中興通訊HSUPA端到端解決方案

引言

HSUPA（HighSpeedUplinkPacket Access）是3GPP協(xié)議體系在R6版本中引入的無(wú)線側(cè)上行鏈路增強(qiáng)技術(shù)。HSUPA通過(guò)采用多碼傳輸、HARQ、基于Node B的快速調(diào)度等關(guān)鍵技術(shù)，使得單小區(qū)最大上行數(shù)據(jù)吞吐率達(dá)到5.76Mbit/s，大大增強(qiáng)了WCDMA上行鏈路的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載能力和頻譜利用率。本文簡(jiǎn)要分析了HSUPA的原理和關(guān)鍵技術(shù)，分析了HSUPA對(duì)無(wú)線設(shè)備的要求，并闡述了中興通訊HSUPA端到端解決方案。

HSUPA原理與關(guān)鍵技術(shù)

與HSDPA類似，HSUPA引入了五條新的物理信道E-DPDCH、E-DPCCH、E-AGCH、E-RGCH、E-HICH和兩個(gè)新的MAC實(shí)體MAC-e和MAC-es，并把分組調(diào)度功能從RNC下移到NodeB，實(shí)現(xiàn)了基于NodeB的快速分組調(diào)度，并通過(guò)混合自動(dòng)重傳HARQ、2ms無(wú)線短幀及多碼傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)，使得上行鏈路的數(shù)據(jù)吞吐率最高可達(dá)到5.76Mbit/s，大大提高的上行鏈路數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載能力。

以下為HSUPA所采用的關(guān)鍵技術(shù)。

●基于NodeB的快速分組調(diào)度：HSUPA的核心技術(shù)，通過(guò)基于NodeB的快速分組調(diào)度，使得調(diào)度周期更短，可在吞吐量公平，資源公平，相對(duì)優(yōu)先調(diào)度和最大優(yōu)先調(diào)度等不同算法之間選擇以達(dá)到系統(tǒng)總體吞吐量、多用戶公平性及每用戶吞吐率之間的平衡。Node B隨時(shí)以提供的物理層測(cè)量信息和UE上報(bào)的信息作為調(diào)度依據(jù)實(shí)現(xiàn)最新的調(diào)度判決，更好地利用了上行空中接口容量。

●HARQ技術(shù)：在HSUPA中，通過(guò)HARQ快速重傳機(jī)制，降低了對(duì)無(wú)線信道質(zhì)量的要求，實(shí)現(xiàn)了對(duì)上行鏈路干擾的控制。HARQ所帶來(lái)的重傳合并增益有效降低了傳輸時(shí)延，提高了上行鏈路傳輸速率。

●2ms短幀技術(shù)：HSUPA新增物理信道均支持2ms和10ms兩種TTI。當(dāng)每個(gè)TTI中含有同樣多的數(shù)據(jù)時(shí)，2ms內(nèi)發(fā)射所需能量比10 ms少，從而可有效減少上行干擾。仿真和理論分析表明，在無(wú)線環(huán)境較好的條件下，2ms能帶來(lái)更高的峰值速率。

●多碼傳輸技術(shù)：E-DPDCH信道可以支持SF2到SF256的擴(kuò)頻碼，并支持2×SF4，2×SF2，2×SF2+2×SF4等多碼傳輸組合方式，配合QPSK調(diào)制、1/3Turbo編碼及兩級(jí)速率匹配，使得增強(qiáng)上行鏈路的最大傳輸速率達(dá)到5.76Mbit/s。

HSUPA對(duì)無(wú)線設(shè)備的能力要求

由于HSUPA將在HSDPA之后并在具備HSDPA能力的區(qū)域引入，且存在HSUPA與HSDPA/R99小區(qū)內(nèi)功率資源、碼資源等共用的情況，故HSUPA的引入對(duì)無(wú)線基站設(shè)備的整機(jī)功能升級(jí)能力、功率資源升級(jí)能力、基帶硬件處理能力都提出了更高的要求。中興通訊擁有自主開(kāi)發(fā)的HSUPA網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)，通過(guò)仿真分別從鏈路預(yù)算、覆蓋和容量幾方面分析了同頻組網(wǎng)時(shí)HSUPA引入對(duì)R99/HSDPA網(wǎng)絡(luò)的影響，主要對(duì)下行碼資源、下行功率資源、上下行鏈路容量和覆蓋等方面帶來(lái)影響。

