1_2MTS初级培训教材－HSPA基本原理介绍

内部公开▲ 本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播 1 中兴通讯 UMTS网规网优初级教材 基本原理介绍 中兴通讯 UMTS网规网优部 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn 内部公开▲ 本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播 2 目 录 1 HSDPA技术原理 .........................................................................................................................3 1.1 核心思想 ...........................................................................................................................3 1.2 协议架构 ...........................................................................................................................3 1.3 关键技术 ...........................................................................................................................5 1.3.1 自适应调制编码技术（AMC）............................................................................5 1.3.2 多个 HARQ进程处理 ...........................................................................................6 1.3.3 HSDPA调度器........................................................................................................7 1.3.4 合理的资源配置算法.............................................................................................7 1.4 物理层信道结构 ...............................................................................................................9 1.4.1 高速下行共享物理信道（HS-PDSCH） ...........................................................10 1.4.1.1 HS-PDSCH信道与 DPCH信道对比........................................................11 1.4.1.2 HS-PDSCH的编码过程 ............................................................................12 1.4.1.3 HS-PDSCH的调制 ....................................................................................14 1.4.2 高速共享控制信道（HS-SCCH）......................................................................15 1.4.3 高速专用物理控制信道（HS-DPCCH） ...........................................................17 1.4.4 伴随专用物理控制信道（A-DPCH）................................................................18 1.4.5 部分专用物理信道（F-DPCH）.........................................................................18 2 HSUPA技术原理 .......................................................................................................................19 2.1 核心思想 .........................................................................................................................19 