HSPA

目錄
·1.HSDPA原理
·1.1 HSDPA概述
·1.2 HSDPA信道結(jié)構(gòu)
·1.3 HSDPA移動(dòng)性
·1.4 HSDPA關(guān)鍵技術(shù)
·1.5 HSDPA終端
·2. HSUPA原理
·2.1 HSUPA概述
·2.2 HSUPA信道結(jié)構(gòu)
·2.3 HSUPA移動(dòng)性
·2.4 HSUPA關(guān)鍵技術(shù)
·2.5 HSUPA終端
·3. HSPA+簡(jiǎn)介





1.HSDPA原理

WCDMA R5版本高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增強(qiáng)方案充分參考了cdma2000 1X EV-DO的設(shè)計(jì)思想與經(jīng)驗(yàn)，新增加一條高速共享信道(HS-DSCH)，同時(shí)采用了一些更高效的自適應(yīng)鏈路層技術(shù)。共享信道使得傳輸功率、PN碼等資源可以統(tǒng)一利用，根據(jù)用戶(hù)實(shí)際情況動(dòng)態(tài)分配，從而提高了資源的利用率。自適應(yīng)鏈路層技術(shù)根據(jù)當(dāng)前信道的狀況對(duì)傳輸參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，如快速鏈路調(diào)整技術(shù)、結(jié)合軟合并的快速混合重傳技術(shù)、集中調(diào)度技術(shù)等，從而盡可能地提高系統(tǒng)的吞吐率。
　　基于演進(jìn)考慮，HSDPA設(shè)計(jì)遵循的準(zhǔn)則之一是盡可能地兼容R99版本中定義的功能實(shí)體與邏輯層間的功能劃分。在保持R99版本結(jié)構(gòu)的同時(shí)，在NodeB(基站)增加了新的媒體接入控制(MAC)實(shí)體MAC-hs，負(fù)責(zé)調(diào)度、鏈路調(diào)整以及混合ARQ控制等功能。這樣使得系統(tǒng)可以在RNC統(tǒng)一對(duì)用戶(hù)在HS-DSCH信道與專(zhuān)用數(shù)據(jù)信道DCH之間切換進(jìn)行管理。 HSDPA引入的信道使用與其它信道相同的頻點(diǎn)，從而使得運(yùn)營(yíng)商可以靈活地根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)情況對(duì)信道資源進(jìn)行靈活配置。 HSDPA信道包括高速共享數(shù)據(jù)信道(HS-DSCH)以及相應(yīng)的下行共享控制信道(HS-SCCH)和上行專(zhuān)用物理控制信道(HS-DPCCH)。下行共享控制信道(HS-SCCH)承載從MAC-hs到終端的控制信息，包括移動(dòng)臺(tái)身份標(biāo)記、H-ARQ相關(guān)參數(shù)以及HS-DSCH使用的傳輸格式。這些信息每隔2ms從基站發(fā)向移動(dòng)臺(tái)。上行專(zhuān)用物理控制信道(HS-DPCCH)則由移動(dòng)臺(tái)用來(lái)向基站報(bào)告下行信道質(zhì)量狀況并請(qǐng)求基站重傳有錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)塊。
　　共享高速數(shù)據(jù)信道(HS-DSCH)映射的信道碼資源由15個(gè)擴(kuò)頻因子固定為16的SF碼構(gòu)成。不同移動(dòng)臺(tái)除了在不同時(shí)段分享信道資源外，還分享信道碼資源。信道碼資源共享使系統(tǒng)可以在較小數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)僅使用信道碼集的一個(gè)子集，從而更有效地使用信道資源。此外，信道碼共享還使得終端可以從較低的數(shù)據(jù)率能力起步，逐步擴(kuò)展，有利于終端的開(kāi)發(fā)。從共用信道池分配的信道碼由RBS根據(jù)HS-DSCH信道業(yè)務(wù)情況每隔2ms分配一次。與專(zhuān)用數(shù)據(jù)信道使用軟切換不同，高速共享數(shù)據(jù)信道(HS-DSCH)間使用硬切換方式。


1.1 HSDPA概述
　　什么是HSDPA？

　　HSDPA: 高速下行鏈路分組接入技術(shù)（High Speed Downlink Packet Access）

　　3GPP Release 5 及后續(xù)規(guī)范版本中定義的關(guān)鍵新特性

　　目標(biāo): 通過(guò)在下行鏈路提供高速數(shù)據(jù)傳輸速率來(lái)增強(qiáng)3G系統(tǒng)的性能，理論最高達(dá)14.4Mbps

