第三代移动通信系统TD-SCDMA无线资源管理技术的研究
论文题目：第三代移动通信系统TD-SCDMA无线资源管理技术的研究
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摘要
TD-SCDMA系统由于使用了时分，频分，码分和空分以及其他多种新技术，所以频谱利用率较高。而其中的无线资源管理能够确保用户业务的服务质量，并且能充分提高系统容量。TD-SCDMA 系统结合了时分和码分复用技术，一路载波资源被分成多个时隙，上下行链路分别在不同的时隙内进行通信实现时分双工，每个时隙内的资源通过码分的方式供多个用户复用, 具有灵活高效的无线传输能力，使得动态信道分配技术成为TD-SCDMA系统提高性能和扩大系统容量不可或缺的一项重要技术。; x( S9 v/ [2 K" [9 Q2 TD-SCDMA 系统中动态信道分配技术一般包含慢速动态信道分配(slow DCA)和快速动态信道分配(fast DCA)两个过程。慢速动态信道分配技术主要用在上下行业务比例不对称情况下，调整各小区上下行时隙比例；快速动态信道分配技术为申请接入的用户分配满足要求的无线资源，并根据系统状态对已分配的资源进行调整。通信论坛|通信社区本文主要讲述了TD-SCDMA系统的物理信道格式，动态信道分配方式、特点和实现过程。
【关键词】物理信道格式；动态信道分配方式；动态信道分配特点；实现过程【论文类型】理论研究型
Title：The third generation mobile communication system td-scdma wireless resource management technology research
Major：Communication technology
Name：Wang Bolin Signature：Supervisor：Sun Cuizhen Signature：
ABSTRACT
TD- SCDMA system, the use of time division, frequency division, code division and space division, and many other new technologies, so the higher spectrum efficiency. Radio resource management which will ensure the quality of service users, and can fully enhance the system capacity. TD-SCDMA system combines time division and code division multiplexing, carrier all the way resources are divided into time slots, each uplink and downlink in different time slots within a time division duplex communication to achieve, through the resources within each time slot means for code division multiplexing multiple users with flexible and efficient wireless transmission capability, making the dynamic channel allocation technology as TD-SCDMA system to improve performance and expand system capacity, an important technology indispensable.
TD-SCDMA system, the dynamic channel allocation techniques are typically includes slow dynamic channel allocation (slow DCA) and fast dynamic channel allocation (fast DCA) two processes. Slow dynamic channel allocation technique is mainly used in the proportion of asymmetric uplink and downlink services, the adjusted ratio of the area up and down time slots; fast dynamic channel allocation technology to access the user application to meet the requirements of the radio resource allocation, and the state of the system allocated resources to adjust.
