TD-SCDMA HSDPA向多載波演進

　　【導讀】TD-SCDMA HSDPA中引入的傳輸信道為HS-DSCH，用于承載各用戶高層數(shù)據(jù)，其對應的物理信道為HS-PDSCH，為了實現(xiàn)快速調度，引入了兩個共享控制信道HS-SCCH和HS-SICH，用于基站和UE控制信息的交互。

　　　　　
　　為了滿足用戶日益增長的對高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務的需求，也為了能夠更好地與其他無線技術對數(shù)據(jù)業(yè)務的支持相競爭，3GPP在Rel5引入了HSDPA技術。HSDPA通過采用AMC和HARQ技術，引入高階調制(16QAM)，在基站側增加了一個MAC-hs實體，用于數(shù)據(jù)的快速調度，可獲得較Rel4更高的用戶峰值速率和小區(qū)數(shù)據(jù)吞吐率。

　　目前對于TD-SCDMA，單載波(占用1.6MHz頻譜)HSDPA采用的上下行時隙比例為1∶5時，理論峰值速率可達到2.8Mbps。為進一步提升TD-SCDMA系統(tǒng)支持高速數(shù)據(jù)業(yè)務的能力，增強TD-SCDMA競爭優(yōu)勢，將HSDPA與多載波相結合(即多載波HSDPA技術)，通過多載波技術和高階調制可以顯著提高HSDPA的峰值傳輸速率和頻譜利用率。例如，當采用16QAM調制時，TD-SCDMA系統(tǒng)三載波理論峰值速率可達8.4Mbps。更進一步的，在多載波HSDPA技術方案中，輔載波上TS0也可用于傳輸數(shù)據(jù)，峰值傳輸速率將得到進一步提高。量化的分析表明，若使用輔載波TS0傳輸數(shù)據(jù)，則三載波(共占用5MHz頻譜)HSDPA可提供的峰值速率將高達10Mbps。

　　多載波HSDPA實現(xiàn)方案

　　TD-SCDMA HSDPA中引入的傳輸信道為HS-DSCH，用于承載各用戶高層數(shù)據(jù)，其對應的物理信道為HS-PDSCH，為了實現(xiàn)快速調度，引入了兩個共享控制信道HS-SCCH和HS-SICH，用于基站和UE控制信息的交互。

　　在引入多載波概念后，同一UE的HS-DSCH數(shù)據(jù)由MAC-hs分配到各個載波，即意味著一個用戶的數(shù)據(jù)可以同時在多個載波上傳輸，所使用的物理資源包括載波、時隙和碼道，由MAC-hs統(tǒng)一調度和分配。

　　當一個用戶的數(shù)據(jù)在多個載波上同時傳輸時，由MAC-hs對數(shù)據(jù)進行分流，即將數(shù)據(jù)流分配到不同的載波，各載波獨立進行編碼映射、調制發(fā)送，對于UE，則需要有同時接收多個載波數(shù)據(jù)的能力，各個載波獨立進行譯碼處理后，由MAC-hs進行合并。對于UE來說，每個載波都有一組HS-SCCH/HS-SICH用于控制信息的交互。

　　沿用單載波技術

　　TD-SCDMA單載波HSDPA所采用的關鍵技術將延用到多載波HSDPA技術方案中。這些關鍵技術包括AMC(多種編碼率與QPSK、16QAM相結合)和HARQ。

　　和功率控制一樣，AMC也是一種鏈路自適應技術，通過采用了更多的編碼率和多種調制方式(QPSK、16QAM)，根據(jù)鏈路質量自適應地調整數(shù)據(jù)的調制和編碼方式，以補償由于信道變化對接收信號所造成的衰落影響，從而提高信號的信噪比性能。

　　HSDPA中AMC技術主要應用于HS-DSCH信道，AMC與HARQ相結合，對處于有利位置的用戶可以得到更高的數(shù)據(jù)速率，提高了小區(qū)平均吞吐量。

　　另外，通過自適應地改變編碼調制方案來代替改變發(fā)射功率，充分地利用了基站的發(fā)射功率，這樣做的結果是：在信道條件好時充分利用系統(tǒng)資源提高傳輸速率，而在信道條件差時又不提高功率，因而不會增加對其他用戶和小區(qū)的干擾。

