TD-SCDMA HSDPA技术

TD-SCDMA 技术与实现 TD-T00-S51-121 TD-SCDMA HSDPA技术 1 第五章 TD-SCDMA HSDPA技术 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com TD-SCDMA 技术与实现 2 TD-SCDMA HSDPA技术 TD-T00-S51-121 5.1 TD-SCDMA HSDPA技术背景............................................................................................. 1 5.1.1 HSDPA的技术发展的背景........................................................................................ 1 5.1.2 CCSA N频点和 HSPA规范的引入 ........................................................................... 1 5.1.3 3GPP TD-SCDMA标准规范 ..................................................................................... 4 5.2 TD-SCDMA HSDPA关键技术............................................................................................. 5 5.2.1 关键技术概述............................................................................................................ 5 5.2.2 共享信道................................................................................................................... 6 5.2.3 调制技术................................................................................................................... 7 5.2.4 快速调度算法............................................................................................................ 8 5.2.4.1 最大 C/I算法 ......................................................................................................... 8 5.2.4.2 轮询算法 RR ......................................................................................................... 9 5.2.4.3 正比公平算法 PF................................................................................................. 10 5.2.5 AMC-自适应调制和编码.......................................................................................... 10 5.2.5.1 AMC概述 ............................................................................................................ 10 5.2.5.2 AMC的控制机制 ................................................................................................. 11 5.2.6 HARQ－混合自动重传 ............................................................................................ 