2.2 协议架构 .........................................................................................................................20 2.3 关键技术 .........................................................................................................................20 2.3.1 传输时间间隔 (TTI) ............................................................................................20 2.3.2 HARQ多进程处理 ...............................................................................................21 2.3.3 Node B控制的调度 ..............................................................................................22 2.4 物理层信道结构 .............................................................................................................24 2.4.1 E-DPCCH/-EDPDCH............................................................................................25 2.4.2 E-DCH Relative Grant Channel（E-RGCH） ......................................................26 2.4.3 E-DCH Hybrid ARQ Indicator Channel（E-HICH）...........................................27 2.4.4 E–DCH Absolute Grant Channel (E-AGCH).........................................................27 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn 内部公开▲ 本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播 1HSDPA技术原理 1.1核心思想 HSDPA 是 WCDMA 系统 R5 协议中引入的无线增强技术，它可以为下行提供高达 13.9Mbps的理论峰值速率，这得益于 HSDPA在物理层引入了大量的关键技术，诸如 AMC、 HARQ、2ms 短帧、多码传输、16QAM 调制等。本章将对这些关键技术进行详细讨论与分 析。 HSDPA网络发展前景广阔，主要是由于其先进技术性大大提升 WCDMA系统吞吐率，符合 用户对高速业务越来越强烈的需求。HSDPA支持高速分组传输，将业务信道从“专用”转为 “共享”方式，提高资源利用率。HSDPA 能够将数据吞吐率提升 2～3 倍，并且可以在现有 R99网络上平滑升级，这些都是其受到运营商青睐的重要原因。基于 WCDMA体系的无线通信 系统不断进行技术完善，未来的 HSDPA与 HSUPA形成 HSPA网络，向 LTE演进，将为人们提 供更方便快捷的移动通信服务。因此 HSDPA技术是 WCDMA必然经历的阶段，符合业务需求和 无线技术发展趋势。可以做大胆的预测，在 HSDPA成熟商用后，大部分的高速 PS业务都可 以承载到 HSDPA上，而 R99只需要承载 CS类业务和有保证速率要求的 PS业务；在 R6 HSUPA 引入后，高速业务通过 HSDPA、HSUPA承载，在上下行方向都可以达到较高速率。随着技术 发展和协议升级，未来 PS域上能够很好地承载实时业务。 HSDPA是 3GPP R5协议中引入的最重要的无线技术，采用了 AMC、HARQ等一系列与以前 协议版本不同的物理层技术。由于 3GPP R4协议与 R99协议相比，主要改动集中在核心网、 TD-SCDMA引入等方面，对 WCDMA无线侧基本没有升级改动，因此在进行 R5 HSDPA和以前协 议版本的无线技术对比时，通常使用“HSDPA与 R99”这样的描述方式，本文档中就采用这 种描述方式。 HSDPA的核心思想是采用“共享”的方式，利用合理的调度算法发挥码资源、功率资源 的最大效率，此外 AMC、2ms frame等引入，也是 HSDPA性能提高的要素之一。 1.2协议架构 HSDPA作为 WCDMA 在下行的增强技术，在体系结构中与 R99 最大的不同是增加了 一个新的MAC子层，即MAC-hs子层，该子层负责调度以及流控处理，如图 1所示。 