This paper describes the TD-SCDMA system, the physical channel format, dynamic channel allocation, characteristics and implementation process.
【Key words】Physical channel format; Dynamic channel allocation method;
Dynamic channel allocation features; Realization process
【Type of Thesis】Theory research
前言
随着我国3G牌照的发放，第三代移动通信系统正式走入了普通老百姓的生活。3G 对普通消费者来说也不再那么神秘，它其实就是指的第三代移动通信系统，主要包括WCDMA、TD—SCDMA和CDMA2000这3种不同的制式。与大家所熟知的第二代移动通信系统（2G）相比，3G具有更高的频谱效率、更高的传输速率，从而可以支持更丰富的业务类型。其中TD—SCDMA是由中国首次提出的国际移动通信标准，该标准采用TDD（时分双工）模式和智能天线等先进技术，是低码片速率的同步CDMA系统。
与其他第三代移动通信系统相比，TD—SCDMA技术具有较为明显的特征。相对于采用FDD（频分双工）模式的WCDMA和CDMA2000，采用TDD模式的TD一SCDMA更适合于非对称的数据业务。TD．SCDMA可以根据业务需求调整子帧中上下行链路的时隙转换点，从而合理配置上下行资源，灵活适应非对称业务的需求。此外，TD-SCDMA系统还采用了联合检测、智能天线、上行同步和接力切换等先进技术，有效地提高了频谱效率。相比于WCDMA和CDMA2000，TD—SCDMA起步较晚。TD-SCDMA的第一个版本为。R4，R5版本在接入网侧增加了HSDPA功能，R6版本针对MBMS业务进行了优化，在。R7版本中增加了HSIJPA功能。TD-SCDMA进一步的演进是LTE（Long Term Evolution）的TDD模式，在国内也被称作TD一LTE。
本论文的章节安排如下：
第一章简单介绍了TD-SCDMA技术的发展史、特点以及发展TD-SCDMA的意义，对本论文的主要工作和章节安排做了说明。
第二章研究了TD-SCDMA系统的物理信道格式，动态信道分配方式、特点和实现过程。
第三章总结了全文工作，并且对未来工作进行了展望分析。
目录
1绪论 (1)
1.1 TD-SCDMA技术发展和应用现状 (1)
1.2 TD-STDMA移动通信系统的技术特点 (2)
1.3 TD-SCDMA系统的研究意义 (3)
1.4 本论文研究内容 (4)
2 TD-SCDMA的动态信道分配 (5)
2.1 TD-SCDMA系统的物理信道 (5)
2.2 帧结构 (6)
2.3 突发结构 (7)
2.4 物理信道分类 (7)
2.5 动态信道分配 (8)
2.5.1 慢速DCA (9)
2.5.2 快速DCA (10)
2.6 动态信道分配总过程 (10)
2.6.1信道选择过程 (11)
2.6.2 信道调整过程 (11)
2.6.3 资源整合 (11)
2.7 DCA算法的描述 (12)
2.7.1可动边界快速DCA算法的描述 (12)
2.7.2 系统仿真模型和参数 (14)
2.7.3 结果分析 (15)
2.8 动态信道分配算法公式 (17)
2.8.1 慢速DCA算法举例 (17)
2.8.2 快速DCA分类 (19)
3 结论 (22)
3.1工作总结 (22)
3.2 工作展望 (23)
致谢 (25)
参考文献 (26)
1绪论
1.1 TD-SCDMA技术发展和应用现状
第三代移动通信系统，国际上统称为IMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000，简称3G)。2000年5月ITU-R正式通过了IMT-2000的无线接口技术规范，这标志着3G技术的格局已最终确定。我国提交的TD-SCDMA技术，经过原邮电部和我国“第三代移动通信评估协调组”以及我国运营商的努力，最终成为ITU 3G标准的组成部分，也顺利成为3GPP标准。TD-SCDMA是我国第一个拥有自主知识产权的国际标准，开创了我国参与国际电信标准化的先河。
大唐科技产业集团提出的TD-SCDMA标准，是我国第一个拥有自主知识产权的国际通信体制标准。经过信息产业部3G技术试验第一阶段室内测试和成都、重庆的现场试验，TD-SCDMA技术本身得到充分验证，目前正在进行符合国际标准的TD-SCDMA产品的关键技术研究开发。在今年3-4月将会参加信息产业部统一组织的3G技术试验网络技术试验测试。