　　可基于3GPP R’99 網(wǎng)絡(luò)直接演進(jìn)

　　為什么HSDPA可以提供高速分組接入？

　　香農(nóng)定理 C=W*log2(1+S/N)

　　HSDPA采用自適應(yīng)編碼調(diào)制、快速自動(dòng)混合重傳、快速調(diào)度等技術(shù)代替了OVSF、快速功率控制。
1.2 HSDPA信道結(jié)構(gòu)
　　HSDPA 新的信道

　　新的傳輸信道:

　　HS-DSCH (Downlink, shared traffic)

　　新的物理信道:

　　HS-PDSCH (Downlink, shared traffic)

　　HS-SCCH (downlink, shared control massage)

　　HS-DPCCH (Uplink，HS-Dedicated Physical Control)

　　HSDPA 新的傳輸信道－－HS-DSCH

　　(1)僅在下行鏈路存在;

　　(2)每個(gè)UE僅有一個(gè)HS-DSCH類(lèi)型的CCTrCH ，CCTrCH 可以映射到一個(gè)或者多個(gè)物理信道;

　　(3)TTI為2ms，只支持Turbo編碼，支持更高階的調(diào)制

　　(4)無(wú)功控、無(wú)軟切換、固定擴(kuò)頻因子（SF=16）

　　(5)不支持時(shí)隙級(jí)的DTX

　　HS-PDSCH——HS-Physical Downlink Shared Channel

　　(1)SF = 16

　　(2)最高可支持15個(gè) HS-PDSCH

　　(3)高速數(shù)據(jù)信道 (比特速率 > 10 Mbps)

　　(4)DCH 總是伴隨出現(xiàn) (DPCH， SF 4 ..512)

　　HS-SCCH—— HS-Shared Control CHannel

　　(1)SF = 128

　　(2)傳輸格式參數(shù) (channelisation-code， modulation， TBS size)

　　(3)混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求信息 (process， new data， redundancy version)

　　(4)每個(gè)終端最多支持4個(gè)HS-SCCH

　　(5)UE ID信息

　　HS-DPCCH —— HS-Dedicated Physical Control

　　(1)混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求響應(yīng)(ack/nack)

　　(2)信道質(zhì)量指示 (CQI)

　　(3)SF = 256
1.3 HSDPA移動(dòng)性
　　
1.4 HSDPA關(guān)鍵技術(shù)
　　(1)自適應(yīng)調(diào)制編碼（AMC）

　　HSDPA引入高階調(diào)制: 16QAM

　　用戶(hù)可復(fù)用多個(gè)碼道 ，最多可并行 15 個(gè)碼道

　　16QAM Modulation

　　Peak rate: (3.84/16)*15*4 Mbps =14.4 Mbps

　　3.84Mbps : chip rate

　　16 : spreading factor

　　15 : maximum available HS-DSCH

　　4 : 4 bits modulated in 16QAM

　　QPSK Modulation

　　Peak rate: (3.84/16)*15*2 Mbps =7.2 Mbps

　　3.84Mbps : chip rate

　　16 : spreading factor

　　15 : maximum available HS-DSCH

　　2 : 2 bits modulated in QPSK

　　(2)快速調(diào)度Fast Scheduling

　　1.HS-PDSCH 是共享信道

　　2.MAC-hs Scheduler 決定HS-PDSCH 信道的接入

　　3.每2ms(TTI) 進(jìn)行一次時(shí)域和碼域的調(diào)度

　　4.調(diào)度算法的選擇直接影響整體性能，需要在傳輸速率和公平性上取得平衡。

　　時(shí)間域上的快速調(diào)度：

　　 (1)傳輸基于以下內(nèi)容的考慮:

　　(2)信道質(zhì)量

　　(3)終端類(lèi)型

　　(4)當(dāng)前小區(qū)負(fù)荷 (可用的資源 / 存儲(chǔ)器的狀態(tài))

　　(5)話務(wù)優(yōu)先級(jí) / 服務(wù)質(zhì)量等級(jí)

　　(6)終端反饋 (ACK/NACK)

　　碼域上的快速調(diào)度

　　(1)每個(gè)傳輸時(shí)間間隔上最多并行15個(gè)碼道

　　常見(jiàn)的調(diào)度算法：

　　Round Robin

　　Max C/I

　　Proportional fair

　　Priority based

　　(3)混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求（HARQ）

　　1.由Node-B完成

　　2.在Node B新增一個(gè)MAC-hs 媒體接入控制協(xié)議層

　　HARQ分類(lèi)