12 5.2.7 多载波 HSDPA ....................................................................................................... 13 5.3 TD-SCDMA HSDPA物理层原理 ....................................................................................... 16 5.3.1 HSDPA 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 结构.................................................................................................... 16 5.3.2 HSDPA信道........................................................................................................... 18 5.3.2.1 HSDPA信道概述 ................................................................................................ 18 5.3.2.2 HS-DSCH与 HS-PDSCH特点 ............................................................................ 19 5.3.2.3 HS-SCCH特点.................................................................................................... 20 5.3.2.4 HS-SICH特点 ..................................................................................................... 21 5.3.3 HS-DSCH的编码过程 ............................................................................................ 22 5.3.4 HS-SCCH的编码过程 ............................................................................................ 26 5.3.5 HS-SICH的编码过程 .............................................................................................. 28 5.3.6 HSDPA基本流程.................................................................................................... 30 5.3.7 编码和调制对速率的影响 ........................................................................................ 31 5.3.8 资源配置................................................................................................................. 32 5.3.9 准入控制................................................................................................................. 33 5.4 HSDPA在 TD-SCDMA与WCDMA系统中的差别............................................................. 34 5.5 本章练习 ........................................................................................................................... 37 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com TD-SCDMA 技术与实现 TD-T00-S51-121 TD-SCDMA HSDPA技术 3 本章目标： · 了解 TD-SCDMA HSDPA的标准化过程 · 了解 HSDPA的关键技术 · 至少说出 3个关键技术功能或过程 · 了解 HSDPA物理层原理 · 熟悉 TD-SCDMA HSDPA物理信道功能 · 了解 TD-SCDMA与WCDMA在 HSDPA中的区别 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com TD-SCDMA 技术与实现 TD-T00-S51-121 TD-SCDMA HSDPA技术 1 5.1 TD-SCDMA HSDPA技术背景 5.1.1 HSDPA的技术发展的背景 HSDPA技术为高速下行分组接入技术，在 R99的工作完成后，3GPP的改进工作被提上日程， TD-SCDMA在 R4中被引入，目的为增强分组域提供一种高效解决方案标准。 运营商和市场对移动网络系统提出了更多的需求： － 更高的数据速率，如高速的多媒体服务； － 更低的数据成本； － 更大的小区容量； TD-SCDMA HSDPA技术是为满足以上需求而提出的理想解决方案。 5.1.2 CCSA N频点和 HSPA规范的引入 2000年 5月的 ITU-R全会上由中国提出的 TD-SCDMA无线传输技术（RTT）被正式接纳为 IMT-2000方案之一，随后开始了在 3GPP组织内的标准融合和制定工作，在 2001年 3月的 3GPP RAN第 11次全会上，包含 TD-SCDMA无线接入技术在内的 3GPP R4版本规范正式发布。此时， TD-SCDMA系统具备了一整套技术标准，构成了一个完整的移动通信系统。在 3GPP的技术中， 又常称 TD-SCDMA为 LCR TDD（低码片速率 TDD）。 图 5.1 TD-SCDMA 标准进展-3GPP Q3 Q4 Q3 Q4 Q1 Q2 Q1 Q2 Q3 2000 2001 2002 Q1 Q2 Q3 2004 Q1 Q2 2007 3GPP R4 LCR TDD 3GPP R5 HSDPA单载波 3GPP R6 MBMS 3GPP R6 or R7 HSUPA PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com TD-SCDMA 技术与实现 2 TD-SCDMA HSDPA技术 TD-T00-S51-121 TD-SCDMA与WCDMA这两种 3G制式都是在 3GPP组织内进行标准化工作的，在实际的标 准制定中，TD-SCDMA标准具有鲜明的特征。TD-SCDMA与WCDMA在核心网络、业务应用等 方面共用技术标准，差异主要体现在无线接入网（RAN）部分，特别是在无线接口物理层技术方 面。 随着技术发展和研究的深入，在制定 TD-SCDMA基于 3GPPR4的第一版行业标准中引入了 N 频点（多载频）特性。简单来说，N频点特性是针对未考虑多载频配置对网络运行的影响所带来的 一些问题而提出的。 具体地说，此前的 TD-SCDMA标准（即纳入 3GPPR4的 LCRTDD）中，在 Uu接口、Iub接口 均是针对各载频分别进行资源的操作与配置，每个载频都被当作一个逻辑小区，在每个小区都配置 一整套公共信道。如一个三扇区三载频基站，将被视作 9个小区，所有小区都发送各自的导频和广 播信息等公共信道，而其中的 BCH、FACH和 PCH等公共信道在小区覆盖区内是全向发射的。因 此在采用多载频基站组网时，不但对基站发射功率要求较高，而且在同频组网情形下，将可能在某 些覆盖区域存在大量的同频邻小区，而这些同频邻小区都配置有全向发射的公共信道，彼此间的干 扰将很突出。因此在多载频基站所组成的无线网络中，可能出现诸如小区搜索困难、终端测量复 杂、切换困难和系统效率偏低等问题。 为解决上述问题，面向同一扇区／小区配置多个载频，行业标准中引入了 N频点技术。N频点 技术的主要特性包括： － 每小区／扇区配置 N个（典型为 3个）载频，其中一个为主载频，其它为辅载频。承载 P-CCPCH信道的载频为主载频，不承载 P-CCPCH的载频为辅载频，每小区／扇区有且只有一个主 载频，同一 UE所占用的上下行时隙配置在同一载频上。 － 所有公共信道均配置于主载频，辅载频仅配置业务信道和有条件地配置部分公共信道 （如 UE在切换时可以在辅载频上使用 UpPCH、FPACH信道进行上行同步建立）。 为了满足用户日益增长的对高速分组数据业务的需求，3GPP在 R5引入了 HSDPA技术。对 TD-SCDMA和WCDMA而言，HSDPA所采用的关键技术是基本一致的。 在 2005年，业内提出了将 N频点特性和 HSDPA特性有机结合起来，通过多载波捆绑的方式 提高 TD-SCDMA HSDPA系统中单用户峰值速率，即所谓的多载波 HSDPA方案。 3GPP R5引入 HSDPA后，下行链路的传输速率和吞吐量得到了很大提高。