从产品技术来看，TD-SCDMA与GSM/GPRS/WCDMA在标准方面有一定相似性，可与GSM/GPRS、WCDMA共用核心网，在无线接入控制器方面除无线接口物理层及相关层三的无线资源管理外，其余部分均与WCDMA基本相同。2九五”以来，我国移动通信产业在GSM、CDMA移动交换系统、基站系统设备、2G手机及相关配套产品方面取得了突破性的进展，产业规模不断扩大，市场占有率迅速上升。与此同时，在国家有关部委的关心支持下，华为、中兴等国内骨干通信系统制造商在WCDMA、cdma2000系统的开发和产业化方面投入大量人财物力，已经自主开发出全套系统设备。借助信息产业部组织的3G技术试验，我国在WCDMA和cdma2000系统的核心技术掌握和产业化方面取得了实质性进展，积累了经验，为今后参与TD-SCDMA研究开发和产业化工作奠定了基础。
同年10月,大唐、华为、中兴、普天、中国电子、联想、华立、南方高科八家企业自发成立了TD-SCDMA产业联盟。2003年12月又有天碁科技（T3G）、重庆重邮信科、海信、海天、凯明和展讯六家厂商正式加入TD-SCDMA产业联盟，使TD-SCDMA产业联盟不断壮大。
目前国内外企业对参与和推动TD-SCDMA产业发展的积极性大幅提高，几十家国内外著名通信公司纷纷加入TD-SCDMA阵营。
大唐集团、华为、中兴、普天集团、西门子、北电网络、上海贝尔阿尔卡特、UT 斯达康等公司正在开发TD-SCDMA系统设备；大唐移动、飞利浦、三星合资成立的天綦（T3G）公司，台湾大霸、大唐移动、诺基亚和德州仪器（TI）等17家发起的凯明公司，
归国创业留学生组建的展迅公司，丹麦RTX公司，华立集团，重庆邮电学院与普天集团合资成立的重邮信科，都在加紧进行TD-SCDMA手机关键技术和芯片地开发；联想集团、波导、夏新、海信、三星、LG电子、正在进行TD-SCDMA手机的预研或开发；泰克（Tektronix）、安捷伦（Agilent）、罗德施瓦茨（R&S）等国际著名仪表厂商已经开发和正在开发TD-SCDMA测试仪表。
当然，TD-SCDMA面临着自身成熟性滞后和严峻的市场挑战。在关键技术和网络应用技术方面还需要验证和完善，因此，需要多方面的大力扶持，解决TD-SCDMA系统关键技术问题，走开放的国际化道路，推动TD-SCDMA系统真正成熟和形成全系统的商用设备供应链。
目前，我国在TD-SCDMA领域已拥有部分核心知识产权，在标准制定和技术演进方面相对主动，技术可控性较好。国家为3G TDD规划了155MHz的可用频率，在频率资源方面创造了巨大的发展空间。同时，国内产业在TD-SCDMA相关产品的开发和产业化具备一定基础，技术门坎也较低。引导产业资源，集中力量突破核心技术，迅速形成产业规模，加快TD-SCDMA在国内外的市场推广和应用，对于进一步增强我国移动通信产业核心竞争力，夺取未来我国移动通信产业发展的主动权，提升我国在全球信息产业中的地位。
TD-SCDMA成为3G国际标准标志着我国在国际高技术领域迈出成功的第一步，为我国企业和研发机构技术创新积累了经验，树立了信心。尽快启动本项目，加快TD-SCDMA 产业发展，对于国内技术创新人才培养，推动我国积极参与国际标准制定工作，争取国际通信技术竞争的有利地位，具有积极的示范作用。
1.2 TD-STDMA移动通信系统的技术特点
TD-SCDMA中文含义为时分同步码分多址接入，TD-SCDMA是针对无线环境下对称和非对称的3G业务所设计的，它运行在不成对的射频频谱上。TD-SCDMA传输方向的时域自适应资源分配，可取得独立于对称业务负载关系的频谱分配的最佳利用率。因此，TD-SCDMA通过最佳自适应资源的分配和最佳频谱效率，可支持速率从8kbit/s到2Mbit/s的语音、互联网等所有的3G业务。
TD-SCDMA为TDD模式，在应用范围内有其自身的特点：一是终端的移动速度受现有DSP运算速度的限制最高只能支持240km/h；二是基站覆盖半径在15km以内时频谱利用率和系统容量可达最佳，在用户容量不是很大的区域，基站最大覆盖可达30km，所以TD-SCDMA更适合在城市和城郊使用。这两点不足均不影响实际使用，因为在城市和城郊，车速一般都小于200km/h，而且城市和城郊人口密度高、小区半径一般都在15km以内。
1.3 TD-SCDMA系统的研究意义
TD-SCDMA作为我国自主研发的第三代移动通信国际技术标准，其具有极其重要的战略价值：
一、TD-SCDMA对于我国探索具有自主特色的自主创新道路做出了重要的贡献。核心技术的自主创新历来需要付出沉重的代价，对于仍在积极探索适合我国特色的自主创新道路的科技界、产业界而言，TD-SCDMA的创新经验可谓弥足珍贵。TD-SCDMA是我国为数不多的经历了标准研究、提交、商用产品开发和产业化测试等各个环节的技术领域，其政府推动，企业自发以联盟形式发展的自主创新路径，对于我国的高科技领域而言，是次难得的可鉴经验。更为重要的是，作为我国在自主创新领域的重要实践和典范，TD-SCDMA的成功与否将直接影响到我国科技界与产业界的创新动力和信心，意义重大。
