码中确定当前使用的扰码和基本midamble码。

由于辅载频上没有DwPTS发送，终端根据导频确定本小区扰码和基本midamble、接收广播均在主载频上完成，进入专用信道转至辅载频时，目前的信道分配消息中没有频点和扰码的信息。

增加频点信息较为简单，而增加扰码，还要考虑扰码和频点的对应，这对以前的码分配方案有重大影响，而且增加了RNC资源分配的复杂性。

对于限制公共控制物理信道在主载频上也综合考虑了实现的复杂性和对目前系统的影响。

首先如果除P-CCPCH，S-CCPCH（FACH，PCH）以外的其他控制信道配置在其他载频上，那么需要对广播信息进行较大的修改，所有信道的配置中都需要指明使用的频率，对RNC来说增加了资源分配和广播信息组织的复杂度。

第二，如果PRACH配置在另外的载频上，终端根据P-CCPCH等估计的路径损耗将不完全适用于开环功控，另外在随机接入过程中终端需要在不同频点间转换，这也增加了UE实现的复杂度。

对于多时隙的支持，如果采用不同频点，将增加对UE的要求，带来实现的复杂。

如果同一用户的上下行配置在不同频率上，那么会影响闭环功率控制、闭环上行同步控制以及波束赋形等过程。

对于主、辅载频的转换点配置一致的限制，主要考虑上下行时隙配置不一致时，邻频将产生严重的交叉干扰。

3标准方面的影响

上述方案，即每个扇区（或频率组）仅在一个载频上发送广播，对Uu接口物理层、层2层3；Iub接口；以及射频等规范影响分析如下：

3.1物理层

主载频的确定，与其他载频的区分，即主载频上发送导频和广播，其他载频不发射，存在如下影响：

●其他载频的DwPTS和TS0的不发射Beaconchannel信息，UpPTS也不使用。

影响规范25.221帧结构部分，需要增加描述说明。

并在25.221中添加对主载频和辅载频的定义。

●确定主载频和辅载频使用相同的扰码和基本midamble码，在25.221和25.223中增加相关描述。

●对公共控制信道，除了DwPCH,P-CCPCH外，其他如S-CCPCH，PICH，PRACH，对25.221物理信道定义部分有影响。

其中根据华为建议，UpPCH和FPACH可以有条件的在辅载频上进行使用。

●Beaconchannel的描述部分需要修改,只对主载频进行定义。

3.2高层

从目前的规范角度分析，对L2MAC/RLC/PDCP/BMC规范均无影响；对L3RRC规范的影响如下：

●需要在涉及到切换的消息中添加频率相关的频率信息。

●不更改系统消息，辅载频相关的测量（同频/异频）通过专用测量消息实现，系统消息中仅包含主频点。

●需要在RRC规范的8.4.0章节中进一步确认同频异频的定义，即增加一句话：

在多频点系统中，同频/异频分别指和工作频点相同/不同（注：

关于同频/异频测量，在测PCCPCH-RSCP时，将根据邻小区主频点与当前工作频点之间的异同来判别是同频还是异频。

）。

●在RRC规范的8.6.6.1章节中，更新相关的对频率信息的描述。

●需要在10.2.39RRCCONNECTIONREQUEST消息中新增IE"UEspecificrequirementindicator"；此外，还需要在10.3.3.42IE"UEradioaccesscapability"中新增IE"UEspecificrequirementindicator"。

●需要在10.3.6.96IE"UplinkTimingAdvanceControl"中新增IE"Frequencyinfo"。

●下述这些消息中包含IE"Frequencyinfo"，因此需要增加相关的频率信息。

以RADIOBEARERRECONFIGURATION消息为例来予以说明，其它几条消息的修改方式是类似的，具体修改参见行标。

10.3.6.36Frequencyinfo

InformationElement/Groupname

Need

Multi

Typeandreference

Semanticsdescription

CHOICEmode

>FDD

>>UARFCNuplink（Nu）

Integer（0..16383）

IfthisIEisnotpresent,thedefaultduplexdistancedefinedfortheoperatingfrequencybandshallbeused[21]

>>UARFCNdownlink（Nd）

Integer（0..16383）

[21]

>TDD

>>UARFCN（Nt）

Integer（0..16383）

[22]