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn 内部公开▲ 本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播 PHY PHY TNL HS-DSCH FP TNL HS-DSCH FP Iub UE Node B CRNC/SRNC Uu MAC-d DTCH MAC-hs MAC-d DTCH MAC- hs 图 1 HS-DSCH传输信道的协议模型 从图 1中可以看出：协议模型与 R99相比，最大的不同是在 Node B和 UE分别引入了 MAC-hs子层。Node B 的 MAC-hs实体通过 Uu口将 MAC-hs PDU 传递给 UE的对等实体 MAC-hs。RNC 的 MAC-d实体通过 HS-DSCH FP 协议将 MAC-d PDU 传递给 Node B 的 MAC-hs实体。 在 Node B中引入MAC-hs子层的主要原因包括：1）多用户的快速调度；2）减少重传 时延，提升用户的业务感受；3）提高 AMC 技术链路自适应性能：该技术根据信道质量来 调整调制和编码方式，其性能对信道质量上报的时延非常敏感，时延越大链路自适应性能越 差。 HSDPA除了物理层重传外，同时还支持 RLC 层重传。RLC 层负责对物理层丢包进行 重传，可以根据业务特性选择是否进行 RLC层重传。对于时延要求较高、丢包率要求较低 的业务不需要 RLC层重传（RLC UM）；而对于丢包率要求较高、时延要求较低的业务则需 要 RLC层重传（RLC AM）。 在 R99中，最低层的重传为 RLC层重传。RLC层重传时延包含了物理层处理时延以及 Iub口重传的时延，其中 Iub口的重传时延占的比重较大。HSDPA和 R99重传机制对比如图 2所示。物理层重传比 RLC重传更快速，因此 HSDPA的业务时延比 R99更优。 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 ÿ www.fineprint.cn 内部公开▲ 本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播 R99 DCH RLC分组 RLC ACK/NACK RLC RNC UE R5 HS-DSCH RLC分组 L1 ACK/NACK RLC ACK/NACK Node B RNC Node B RLC L1 L1 分组 图 2 HSDPA的重传控制 由于 HSDPA的物理层使用 2ms的短帧，R99使用 10ms、20ms、40ms和 80ms的长 TTI， 所以 HSDPA物理层时延比 R99物理层低很多。HSDPA的环回时延（RTT，Round Trip Time） 时延可以低至 70～80ms左右，而 R99的 RTT在 120~150ms左右。 1.3关键技术 HSDPA主要采用了 AMC、HARQ多进程、快速调度、功率和码资源共享等几个方面的 技术来提升性能，下面逐一予以分析。 1.3.1自适应调制编码技术（AMC） 链路自适应技术是根据时变衰落信道的变化，通过自适应调整发射功率、符号速率、调 制阶数、编码速率、编码 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 或上述几个因素的组合来实现链路预算的实时平衡，达到增加 系统容量和改善通信质量的目的。 在 R99中广泛采用链路自适应技术是功率控制技术。AMC则是 HSDPA中采用的主要 的链路自适应技术，其链路自适应周期为 2ms，链路自适应技术基于 UE 上报的 CQI 以及 HS-DPCCH反馈的 ACK/NACK信息。 在 HSDPA的链路自适应技术中，一般包含内环和外环链路自适应两种，如图 3所示。 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn 内部公开▲ 本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播 图 3 HS-DSCH 的链路自适应原理 内环链路自适应基于 CQI。核心思想是 Node B根据 UE上报的 CQI选择调制编码方式 和传输块的大小。当用户处于良好的无线环境（如靠近 Node B或者有直射径）时，则选择 高阶调制和高码率的信道编码方式（如 16QAM，3/4 编码速率）传送用户数据，从而得到 较高的传输速率；而当用户处于小区远点，深衰落或者阴影区时，则选取低阶调制方式和低 码率（QPSK调制和 1/4编码速率），从而保证通信质量。 1.3.2多个 HARQ进程处理 HSDPA系统支持多个 HARQ进程并行传输，以连续为某个用户发送数据。每个 HARQ 进程只有收到其反馈信息（ACK/NACK）后，才可以重新传输数据。基站使用一个 HARQ 进程发送数据后，大约在 5个 TTI后收到该 HARQ进程的反馈信息，再加上基站处理时间， 需要 6 个 TTI 时间才能重新调度该 HARQ 进程。所以为了连续的发送数据至少需要 6 个 HARQ 进程。但在多用户的情况下，实际上是不需要这么多进程的，因为一般不会连续地 调度某一个用户进行数据传输。 图 4 单用户 6个 HARQ进程处理示意图 图 4是多 HARQ进程处理示意图，假设有 6个 HARQ，并且 HARQ的反馈时延小于 6 个 TTI。