一种TD-SCDMA物理层测量值的采集

1、引言

    测量是TD-SCDMA系统的一个重要功能。物理层上报的测量结果可以用于系统中无线资源控制子层完成诸如小区选择/重选以及切换等事件的触发，也可以用于系统中操作维护部分，观察系统的运行状态。

    TD-SCDMA物理层测量值系统的测量可以用如图1所示的测量模型来描述，A点为各种测量样本的入口，物理层将测量样本收集起来，生成各种测量参数从B点输出。B点输出的测量参数经过物理层过滤提取所需的测量参数从C点输出。层3过滤按对等层的要求，对来自底层的测量数据进行处理和过滤，结果从D点输出。报告准则评估器则根据来自D点的值和一些门限值（D′点）进行比较，以确定是否通过Uu口或Iub，口发送测量报告。若条件满足，如定时时间到（周期性测量报告）或触发事件发生（事件触发测量报告），评估器则根据协议的要求，按对等层实体所需的格式构造测量报告，从E点输出。E点可以被看作Uu接口（UE-Node B）或Iub接口（Node B-RNC）。本方案设计的TD-SCDMA物理层上报的测量值就是从E点输出到物理层测量接口。

                
 
                                                     图1 测量模型

2、测量参数的选取

    参考3GPP TS25.225协议，可将测量参数分为UE（用户设备）端测量参数和网络端测量参数。

2.1　UE端测量参数的选取

UE端主要测量以下参数：

●给定时隙的干扰信号码功率（ISCP，interference signal code power），等于给定时隙内接收到的所有训练码（midamble）功率减去有用信号码功率，用于衡量时隙内其他用户信号对本用户信号的干扰。
●P-CCPCH信道上的接收信号码功率（P-CCPCH received signal code power，P-CCPCH RSCP），是本小区或邻小区的P-CCPCH上接收到的信号码功率。

●UTRAN载频接收信号强度（received signal strength power，RSSI），指在给定频率和时隙上测得的宽带功率。

●信干比（signal to interference ratio，SIR）。SIR=RSCP/Interference×SF，RSCP：所配置信道上的接收信号码功率。Interference：附加在信号上而不能被接收器消除的干扰。SF：使用的扩频因子。

●传输信道数据块差错率（block error rate，BLER），是对单位时间给定传输信道上收到坏数据块的统计。

●UE发射功率，即UE在给定载频和时隙上的发射功率。

●SFN-CFN观察时间差，即给定邻近小区的系统帧号与UE的连接帧号之间的时间差。

●SFN-SFN观察时间差，即UE从2个UTRAN小区（服务小区和目标小区）测得的接收帧定时差。

●定时提前量（TADV），TADV=TRX-TTX，TRX是UE根据某一下行时隙从接收信号中计算出来的上行时隙的开始时间点。TTX是UE在同一上行时隙实际使用的时隙起始点。

2.2　小区测量参数的分析选取

小区测量参数包括：

●RSCP（received signal code power），在DPCH、PRACH或PUSCH等物理信道上收到的某一个信号码功率。

●ISCP。

●接收到的总宽带功率，即脉冲成形滤波器带宽内的接收功率（包括信号和噪声）。

3、测量采集上报结构框架

测量值的采集上报由无线资源管理（radio resource management，RRM）和操作维护（operator and management，OAM）两部分完成，其框架如图2所示。

            
 
                                                    图2　测量采集上报框架结构

3.1　OAM部分

    OAM部分的测量值采集上报功能由后台控制Server模块、前台主控Manager模块和前台执行Agent模块3部分通过消息机制共同完成。

    OAM负责发起对UE或小区的测量任务，从RRM采集测量值，并对测量结果进行显示、存储和维护。

    Server模块负责设置、发起、停止测量任务，提供可视化的用户界面，将测量结果进行接收、显示、存储和维护。

    Manager模块是驻留于操作维护处理（operation maintenance processor，OMP）单板上的子任务。它负责将测量任务请求从Server转发到相应的Agent进程，并将测量请求应答从Agent转发到Server。

    Agent模块是驻留于各个呼叫控制处理（call main processor，CMP）单板上的子任务，负责接收Manager转发的测量任务请求，并将RRM上报的测量结果上报给Manager。

3.2　RRM部分

    如图2所示，测量涉及的RRM部分也是驻留于CMP板上的子任务。

    RRM分为算法模块和测量模块。算法模块（algorithm module，AM）实现RRM的呼叫接纳控制、动态信道分配、切换控制、负荷拥塞控制、功率控制、小区选择与重选、无线承载控制等功能；测量控制模块（measurement control module，MCM）则实现RRM的测量功能。