二、TD-SCDMA实现了我国移动通信产业由技术跟进到技术创新的彻底变革，有望使我国移动运营业彻底摆脱对于国外技术和产品路径的依赖。移动通信产业是一个“跑马圈地”效应十分显著的产业领域，一种技术一旦在市场中得到推广，并被确定为事实标准，技术知识产权的拥有者就在会在技术创新、设备演进以及市场占有方面长期占据优势地位，并自然形成对产业发展的强大号召力和牵引力。而后进入者只能采取技术跟随路线，核心技术创新余地很小。我国的第一代模拟移动通信系统大概发展了约600多万用户，当时从基站、交换机到手机全是从国外买来的，一部手机能卖到5-6万元，至少2500亿元收入流进了国外公司的腰包。第二代数字移动通信发展阶段，我国在庞大的GSM设备市场仅仅获取了5%的微薄份额，将近5000亿元财富又流向了海外。这些归根到底就是由于我们没有参与标准的制定，在标准中没有自己的核心知识产权的结果。TD-SCDMA的出现，将有望在3G时代改变现有的“游戏规则”，我国企业将有望从以往的技术跟进转向技术创新，真正成为市场竞争的主体，再不用跟随别人的步伐亦步亦趋。从这点而言，TD-SCDMA带给我们的绝不仅仅是我们在移动通信核心技术上的一次突破，更重要的是给了我们重拾信心的重大机遇。
三、无论从国家层面还是企业层面，TD-SCDMA都将带来巨大的自主经济收益。TD-SCDMA具有频谱利用率高的显著特点，同时采用了多项先进技术，使得TD-SCDMA相比于WCDMA而言，网络建设和维护的成本都大大的降低。根据初步估算，建设并运营一张完善的全国3G网络，TD-SCDMA将比WCDMA至少节约300-500亿元，将极大地缓解国家和运营企业的投资压力。另外，TD-SCDMA的建设和商用，将使1500-1800亿元的价值转而留在国内企业，如果加上终端以及其它相关产品，由于采用TD-SCDMA而给国内企业带来的增收将超过5000亿元。
四、TD-SCDMA将发挥强大的产业带动效应，形成一个庞大的具有自主特性的产业群
体。TD-SCDMA的存在，对我国高科技领域整体“赶超战略”的成功实现，将发挥先导和示范作用，因为TD-SCDMA具有强大的渗透力。横向，TD-SCDMA基于突出的技术和运营优势，它不仅可以独立组网，实现全国覆盖，而且，由于TDD(时分双工)模式的特点，它还可以在专网、数字集群等业务领域具有广阔的发展前景。纵向，由于3C技术的融合和“三网合一”趋势的加速，TD-SCDMA的贡献就绝不限于移动通信产业，其对半导体、精密仪器制造、软件、芯片、原材料、系统集成、电子元器件等领域的行业辐射力，将使中国历史上首次有机会以自己提出的国际标准为依托，以自主知识产权为纽带，打造一个不受制于任何外部力量的TD-SCDMA产业链。
五、TD-SCDMA将加深我国在国家基础技术领域研究的积累。由于TD-SCDMA的存在，使得我国在通信芯片、软件以及关键器件和仪器仪表领域开始积累自主研发经验。就目前而言，在TD-SCDMA的芯片、软件以及仪器仪表技术领域，我国本土企业都已充分涉足，这为我国在核心基础技术领域的研究具有重要的现实意义。
六、TD-SCDMA将极大地保障我国的国家安全。目前我国的移动通信网络技术和产品仍然是基于国外技术标准发展，移动通信的核心技术和芯片均不为我国所掌控，这一状况如果在3G时代一直延续，无疑将极大地威胁到我国的国家信息安全，妨碍我国争夺科技、经济、军事主导权和制高点的战略性部署和举措。目前在国内已经形成了初具规模的TD-SCDMA产业群体，在包括芯片等关键环节，都已实现了自主供给，这对未来增强我国对核心通信网络的控制力，占领经济以及军事主导制高点，意义重大。
七、TD-SCDMA的成功，是中国作为大国对世界通信业发展所做出的重要贡献，它是我国科技界集体智慧的集中体现。如若在核心技术以及标准领域仍然缺失，不仅与我国作为一个大国的身份不相匹配，同时对于世界通信业的发展也将是一个重大的损失。
1.4 本论文研究内容
1.TD-SCDMA系统的物理信道
2.动态信道分配
2 TD-SCDMA的动态信道分配
2.1 TD-SCDMA系统的物理信道
TD-SCDMA的物理信道由四层结构组成，即系统帧、无线帧、子帧和时隙/码。时隙用于在时域上区分不同用户信号，具有TDMA的特性，图2-11给出了物理信道的信号格式。
TDD模式下的物理信道是将一个突发在所分配的无线帧的特定时隙发射。突发的数据部分由信道码和扰码共同扩频。信道码是一个OVSF码，扩频因子可以取1、2、4、8或16，物理信道的数据速率取决于使用的OVSF码所采用的扩频因子。一个突发由数据部分、midamble
图2-11 TD-SCDMA物理信道的信号格式
部分和保护间隔组成。突发的持续时间是一个时隙。发射机可以同时发射几个突发在这种情况下，几个突发的数据部分必须使用不同OVSF（Orthogonal Variable Spreading Factor）的信道码，但应使用相同的扰码。midamble码部分必须使用同一个基本midamble码，但可使用不同偏移码（midamble shift）。
无线帧的分配可以是连续的，即每一帧的相应时隙都分配给物理信道；也可以是不连续的分配，即将部分无线帧中的相应时隙分配给该物理信道。