最初的 6个 TTI内分别用不同的 HARQ进程传新数据，当到第 7个 TTI时，由于 第 1个 HARQ进程的反馈信息已经收到，所以可以继续用 HARQ进程 1传输：如果反馈的 是 ACK，则传新数据，如果反馈的是 NACK，则对上次传输的数据进行重传。第 2个 HARQ 的反馈会在第 7个 TTI收到，所以第 8个 TTI又可以用进程 2传输新数据。由于第 3个HARQ PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn 内部公开▲ 本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播 进程返回的是 NACK，所以第 9 个 TTI要对旧数据进行重传。重传时必须使用与第一次传 输时相同的 HARQ进程号（HARQ Process ID）。 1.3.3HSDPA调度器 HSDPA调度器放在 NodeB，能够更快的根据无线环境而配置资源，因此会有效提升空 口性能。 MAC-hs分组调度器在 Node B 所处的位置如图 5所示。从MAC-hs流控输出的优先级 队列数据存储到一个缓冲区中，调度器从该缓冲区中读取各个优先级队列的数据。调度器根 据各个 UE的信道状况、UE的历史吞吐率、UE的等待时间等来调度各个 UE的分组数据。 图 5 MAC-hs分组调度器在系统中的位置 物理层反馈信息的及时获得和使用对于分组调度非常重要。例如，ACK/NACK及时获 得后可及时重传错误的进程或发射新进程；根据得到的 CQI 及时地适应无线链路的变化； 根据 UL-DPCCH 的功控命令和 DL-DPCCH 上的发射功率来及时推算出 UE 所处的信道状 况。 1.3.4合理的资源配置算法 对于 HSDPA系统，码资源和功率资源是可以动态配置的，这样可以更加有效的利用资 源提升吞吐率。 动态码资源分配有利于提高系统码资源的利用率。系统可以依据小区非 HS-DSCH 和 HS-DSCH数据量的需求比例对 HS-DSCH信道化码资源进行动态调整。 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn 内部公开▲ 本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播 另外由于 DPCH 承载的一般是话音、视频业务，而 HSDPA 上承载的是分组业务，且 DPCH因为码资源原因无法分配则会导致呼通率降低，而 HSDPA是共享资源，码资源变少 对用户的呼通率影响较小，因此可认为 DPCH对码资源的需求优先级比 HS-DSCH对码资源 的需求优先级高。 基于最大化利用小区资源的原则，动态码资源分配的依据是：在满足非 HS-DSCH信道 （公共信道、DCH 信道）的相关码资源的需求的情况下，最大化码资源利用率；如果非 HS-DSCH相关码资源的需求很高，则可适当降低HS-DSCH的码资源需求；如果非HS-DSCH 相关码资源的需求变小，则可适当升高 HS-DSCH的码资源需求。图 6是非 HS-DSCH码资 源和 HS-DSCH码资源占用比例图。 图 6 非 HS-DSCH码资源和 HS-DSCH码资源占用情况的示例图 非 HS-DSCH相关码资源的需求可以通过监测非 HS-DSCH相关的物理信道的码资源占 用率（A）得到，HS-DSCH相关物理信道的码资源占用率(B)反映了当前 HS-DSCH相关物 理信道分配的码资源（除伴随专用信道外）。B随着 A的变化而变化，B和 A的关系可写成 下述关系： B = 1– A – DpchCodeHy 其中：A 是非 HS-DSCH相关物理信道所占用的码资源占用率；B是 HS-DSCH相关物 理信道所分配的码资源占用率；DpchCodeHy是专用信道的码资源占用率。 图 7是 HS-DSCH相关物理信道的动态码资源调整框图。 图 7 HS-DSCH 相关物理信道的动态码资源调整框图 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn 内部公开▲ 本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播 动态码资源分配的优点是可以应对突发的话音或者数据吞吐率的增加，码资源可以被 HSDPA相关的物理信道和 DPCH物理信道之间重复利用，从而使系统码资源利用达到最大 化。 HSDPA可以采用动态功率分配策略，小区总发射功率能够保持在一个相对平稳的水平。 HSDPA引入后使系统下行干扰更稳定，有助于提升下行发射功率的使用性能。 图 8 HSDPA 引入后的下行功率使用示意图 由图 8可看出，HSDPA采用动态功率分配方式与 R99 DCH功率分配的区别主要体现在 HSDPA业务可以利用小区发射总功率中 R99 未使用的部分。R99剩余功率为最大可用功率 减去公共信道和 R99 DCH分配功率，公式如下。 9999_RtotalcommonRDCHPPPP=-- 但由于无线环境的变化特性会引起用户功率的波动，同时测量 R99剩余功率存在时延， 如果按照 100%的小区最大发射总功率计算 HSDPA可用功率，很可能会导致下行发射峰值 功率超过功放的最大值，因此，即使使用 HSDPA 后，提高下行负荷也应该控制在 90～95 ％。测量 R99 剩余功率的时延越小，下行的发射总功率就可以越接近小区下行的最大发射 功率，下行负荷 Powerh 越接近 100％。 1.4物理层信道结构 为了实现 HSDPA的功能特性，3GPP R5在物理层规范中引入了三种新的信道： l 高速下行共享物理信道（HS-PDSCH），用于传输下行用户数据的物理信道。 