相比而言，上行链 路速率和吞吐量偏低，为满足要求更高的上行速率业务发展需要，3GPP从 R6版本开始，开展了 对上行链路增强或称为高速上行分组接入（HSUPA）的研究和标准制定工作。 3GPPR5引入 HSDPA后，下行链路的传输速率和吞吐量得到了很大提高。相比而言，上行链 路速率和吞吐量偏低，为满足要求更高的上行速率业务发展需要，3GPP从 R6版本开始，开展了 对上行链路增强或称为高速上行分组接入（HSUPA）的研究和标准制定工作。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com TD-SCDMA 技术与实现 TD-T00-S51-121 TD-SCDMA HSDPA技术 3 图 5.2 TD-SCDMA 3GPP R4 网络结构 对于当前和今后一段时间内 TD-SCDMA的研究和标准化工作，首先需要业界群策群力，争取 在较短的时间内高效地完成多载波 HSDPA行业标准的制定，为产品的开发奠定技术基础；与此同 时，对 HSUPA的研究和标准化也是一项重要而迫切的任务。在 HSDPA、HSUPA标准化工作的基 础上，需要进一步对 TD-SCDMA的继续演进开展研究，并推动相关标准的制定。总之，标准化工 作的任务是艰巨的，但应该相信，TD-SCDMA技术和产品在实际应用中将不断发展，从而又将推 动标准向前发展。 图 5.3 TD-SCDMA 演进路线 TD-SCDMA N-频点 TD-SCDMA 多载波 TD-SCDMA HSDPA LCR TDD （R4） LCR TDD HSDPA （R5） LCR TDD HSUPA （R6 or R7） TDD－LTE CCSA 3GPP • 3GPP LCR TDD LCR TDD LCR TDD • CCSA Multi-carrier TD-SCDMA Stage I （R4 N Frequenc TD- SCDMA Stage II TD-SOFDMA MC- CDMA TD-SCDMA Stage III Current status Short Term Evolution Long Term Evolution OFDMA TDD SC-FDMA /OFDMA LTE TDD LCR TDD 2005 2007 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com TD-SCDMA 技术与实现 4 TD-SCDMA HSDPA技术 TD-T00-S51-121 5.1.3 3GPP TD-SCDMA标准规范 TD-SCDMA HSDPA基于 3GPP的相关规范可参考: 3GPP R5 - 物理层（3GPP 25.2xx） - 层 2和层 3（3GPP 25.3xx） - UTRAN（3GPP 25.4xx） - UE一致性（3GPP 34.xxx） - RF性能（3GPP 25.1xx） TD-SCDMA HSDPA基于 CCSA的相关规范可参考: 系统设备 - 2GHz TD-SCDMA数字蜂窝移动通信网高速下行分组接入（HSDPA）无线接入子系统 设备技术要求 - 2GHz TD-SCDMA数字蜂窝移动通信网高速下行分组接入（HSDPA）无线接入子系统 设备测试方法 终端设备 - 2GHz TD-SCDMA数字蜂窝移动通信网高速下行分组接入（HSDPA）终端设备技术要 求 - 2GHz TD-SCDMA数字蜂窝移动通信网高速下行分组接入（HSDPA）终端设备测试方 法 UU接口 - 2GHz TD-SCDMA数字蜂窝移动通信网高速下行分组接入（HSDPA）Uu接口物理层技 术要求 - 2GHz TD-SCDMA数字蜂窝移动通信网高速下行分组接入（HSDPA）Uu接口层 2技术 要求 - 2GHz TD-SCDMA数字蜂窝移动通信网高速下行分组接入（HSDPA）Uu接口 RRC层技 术要求 Iub接口 - 2GHz TD-SCDMA数字蜂窝移动通信网高速下行分组接入（HSDPA）Iub接口技术要求 - 2GHz TD-SCDMA数字蜂窝移动通信网高速下行分组接入（HSDPA）Iub接口测试方法 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com TD-SCDMA 技术与实现 TD-T00-S51-121 TD-SCDMA HSDPA技术 5 5.2 TD-SCDMA HSDPA关键技术 5.2.1 关键技术概述 移动分组数据业务的支持能力是 3G系统最重要的特点之一。随着移动通信和 Internet网络的 迅速发展，许多对流量和迟延要求较高的数据业务如视频、流媒体和下载等不断涌现。这些业务对 移动通信系统提出了更高的需求，要求系统提供更高的传输速率和更小的传输时延。为了满足日益 增长的分组业务需求，特别是下行业务需求，3GPP提出了 HSDPA技术并进行了标准化，HSDPA 作为 3GPP Release 5版本中的最主要特性（包括 FDD以及 TDD），于 2002年完成了标准化。 