一種TD-SCDMA物理層測量值的采集

摘要　本文介紹了一種將物理層測量值采集上報的方案。首先給出了物理層測量模型，然后闡述選取哪些測量參數(shù)，最后具體介紹了無線資源管理及操作維護(hù)采集上報物理層測量結(jié)果的整個框架和流程。

1、引言

　　測量是TD-SCDMA系統(tǒng)的一個重要功能。物理層上報的測量結(jié)果可以用于系統(tǒng)中無線資源控制子層完成諸如小區(qū)選擇/重選以及切換等事件的觸發(fā)，也可以用于系統(tǒng)中操作維護(hù)部分，觀察系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

　　系統(tǒng)的測量可以用如圖1所示的測量模型來描述，A點(diǎn)為各種測量樣本的入口，物理層將測量樣本收集起來，生成各種測量參數(shù)從B點(diǎn)輸出。B點(diǎn)輸出的測量參數(shù)經(jīng)過物理層過濾提取所需的測量參數(shù)從C點(diǎn)輸出。層3過濾按對等層的要求，對來自底層的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和過濾，結(jié)果從D點(diǎn)輸出。報告準(zhǔn)則評估器則根據(jù)來自D點(diǎn)的值和一些門限值（D′點(diǎn)）進(jìn)行比較，以確定是否通過Uu口或Iub，口發(fā)送測量報告。若條件滿足，如定時時間到（周期性測量報告）或觸發(fā)事件發(fā)生（事件觸發(fā)測量報告），評估器則根據(jù)協(xié)議的要求，按對等層實(shí)體所需的格式構(gòu)造測量報告，從E點(diǎn)輸出。E點(diǎn)可以被看作Uu接口（UE-Node B）或Iub接口（Node B-RNC）。本方案設(shè)計的TD-SCDMA物理層上報的測量值就是從E點(diǎn)輸出到物理層測量接口。


圖1 測量模型

2、測量參數(shù)的選取

　　參考3GPP TS25.225協(xié)議，可將測量參數(shù)分為UE（用戶設(shè)備）端測量參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)端測量參數(shù)。

　　2.1　UE端測量參數(shù)的選取

　　UE端主要測量以下參數(shù)：

　　●給定時隙的干擾信號碼功率（ISCP，interference signal code power），等于給定時隙內(nèi)接收到的所有訓(xùn)練碼（midamble）功率減去有用信號碼功率，用于衡量時隙內(nèi)其他用戶信號對本用戶信號的干擾。

　　●P-CCPCH信道上的接收信號碼功率（P-CCPCH received signal code power，P-CCPCH RSCP），是本小區(qū)或鄰小區(qū)的P-CCPCH上接收到的信號碼功率。

　　●UTRAN載頻接收信號強(qiáng)度（received signal strength power，RSSI），指在給定頻率和時隙上測得的寬帶功率。

　　●信干比（signal to interference ratio，SIR）。SIR=RSCP/Interference×SF，RSCP：所配置信道上的接收信號碼功率。Interference：附加在信號上而不能被接收器消除的干擾。SF：使用的擴(kuò)頻因子。

　　●傳輸信道數(shù)據(jù)塊差錯率（block error rate，BLER），是對單位時間給定傳輸信道上收到壞數(shù)據(jù)塊的統(tǒng)計。

　　●UE發(fā)射功率，即UE在給定載頻和時隙上的發(fā)射功率。

　　●SFN-CFN觀察時間差，即給定鄰近小區(qū)的系統(tǒng)幀號與UE的連接幀號之間的時間差。

　　●SFN-SFN觀察時間差，即UE從2個UTRAN小區(qū)（服務(wù)小區(qū)和目標(biāo)小區(qū)）測得的接收幀定時差。

　　●定時提前量（TADV），TADV=TRX-TTX，TRX是UE根據(jù)某一下行時隙從接收信號中計算出來的上行時隙的開始時間點(diǎn)。TTX是UE在同一上行時隙實(shí)際使用的時隙起始點(diǎn)。

　　2.2　小區(qū)測量參數(shù)的分析選取

　　小區(qū)測量參數(shù)包括：

　　●RSCP（received signal code power），在DPCH、PRACH或PUSCH等物理信道上收到的某一個信號碼功率。

　　●ISCP。

　　●接收到的總寬帶功率，即脈沖成形濾波器帶寬內(nèi)的接收功率（包括信號和噪聲）。

3、測量采集上報結(jié)構(gòu)框架

　　測量值的采集上報由無線資源管理（radio resource management，RRM）和操作維護(hù)（operator and management，OAM）兩部分完成，其框架如圖2所示。