因此，物理信道是由频率、时隙、信道码和无线帧分配来定义的。小区使用的扰码和基本midamble 是广播的，而且可以是不变的。建立一个物理信道的同时，也就给出了它的起始帧号。物理信道的持续时间可以无限长，也可以定义资源分配的持续时间。
2.2 帧结构
TD-SCDMA的无线帧结构如图2-21所示。
图2-21 TD-SCDMA的无线帧结构
每一子帧又分成长度为675μs的7个常规时隙和3个特殊时隙。这三个特殊时隙分别为下行导频时隙（DwPTS）、保护时隙（GP）和上行导频时隙（UpPTS）。在7个常规时隙中，TS0总是分配给下行链路，而TS1总是分配给上行链路。上行时隙和下行时隙之间由转换点分开。在TD-SCDMA系统中，每个5ms的子帧有两个转换点即上行链路（UL，Up Link）到下行链路（DL，Down Link），和下行链路到上行链路。通过灵活的配置上下行时隙的个数，使TD-SCDMA适用于上下行对称及非对称的业务模式。
下行导频时隙（DwPTS）：每个子帧中的DwPTS是作为下行导频和同步而设计的。该时隙是由长为64chip的SYNC-DL序列和32chip的保护间隔组成，其结构如图2-22所示。SYNC-DL是一组PN码，用于区分相邻小区，系统中定义了32个码组，每组对应一个SYNC-DL序列，SYNC-DL PN码集在蜂窝网络中可以复用。DwPTS的发射要满足覆盖整个区域的要求，因此不采用智能天线赋形。将DwPTS放在单独的时隙有两个原因：一个是便于下行同步的迅速获取，再者，也可以减小对其他下行信号的干扰。
图2-22 TD-WCDMA的下行导频时隙
上行导频时隙（UpPTS）：每个子帧中的UpPTS是为建立上行同步而设计的，当UE （User Equipment）处于空中登记和随机接入状态时，它将首先发射UpPTS，当得到网络的应答后，发送RACH（Random Access Channel）。这个时隙由长为128chip的SYNC-UL 序列和32chip的保护间隔组成，其结构如图2-23所示。
图2-23 TD-SCDMA的上行导频时隙
SYNC-UL是一组PN码，用于在接入过程中区分不同的UE。保护时隙（GP）：即在Node B侧，由发射向接收转换的保护间隔，时长为75us（96chip），可用于确定基本的小区覆盖半径约为11.25km。同时，较大的保护时隙，可以防止上下行信号之间互相干扰，还允许终端提前发出上行同步信号。
2.3 突发结构
TD-SCDMA采用的突发格式如图2-31所示，突发由两个长度分别为352chip的数据块、一个长为144chip的midamble和一个长为16chip的保护间隔组成。数据块的总长度为704chip，所包含的符号数与扩频因子有关。
图2-31 TD-SCDMA的突发格式
其中，GP表示保护间隔，CP表示码片长度。
突发结构中的训练序列（midamble码），用于进行信道估计、测量，如上行同步的保持以及功率测量等。在同一小区内，同一时隙内的不同用户所采用的midamble码由一个基本的midamble码经循环移位后而产生。TD-SCDMA系统中，基本midamble码长度为128chip，个数为128个，分成32组，每组4个。
2.4 物理信道分类
物理信道分为为两大类：专用物理信道和公共物理信道。
专用物理信道（DPCH）：DCH（Dedicated Channel）映射到专用物理信道DPCH。专用物理信道采用前面介绍的突发结构，由于支持上下行数据传输，下行通常采用智能天线进行波束赋形。
公共物理信道可以分为以下几种：
主公共控制物理信道（PCCPCH）：广播信道（BCH，Broadcast Channel）在物理层
映射到PCCPCH。在TD-SCDMA中，PCCPCH的位置（时隙/码）是固定的（TS0）。PCCPCH
需要覆盖整个区域，不进行波束赋形。PCCPCH采用固定扩频因子SF = 16。
辅助公共控制物理信道（SCCPCH）：PCH和FACH可以映射到一个或多个SCCPCH，
这种方法使PCH和FACH的数量可以满足不同的需要。SCCPCH采用固定扩频因子SF = 16。
物理随机接入信道（PRACH）：RACH映射到一个或多个物理随机接入信道，可以根
据运营者的需要，灵活确定RACH容量。PRACH可以采用扩频因子SF = 16、8或4。
快速物理接入信道（FPACH）：这个物理信道是TD-SCDMA系统所独有的，它作为对
UE发出的UpPTS信号的应答，用于支持建立上行同步。FPACH采用固定扩频因子SF = 16。
物理上行共享信道（PUSCH）：USCH（Uplink Shared Channel）映射到物理上行共
享信道。
物理下行共享信道（PDSCH）：DSCH（Downlink Shared Channel）映射到物理下行
共享信道（PDSCH）。
寻呼指示信道（PICH）：寻呼指示信道用来承载寻呼指示信息。PICH的扩频因子
SF = 16。
下行导频信道（DwPCH）：承载在DwPTS时隙上，主要完成下行导频和下行同步。
上行导频信道（UpPCH）：承载在UpPTS时隙上，主要完成用户接入过程中的上行
同步。
2.5 动态信道分配