这个IE包含在如下消息中：

10.2.8CELLUPDATECONFIRM

10.2.16aHANDOVERTOUTRANCOMMAND

10.2.22PHYSICALCHANNELRECONFIGURATION

10.2.27RADIOBEARERRECONFIGURATION

10.2.30RADIOBEARERRELEASE

10.2.33RADIOBEARERSETUP

10.2.40RRCCONNECTIONSETUP

10.2.50TRANSPORTCHANNELRECONFIGURATION

以RADIOBEARERRECONFIGURATION消息为例来说明修改方式：

10.2.27RADIOBEARERRECONFIGURATION

InformationElement/Groupname

Need

Multi

Typeandreference

Semanticsdescription

Version

MessageType

UEInformationelements

……

CNinformationelements

……

UTRANmobilityinformationelements

……

RBinformationelements

……

TrCHInformationElements

Uplinktransportchannels

……

Downlinktransportchannels

……

PhyCHinformationelements

Frequencyinfo

Frequencyinfo10.3.6.36

1to2

2isonlyapplicableforMultiplecarriercasein1.28McpsTDD.

Rel－4

Uplinkradioresources

……

Downlinkradioresources

……

上表中,1.28McpsTDD可以提供多个频点信息，使用到频点信息的相关消息根据具体内容提供频点信息。

目前CCSA相关行标（RRC部分的8.6.6.1节，对频率信息的描述）中，已经明确规定：

如果频率信息中包含了两个频率，则第一个频率为小区的主载频，第二个频率为小区的辅载频。

这样完全可以支持同一个小区内有多个频点，且只有一个频点上提供BCCH信息的情况，达到增添辅助载频信息的效果。

注：

相关修改已体现在RRC行标草案中

3.3Iub接口的影响

从目前的协议角度分析，对Iub接口的影响如下

概述：

●引入了多频点小区的定义：

一个小区可以支持一个或几个载频，如果小区配置的载频个数多于一个，则称为多频点小区。

NBAP协议：

●在CELLSETUPREQUEST消息中加入辅载频相关信息。

原有载频和时隙信息默认为主载频信息，默认在主载频上发送DwPTS和广播信息。

●在CELLRECONFIGURATIONREQUEST消息中加入辅载频相关信息，可以动态增加、修改、删除辅载频信息。

原有时隙信息默认为主载频的时隙信息。

●在RADIOLINKSETUPREQUEST消息中加入频点信息，指明是RL建立在哪个频点上进行。

●在RADIOLINKADDITIONREQUEST消息中加入频点信息，指明是RL增加在哪个频点上进行。

●在RADIOLINKRECONFIGURATIONPREPARE消息中加入频点信息，指明同步RL重配在哪个频点上进行。

●在AUDITRESPONSE消息中加入载频状态上报信息。

●在COMMONMEASUREMENTINITIATIONREQUEST消息中加入频点信息，指明对哪个频点上进行测量。

●在RESOURCESTATUSINDICATION消息中加入载频状态上报信息。

注：

引入多频点方案后，对9.2.1.40MaximumTransmissionPowerIE的含义进行了进一步的澄清，即对于多频点小区，最大发送功率为小区中一个频点下同时使用的下行信道功率总和的最大值。