HSDPA通过采用 AMC、HARQ以及高阶调制（16QAM）等技术，并在基站侧实现快速调度，从 而可以快速自适应的反映用户信道的变化，获得较高的用户峰值速率和小区数据吞吐率。 TD-SCDMA HSDPA有以下技术特点: ü 实现更高的峰值速率 －单载波最高达 2.8Mbps ü 信道可以被多个用户共享 ü 速率调整快 －每 5ms可对用户资源重新分配一次 TD-SCDMA HSDPA采用了以下关键技术: ü 自适应调制和编码(AMC) －根据链路质量快速调整调制和编码 －高阶调制（QPSK和 16-QAM） ü 混合 ARQ(HARQ) －Type II，Type III ü 快速调度 －Node B的物理层调度 图 5.4 TD-SCDMA HSDPA 关键技术 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com TD-SCDMA 技术与实现 6 TD-SCDMA HSDPA技术 TD-T00-S51-121 5.2.2 共享信道 为了适应分组数据业务的特点，HSDPA中引入了共享信道的机制，多个用户共享无线资 源。考虑到分组业务的特性，突发性强，持续时间不确定，系统采用共享信道的方式为分组用 户提供服务，用户通过时分或者码分的形式共享无线资源。系统定义了新的共享信道以及相应 的上下行控制信道以支持 HSDPA特性。 图 5.5 HSDPA 新增信道 HSDPA新增了一种共享传输信道和三种共享物理信道: Ø 传输信道：HS-DSCH, High Speed Downlink Shared Channel。 Ø 物理信道 － HS-PDSCH 下行信道，承载HSDPA业务数据，High Speed Physical Downlink Shared Channel。 － HS-SCCH 下行信道，HSDPA专用的下行控制信道，承载所有相关底层控制信息， High Speed Shared Control Channel。 － HS-SICH 上行信道，用于反馈相关的上行信息，包括ACK/NACK和CQI ，High Speed Shared Indication Channel。 其中HS-DSCH是新增加的传输信道，用于承载高速下行数据，映射到HS-PDSCH上。为了支 持HSDPA相关的信令，系统增加了两个物理信道HS-SCCH/HS-SICH，由NodeB控制，用于传递HS- DSCH的控制信息以及终端的反馈信息。HS-DSCH支持数据的TTI为 5ms，采用AMC以及HARQ等 链路自适应技术，为多个用户以时分或者码分的形式共享。下行控制信道，HS-SCCH使用两个 SF=16的码道，携带的控制信息包括用户标识，HS-PDSCH使用的码资源，调制方式，TBS块大 小，以及HARQ相关信息。上行控制信道HS-SICH，使用一个SF=16 的码道，和HS-SCCH成对使 用，用户用于反馈信道质量（CQI）以及下行数据ACK/NACK的信息。 HS-PDSCH HS-PDSCH HS-SCCH HS-PDSCH HS-SICH HS-SICH HS-SICH 下行 上行 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com TD-SCDMA 技术与实现 TD-T00-S51-121 TD-SCDMA HSDPA技术 7 5.2.3 调制技术 HSDPA调制分为 QPSK和 16QAM两种。在有利位置的用户(如离基站较近的用户)会被分配较 高的调制等级和较高的编码速率(例如 16QAM和 R=3/4的码率)，而在不利位置的用户(接近小区边 缘的用户)会被分配较低的调制等级和编码速率(例如 QPSK和 R=1/2的码率)。系统仿真表明，采用 16QAM和 QPSK组合调制比单一 QPSK调制的系统可提高大约 20%的平均吞吐率。 QAM是一种矢量调制，它将输入比特先映射到一个复平面（星座）上，形成复数调制符号， 然后将符号的 I、Q分量（对应复平面的实部和虚部）对两个相互正交的同频载波进行幅度调制， 利用已调信号在同一带宽内频谱正交的性质，来实现两路并行的数字信息在同一信道内互不干扰的 进行传输。QAM对应的空间信号矢量端点分布图称为星座图，所以 QAM调制又称为星座调制。 8PSK、QPSK、16QAM的星座图如图 5.6所示。 图 5.6 HSDPA 调制技术 在 TD-SCDMA HSDPA系统中，使用了 QPSK和 16QAM两种技术自适应调制。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com TD-SCDMA 技术与实现 8 TD-SCDMA HSDPA技术 TD-T00-S51-121 5.2.4 快速调度算法 通过将数据的调度和重传移到 NodeB实现，可以更加快速的适应信道变化。基站根据 UE的 反馈，依据一定的调度准则选择用户，或者调整 UE使用的调制方式编码速率，以优化系统性 能。