　　Type I

　　用FEC處理，放棄觸發(fā)ARQ以前的數(shù)據(jù)包

　　改進(jìn)的Type I不丟棄以前的數(shù)據(jù)包，而是存儲(chǔ)并和重傳的數(shù)據(jù)合并，但重傳的FEC不變，這種

　　方法也稱(chēng)為軟合并 (Chase Combining)

　　Type II

　　錯(cuò)誤分組不被丟棄，而是和發(fā)送端重發(fā)的增量冗余信息合并后進(jìn)行譯碼

　　每次重傳包含不同的冗余信息

　　重傳分組無(wú)法自解碼

　　Type III

　　 錯(cuò)誤分組不被丟棄，而是和發(fā)送端重發(fā)的增量冗余信息合并后進(jìn)行譯碼

　　每次重傳都包含系統(tǒng)比特

　　重傳分組具有自解碼能力

　　HARQ主要功能

　　1.HARQ主要功能是產(chǎn)生冗余版本（RV）

　　2.RV由兩次速率匹配生成

　　3.第一次速率匹配的參數(shù)為NTTI和NIR (由高層信令指示)

　　4.第二次速率匹配的RV參數(shù)是s和r
1.5 HSDPA終端
　　HSDPA 需要新的終端支持:

　　一個(gè)新的協(xié)議棧、新的調(diào)制編碼

　　3GPP W-CDMA / FDD規(guī)范中定義了12種終端

　　

　　CQI

　　信道質(zhì)量指示符 Channel Quality Indicator (CQI) 由手機(jī)傳給系統(tǒng)，標(biāo)識(shí)給定瞬時(shí)條件下可支持的傳輸格式

　　CQI基于導(dǎo)頻信道測(cè)量和換算

　　該表對(duì)應(yīng)于11 & 12終端類(lèi)型的手機(jī)
2. HSUPA原理
　　
2.1 HSUPA概述
　　什么是HSUPA？

　　HSUPA: 高速上行行鏈路分組接入技術(shù)（High Speed Uplink Packet Access）

　　3GPP對(duì)HSUPA的稱(chēng)呼是E-DCH

　　是3GPP R6及后續(xù)規(guī)范版本中定義的關(guān)鍵新特性

　　目標(biāo):提高上行鏈路數(shù)據(jù)傳輸速率，理論上最高達(dá)5.76Mbps，典型值2Mbps，同時(shí)提高頻譜效率，改善容量。

　　可基于3GPP R’99/HSDPA網(wǎng)絡(luò)直接演進(jìn)

　　E-DCH和R99/HSDPA相比

　　HSUPA不是獨(dú)立的新功能，是DCH的增強(qiáng)

　　HSUPA運(yùn)行需要使用到R99大多數(shù)基本功能（如功控、軟切換等）

　　HSUPA沒(méi)有替代任何R99功能，更多的是疊加而不是替代

　　為什么HSUPA可以提高接入速率，增大容量

　　香農(nóng)定理 C=W*log2(1+S/N)

　　HSUPA沒(méi)有采用高階調(diào)制就獲得了高速率? 是

　　L1的HARQ和Node B快速調(diào)度
2.2 HSUPA信道結(jié)構(gòu)
　　HSUPA新的傳輸信道

　　Uplink:E-DCH

　　HSUPA新的物理信道

　　Uplink:

　　E-DPDCH:E-DCH Dedicated Physical Data Channel（E-DCH 專(zhuān)用物理數(shù)據(jù)信道）

　　E-DPCCH:E-DCH Dedicated Physical Control Channel（E-DCH專(zhuān)用物理控制信道）

　　Downlink

　　E-AGCH: E-DCH Absolute Grant Channel（E-DCH 絕對(duì)準(zhǔn)入信道）

　　E-RGCH: E-DCH Relative Grant Channel（E-DCH 相對(duì)準(zhǔn)入信道）

　　E-HICH: E-DCH HARQ Acknowledgement Indicator Channel（E-DCH 指示符信道）

　　