1．對(duì)現(xiàn)網(wǎng)基站設(shè)備的升級(jí)要求：由于HSUPA引入了新的物理信道和MAC實(shí)體，故需要對(duì)原有R99/HSDPA基站設(shè)備進(jìn)行軟件功能升級(jí)和基帶硬件處理能力升級(jí)，對(duì)現(xiàn)網(wǎng)基站設(shè)備的集成度、處理能力和升級(jí)能力提出了更高的要求。

2．對(duì)下行碼資源的影響：HSUPA下行新增的三條物理信道E-AGCH、E-RGCH、E-HICH均消耗下行信道化碼資源。其中E-RGCH和E-HICH可共用一個(gè)SF=128，通常每20個(gè)用戶配置一條E-RGCH和一條E-HICH；而E-AGCH則采用SF=256的信道化碼，通常小區(qū)內(nèi)配置一條或多條。同頻組網(wǎng)時(shí)，隨著單小區(qū)HSUPA接入用戶的增多，下行信道化碼資源將出現(xiàn)不足，此時(shí)需考慮引入新的載波承載HSPA。

3．對(duì)下行功率資源的影響：根據(jù)仿真結(jié)果分析，一條E-AGCH最大可能占用小區(qū)下行發(fā)射功率的5%～7%，而E-HICH和E-RGCH約消耗下行發(fā)射功率的5％左右。同頻組網(wǎng)時(shí)將占用R99/HSDPA的下行功率資源，將對(duì)R99和HSDPA的下行覆蓋和容量將產(chǎn)生一定的影響。

基于上述分析得知，在采用同頻組網(wǎng)方式在R99/HSDPA區(qū)域引入HSUPA時(shí)，需要對(duì)基站的基帶處理單元升級(jí)以支持HSUPA關(guān)鍵技術(shù)和算法，且必要時(shí)扇區(qū)內(nèi)需要配置更高發(fā)射功率的功放；在異頻組網(wǎng)時(shí)，HSUPA將與HSDPA共載頻建設(shè)、與R99/HSDPA獨(dú)立載頻建設(shè)，此時(shí)不僅要求基站具備HSUPA升級(jí)能力，還要具備多載頻升級(jí)能力，以滿足異頻建網(wǎng)需求及未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容需求。這些都對(duì)3G基站性能提出了更高的要求，也是運(yùn)營(yíng)商在3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期必須關(guān)注的問(wèn)題。采用高性能、可演進(jìn)、可升級(jí)的基站產(chǎn)品進(jìn)行3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)可使運(yùn)營(yíng)商初期的建網(wǎng)投資在后續(xù)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容中得到有效的保證和充分的發(fā)揮，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，有效控制了網(wǎng)絡(luò)的CAPEX和OPEX。

中興通訊HSUPA解決方案

在中興通訊推出的基于3GPPR6版本的WCDMA商用系統(tǒng)中，ZXWR系列化基站產(chǎn)品采用了統(tǒng)一的硬件平臺(tái)和全I(xiàn)P交換架構(gòu)，具有集成度高、擴(kuò)展性強(qiáng)的顯著特點(diǎn)。憑借多年的研發(fā)積累，中興通訊在基帶單元和射頻單元關(guān)鍵技術(shù)上的突破成就了中興通訊“低成本、全性能”的HSUPA解決方案。

1、全性能基帶處理單元—高集成度、大容量

●中興通訊全性能基帶板是在設(shè)計(jì)之初就考慮了未來(lái)從R99向HSDPA及HSUPA演進(jìn)的需求，在硬件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)上預(yù)留了專用的HSUPA的處理通道，實(shí)現(xiàn)了對(duì)HSUPA新增傳輸信道、物理信道及MAC實(shí)體的處理和對(duì)HARQ等關(guān)鍵技術(shù)的支持。在容量設(shè)計(jì)上，基帶處理提供了專用于HSDPA/HSUPA的硬件處理單元，不占用R99話音信道資源，提供了R99和HSPA并行的處理能力，有效保證了HSDPA/HSUPA高吞吐率對(duì)基帶處理能力的要求。采用全性能基帶板的中興通訊ZXWR系列化基站產(chǎn)品在從R99向HSDPA、HSUPA演進(jìn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了硬件資源共享，僅軟件升級(jí)即可。

