通信網(wǎng)banner.jpg)
相關(guān)專題：
1 終端類別
HSPA+是HSPA（3GPPR6）的向下演進(jìn)版本，是上下行增強(qiáng)的技術(shù)，在FDD系統(tǒng)中，上下行資源是分開處理的，因此這里討論的HSPA+的終端類別要分別從上下兩個(gè)角度進(jìn)行。
從標(biāo)準(zhǔn)定義的角度，HSPA+的下行業(yè)務(wù)信道是HS-DSCH，因此一定程度上下行的終端類別也稱為“HSDPA終端類別”，當(dāng)然這里的“HSDPA終端類別”是不同于3GPPR5中的HSDPA。同樣，從標(biāo)準(zhǔn)的角度，HSPA+的上行業(yè)務(wù)信道是E-DCH，因此上行的終端類別可稱為“HSUPA終端類別”。，當(dāng)然阿媽妮這也是不同于3GPPR6的“HSUPA終端類別”。
1.1 HSDPA終端類別
表格1 HSDPA終端類別及參數(shù)一覽表
分析上表格，可見HSPA+終端完全后向兼容HSDPA的終端，Category1-12即為HSDPA的終端定義。當(dāng)然HSPA+終端的標(biāo)準(zhǔn)還在進(jìn)一步修訂中，也許還存在其他類別的終端。1.2 HSUPA終端類別
按照3GPP25.306V730的定義，HSUPA（FDD）的終端共分為7類，如表格2所示。
表格2 HSDPA終端類別及參數(shù)一覽表
分析上表格，可見HSPA+終端完全后向兼容HSUPA的終端，Category1-6即為HSUPA的終端定義。當(dāng)然HSPA+終端的標(biāo)準(zhǔn)還在進(jìn)一步修訂中，也許還存在其他類別的終端。1.3 與HSPA終端的關(guān)系
2 影響HSPA+終端性能的關(guān)鍵要素
表格1，2詳細(xì)的列出了不同類別的終端對(duì)應(yīng)的峰值速率，以及影響峰值速率的各種因素。總結(jié)如下，影響HSPA+終端的各種關(guān)鍵因素如下：
2.1 調(diào)制方式
HSPA+可采用QPSK，16QAM，64QAM三種調(diào)制方式。QPSK每一符號(hào)代表2bit，16QAM每符號(hào)代表4bit，而64QAM每符號(hào)代表6bit，因此隨著調(diào)制方式的差異，每符號(hào)代表的信息量呈現(xiàn)差異。
從表格一可見，Category1-10的峰值速率是在16QAM下計(jì)算出，它高于Category11-12的峰值速率，后者只支持QPSK。而Category13-14采用64QAM后較前面的12類都要高。
從表格二可見，Category7速率最高，它采用16QAM，而其他6類只采用了QPSK。
2.2 天線方式
3GPPR6及以前的版本都采用傳統(tǒng)的收發(fā)天線，HSPA+采用全新的MIMO（2X2）配置，利用天線間的不相關(guān)性極大系統(tǒng)效率，特別是在信號(hào)環(huán)境好的情況下，每根天線可傳輸不同的信息，實(shí)現(xiàn)峰值速率的翻倍。
從表格一可見，配置了MIMO的終端Category15-16峰值速率最大，計(jì)算過程如下：
Category15在單TTI（2ms）內(nèi)的可傳輸?shù)淖畲髠鬏攭K為23370bit，因此它的峰值速率為：23370bit/2msx2=23.4Mbps；
Category16在單TTI（2ms）內(nèi)的可傳輸?shù)淖畲髠鬏攭K為27952bit，因此它的峰值速率為：27952bit/2msx2=28Mbps；
這里要說的是上面兩個(gè)計(jì)算公式中后面乘上的2，是代表2根發(fā)MIMO天線承載不同的信息，因此峰值速率翻倍。
2.3 支持的最大碼字?jǐn)?shù)
一、HSDPA
HSDPA采用固定SF=16的碼道，單小區(qū)除公共信道占用一個(gè)SF=16的碼字外，HSDPA最大可用的碼字?jǐn)?shù)為15個(gè)。從表格一可見，16類終端支持的最大碼字?jǐn)?shù)分別為5、10、15。依據(jù)WCDMA的通信原理，信號(hào)從信源編碼，到信道編碼，再進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制到3.84Mchips/s的帶寬上，因此：
如果是QPSK調(diào)制，HSDPA單碼道的極限傳輸能力是：3840/16´2=480kbps；
如果16QAM調(diào)制，HSDPA單碼道極限傳輸能力是：3840/16´4=960kbps；
如果是64QAM調(diào)制，HSDPA單碼道極限傳輸能力是：3840/16´6=1440kbps；
由此可見HSDPA的速率與可使用的碼道數(shù)緊密相關(guān)，在其他條件一致的情況下，使用的碼道數(shù)越多，能夠達(dá)到的峰值速率越大。
二、HSUPA
上行UE可采用的碼道數(shù)跟自身信道環(huán)境，以及需要傳輸?shù)乃俾氏嚓P(guān)，它采用可變的可變因子SF，分別是64、32、16、8、4、2。同時(shí)它采用多碼道傳輸。從表格二可見，在其他條件（SF,TTI，調(diào)制方式）相同的情況下，4碼道的傳輸速率明顯高于2碼道的能力。
2.4 軟信道容量