l 高速共享控制信道（HS-SCCH），下行物理层信令信道。 l 高速专用物理控制信道（HS-DPCCH），上行物理层信令信道。 除此之外，伴随专用物理信道（A-DPCH）在 R5中也是必须的，用于承载 RRC信令或 并发业务数据（如 CS12.2k话音）。如图 9所示： PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn 内部公开▲ 本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播 图 9 HSDPA相关的物理层信道 1.4.1高速下行共享物理信道（HS-PDSCH） HS-PDSCH信道是下行物理信道，它的引入是为了承载传输信道 HS-DSCH，也就是承 载实际的用户数据。其扩频因子固定为 16，调制方式可以是 QPSK或 16QAM，信道编码采 用 1/3 Turbo码，包含两级速率匹配。信道结构如图 10所示。 Slot #0 Slot#1 Slot #2 T slot = 2560 chips, M*160 bits Data N data 1 bits 1 subframe: T f = 2 ms 图 10 HS-PDSCH的信道结构[3] 其中，M为每个调制符号所代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 的比特数。对于 QPSK而言，M=2，在 2ms TTI 内物 理信道比特数为 960，也就是 480kbps；对于 16QAM而言，M=4，在 2ms TTI 内物理信道 比特数为 1920，也就是 960kbps。如果 15个码道并行传输，并且采用 16QAM进行调制， 那么物理层峰值速率达 14.4Mbps，MAC-hs层的峰值速率为 13.9Mbps。如图 11所示： PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn 内部公开▲ 本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播 图 11 最大信道比特数示意图 上图是 HS-PDSCH信道在 2ms内传输最大传输块时的编码过程，从图 3-5中可以看出： 在 2ms TTI 内可以传输的最大的MAC-hs PDU 为 27952比特，最大的物理信道比特数为： 15（HS-PDSCH的码道数）×1920（每码道的物理信道比特数）=28800 bits。所以据此可知， HS-PDSCH 可传的最大的 MAC-hs速率为 27952bits/2ms =13.9Mbps，而最大的物理信道速 率为：28800bits/2ms =14.4Mbps。 R6与 R5相比，HS-PDSCH的信道结构没有变化。 1.4.1.1HS-PDSCH信道与 DPCH信道对比 HS-PDSCH信道与 R99已有的 DPCH信道相比有很多特点[2]： l 2ms短帧：HS-PDSCH采用 2ms TTI，与R99支持的 10ms、20ms、40ms、80ms TTI 相比，可减小无线链路自适应时延，提高调度的时间粒度，更好地跟踪时变的无线 环境。 l 16QAM 高阶调制：HSDPA除了支持 QPSK 外，还引入了 16QAM 调制，而 R99 只支持 QPSK。 l 多码传输：HS-PDSCH 信道支持多码传输和用户之间的时分码道复用，而对于 DPCH来讲，每种业务只能使用一个码道。由于HS-PDSCH信道的扩频因子为 16， 所以在同一个扰码下共有 16个 SF为 16的码道。但是由于下行公共信道、HS-SCCH 信道以及 A-DPCH信道（伴随信道）都需要码资源，所以 HS-PDSCH可用的最大 码道数为 15个。 l 混合自动请求重传（ HARQ）：混合自动请求重传要求速率匹配时根据 RV （Redundency Version）参数进行打孔或重复，当重传时可采用相同或不同的传输 格式。当采用不同的传输格式时，对于 QPSK来讲，RV参数可以改变打孔和重复 的位置；对于 16QAM来讲，RV参数除了可以改变打孔和重复的位置外，还可以 改变比特映射成符号的顺序（星座重排），以平衡第一次传输中各个比特可靠度的 不同。 l 自适应调制编码（AMC）：HS-PDSCH放弃了快速功控的链路自适应策略，而是采 用自适应的调制编码技术实现链路自适应。 l 硬切换或小区变更（移动性管理）：UE 同一时刻只与一个小区进行通信，当邻近 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn 内部公开▲ 本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播 HSDPA小区的信号质量高于 HSDPA服务小区的信号质量时，可通过移动性管理 将 UE切换到信号质量好的小区。 l HS-PDSCH仅使用 Turbo码，而 DPCH根据业务选择使用卷积码或 Turbo码。 l HS-PDSCH在整个 TTI内连续发射，从而使得无线信道在整个 2ms范围内充分利 用。而 DPCH在没有数据时其 Data1 / Data2 / TFCI 域将会有不连续发射（DTX） 现象发生，使得 DPCH不能充分利用码资源。 动态资源共享：HS-PDSCH 可以在 2ms 内进行动态资源共享，包括共享码道资源和功 率资源。