需要说明的问题：

●共享信道比较特殊需要根据情况具体分析。

●目前未考虑非同步RL重配的情况。

注：

相关修改已体现在Iub接口行标草案中

4RRM算法影响

4.1接纳控制

多个频点共用一套广播信道可能对接纳控制产生如下影响：

首先，无线资源表中增加了一维自由度---频率；因此，除了时隙、扩频码等资源的分配，还要考虑频率资源的分配。

由于多个频点共用一套广播和公共信道，因此用户只能从主载波发起呼叫，而系统可以在该小区（扇区）的三个载波上进行接纳尝试。

为用户分配资源时分两步进行，首先考虑选择哪个频点，然后再在这个频点上选择哪个时隙。

载波的优先级顺序可以按负荷轻重（即占用码道数的多少）来确定，优先分配负荷较轻的载波上的资源。

其次，对于基于干扰和功率的接纳控制算法来说，干扰模型发生变化，因此相关的测量和参数门限可能发生变化。

接纳控制算法主要考察的是负荷和干扰门限，对于多载波系统需要在每个载波上获取测量报告，根据算法需求的不同可能包括如下测量报告

ReceivedTotalWideBandPower

Transmittedcarrierpower

TimeslotISCP

RSCP

从另一个方面看，采用三载波三扇区之后系统容量大幅度提升，在同一个地理区域、同等业务量的条件下，系统负荷减轻，因此可以弱化对干扰的考虑，工程上可以采用较为简单的接纳控制算法，比如基于码道硬判决的接入方法；但是，由于引入三载波三扇区可能造成邻频干扰和邻小区干扰增加，则每个载波上允许接纳的码道个数上限可能不变也可能降低，这个问题可以由网规网优结合实测结果来尽量避免。

考虑用户和业务量的情况，在建网初期及一段时间内，可以建议采用基于码道硬判决的接入方法，暂不实现基于干扰和功率的接纳控制算法。

第三，资源的预留和分割方式将发生变化，要结合切换算法考虑为切换预留资源在各个载波上的分配。

如果切换用户必须先切换到目标小区的主载波、再由主载波调整到辅载波，则需要在每个小区的主载波上预留更多的资源，辅载波上可以不做预留。

反之，如果切换用户在主载频上完成同步后可以直接在辅载频上建立DCH，则需要将为切换预留的资源分配到每个载波上。

目前的设备可以支持硬切换和接力切换，当采用硬切换时，需要在主载波上进行同步等过程，接下来分配的DCH信道可以在主载波或辅载波，这样的话需要在主载波预留较多的资源，辅载波预留的资源可以少一些；当采用接力切换时，可以将主载波和辅载波同等对待，预留相同的资源。

另外各个载波上所预留的资源可以具体到各个时隙，且可以根据系统实际情况灵活配置。

4.2切换

在本文提出的扇区化、多频点并有主载波的系统中，对切换算法而言，需要考虑的问题有如下几点：

⏹导频强度的测量

由于辅助载波上没有Beaconchannel，因此UE无法直接获取辅助载波的强度信息，这将会对切换判决产生不利影响。

根据RRM组已给出的算法研究报告，无论是基于导频强度的切换判决算法还是基于导频强度和信号质量相结合的切换判决算法，都要求系统能够准确获取载波的强度信息。

无疑，无法直接获取辅助载波的强度信息将会降低切换算法判决的可靠性。

这种影响的程度需要进一步的考察。

⏹切换时是否需要首先切换到目标小区的主载波上

对于硬切换，UE在目标小区的上行同步的建立需要使用到UpPCH、FPACH等信道，而在同一个扇区中，只有主载波上有这些信道为各个载波所共用，因此，UE需要首先在主载波上进行工作。

所以，此时将UE的业务首先转移到主载波上是合理的：

一，容易实现；二，可以减少切换时延。

对于接力切换，由于预同步过程是开环同步，UE不需要在目标小区发生UpPCH，因此UE不需要首先工作在主载波上。

此时，UE能够直接工作在最终确定的载波上（无论是辅助载波还是主载波）。

此时若规定UE必须首先切换到主载波上，对于最终工作在辅助载波上的UE而言，中间的调整动作（包括信道调整和频点转换）将增加系统的开销。

对于规定切换时首先切换到目标小区的主载波上的策略，还有如下两个问题需要思考：

一，UE在主载波上工作多长时间为宜？

或者说从主载波到辅助载波的信道调整的触发条件是什么？

二，由于主载波上资源有限，这种策略会不会引起呼损率或切换掉话率的升高，尤其是在用户较为密集的情况下？

问题一可以通过一定的仿真或实测分析解决，问题二需要与接纳控制算法中资源预留策略统一考虑。

根据公司的讨论结果，目前多载波系统中的切换算法采用直接切换到目标载波（主载波或辅助载波）的方案。

由于UpPCH和FPACH信道只分配在主载波上，因此，对于硬切换算法，初始的同步和功率控制过程需要在主载波上完成，然后终端工作在指配的频点和专用信道上（如果指配的专用信道在辅助载波上，终端还需要进行频点转换）。