2、30％高效功放——低成本、高效率

中興通訊憑借自己的雄厚研發(fā)實(shí)力，自主開(kāi)發(fā)了高效率Doherty功放和DPD線性化技術(shù)。在DPD技術(shù)中采用了獨(dú)創(chuàng)的設(shè)計(jì)和算法，并將DPD算法與Doherty功放設(shè)計(jì)緊密結(jié)合，提供了20W、30W和40W等系列化的功放配置，可滿足扇區(qū)內(nèi)R99與HSPA異頻組網(wǎng)時(shí)或多載波同頻混合組網(wǎng)時(shí)對(duì)功放資源的需求。同時(shí)，30％高效功放還有效降低了基站設(shè)備的整機(jī)功耗，為運(yùn)營(yíng)商提供了成本更低的解決方案，如中興通訊的一款室內(nèi)型宏基站ZXWRB09，采用高效功放后其1C3S典型配置下功耗僅為800W，不到傳統(tǒng)宏基站功耗的一半，每年將為運(yùn)營(yíng)商節(jié)省電費(fèi)支出達(dá)50％以上，有效降低未來(lái)3G網(wǎng)絡(luò)的OPEX。

3、多載頻收發(fā)信機(jī)——助力網(wǎng)絡(luò)平滑擴(kuò)容

中興通訊基站射頻收發(fā)信單元采用多通道設(shè)計(jì)，單收發(fā)信板即可提供接收、發(fā)送雙通道，并提供扇區(qū)收發(fā)1～4載頻的平滑擴(kuò)展能力，3G網(wǎng)絡(luò)在從初期的R99向R5HSDPA及R6HSUPA演進(jìn)過(guò)程中，可實(shí)現(xiàn)R99與HSPA共載頻、異載頻、多載波同頻混合組網(wǎng)等多種建網(wǎng)策略，全面滿足網(wǎng)絡(luò)升級(jí)和擴(kuò)容需求。

4、HSUPA網(wǎng)規(guī)仿真平臺(tái)——成就3G精品網(wǎng)絡(luò)

中興通訊憑借多年在CDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中取得的大量經(jīng)驗(yàn)，及在協(xié)議、算法、仿真方面的研究成果，在2006年推出的HSDPA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃仿真平臺(tái)3GSS的基礎(chǔ)上，又率先提供了對(duì)HSUPA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃仿真的支持。該仿真平臺(tái)不僅提供了多樣化的HSUPA調(diào)度算法，還可靈活配置HSUPA吞吐率，并實(shí)現(xiàn)了HSUPA與R99/HSDPA共載頻、異載頻等多種組網(wǎng)場(chǎng)景下的性能仿真，為今后HSUPA與R99/HSDPA實(shí)際建網(wǎng)提供了理論依據(jù)。

總結(jié)

作為全球知名的通信設(shè)備供應(yīng)商，中興通訊以提供全套解決方案而見(jiàn)長(zhǎng)。中興通訊在推出基于R6HSUPA商用系統(tǒng)及網(wǎng)規(guī)仿真平臺(tái)的同時(shí)，又發(fā)布了支持2Mibit/s速率的HSUPA商用數(shù)據(jù)卡產(chǎn)品MF362。該款數(shù)據(jù)卡還同時(shí)支持GSM/GPRS/EDGE/WCDMAR99及HSDPA等多種網(wǎng)絡(luò)模式，可同時(shí)提供下行7.2Mbit/s的HSDPA接入速率。憑借中興通訊在3G終端領(lǐng)域的研發(fā)實(shí)力和成功經(jīng)驗(yàn)，中興通訊為運(yùn)營(yíng)商提供了“低成本、全性能”的HSUPA端到端解決方案，助力運(yùn)營(yíng)商快速打造“3G精品網(wǎng)絡(luò)”。