信道分配指在采用信道复用技术的小区制蜂窝移动系统中，在多信道共用的情况
下，以最有效的频谱利用方式为每个小区的通信设备提供尽可能多的可使用信道。信道
分配过程一般包括呼叫接入控制、信道分配、信道调整三个步骤。
DCA方案中，所有的信道资源放置于中心存储区中，表示信道的完全共享。一旦有新的
CIR（最小载波干扰比）门限的信道中按一定的算法选择合适呼叫要求，则在满足min
的进行分配。
DCA是TD-SCDMA系统中RRM算法的核心内容之一。我们知道TD-SCDMA系统中一条
信道是由频率/时隙/扩频码的组合唯一确定。DCA主要研究的是信道的分配和重分配的
原则。DCA通过系统负荷，干扰，用户空间方向角等测量信息来确定最优的资源分配方
案，降低系统干扰，提高系统容量。
动态信道分配方案
DCA中，只要满足干扰限制条件，信道就可以在任何一个小区使用。因为如果有一
个小区要求一个信道，可能有多个可用信道供选择，所以要采用一些选择准则。所有DCA
的主要思想就是估计每一个备选信道的代价函数（costs function），然后选择满足干扰限制条件的代价最小的信道分配。可以按代价函数的不同选择方法来区分不同DCA方案。
至于DCA的分类，国内外有很多不同的看法，大致可按两种方式分为：
基于DCA控制的类型可以分为：
集中控制式DCA：信道通过中心控制器从中心存储区分配给呼叫临时使用；
分布控制式DCA：信道的确定是在移动终端MS和/或基站进行，而不是由移动交换中心MSC来控制的方案。分布式控制方案在减轻交换复杂度的同时可提高频谱的利用率。分布式信道分配方案可以按所使用的信息分为呼叫更新式分配和干扰自适应式信道分配。
基于信道分配所使用的信息，DCA可分为：
呼叫更新(call-by-call)DCA方案；
自适应DCA方案。
TD-SCDMA信道分配功能分类：
TD-SCDMA中的DCA算法从功能上分为三类，即小区信道指派（慢速DCA），接入控制和信道调整（快速DCA）。
TD-SCDMA中的动态信道分配可大致分为两个实施阶段，一个阶段是呼叫接入时的信道选择，另一个是呼叫接入后为保证业务质量所进行的信道重选。从实施规则上大致可以分为慢速DCA和快速DCA两类。慢速DCA可根据系统干扰受限的先验知识，根据负荷情况，对系统载频和时隙进行占用优先级划分，完成呼叫接入控制。快速DCA可根据对专用业务信道或共享业务信道通信质量监测的结果，自适应地对资源单元（RU，即码道或时隙）进行调配和切换，以保证业务质量。
2.5.1 慢速DCA
慢速DCA所完成的功能是为各小区的不同信道分配不同的优先级，其目的是为接入控制DCA提供参考，以提高其执行速度。某一特定信道优先级划分的依据是其它信道在本信道所产生的累积干扰低于某一给定门限值的概率。该优先级的值一般根据网络或移动终端所进行的干扰测量值计算获得并根据系统负荷动态调整。对于每一小区，不同信道按照不同的优先级进行排序，当有新的信道占用需要产生时，将首先占用最高优先级的时隙。根据这一原则，可以保证系统首先使用干扰最小的信道并可根据相邻小区间的实际业务负荷分配网络资源。最终能够使小区中上行时隙和下行时隙的传输能力与业务上行和下行方向的负载比例关系相匹配，有效地避免因为单向时隙资源受限而造成容量的损失。追求整个系统容量最大化是划分各小区上下行时隙资源比例的目标。
慢速DCA 的特点（其是对小区的资源进行分配与调整）：周期较长；与特定用户需求无关；对系统影响较大；主要包括确定上下行时隙的转换点。
慢速DCA 对时隙点转换点配置主要是灵活的配置上下行时隙转换点，以更好地支持热点地区的不对称业务。我们可以采用人工配置的方法，也可以采用自适应动态配置方法。上下行可以采用的配置方法有：1∶5、2∶4、3∶3。上下行时隙转换点动态配置的流程：首先是获取小区平均负荷信息；其次对小区上下行业务量进行统计分析；最后确定小区上下行时隙转换点，触发小区重配。
TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6
图 02-51 深蓝为上行、浅蓝为下行 目前我们采用的是人工配置的方案。动态配置的方法目前正在研究之中，尚没有规划。对于不同的区域类型采用不同的上下行时隙转换点的方案，以后将支持这一方案。
图 02-52不同颜色的区域代表采用不同时隙转换点
2.5.2 快速DCA
快速DCA 的特点（对特定用户的资源进行分配与调整）：触发频率快；与特定用户的需求有关；对系统影响较小；主要包括时隙、频率、码资源的分配与再分配。
2.6 动态信道分配总过程
动态信道分配在实现时主要涉及到以下三个过程：信道选择、信道调整和资源整合。信道选择过程中可能触发资源整合，而资源整合过程是由信道调整来具体实现的，另外TS 5 TS 4 TS 0 TS 2 TS 1 TS 3 TS 6 TS 5 TS 4 TS 0 TS 2 TS 1 TS 3 TS 6 TS
5 TS
4 TS 0 TS
2 TS
1 TS
3 TS
6 2:4 1:
5
3:3
在通话过程中链路质量恶化时会触发信道调整，将用户调整到干扰较小的链路。
2.6.1信道选择过程