圖2　測量采集上報框架結(jié)構(gòu)

　　3.1　OAM部分

　　OAM部分的測量值采集上報功能由后臺控制Server模塊、前臺主控Manager模塊和前臺執(zhí)行Agent模塊3部分通過消息機(jī)制共同完成。

　　OAM負(fù)責(zé)發(fā)起對UE或小區(qū)的測量任務(wù)，從RRM采集測量值，并對測量結(jié)果進(jìn)行顯示、存儲和維護(hù)。

　　Server模塊負(fù)責(zé)設(shè)置、發(fā)起、停止測量任務(wù)，提供可視化的用戶界面，將測量結(jié)果進(jìn)行接收、顯示、存儲和維護(hù)。

　　Manager模塊是駐留于操作維護(hù)處理（operation maintenance processor，OMP）單板上的子任務(wù)。它負(fù)責(zé)將測量任務(wù)請求從Server轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的Agent進(jìn)程，并將測量請求應(yīng)答從Agent轉(zhuǎn)發(fā)到Server。

　　Agent模塊是駐留于各個呼叫控制處理（call main processor，CMP）單板上的子任務(wù)，負(fù)責(zé)接收Manager轉(zhuǎn)發(fā)的測量任務(wù)請求，并將RRM上報的測量結(jié)果上報給Manager。

　　3.2　RRM部分

　　如圖2所示，測量涉及的RRM部分也是駐留于CMP板上的子任務(wù)。

　　RRM分為算法模塊和測量模塊。算法模塊（algorithm module，AM）實(shí)現(xiàn)RRM的呼叫接納控制、動態(tài)信道分配、切換控制、負(fù)荷擁塞控制、功率控制、小區(qū)選擇與重選、無線承載控制等功能；測量控制模塊（measurement control module，MCM）則實(shí)現(xiàn)RRM的測量功能。

　　RRM負(fù)責(zé)發(fā)起對Uu口或Iub口的測量，當(dāng)接口上報測量報告后，處理采集的測量報告組合成UE測量信息或小區(qū)測量信息的格式上報給OAM。

4、測量值的采集上報流程

　　測量值的采集上報流程如圖3所示，方案設(shè)計了2種方式（物理層周期性上報和事件觸發(fā)測量上報）的處理流程，實(shí)際系統(tǒng)一般都把這兩種方式相結(jié)合使用。


圖3　測量值的采集處理流程

　　物理層周期性上報方式是OAM發(fā)起測量請求。RRM處理請求并發(fā)起測量，物理層周期上報的流程。

　　事件觸發(fā)測量值上報方式不涉及OAM測量的請求發(fā)起，是當(dāng)觸發(fā)事件出現(xiàn)時，物理層主動將測量報告上報給RRM的測量模塊。

　　4.1　RRM測量值采集上報

　　4.1.1　RRM發(fā)起測量

　　RRM發(fā)起測量流程見圖4，圖中AM表示算法模塊，MCM表示測量模塊。


圖4　RRM測量發(fā)起流程

　　各個算法模塊根據(jù)需求發(fā)測量請求消息（MEAS_REQ）給測量模塊，啟動定時器等待應(yīng)答，測量模塊在定時器設(shè)定的時間內(nèi)收到MEAS-REQ隨即發(fā)測量請求消息應(yīng)答（MEAS_ACK）。如果在定時器設(shè)定時間內(nèi)沒有收到MEAS_ACK則丟棄這個測量請求消息并重發(fā)。

　　測量模塊解析消息MEAS_REQ，根據(jù)測量算法判斷是Uu口測量還是Iub口測量。根據(jù)解析后的信息查找數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的字段信息，如果其對應(yīng)的測量字段設(shè)置為允許，則可以進(jìn)行以下步驟。

　　測量模塊查找數(shù)據(jù)庫，獲取測量方案和測量參數(shù)配置，連同算法模塊所發(fā)的測量請求消息一起組合成測量控制消息（MEAS_CTR）發(fā)給相應(yīng)的測量進(jìn)程（Uu或Iub測量進(jìn)程）發(fā)起測量。