在 DPCH 中，当无线链路建立以后，无论信道的数据量多少，码资源是一直被占 用的，这样导致码资源的浪费。而对于 HS-DSCH信道来说，如果某一用户没有数据，那么 就不为该用户分配码道，而是把这些码道分给其它用户，所以 HS-PDSCH 信道的资源利用 率比 DPCH高。 1.4.1.2HS-PDSCH的编码过程 HS-PDSCH的编码链比 R99简单，因为它不需要处理DTX或压缩模式。如果决定在一 个 TTI内为某个用户服务，那么在这个 TTI内数据是满的，不存在 DTX。如果某个用户处 于下行压缩模式，那么调度器会根据定时关系不调度处于压缩模式的 TTI。同时 HS-DSCH 只有一个传输信道，省掉了传输信道复用和解复用的操作。另外，编码链中比特加扰、星座 重排也是 HSDPA相对于 R99所特有的。HS-PDSCH的信道编码过程如图 12所示： PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn 内部公开▲ 本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播 CRC校验 码块分割 信道编码 物理信道分割 物理信道 1 物理信道P 速率匹配 交织 物理信道映射 16QAM星座重排 比特加扰 图 12 HS-DSCH 的信道编码过程错误！未找到引用源。 循环冗余校验（CRC）功能是为了 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 传输块传输的正确与否。由于 CRC检错能力较 强，并且实现简单，所以经常用来检错。HSDPA使用 24比特的 CRC校验；比特加扰功能 是为了避免长时间的出现连‘1’或连‘0’，因为长时间的出现连‘1’或连‘0’会使 16QAM 解调时幅度估计非常困难；码块分割功能将大于 5114bits的数据块分成若干段，使每段长度 小于等于 5114bits，然后输入到 Turbo编码器分别进行编码使输入 Turbo编码器的最大传输 块为 5114；信道编码与 R99相比并无改变，仍采用码率为 1/3 的 Turbo码，编码器内部仍 由两个卷积编码器和一个内交织器组成，采用 Turbo码的主要原因是在处理较大传输块时， 它的性能比卷积码优越；速率匹配完成 Turbo 编码器输出比特到物理信道比特的映射。 HS-PDSCH的速率匹配分为两级：第一级完成 Turbo编码器输出比特到 HARQ虚拟缓冲器 的映射；第二级速率匹配在冗余参数的控制下完成第一级输出的比特到物理信道比特的映 射。速率匹配的引入是为了使传输块编码速率的粒度更小，更精确适应信道条件，同时也使 重传可以采用与第一次相同或不同的传输格式；物理信道分割功能将速率匹配之后的数据按 照码道数对信道编码、速率匹配之后的数据进行分段，然后输入到各个物理信道交织器中； PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn 内部公开▲ 本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播 交织功能与 R99 相同，也是为了减少连续的大面积错误，从而提高 Turbo译码器的译码性 能。将每个物理信道分别进行交织，对于 QPSK使用单交织器，16QAM使用两个交织器； 16QAM星座重排功能是 16QAM特有的，用于比特间可靠度的平衡。 1.4.1.3HS-PDSCH的调制 HS-PDSCH的调制技术与 R99 DPCH 不同，除了采用 QPSK外，还引入了高阶调制技 术 16QAM。在 HSDPA技术可行性研究阶段，还考虑了 8PSK和 64QAM，由于 64QAM实 现过于复杂，而且 QPSK和 16QAM已经能够提供至少 30dB的信噪比动态范围，所以并没 有引入 8PSK和 64QAM。 QPSK和 16QAM的星座图如图 13所示。由于 QPSK星座图只有 4个星座点，所以一 个符号代表 2个比特，而 16QAM星座图有 16个星座点，所以一个符号代表 4个比特。HSDPA 的引入并没有改变码片速率，也就是每载波的带宽不变，所以 16QAM的频谱效率与 QPSK 相比提高一倍。但是由于 16QAM的星座点距离较近，所以需要的信噪比也比 QPSK高，同 时 16QAM 不仅要求进行幅度估计，而且还要求更精确的相位估计。相位估计可以直接由 CPICH信道进行估计，幅度估计需要对接收到的 CPICH与 HS-PDSCH的功率差进行估计， 所以在使用 16QAM调制时，每个 TTI内 HS-PDSCH 的发射功率是不能变的，否则会造成 解调性能严重下降。 QPSK 16QAM 图 13 QPSK 与 16QAM的星座图[5] 16QAM 调制是使 HSDPA系统容量提高的重要技术，在小区附近区域使用 16QAM, 而在小区中间和边缘使用 QPSK。 使得可以充分利用信道条件，显著提高信道质量好时的 吞吐率，而 R99 在信道质量好时是通过减少功率来适应链路的，把省下来的功率给小区边 缘的用户使用，使得HSDPA整体的功率利用效率高于 R99。 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn 内部公开▲ 本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播 1.4.2高速共享控制信道（HS-SCCH） HS-SCCH信道是下行的物理信道，它的引入是为了承载译码 HS-PDSCH信道所需的物 理层信令。