同时，调度以及数据重传在 NodeB实现，可以减小数据传输的时延。 快速调度算法有几个重要的特点： ü 快速调度算法是在动态复杂的无线环境下使多用户更有效地使用无线资源，提高整个扇 区的吞吐量； ü 调度算法功能实现于基站； ü 需要考虑两个重要因素：吞吐量和公平性。 基于以上因素的考虑，HSDPA系统中有三种常用的调度算法： ü Max C/I ：最大载干比算法； ü RR ：轮寻算法； ü PF ：正比公平算法 在 HSDPA系统调度算法的实现中，需要遵循以下的调度基本原则： 在短期内以信道条件为主，而在长期内应兼顾到对所有用户的吞吐量和公平性。 5.2.4.1 最大 C/I算法 最大 C/I算法的基本概念是： Ø Max C/I基本思想是对所有待服务移动台依据其接收信号 C/I预测值进行排序，并按照从 大到小的顺序进行各用户数据的发送。 最大 C/I算法的缺点是： Ø 距离基站近的移动台由于其信道条件好会一直接收服务，而处于小区边缘的用户的由于 C/I较低，这些用户将得不到服务机会，甚至出现所谓“饿死现象”，从占有系统资源的角 度来看，这种调度算法是最不公平的。 图 5.7 最大C/I算法示意图 采用最大载干比算法的系统，其服务用户集中在距离 NodeB非常近的区域，对用户的覆盖范 围小，这在大多数场景中是不可用的。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com TD-SCDMA 技术与实现 TD-T00-S51-121 TD-SCDMA HSDPA技术 9 该算法所得到的系统容量可以作为其它调度算法的上界。另外该算法的实现也是最简单的。 5.2.4.2 轮询算法 RR 轮询算法 RR基本概念是： Ø RR算法的基本思想是保证小区内的用户按照某种确定的顺序循环占用等待时间的无线资 源来进行通信。每个用户对应一个队列以存放待传数据，在调度时非空的队列以轮循的 方式接受服务以传送数据。 轮询算法 RR的优点： Ø 轮循算法不仅可以保证用户间的长期公平性，还可以保证用户的短期公平性；另外算法 实现简单。 轮询算法 RR的缺点： Ø 该算法由于没有考虑到不同用户无线信道的具体情况，因此系统吞吐量是很低的。 如图 5.8所示，通常，人们认为 RR算法是最公平的，因为它保证所有用户占用等量的时间进 行通信；同时人们认为该算法是性能最低的(它的系统吞吐量在实际系统中是最低的)。 图 5.8 轮询算法RR示意图 RR算法是公平性的上界和算法性能的下界。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com TD-SCDMA 技术与实现 10 TD-SCDMA HSDPA技术 TD-T00-S51-121 5.2.4.3 正比公平算法 PF 正比公平算法 PF基本概念是： Ø 如果用户的信道条件较好，其请求传输的速率也较大，该用户的优先权也提高；如果一 个用户因为信道条件较差，特别是由于它处于小区边缘，C/I长时间较低，得不到传输的 机会，其平均吞吐量减少，平均速率降低，这种情况下的用户同样会提高优先权，获得 传输的机会。 图 5.9 正比公平算法PF示意图 从统计意义上来看，每个用户分配的资源是相同的，公平性与 RR相当，而系统容量高于 RR，接近Max C/I，较适合实际系统使用。 5.2.5 AMC-自适应调制和编码 5.2.5.1 AMC概述 链路自适应方式主要采用两种方式： Ø 方式一： 功率自适应方式，发送端改变发送数据的传输功率来适应信道条件的变化； Ø 方式二： AMC方式，发送端通过改变数据的传输码率，进而适应信道变化。 AMC的原 理就是在系统限制范围内，根据由大尺度衰落引起的瞬时无线链路信道质量的变化，灵活 地调整发送给每个用户的数据的MCS（调制编码方式） 具体来说，AMC(Adaptive Modulation and Coding Schemes)通过改变调制方式和信道编码率来 调整传输速率，目前采用 QPSK和 16QAM两种调制方式。系统根据自身物理层能力和信道变化情 况，建立一个在共享信道 HS-DSCH中传输格式的编码调制格式集合（MCS），每个MCS中的传 输格式包括传输数据编码速率和调制方式等参数，当信道条件发生变化时，系统会选择与信道条件 对应的不同传输格式来适应信道变化并通知 UE。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com TD-SCDMA 技术与实现 TD-T00-S51-121 TD-SCDMA HSDPA技术 11 引入 AMC的原因： Ø 无线信道的一个很重要的特点就是具有很强的时变性，短时间的瑞利衰落可以达到十几甚 至几十分贝。 Ø 对这种时变特性进行自适应跟踪会给系统性能的改善带来极大的好处。 Ø 链路自适应技术可以有很多方法，如功率控制和 AMC等。 