    RRM负责发起对Uu口或Iub口的测量，当接口上报测量报告后，处理采集的测量报告组合成UE测量信息或小区测量信息的格式上报给OAM。

4、测量值的采集上报流程

    测量值的采集上报流程如图3所示，方案设计了2种方式（物理层周期性上报和事件触发测量上报）的处理流程，实际系统一般都把这两种方式相结合使用。

         
 
                                                图3　测量值的采集处理流程

    物理层周期性上报方式是OAM发起测量请求。RRM处理请求并发起测量，物理层周期上报的流程。

    事件触发测量值上报方式不涉及OAM测量的请求发起，是当触发事件出现时，物理层主动将测量报告上报给RRM的测量模块。

4.1　RRM测量值采集上报

4.1.1　RRM发起测量

    RRM发起测量流程见图4，图中AM表示算法模块，MCM表示测量模块。

            
 
                                                        图4　RRM测量发起流程

    各个算法模块根据需求发测量请求消息（MEAS_REQ）给测量模块，启动定时器等待应答，测量模块在定时器设定的时间内收到MEAS-REQ随即发测量请求消息应答（MEAS_ACK）。如果在定时器设定时间内没有收到MEAS_ACK则丢弃这个测量请求消息并重发。

    测量模块解析消息MEAS_REQ，根据测量算法判断是Uu口测量还是Iub口测量。根据解析后的信息查找数据库中对应的字段信息，如果其对应的测量字段设置为允许，则可以进行以下步骤。

    测量模块查找数据库，获取测量方案和测量参数配置，连同算法模块所发的测量请求消息一起组合成测量控制消息（MEAS_CTR）发给相应的测量进程（Uu或Iub测量进程）发起测量。

4.1.2　物理层测量上报到RRM

    测量结果的上报可以是周期性的，也可以是基于一些特定事件触发的。上报流程（见图5）如下：

          
                                                        图5　RRM测量值上报流程

●Uu或Iub口测量进程在收到测量控制消息（MEAS_CTR）后，定时器定时时间到（周期性测量报告）或触发事件出现（事件触发测量报告）时将测量报告组织成测量报告消息（MEAS_REPORT）发给RRM的测量模块。测量报告包括UE部分和小区部分。

●测量模块收到MEAS_REPORT首先按照事先定义的接口数据结构进行解码。

●测量模块再根据测量报告类型的不同，查找对应的算法模块。

●各个对应的算法模块根据解码后的MEAS_RE_PORT进行事件触发处理，在UE部分包括：给用户分配或重配专用物理信道，重配置、小区切换等；在小区部分包括：判断小区负载状态变化，判断码表信息变化，接纳／释放一个新用户。

●各个算法模块再调用OAM中Agent的接口函数，输出所需要的测量信息。

4.2　OAM测量采集上报

    OAM采集发起流程是：Server发送测量任务消息MEAS_REQ给OMP板上的Manager进程，Manager进程根据任务消息查询数据库，找到相应的CMP板，转发给该板上的Agent进程，Agent进程接收到测量任务消息后，判断消息是否有效。如果有效则返回成功应答MEAS_ACK给Manager进程；如果判断无效，则返回参数错误应答MEAS_ACK给Manager进程。Manager进程将应答MEAS_ACK转发给Server，如图6所示。

                   
 
                                                   图6　OAM采集流程

    测量值上报由RRM调用0AM提供的函数来实现的，Agent读取RRM上报UE或小区测量信息，发送给Manager。Manager收到RRM发来的测量信息数据后，加上时间信息发给Server，如图7所示。

           
 
                                                        图7　OAM上报流程

5、结束语

    上述的TD-SCDMA测量采集上报方案已得到实际验证。是可行的，处理效率也较高，这种方案的优势主要有：

●测量采集上报方案划分为OAM模块和RRM模块，结构清晰，易于实现。同时，RRM划分为测量模块和算法模块，当测量值上报后处理分发到各个算法模块。各个算法模块就可以做相应的事件触发。各模块间耦合性小，方便功能扩展。

●框架各模块间以请求-应答的消息传递方式进行交互，通过合理设计交互数据结构和通信流程，可以简化流程。

●在OAM部分，将前台处理流程划分为Manager总控部分和Agent执行部分是一个创新。任务由总控分成驻留于CMP板上的各个子任务，便于控制不同的驻留于CMP板的子任务。同时，这种结构便于扩展，对于子任务的增加只需要增加CMP单板和接口函数。对其他CMP板及其驻留其上的子任务没用任何影响。

●OAM和RRM之间通过驻留于CMP板上的接口函数调用关系来获取测量结果，这是对请求-应答消息传递通信机制的一种补充，也是一个创新。这种处理方式方便各个算法模块在事件触发的时候灵活地将测量结果发给0AM，而不是单纯地统一处理，屏蔽了算法模块处理机制千差万别造成的处理麻烦。不需要定义统一的接口数据、消息体结构，而是一对一的处理，方便了算法的优化。