其扩频因子为 128，调制方式为 QPSK，信道编码为卷积码，采用一级速率匹配。 HS-SCCH信道承载的信令包含两部分，如图 14所示：第一部分（Slot#0）包括信道化码、 调制方式，UE将在 Slot#1内解出这些信息，用于在 Slot#2的开始时刻启动 HS-PDSCH解 扰解扩过程，避免 UE侧码片级的数据缓存；第二部分（Slot#1和 Slot#2）包括传输块大小 指示 ki、HARQ进程号、RV参数、新数据指示。第二部分信息将会在 Slot#2结束后的一段 时间内解出来，在没解出之前，要缓存 HS-PDSCH 解码后的符号级数据，等第二部分信息 解出之后进行 HS-PDSCH信道的解速率匹配、软比特合并、Turbo译码等操作。 Slot #0 Slot#1 Slot #2 T slot = 2560 chips, 40 bits Data N data 1 bits 1 subframe: T f = 2 ms 图 14 HS-SCCH的信道结构错误！未找到引用源。 从图 14中可以看出：HS-SCCH在 2ms TTI内传输的比特数固定不变。 根据码复用所支持的最大用户数，UTRAN分配相应数目的 HS-SCCH码道。每个终端 最多可以监控 4 条 HS-SCCH 信道。一般在一个 TTI 内调度的用户数不超过 4 个（避免 HS-SCCH 对功率和码道资源的过量消耗），HS-SCCH 的数目可以根据 HSDPA业务的功率 资源和码道资源进行合理配置。当连续调度某个终端时，HS-SCCH在连续的 TTI应当使用 同一个码道，以减小 UE复杂度、增强信令的可靠度。在R5和 R6协议中 HS-SCCH的信道 结构没有变化。 在 HSDPA中，根据配置的 HS-SCCH码道数决定码分调度的情况。当 RNC只为小区配 一条 HS-SCCH 码道时，那么多用户只能通过时分复用的形式共享 HS-PDSCH 信道，在一 个 TTI内只为一个用户服务，调度器会尽可能的将小区中 HSDPA可用的资源（功率资源和 码道资源）分配给同一个用户，如图 15所示。 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn 内部公开▲ 本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播 图 15 配置单条 HS-SCCH时 HS-PDSCH的复用形式 而当配置多条 HS-SCCH码道时，在一个 TTI内可以调度多个用户，在一个 TTI内调度 的用户数最多为分配给 HS-SCCH的码道数。调度器首先根据调度算法选择一个优先级最高 的用户，然后根据其信道质量、剩余功率、剩余码道、用户数据量等情况为其分配码道资源 和功率资源，同时决定传输块的大小、调制方式等物理层参数，调度完该用户后如果还有功 率和码道资源，则继续调度下一用户，一直到资源用完。如图 16所示。 图 16 配置多条HS-SCCH时 HS-PDSCH的复用形式 HS-PDSCH信道码复用是可配置的。当分配给 HSDPA的资源较少时，一般不需要使用 码复用的方式，因为一个用户就可以充分利用码资源和功率资源。如果使用码复用，则必然 带来 HS-SCCH的码资源和功率资源的消耗，从而使小区吞吐率低于非码复用的情况；随着 HSDPA业务量的增加，分配给 HSDPA的资源越来越多，则要考虑码复用的方式，因为一 个 TTI 内调度一个用户很有可能造成功率资源和码道资源都有剩余的情况，导致资源利用 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn 内部公开▲ 本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播 效率不高。 1.4.3高速专用物理控制信道（HS-DPCCH） HS-DPCCH是上行的物理信道，它的引入是为了承载必要的反馈信息，包括 HS-PDSCH 信道译码信息（ACK/NACK，即正确应答/非正确应答）和信道质量指示信息（CQI）。该信 道的扩频因子为 256，调制方式为 BPSK，与 UL-DPCCH和 UL-DPDCH是 I/Q复用和码道 复用的，根据 UL-DPDCH的个数决定 HS-DPCCH复用在 I路还是 Q路，以平衡 I、Q两路。 引入 HS-DPCCH后，DPCH的信道结构没有改变。引入HS-DPCCH后的负面影响是 UE的 峰均比（PAR）增加，导致 UE的有效发射功率降低，同时也会影响上行覆盖，详见第六章 以及第八章的分析和实测。HS-DPCCH信道结构如图 17所示。 Subframe #0 Subframe # i Subframe #4 HARQ-ACK CQI One radio frame T f = 10 ms One HS-DPCCH subframe (2 ms) 2 ´ T slot = 5120 chips T slot = 2560 chips 图 17 HS-DPCCH的信道结构[3] 第一部分：ACK/NACK域，指示 HS-PDSCH的译码结果。采用简单重复 10次的编码 方法，用 10 比特来表示下行译码信息，包括 ACK/NACK/DTX，基站检测时可以采用三值 检测算法。