大唐移动自主创新可变属性时隙空分复用技术

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随着TD现网中HSUPA特性的开启，HSUPA技术正式步入商用。HSUPA和HSDPA共载波配置，相比于HSDPA载波，增加了HSUPA相关的共享控制信道（E-AGCH和E-HICH）、共享业务信道（E-PUCH）以及增强随机接入信道（E-RUCCH），上下行时隙的配置发生了明显的变化，下图是HSUPA特性引入后的时隙典型配置。


图1：HSPA载波的时隙典型配置
对于上行时隙而言，配置其中的一个上行时隙为E-PUCH，另一个上行时隙承载DPCH、HS-SICH、PRACH和E-RUCCH，这样上行DPCH的资源会明显减少。现网中大部分终端和数据卡还停留在单独支持HSDPA，并不能支持HSUPA。而对于HSDPA业务，上行伴随信道的速率达到下行速率的3-5%才能满足需求，原因是上行DPCH资源的减少，限制了下行业务的速率。
对于下行时隙而言，配置3个下行时隙为HS-PDSCH，剩下一个下行业务时隙承载HS-SCCH、E-AGCH、E-HICH和DPCH，使得下行DPCH资源减少。对于HSUPA业务，下行伴随信道的速率也要达到上行速率的3-5%才能满足需求，原因是下行DPCH资源减少，限制了上行业务的速率。
上行和下行DPCH资源的减少同时了限制H业务的用户数。
大唐移动很早就研究HSUPA引入的影响，并推出业内独家首创的可变属性时隙空分复用技术。
一、可变属性时隙使频谱利用率更高
现网中，R4载波与H载波是按照一定的比例配制的，以S444为例，典型配置是2个R4载波和2个H载波。当某些时段R4用户比较少时，部分R4载波资源将处于空闲状态，由于载波属性的静态配置，无法转换成H载波，导致无线资源的利用率不高。因此，大唐移动适时推出载波的可变属性时隙技术。
可变属性时隙技术支持将小区下部分载波的业务时隙设置成可变属性时隙，这些时隙既可以承载DPCH信道的R4业务，也可以承载HS-PDSCH或E-PUCH信道的H业务。当可变属性时隙当前无R4业务时，可用于承载H业务；而当有R4业务接入时，则整个时隙优先让R4业务使用。
以时隙配比为2：4为例，当某一载波设置为可变属性时隙时（如下图2所示），如果相关业务时隙（TS2、TS3、TS4、TS5）当前无R4业务，则可用于H业务；当有R4业务接入时，则整个时隙优先让R4业务使用。


图2 可变属性时隙示意图
二、大唐移动独家首创的可变属性时隙空分算法
可变属性时隙空分算法不仅支持共享信道之间的空分，还支持专用信道和共享信道之间的空分复用，实现了下行DPCH与HS-PDSCH之间、上行DPCH与E-PUCH之间的空分复用。如图3所示，分属不同通道的HSPA用户和R4用户，当空间上满足一定隔离度要求时可复用相同物理资源，包括频率、时隙、码道等资源，同样如图4所示，HSDPA用户的上行伴随DPCH与HSPA用户的E-PUCH信道之间也可以复用相同物理资源。


图3 HSPA用户与R4用户空分复用示意图


图4 HSPA用户与HSDPA用户空分复用示意图
三、可变属性时隙空分技术在增加用户数的同时进一步提高了小区的吞吐量
可变属性时隙空分技术支持在可变属性时隙载波上实现多种空分，在增加用户数的同时进一步提高了小区的吞吐量。
支持R4与HSDPA用户的空分复用
如图5所示，使用可变属性时隙空分复用技术，在TS3、TS4、TS5上实现HSDPA用户的共享信道和R4用户的下行DPCH信道的空分复用。
系统总吞吐量提升为1.6Mbps（HSDPA最大速率）＋384kbps（3个时隙最大R4业务速率），并且R4业务可以支持更多的用户，比如可以支持3个128kbps的R4业务用户，或者128kbps业务用户与256kbps业务用户的组合等。


图5 可变属性时隙载波上实现R4与HSDPA用户的空分
支持R4与HSUPA用户的空分复用：
如图6所示，使用可变属性时隙空分复用技术，在TS2上实现HSUPA用户的共享信道和R4用户的上行DPCH信道的空分复用。

系统总吞吐量为560kbps（HSUPA单时隙最大理论速率）＋128kbps，并且R4业务可以支持更多的用户，比如可以支持2个64kbps的R4业务用户等。


图6可变属性时隙载波上实现R4与HSUPA用户的空分
支持R4与HSPA用户的空分复用：
如图7所示，使用可变属性时隙空分复用技术，在TS2、TS3、TS4、TS5上实现HSPA用户的上下行共享信道和R4用户的上下行DPCH信道的空分复用。
系统总吞吐量为2Mbps＋384kbps+128kbps，并且R4业务的速率可以支持更多的用户，比如可以支持3个128kbps的下行R4业务用户和1个128kbps的上行R4业务用户等。


图7 可变属性时隙载波上实现R4与HSPA用户的空分
支持HSDPA/HSUPA与HSPA用户的空分复用：
如图8和图9所示，对于单HSDPA用户和单HSUPA用户，其伴随DPCH受限于系统资源配置，且伴随DPCH速率达不到传输状态包的时延要求时导致H业务速率降低。通过可变属性时隙空分复用技术把伴随DPCH与H时隙进行空分，既可以保证DPCH的速率要求，又可以增加接入用户数（TS2、TS3、TS4、TS5都可以建立相应的伴随DPCH）。


图8 可变属性时隙载波上实现HSDPA用户与HSPA用户的空分


图9 可变属性时隙载波上实现HSUPA用户与HSPA用户的空分
四、总结
大唐移动可变属性时隙空分复用技术，一方面弥补了载波属性静态配置所带来的不足，提高了频谱资源的利用率；另一方面实现了上行DPCH和E-PUCH之间、下行DPCH和HS-PDSCH之间的空分，有效地解决了HSUPA特性引入后带来的DPCH资源受限问题。在增加了用户数的同时也提升了系统吞吐量，大唐移动将会在保证用户感知的情况下为运营商创造更大的价值。