　　4.1.2　物理層測量上報到RRM

　　測量結(jié)果的上報可以是周期性的，也可以是基于一些特定事件觸發(fā)的。上報流程（見圖5）如下：


圖5　RRM測量值上報流程

　　●Uu或Iub口測量進(jìn)程在收到測量控制消息（MEAS_CTR）后，定時器定時時間到（周期性測量報告）或觸發(fā)事件出現(xiàn)（事件觸發(fā)測量報告）時將測量報告組織成測量報告消息（MEAS_REPORT）發(fā)給RRM的測量模塊。測量報告包括UE部分和小區(qū)部分。

　　●測量模塊收到MEAS_REPORT首先按照事先定義的接口數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行解碼。

　　●測量模塊再根據(jù)測量報告類型的不同，查找對應(yīng)的算法模塊。

　　●各個對應(yīng)的算法模塊根據(jù)解碼后的MEAS_RE_PORT進(jìn)行事件觸發(fā)處理，在UE部分包括：給用戶分配或重配專用物理信道，重配置、小區(qū)切換等；在小區(qū)部分包括：判斷小區(qū)負(fù)載狀態(tài)變化，判斷碼表信息變化，接納／釋放一個新用戶。

　　●各個算法模塊再調(diào)用OAM中Agent的接口函數(shù)，輸出所需要的測量信息。

　　4.2　OAM測量采集上報

　　OAM采集發(fā)起流程是：Server發(fā)送測量任務(wù)消息MEAS_REQ給OMP板上的Manager進(jìn)程，Manager進(jìn)程根據(jù)任務(wù)消息查詢數(shù)據(jù)庫，找到相應(yīng)的CMP板，轉(zhuǎn)發(fā)給該板上的Agent進(jìn)程，Agent進(jìn)程接收到測量任務(wù)消息后，判斷消息是否有效。如果有效則返回成功應(yīng)答MEAS_ACK給Manager進(jìn)程；如果判斷無效，則返回參數(shù)錯誤應(yīng)答MEAS_ACK給Manager進(jìn)程。Manager進(jìn)程將應(yīng)答MEAS_ACK轉(zhuǎn)發(fā)給Server，如圖6所示。


圖6　OAM采集流程

　　測量值上報由RRM調(diào)用0AM提供的函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，Agent讀取RRM上報UE或小區(qū)測量信息，發(fā)送給Manager。Manager收到RRM發(fā)來的測量信息數(shù)據(jù)后，加上時間信息發(fā)給Server，如圖7所示。


圖7　OAM上報流程

5、結(jié)束語

　　上述的TD-SCDMA測量采集上報方案已得到實(shí)際驗(yàn)證。是可行的，處理效率也較高，這種方案的優(yōu)勢主要有：

　　●測量采集上報方案劃分為OAM模塊和RRM模塊，結(jié)構(gòu)清晰，易于實(shí)現(xiàn)。同時，RRM劃分為測量模塊和算法模塊，當(dāng)測量值上報后處理分發(fā)到各個算法模塊。各個算法模塊就可以做相應(yīng)的事件觸發(fā)。各模塊間耦合性小，方便功能擴(kuò)展。

　　●框架各模塊間以請求—應(yīng)答的消息傳遞方式進(jìn)行交互，通過合理設(shè)計交互數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和通信流程，可以簡化流程。

　　●在OAM部分，將前臺處理流程劃分為Manager總控部分和Agent執(zhí)行部分是一個創(chuàng)新。任務(wù)由總控分成駐留于CMP板上的各個子任務(wù)，便于控制不同的駐留于CMP板的子任務(wù)。同時，這種結(jié)構(gòu)便于擴(kuò)展，對于子任務(wù)的增加只需要增加CMP單板和接口函數(shù)。對其他CMP板及其駐留其上的子任務(wù)沒用任何影響。

　　●OAM和RRM之間通過駐留于CMP板上的接口函數(shù)調(diào)用關(guān)系來獲取測量結(jié)果，這是對請求—應(yīng)答消息傳遞通信機(jī)制的一種補(bǔ)充，也是一個創(chuàng)新。這種處理方式方便各個算法模塊在事件觸發(fā)的時候靈活地將測量結(jié)果發(fā)給0AM，而不是單純地統(tǒng)一處理，屏蔽了算法模塊處理機(jī)制千差萬別造成的處理麻煩。不需要定義統(tǒng)一的接口數(shù)據(jù)、消息體結(jié)構(gòu)，而是一對一的處理，方便了算法的優(yōu)化。


----《電信科學(xué)》