信道选择，即为承载业务选择载波（频率）、时隙和码道，当UE申请一项业务或者需要进行切换的时候RNC都要执行信道选择过程，为用户寻找干扰较小、能够提供稳定服务的信道并分配给用户。
2.6.2 信道调整过程
在3G移动通信系统中，多媒体通信业务所占的比重越来越大，同时为了提高系统的容量，小区的半径将进一步的缩小；无论是多媒体业务的比重增大，还是小区半径的缩小，对于系统的服务质量的保证能力都会有更高的要求。为了提供所需的质量保证，系统应该具有根据无线信道质量和用户业务需求，对已接入的用户信道进行调整的能力。
快速DCA可根据对信道通信质量监测的结果，自适应地对资源单元进行调配和切换，以保证业务质量。具体地说，在TD-SCDMA系统中，当一次呼叫被接入后，RNC还可以根据承载业务的要求、终端的移动和干扰的变化等因素，在链路质量恶化、功控失效的情况下，启动信道调整过程，调整用户占用的载波、时隙和码道，来均衡负荷、避免强干扰的出现、维持链路质量、减少掉话率，从而保证服务质量。
TD-SCDMA系统采用了智能天线技术，在资源分配中增加了空分的效果，基站通过智能天线的波束赋形和定向接收功能进行信号的发送和接收，可以大大减少发射功率和同频干扰；但当相邻小区的两个使用了相同资源的用户*近时，两个基站都往同一个地理位置发射信号，这样就必然会引起较大的同频干扰，此时可以通过新信道调整技术将其中一个用户调整到其它载波或时隙上。智能天线条件下的信道调整技术也是一个值得研究的课题。
2.6.3 资源整合
资源整合过程就是通过信道调整或压缩分组数据业务速率等手段把可用的RU资源尽量集中在一起，目的是提高业务（尤其是高速率业务）的接入成功率和切换成功率，充分利用系统的资源。为了保证系统能够提供稳定的服务，被移出的用户在新时隙中被接纳前也需要做接纳判决，如果不能通过接纳判决，则整合操作失败。资源整合是在用户接入过程执行的，对处理时延有较严格要求，因而需要快速高效的处理流程。
采用信道调整能使12.2K业务上行掉话率减少了50%左右（相对不采用信道调整而言）；采用资源整合能使64K业务的接入成功率与无资源整合相比提高30%~100%。总的来说，合理的DCA算法能使TD-SCDMA的系统性能有较大提升。
对于TD-SCDMA系统来说，由于结合了TDMA、CDMA、FDMA等技术，信道分配的灵活
性大为增强，使得动态信道分配算法对系统性能和容量的影响大为增加。同时未来3G 业务的上下行不对称性对信道分配提出了新的要求，为动态信道分配算法赋予了新的内容，动态调整上下行时隙的研究还有待进一步深入。DCA能为用户分配满意的资源，还可以自动调用信道调整和资源整合过程，避免强干扰的出现、维持链路质量、减少掉话率，从而保证服务质量。
2.7 DCA算法的描述
慢速DCA主要根据小区内业务不对称性的变化，动态地划分上、下行时隙，使上、下行时隙的传输能力和上、下行业务负载的比例关系相匹配，以获得最佳的频谱效率。TD-SCDMA系统可以通过转换点的移动来灵活地划分上、下行时隙，从而提升系统容量。但是当相邻小区的上、下行时隙划分不一致时，可能会造成交叉时隙间较大的干扰，导致系统容量损失。慢速DCA算法采用从热点小区中选出负荷较重的小区作为参考的方法，以小区的上、下行信号比例作为时隙上、下行划分的依据，在其相邻小区也采用一致的划分，尽量减少交叉时隙的数量。
快速DCA指系统为申请接入的用户分配无线信道资源，并根据系统状态对已分配的资源进行动态调整。在TD-SCDMA系统中，无线信道包括分配载波、时隙、扩频码等资源，DCA为用户寻找干扰较小、能够提供稳定服务的信道分配给用户。在为用户分配无线资源时要进行呼叫接纳控制(CAC)，决定是否接纳新用户。呼叫接纳控制要求完成两个方面的内容：判断网络能否为新接入的业务提供满足其要求的通信质量，确保新接入的业务不影响正在被服务的业务。为了保证用户的服务质量，系统还要对用户的通信质量进行监测。当用户的通信质量恶化时，系统可以综合考察用户的服务质量要求、干扰情况以及移动状况等，然后做出判断，调整用户所占用的无线资源，从而为用户提供稳定的服务。
2.7.1可动边界快速DCA算法的描述
1）固定边界DCA算法
选用大小为16的扩频因子，这样每个时隙就有16个基本资源单元（BRU），12.2kbps 语音服务需要占用2个BRU。在慢速动态信道分配完成后，假设上下行信道各分配了3个时隙。按照传统固定边界（FB）DCA算法的做法是将信道分成两部分：语音信道和数据信道。语音业务只能使用语音信道，数据业务只能使用数据信道。在该算法中，每个基站的单条链路中的3个业务时隙，2个分配给语音业务，1个分配给数据业务。固定边界的动态分配算法如图2-71所示。这样在语音呼叫到达时，如果存在2个以上的BRU，那么就可以建立语音信道，进行通话，否则该呼叫就会被阻塞掉。当数据缓存器中队列不空，而数据时隙中的所有16个BRU均空闲时，队列的头数据包就会被取出，进行数
据传输，否则的话，头数
图2-71固定边界的动态分配算法