　　HARQ即ARQ和FEC混合使用，目前HSDPA中FEC仍采用1/3的Turbo碼。在HSDPA中，HARQ技術需要與AMC結合使用，其主要作用是補償AMC選擇的傳輸格式不恰當帶來的誤碼。AMC的機制提供了大動態(tài)范圍的粗略的、慢速的自適應控制，而HARQ的機制則提供了小動態(tài)范圍的精確的、快速的自適應控制。

　　為了提高信道利用率，HSDPA的HARQ重傳機制采用N通道停等HARQ(N-channel-SAW-HARQ，N-SAWARQ)方式，即在一個傳輸物理信道上同時并列進行N個HARQ進程(N的個數(shù)最大為8)，當下行鏈路一個HARQ進程發(fā)送完數(shù)據(jù)包等待反饋消息的時候，啟動另外一個HARQ進程發(fā)送數(shù)據(jù)包。也就是說，當下行鏈路傳送一個HARQ進程的數(shù)據(jù)包的時候，上行鏈路傳輸?shù)氖瞧渌鸋ARQ進程的反饋信息。這樣，系統(tǒng)資源可以被充分利用，但要求接收端能存儲N個傳輸塊的信息。目前HSDPA中采用HARQ技術包括Type II HARQ和Type III HARQ兩種方案，在引入多載波后，HARQ方案未受影響。

　　多載波HSDPA后續(xù)增強

　　多載波HSDPA技術是在保持了與現(xiàn)有TD-SCDMA系統(tǒng)后向最大兼容性的情況下，有效解決大容量高速傳輸?shù)囊环N可行方法。在本文的技術方案的基礎上，通過其他先進方法的引入，可以進一步挖掘多載波HSDPA的技術潛力。目前主要考慮兩種成熟的技術，即更高階次的調制模式和更高效的調度算法。

　　在合適的環(huán)境下，將來可以考慮采用64QAM高階調制，64QAM調制方式理論上可以比目前的16QAM調制提高性能1.5倍，從而使得單載波峰值速率可達4.2Mbps，3載波時峰值速率可達12.6Mbps。從仿真結果來看，如果在HSDPA中采用64QAM，需要信噪比要求在25dB以上才能獲得明顯的性能增益。因此，64QAM調制主要應用于信道條件好，移動速度慢或靜止的狀態(tài)。

　　另外，優(yōu)秀的調度算法也會提升多載波HSDPA技術的優(yōu)勢，目前，較多采用的調度算法有最大C/I、輪訓調度、正比公平調度�？焖僬{度算法的研究正進一步深入，有許多能夠兼顧吞吐量最大化和公平性的算法被提出，如對正比公平算法改進后的反饋受控調度算法、速率受限的最大C/I算法等。一個優(yōu)秀的調度算法既要保證系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量達到一個較理想的值，又要考慮到用戶公平性的制約。系統(tǒng)的吞吐量越大，運營商的效益比就越高，但如果一些用戶長時間得不到服務，必然會影響到用戶的滿意程度。優(yōu)秀的調度算法需要考慮不同用戶所傳輸業(yè)務的優(yōu)先級別，優(yōu)先級高的業(yè)務應該被優(yōu)先傳輸，對時延要求不高的業(yè)務可以適當降低傳輸級別。調度算法必須與HSDPA信道特點相結合，充分地利用HSDPA的傳輸特性，最大化地優(yōu)化HSDPA的性能。

　　TD-SCDMA的HSDPA技術方案得到了業(yè)界主要設備廠商與運營商的廣泛肯定，目前單載波HSDPA標準已經(jīng)在3GPP和CCSA中完成，而多載波HSDPA技術方案的標準化工作也正在穩(wěn)步推進中，TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟眾多成員單位也正加緊開展該技術在系統(tǒng)與終端設備上的研發(fā)工作。TD-SCDMA的HSDPA技術無疑將力助國內外運營商建設富有競爭力的3G網(wǎng)絡。


----《通信產(chǎn)業(yè)報》