　　HSUPA新的傳輸信道——E-DCH

　　E-DCH和DCH的差異

　　DCH：一個(gè)UE多個(gè)，復(fù)合為一個(gè)CCTrCH

　　E-DCH：一個(gè)UE僅能一個(gè)，MAC可將多個(gè)業(yè)務(wù)復(fù)用到一個(gè)E-DCH，支持HARQ

　　E-DCH和DCH可以并存同一UE，但若配置了E-DCH，則DCH的最大速率被限制在64kbps

　　E-DCH編碼過(guò)程

　　CRC：固定為24bit，DCH為0、8、12、16、24bit

　　傳輸塊分割：Max5114bit

　　信道編碼：1/3 Turbo，DCH為1/2、1/3卷積，1/3Turbo

　　HARQ：速率匹配并產(chǎn)生RV

　　物理信道分段：與DCH相同

　　交織：只有一次，DCH為兩次

　　

　　R99、HSDPA、HSUPA物理信道比較

　　

　　HSUPA新的物理信道

　　上行 E-DPDCH（E-DCH Dedicated Physical Data CHannel ）

　　 傳輸上行數(shù)據(jù)，擴(kuò)頻因子256～2，BPSK調(diào)制

　　 上行 E-DPCCH（E-DCH Dedicated Physical Control CHannel ）

　　 傳輸上行控制信息E-TFCI,RSN,等，擴(kuò)頻因子256

　　 下行 E-AGCH （E-DCH Absolute Grant CHannel）

　　 傳輸Node B調(diào)度程序判決絕對(duì)值，SF=256

　　下行 E-RGCH （E-DCH Absolute Grant CHannel）

　　 傳輸增/減調(diào)度指令，SF=128

　　 下行 E-HICH （E-DCH HARQ Acknowledgement Indicator CHannel）

　　 傳輸上行數(shù)據(jù)接受確認(rèn)指示，SF=128

　　上下行Associated PDCH

　　 傳輸高層信令，提供功控、同步參考

　　下行數(shù)據(jù)

　　

　　HSUPA新的物理信道－－E-DPDCH

　�。�1）用于上行傳輸數(shù)據(jù)，OVSF，擴(kuò)頻因子256～2，調(diào)制方式BPSK

　�。�2）支持多碼道傳輸，最大速率2×SF2＋2×SF4＝5.76Mbps

　�。�3）支持兩種TTI：2ms或10ms，2msTTI通過(guò)5個(gè)獨(dú)立的子幀實(shí)現(xiàn)

　　（4）E-DPDCH不能獨(dú)立傳輸，需要同時(shí)傳送DPCCH，依據(jù)其導(dǎo)頻進(jìn)行信道估計(jì)和功控

　　E-DPDCH和DPDCH比較

　　相同：

　　幀結(jié)構(gòu)，OVSF，多碼道傳輸，BPSK，快速功控，

　　不同：

　　E-DPDCH支持SF=2 E-DPDCH支持Node B調(diào)度

　　E-DPDCH支持HARQ E-DPDCH支持2msTTI

　　HSUPA新的物理信道－－ E-DPCCH

　�。�1）用于上行傳輸和E-DPDCH相關(guān)的物理層控制信息

　�。�2）10bit信息，主要包括三部分：E-TFCI，RSN，Happy bit

　　（3）實(shí)際信息10bit進(jìn)行（30,10）二階Reed-Muller編碼變?yōu)?0bit

　�。�4）固定映射到I支路，擴(kuò)頻因子為SF2561，

　　（5）2msTTI傳輸30bit，10msTTI重復(fù)這30bit5次

　　E-DPCCH包含的10bit信息

　�。�1）E-TFCI：7bit，E-DCH傳輸格式組合指示，表明E-DPDCH傳輸塊大小

　�。�2）3GPP25.321定義了4個(gè)E-TFCI table

　�。�3）RSN：2bit，重傳序列號(hào)，通知當(dāng)前E-DPDCH上發(fā)送的傳輸塊HARQ序號(hào)

　�。�4）首傳RSN=0，第一次重傳RSN=1，………，第三次重傳RSN=3

　�。�5）Happy bit：1bit，指示UE是否滿(mǎn)足當(dāng)前的數(shù)據(jù)速率（相對(duì)功率）

　　UE 選擇E-TFCI是基于

　�。�1）允許的E-TFCS (由RNC通過(guò)RRC信令指示 )

　�。�2）準(zhǔn)入功率(AGCH/RGCH 通過(guò) Node B調(diào)度)

　　（3）UE buffer (Remaining PDUs to transmit)

　�。�4）UE capability (如 Max Tx power)