据包继续在队列中等待。当缓存器被占满后，如果新的数据包到来，就会发生丢包。固定边界(FB-DCA)算法的缺陷是不能有效地利用系统资源，当正在通话的语音用户数很少而等待发送的数据包很多时，分配给语音用户的信道就只能空闲而不能用来传输数据，造成了系统资源的浪费。
2）可移动边界DCA算法
可移动边界（MB）DCA算法首先将信道分为两个部分：语音信道和数据信道。在业务传输过程中如果语音信道空闲且数据缓存器队列不空时，队列中的数据包可以借用语音信道进行传输。当语音呼叫到来时，语音业务可以强占被数据业务借用的语音信道，进行语音业务传输，而数据业务则停止在借用的语音信道中的传输，继续排队等待。在此算法中，仍将单条链路上3个时隙中的2个时隙分配给语音业务，1个时隙分配给数据业务。在语音呼叫到达时，如果在2个语音时隙中存在2个以上的BRU，那么就可以建立语音信道进行通话，否则该呼叫就会被阻塞掉。当数据缓存器中队列不空时，首先检查数据时隙中所有的16个BRU是否空闲。如果空闲，则队列的头数据包就会被取出，进行数据传输，否则，检查两个语音时隙中是否有16个或16个以上的BRU。如果有16个以上的BRU，且16个BRU在一个时隙内，则头数据包被取出，进行传输；如果有16个BRU，但16个BRU不在一个时隙内，则首先需要进行信道重组，将16个BRU调整到一个时隙内，然后再进行传输；如果两个语音时隙中存在的空闲BRU少于16个，则数据包继续排队等待，直到有足够的空闲信道。同样，如果缓存器已满，这时新的数据包到来将发生丢包。在语音信道被借用的情况下，当有新的话音用户出现的时候，话音用
户可以抢先占用被数据用户借去的信道，即要回被借用的信道，数据业务继续排队等候。这种分配策略的数据业务时隙和语音业务时隙的边界是可以移动的，因此该算法称为可移动边界算法。基于可移动边界的动态分配算法与固定边界信道分配算法比较，能更好地利用资源。可移动边界的动态分配算法如图2-72所示。
图2-72可移动边界的动态分配算法
3）可移动边界DCA的改进算法
在上述MB DCA算法中，当语音空闲信道小于16个BRU，数据包将无法根据该算法使用语音信道传输，这种采用单一数据速率的方法显然缺乏必要的灵活性，假如语音信道有小于16个BRU，且有数据包等待传输时，而无法使用语音信道空闲的BRU传输，显然浪费了系统资源。基于采用灵活的传输速率，尽可能的提高系统的信道利用率的前提，对MB-DCA算法进行优化，在语音空闲信道少于16个BRU，且有数据包等待传输时，将使用较小的数据传输速率（本文使用64kbps研究）进行传输，从而提高系统的利用率，降低数据等待时间和掉包概率。为方便研究，采用64kbps的传输速率进行分析，并近似64Kbps速率需要8个BRU，且实际速率可以达到144Kbps的一半，即8个BRU可以传输3.84kbits的分组包对半拆分的子包。
改进前后的动态信道分配性能仿真分析
该文基于MATLAB仿真平台对MB DCA改进算法进行仿真，对FB DCA算法和MB DCA 算法同时进行了仿真。
2.7.2 系统仿真模型和参数
根据图2-72所示的可动边界示意图，同时使用表2-7中的系统参数表对系统进行仿真分析。
表2-7
图2-71固定边界的动态分配算法示意图
图2-72可动边界的动态分配算法示意图
FB算法中，最多可以服务16个语音用户，在语音业务到达时，如果有空信道，则进行业务服务，传送语音业务。否则，则此语音业务发生阻塞。数据业务只可以使用一个数据信道，在数据包到达后，首先将数据包放入一个先进先出的队列，如果队列超出了数据缓存器的长度，后续到达的数据将出现掉包现象。数据信道在每传完一个数据包后，都要检查队列是否为空，如果不空，则将队列头数据包取出进行传输。
在MB算法中，数据业务初始分配的可用时隙数为1。然而当语音用户数小于8时，数据业务可以借用空闲的语音时隙，则此时数据服务通道数可为2。当语音用户数为0时，数据业务可以借用这2个语音时隙，因此此时数据服务通道数为3。但是，当语音业务到没有空闲语音信道时，语音业务将会强占被数据业务借用的语音信道，进行语音服务，正在传输的数据业务则停止传输，继续等待。
在MB的改进算法中，数据业务初始分配的可用时隙数为1。然而当语音用户数为0时，数据业务可以借用空闲的语音时隙，则此时数据服务通道数可为3;当语音用户数i(1≤i≤4)时,数据业务可用的时隙数为2.5;当语音用户数i(5≤i≤8)时，数据业务可用的时隙数为2;当语音用户数i(9≤i≤12)时，数据业务可用的时隙数为1.5;当语音用户数i(13≤i≤16)时，数据业务可用的时隙数为1。当语音业务到达且没有空闲语音信道时，语音业务将会强占被数据业务借用的语音信道，进行语音服务，正在传输的数据业务则停止传输，继续等待。
2.7.3 结果分析
根据上述仿真模型的分析，在不同的语音和数据业务到达率下，使用MATLAB仿真
平台分别对FB算法和MB算法以及MB改进算法进行仿真。由于语音业务可以随时强占被数据业务借用的信道，所以改进前后的语音业务与固定边界的语音业务相同，不受算法的影响。下面重点以数据掉包概率为主要仿真指标，分析三种算法的数据业务的性能。仿真结果分别见图2-74、图2-75、图2-76。
图2-74
图2-75