如果译出的是 ACK则说明下行 HS-SCCH译码正确，HS-PDSCH译码正确；如 果译出的是 NACK，则说明下行 HS-SCCH译码正确，但 HS-PDSCH 译码错误；如果译出 的是 DTX，则说明下行 HS-SCCH译码错误，HS-PDSCH没有解调。 第二部分：CQI域，指示 UE的信道质量。CQI编码采用扩充的（20,5）的REED-MULLER 编码，用20比特表示 5比特的 CQI二进制编码，CQI译码可以采用快速哈达码变换法。CQI 范围是从 0到 30，其中 0表示信道质量很差，不允许发送；CQI从 1到 30所表示的信道质 量范围支持从单码道的 QPSK传输到 15码道的 16QAM传输（包括多种速率）。在设计 CQI 对应传输格式时，还必须考虑终端的能力限制，当 CQI 超过最大传输格式时，要通过功率 缩减因子告知 NodeB减少发射功率。CQI的传输受 CQI的上报周期和 CQI的重复因子控制。 HS-DPCCH链路性能是由重复因子以及各个域的功率偏移（相对于 UL-DPCCH）控制 的。而重复因子和功率偏移值又可以通过 RNC或 Node B 修改，从而达到控制 HS-DPCCH 链路性能的目的。 HS-DPCCH信道在 R6中已经得到了增强，通过在 ACK/NACK前后增加 PRE/POST的 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn 内部公开▲ 本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播 方案，使原来的三值检测变为二值检测，并且由原来的一个 TTI 检测变为多个 TTI 检测， 所以增强了 HS-DPCCH的解调性能。译码时，Node B根据调度情况以及译码结果做出最佳 的判决。这种方法能够明显地降低 HS-DPCCH的峰值功率，从而降低 UE 的峰均比，提高 UE的功率效率，同时增加上行覆盖。 1.4.4伴随专用物理控制信道（A-DPCH） 为了承载 HSDPA业务，不仅需要 HS-PDSCH、HS-SCCH、HS-DPCCH 信道，而且还 需要 A-DPCH(Associated Dedicated Physical CHannel) 信道,该信道即是 R99 中的 DPCH。 A-DPCH 对于 HSDPA业务来说是必需的，用于传输 RRC信令，并且 DL-DPCH 可以辅助 HS-SCCH信道的功控，UL-DPCH可以辅助 HS-DPCCH信道的功控。 在 R5中为每个 HSDPA用户都要分配一条 SF为 256（256到 32，根据伴随的业务而定） 的下行码道来承载 A-DPCH，导致接入的 HSDPA用户数在分配较多 HS-PDSCH码道时受到 限制。例如：HS-PDSCH 配置 15 条码道，HS-SCCH配置 1 条码道，那么在这种情况下只 能够接入 6个 HSDPA用户，计算如下： 16个 SF256（等效 1个 SF16）- 8个 SF256（公共信道占用）- 2个 SF256（1个 HS-SCCH） = 6个 SF256。 从上面的分析可知，HSDPA 用户越多，A-DPCH 消耗的码资源也越多，每增加一个 HSDPA用户，至少就要消耗一个 SF为 256的码资源。例如：当一个小区有 128个用户，那 么 A-DPCH 就要消耗 128 个 SF 为 256 的码资源，相当于整个小区码资源的一半。所以在 R6版本协议中，为了节省伴随信道的码资源，引入了多用户时分复用的 F-DPCH信道。 1.4.5部分专用物理信道（F-DPCH） 在 R6 协议中，为了节省码资源，新引入了 F-DPCH（Fractional Dedicated Physical CHannel）信道。F-DPCH并不是取代 A-DPCH，在 R6协议中两信道是同时存在的，HSDPA 用户接入时，网络侧既可以选择 F-DPCH信道，也可以选择 A-DPCH 信道为 UE 服务。当 需要将数据映射到 DPCH上时（如 AMR业务或 CS），则不能使用 F-DPCH。F-DPCH最大 的改进是多用户可以时分复用一个 SF256的码道，信道结构如图 18所示： PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn 内部公开▲ 本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播 (Tx OFF) Slot #0 Slot #1 Slot #i Slot #14 Tslot = 2560 chips 1 radio frame: Tf = 10 ms TPC NTPC bits (Tx OFF) 512 chips 图 18 F-DPCH的信道结构[3] 从图 18中可以看出，每个用户需要占用 256个码片，用于承载 TPC命令。每个时隙有 2560个码片，因此所以一条 F-DPCH最多可以 10个用户时分复用，这就大大减少了码资源 的消耗。但是，由于 F-DPCH只承载 TPC命令，那么原来在 A-DPCH中承载的 SRB信令在 R6 中只能在 HS-PDSCH 上承载，因此需要调度器对 SRB 信令的调度进行特殊处理，以保 证 SRB信令的可靠度和时延。由于 HSDPA比 R99时延低，所以 SRB信令在 HSDPA上承 载更有利，可以减小业务的建立时延。由于 F-DPCH 信道不包含导频比特，所以基于导频 比特的相位调整不能实现，也就使闭环发射分集不能使用。 从上面分析可知，