Ø HSDPA在原有系统固定调制和编码方案的基础上，引入更多编码速率和 16QAM调制，使 系统能够通过改变编码方式和调制方式对链路变化进行自适应跟踪。 图 5.10 AMC示意图 如图 5.10所示，HSDPA采用 AMC作为基本的链路自适应技术对调制编码速率进行粗略的选 择。靠近基站的用户接收信号功率强，采用高阶调制方式(如 16QAM)和高速率信道编码(3/4编码速 率)，使用户获得尽量高的数据吞吐率；当信号较差时，则选取低阶调制方式(如 QPSK)和低速率信 道编码(1/4编码速率)来保证通信质量。 5.2.5.2 AMC的控制机制 如下图 5.11所示，AMC的控制机制： 1. 起初，UE和 NodeB建立通信后，NodeB设置默认的调制和编码方式、传输块大小信息 给 UE，并使用该设置信息； 2. 手机根据测量的信道质量，反馈信道质量指示、建议下次的调制编码方式和传输块大小 给 NodeB； 3. NodeB收到 UE的反馈信息后，根据 UE的反馈信息和自身的 AMC算法规则，调整合适 的调制和编码方式，以及传输块大小信息，并将调整后的信息设置给 UE。此后，NodeB 和 UE将在该阶段使用被设置的新的调制和编码方式，以及传输块信息； 4. 根据信道质量的不断变化，NodeB和 UE会反复执行以上协商过程。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com TD-SCDMA 技术与实现 12 TD-SCDMA HSDPA技术 TD-T00-S51-121 图 5.11 AMC控制机制 NodeB和 UE协商可选择的调制方式可以使 QPSK或者 16QAM，协商的传输块大小范围是 40bit～14056bit。 AMC的优点： Ø 处于有利位置的用户可以得到更高的数据速率，提高小区平均吞吐率。 Ø 链路自适应基于改变调制编码方案代替改变发射功率，以减小冲突。 5.2.6 HARQ－混合自动重传 HARQ是自动重传请求（ARQ）和前向纠错(FEC)技术相结合的一种纠错方法，通过发送附加 冗余信息，改变编码速率来自适应信道条件，是一种基于链路层的隐含的链路自适应技术。 采用 HARQ技术的接收方在译码失败的情况下，保存接收数据，并要求发送方重传数据，接 收方将重传数据和前面的数据进行合并，再送到译码器进行译码。因为数据在译码前进行了合并， 译码数据具有更多的信息量，可以提高译码的成功率，降低错误率。HARQ技术可以提高系统性 能，并可灵活地调整有效码元速率，补偿由于采用链路适配不合适所带来的误码。AMC中是利用 反馈信息等设定调制和编码的级别从而实现自适应控制，而 HARQ通过链路层的确认信号来决定 重发与否隐含地实现了自适应控制。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com TD-SCDMA 技术与实现 TD-T00-S51-121 TD-SCDMA HSDPA技术 13 在 HSDPA中，HARQ技术主要作用是补偿 AMC选择的传输格式不恰当带来的误码。AMC 的机制提供了大动态范围的粗略的、慢速的自适应控制，而 HARQ的机制则提供了小动态范围的 精确的、快速的自适应控制；AMC的机制对测量的误差和时延敏感，而 HARQ是对信道即时状态 的反应，与测量误差和时延无关。将 HARQ与 AMC这两种链路自适应技术结合使用可以取得比较 理想的效果，即 AMC基于信道测量结果等信息大致决定数据传输速率，HARQ在此基础上根据实 时信道条件再对数据传输速率进行微调。研究表明，通过 HARQ技术可有效的将由于 AMC选择传 输格式不恰当所造成吞吐量损失减少 50％。同时，HARQ在不降低系统性能的情况下，还可以减 少MCS的调制编码类型，降低系统调度和实现复杂度。 通俗来讲，混合自动重发请求是一种差错控制技术，目的在于提高信号的传输质量，保证信息 可靠性。 HARQ＝FEC＋ARQ： Ø FEC：根据接收数据中冗余信息来进行纠错，特点是“只纠不传”； Ø ARQ：依靠错码 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 和重发请求来保证信号质量特点是“只传不纠”。 HARQ技术综合了 FEC与 ARQ的优点。 图 5.12 HARQ的工作机制 在 HARQ中，发端会发送具有一定冗余信息的数据，收端首先进行 FEC，如果依然不能正确解 调则要求发端重新发送数据。 HARQ避免了 FEC需要复杂的译码设备和 ARQ方式信息连贯性差的缺点，并能使整个系统误 码率很低。 5.2.7 多载波 HSDPA 为了提高对分组业务的支持能力，取得更高的峰值速率，使 TD-SCDMA系统与其它系统相 比具有相当的竞争优势，在 CCSA对 TD-SCDMA 标准化过程中，提出了多载波 HSDPA技术， 通过多载波捆绑提高 TD-SCDMA系统中单用户峰值速率。多载波 HSDPA也是对已有 N频点技 术的自然延伸，在 N频点小区中，一个小区拥有多个载波资源，为多载波的捆绑提供了便利。