　　HSUPA新的物理信道－－ E-AGCH

　　（1）下行公共信道，用于通知E-DPDCH相對(duì)于DPCCH可使用的準(zhǔn)確功率水平

　�。�2）共6bit信息，包含三部分內(nèi)容

　�。�3）絕對(duì)準(zhǔn)入值（5bit）：0～31，表明E-DPDCH/DPCCH功率比

　�。�4）絕對(duì)準(zhǔn)入范圍（1bit）：僅用于2msTTI，用以激活/去激活某一特定的HARQ進(jìn)程（由E-AGCH時(shí)序來(lái)識(shí)別）或全部HARQ進(jìn)程

　�。�5）主/輔UE-id：用于掩碼E-AGCH，表征E-AGCH屬于哪個(gè)UE

　�。�6）SF＝256，2msTTI傳輸60bit，10msTTI重復(fù)這60bit5次

　　E-AGCH編碼過(guò)程

　　（1）E-AGCH的結(jié)構(gòu)與HSDPA的HS-SCCH結(jié)構(gòu)非常相似

　�。�2）6bit信息上計(jì)算一個(gè)16bit的CRC，并使用主/輔UE-id進(jìn)行掩碼

　�。�3）通過(guò)UE-id，UE可以知道E-AGCH是否屬于自己

　　

　　HSUPA新的物理信道－－ E-RGCH

　　（1）下行信道，用于傳遞↑或↓指令，影響E-DPDCH的相對(duì)發(fā)射功率，從而調(diào)節(jié)上行數(shù)據(jù)速率的上升/下降

　�。�2）E-RGCH采用開(kāi)/關(guān)鍵控的BPSK調(diào)制

　�。�3）2msTTI，RG信息在3個(gè)slot傳送，10msTTI時(shí)：

　�。�4）40個(gè)E-RGCH和E-HICH復(fù)用到一個(gè)SF=128的下行碼道

　　HSUPA新的物理信道－－ E-HICH

　�。�1）下行信道，用于傳遞上行數(shù)據(jù)接受確認(rèn)/非確認(rèn)消息

　�。�2）E-HICH采用開(kāi)/關(guān)鍵控的BPSK調(diào)制

　�。�3）2msTTI，HI信息在3個(gè)slot傳送，10msTTI時(shí)HI在12個(gè)slot傳送

　　（4）40個(gè)E-RGCH和E-HICH復(fù)用到一個(gè)SF=128的下行碼道

　　E-HICH/E-RGCH復(fù)用過(guò)程

　�。�1）E-HICH/E-RGCH基本組成單元是40bit長(zhǎng)的正交序列

　�。�2）40個(gè)正交序列復(fù)用到一個(gè)SF=128的碼道。

　�。�3）相同的E-HICH/E-RGCH bit在3個(gè)時(shí)隙重復(fù)3次，但遵循特定的跳變圖樣

　�。�4）一個(gè)小區(qū)可以配置多個(gè)SF=128的碼道來(lái)突破40個(gè)特征碼（ E-HICH和E-RGCH各20個(gè)）的限制，但同一用戶(hù)的E-HICH/E-RGCH必須在同一碼道
2.3 HSUPA移動(dòng)性
　　HSUPA的軟切換

　　(1) HSUPA支持軟切換

　　(2) HSUPA可以和R99有不同的激活集

　　R99 DCH active set最大為6

　　HSUPA E-DCH active set最大為4

　　(3)E-DCH服務(wù)小區(qū)更新和HSDPA小區(qū)更新的準(zhǔn)則相同

　　(4)1D事件用于最佳服務(wù)小區(qū)變更時(shí)發(fā)送測(cè)量報(bào)告

　　(5)在HSUPA系統(tǒng)中，對(duì)于來(lái)講UE有三種小區(qū)

　　Serving DCH cell

　　Serving E-DCH Radio Link Cell

　　Non serving E-DCH Radio Link Cell

　　(6)E-DCH的服務(wù)小區(qū)可以和HSDPA服務(wù)小區(qū)不同，也可相同

　　HSUPA的小區(qū)類(lèi)型

　　(1)Serving E-DCH Radio Link set Cell

　　一個(gè)UE 只能有 1 個(gè)Serving E-DCH RLS

　　(2)Non serving E-DCH Radio Link Cell

　　(3)Serving DCH cell
2.4 HSUPA關(guān)鍵技術(shù)
　　
2.5 HSUPA終端
　　
3. HSPA+簡(jiǎn)介

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