接力切换时，切换终端可直接工作在指配的频点和专用信道上。

无论是硬切换还是接力切换，在RNC2.1的实现中，UE最终工作在哪个频点取决于分配业务信道时调用信道优先级排队的结果，详见4.3节“对信道优先级排队的影响”部分。

⏹主载波频率信息

当UE经过切换最终工作在一个扇区的辅助载波上时，无论是采用直接切换到相应的辅助载波上的策略，还是采用经过主载波然后调整到相应辅助载波上的策略，都需要考虑如何通知UE目标小区主载波频率信息。

可以考虑的一种方法是，在切换的过程中，无论是切换到主载波上，还是切换到辅助载波上，通过某个切换消息（例如物理信道重配消息）通知UE该扇区的主载波频率信息。

当然，这里需要修改当前的规范而将主载波频率信息加入到相应的消息中。

关于频点信息在协议或规范中的修改情况请参考本文第3章“标准方面的影响”的相关描述。

⏹频点转换

当UE从一个频点转到另外一个频点上工作时，UE需要一定的转换时间，在这段时间内，UE无法正常工作。

对于本文提出的多频点系统，频点转换的次数将会比较多。

有时需要考察频点转换所需时间对系统带来的影响，比如频点转换有没有必要？

会不会丢失数据？

等，这些问题需要加以注意和进一步的研究分析。

⏹切换时延

在本文提出的多频点系统中，切换时延可能会更长。

这里，“更长的时延”包括：

在主载波上接纳控制过程的时延增大、由主载波转入辅助载波时UE所需的转换时间等。

对于公司目前采用的直接切换到目标载波的切换方案，当进行硬切换时，如果终端使用的专用信道被分配到辅助载波上，切换时延会因终端从主载波到辅助载波的频点转换而增加。

4.3DCA

对于DCA的影响，主要体现在：

1.上下行时隙划分方面

由于前面约定了主载波和辅载波的上下行转换点配置一致，所以同一扇区的多个载波不需要考虑非一致的时隙分配方案，系统默认为3:

3配置，并且支持时隙转换点静态设置。

2.对信道优先级排队的影响

RNC接收到UE的呼叫请求后，比较简单的方案就是采用基于码道的信道优先级排队，即根据当前小区所有载波的资源分配情况，选择满足资源要求、负荷最小的载波，分配给用户（根据系统所采用的切换方式等因素配置各个载波预留的资源，信道优先级排队将考虑到预留资源的影响）。

这是在考虑当前UE对辅载频业务时隙ISCP测量的难度，进行简化的一种方案，但是负荷最小的载波并不表示它的干扰也最小。

时隙的优先级排队准则可以与目前的开发保持一致，并且各载波间相互独立，可以通过OMC_R设置。

需要注意的是：

应该保证一个用户所占资源分配在一个载频上。

因此不能将小区内n个载频上的所有UL（orDL）时隙打乱排队，必须先选择一个载频，然后在这个载频上再选择时隙。

3.对信道选择的影响

信道选择部分总体思路没有变化，都是根据信道优先级排队的结果，按优先级从高到低选择信道，只是增加一轮对频点资源的依次选择，即先选择一个载波，在载波上选择合适的时隙，进而选择码道。

4.对资源整合的影响

系统资源整合动作的触发原因一般包括以下情况：

1）.系统通过周期性的检测或在有码道释放时进行检测，一旦系统中零散分配的RU数占总RU数的比例达到某个阈值时，即触发整合动作。

2）.在实时高速率业务申请到来时，如果现有资源不能满足要求，则需要进行资源整合。

多载波的环境下，资源整合的触发原因将仍是以上两点，在触发后进行信道调整时，将不再局限于单个载波内，这就可能发生用户在小区内载波间的调整，通过物理信道重配置来实现。

而且，由于多载波系统负荷相对较轻，触发资源整合的概率可能降低，而资源整合的成功率将提高。

5.对信道调整的影响

多载波系统内信道调整（FDCA）的定位略有变化，即小区内载频/时隙间切换；具体实施方法不变，即通过物理信道重配置来实现。

该算法的触发条件和性能可能受到影响。

如果切换过程需要首先切换到相邻小区的主载频上，随后可通过小区内的信道调整转换到辅助载频上，这样触发信道调

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