使 用多个载波进行捆绑来提供 HSDPA业务，可以显著提供单用户的峰值速率。而且多载波捆绑方 式资源配置灵活，同时后向兼容单载波。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com TD-SCDMA 技术与实现 14 TD-SCDMA HSDPA技术 TD-T00-S51-121 TD-SCDMA多载波技术，是指在使用 HSDPA技术时，多个载波上的信道资源可以为同一个 用户服务，即该用户可以同时接收本扇区多个载波发送的信息。这样，如果采用 N个载波同时为 一个用户发送，理论上用户可以获得原来 N倍的数据速率。同时，由于在 HSDPA技术中引入了 多载波特性，MAC- hs除了完成共享用户的调度，AMC、HARQ等链路自适应的功能，还增加了 多载波分流、数据处理的功能。具体体现：当一个用户的数据同时在多个载波上传输时，HS- DSCH所使用的物理资源包括载波、时隙和码道，由MAC-hs统一调度和分配。当一个用户的数 据在多个载波上同时传输时，由MAC-hs对数据进行分流，即将数据流分配到不同的载波，各载 波独立进行编码映射、调制发送以及相应的信道质量反馈，对于 UE，则需要有同时接收多个载 波数据的能力，各个载波独立进行译码处理后，由MAC-hs进行合并。 图 5.13 多载波HSDPA技术方案UTRAN侧处理框图 从网络侧来看，MAC-d流数据发送到MAC-hs实体中的相应的优先级队列中。MAC-hs实体 的调度模块根据优先级来对各个优先级队列中的数据进行调度，将被调度到的优先级队列中的 PDU分发到相应的一个或者多个载波的 HARQ进程中。 来自每个载波上的 HARQ数据进行 HS-DSCH信道编码时，采用和 R5 TD-SCDMA HSDPA 相同的处理方式，如图 5.14所示。 H ARQ Process(1~8) . . . Carrier #1 Physical Layer HAR Q Process(1~8) . . . HARQ Process(1~8) . . . Carr ier #2 Physical Layer Carrier #3 Physical Layer Channel Coding C hannel Coding Channel Coding 3GPP HSDPA channel coding 3G PP HSDPA channel coding 3GPP HSDPA channel coding C arrier #1 Carrier #2 C arrier #3 H S-D S C HH S -SC C H H S -SIC H Prior ity Queue Distribution Priority Q ueue Dis tribution Priority Q ueue Pr iority Queue Priority Queue Priority Q ueue S chedu ling /P riority H and ling MA C-hs H ARQ Entity MAC-d flows H S -D S C HH S-S C C H H S-S IC H H S-D S C HH S -SC C H H S-S IC H PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com TD-SCDMA 技术与实现 TD-T00-S51-121 TD-SCDMA HSDPA技术 15 图 5.14 多载波HSDPA中HS-DSCH编码处理框图 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com TD-SCDMA 技术与实现 16 TD-SCDMA HSDPA技术 TD-T00-S51-121 5.3 TD-SCDMA HSDPA物理层原理 5.3.1 HSDPA协议结构 3GPP中对于 HSDPA协议规范的描述主要在 25.855、25.950和 25.308中，下图 5.15给 出了 HSDPA无线接口协议结构。从图中可以看出，NodeB中新增加了MAC层的功能，增加了 MAC-hs功能模块，MAC-hs主要完成 HARQ功能、调度和优先级处理。RNC继续保留原有的 R99/R4的功能，包括 RLC层的重传控制，而 HARQ的重传机制在物理层和MAC层中实现。 图 5.15 L1/L2协议结构1 HSDPA的引入要求增加和修改的 UTRAN内部使用的控制面协议如下图 5.16主要包括： Ø 无线资源控制(RRC)协议，负责一系列 UTRAN专用功能，包括(信令)无线承载(Radio Bearer)管理。 Ø Node-B应用部分(NBAP)协议，它在 Iub接口(即 Node-B和 RNC之间的接口)上实现， NBAP使得 RNC能够管理 Node-B上的资源。HS-DSCH构成了一种额外的 Node-B资 源类型，