針對(duì)HSDPA的16類終端，規(guī)范分別定義了相應(yīng)的軟信道容量，HARQ的虛擬IR緩存，即HS-DSCH能傳輸?shù)目傂畔⒘俊?BR>混合ARQ是HSDPA的關(guān)鍵技術(shù)之一。它完成信道編碼后的輸出比特?cái)?shù)與映射進(jìn)HS-PDSCH物理信道集合的總比特?cái)?shù)的匹配。HARQ功能由冗余版本(RV)參數(shù)控制�；旌螦RQ的輸出比特的精確設(shè)置依賴于輸入比特?cái)?shù)、輸出比特?cái)?shù)和RV參數(shù)。
HARQ功能包括2次速率匹配和一個(gè)虛擬IR緩存，也稱為軟信道容量，軟信道容量決定了混合ARQ的第一次速率匹配，會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)側(cè)使用的傳輸格式(RV)，一定程度上影響了UE的傳輸能力，當(dāng)然該容量越大對(duì)應(yīng)有效的傳輸信息越大，UE的速率會(huì)越高。從表格一可以得到驗(yàn)證。
2.5 最小TTI的間隔
HSDPA采用資源共享的方式，幀長TTI為2ms，碼分方式下，每個(gè)TTI可同時(shí)容納4個(gè)用戶。假如在資源分配許可的情況下，UE可以一直占用資源，而且每個(gè)TTI都有信息發(fā)送，那么可實(shí)現(xiàn)資源利用率的最大化；但是UE在占用TTI的情況下，卻不能發(fā)送數(shù)據(jù)，就會(huì)浪費(fèi)系統(tǒng)資源。例如最小TTI間隔為2或3的UE，與TTI間隔為1的相比，在傳輸同等的信息量的情況下，前者的速率是后者的1/2或1/3，因?yàn)樗加玫臅r(shí)間比別人長2到3倍。因此最小TTI間隔也影響終端的性能。
當(dāng)最小TTI的間隔越小，代表可發(fā)送信息的機(jī)會(huì)越多，可實(shí)現(xiàn)的速率越大。性能低的手機(jī)在網(wǎng)時(shí)，即較高的Inter-TTI會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)側(cè)基站頻譜利用效率降低
當(dāng)然從目前的各芯片廠商的研發(fā)來看，開發(fā)最小TTI間隔較大的終端不太可能，如Category1，2，3，4類的終端。
3 HSPA+關(guān)鍵技術(shù)
上面列出了影響HSPA+終端的關(guān)鍵要素，但實(shí)際上如何保證這些要素，怎么實(shí)現(xiàn)各類別終端間的差異，關(guān)鍵還是由一系列的新技術(shù)決定。
此外，從終端的角度，一直以來困擾終端的問題就是體積，耗電的問題。眾所周知，3G終端耗電量略高于2G終端，這一方面和3G技術(shù)的復(fù)雜性相關(guān)。3G的CDMA技術(shù)復(fù)雜，基帶數(shù)據(jù)處理量大，射頻功率放大器的線形度要求很高，導(dǎo)致3G終端基帶處理芯片和射頻芯片組的耗電量相對(duì)增加。而且HSPA+提供了比HSPA更加復(fù)雜的基帶及射頻技術(shù)，動(dòng)態(tài)的功率及碼資源調(diào)整，16QAM/64QAM/MIMO的引入等導(dǎo)致HSPA+具有較HSPA更高的功耗。此外，速率越快，對(duì)手機(jī)天線的性能要求越高，所消耗的電量也越大。因此HSPA+終端從信令處理的角度充分考慮了節(jié)能省電相關(guān)的技術(shù)。
此外，隨著All-IP理念的強(qiáng)化，HSPA+將成為一個(gè)全I(xiàn)P，全業(yè)務(wù)的運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)，因此它突破原有的HSPA純粹支持BE業(yè)務(wù)的局限，將實(shí)現(xiàn)語音（VoIP）、視頻（VT）、高速下載等多媒體業(yè)務(wù)的融合。
綜合上述兩個(gè)要點(diǎn)，HSPA+終端采用的新技術(shù)如下：
3.1 DPCCH 時(shí)隙的更改
按照3GPP25.211的規(guī)范定義，原有的上行DPCCH共有6種時(shí)隙結(jié)構(gòu)，每個(gè)時(shí)隙有導(dǎo)頻比特、TFCI、TPC以及FBI四個(gè)比特域。導(dǎo)頻比特用來在接收端進(jìn)行信道估計(jì)，TFCI指示當(dāng)前幀的傳輸速率，TPC傳送進(jìn)行下行鏈路功率控制需要的功率控制命令。下行鏈路使用閉環(huán)發(fā)射分集時(shí)需要FBI比特。
但是采用HS-DSCH后，可實(shí)現(xiàn)盲解碼，不需要TFCI的速率指示，此外，非閉環(huán)時(shí)不使用FBI，因此有效的比特就是TPC，Pilot。新增的時(shí)隙格式4將DPCCH的10bit分為6bit的Pilot，4bit的TPC，即保證有效比特單元，減少不必要的比特發(fā)送，實(shí)現(xiàn)資源的有效利用。
3.2 UL-DTX
對(duì)于WCDMA以前的版本，DPCH傳輸?shù)臅r(shí)候，UL_DTX（UplinkDiscontinuousTransmission）只存在DPDCH數(shù)據(jù)信道，但是在R7中，引入了上行控制信道DPCCH下的UL_DTX功能，主要應(yīng)用在以下場景：
當(dāng)HS-DPCCH沒有HARQ-ACK/NACK消息發(fā)送時(shí)；
當(dāng)HS-DPCCH沒有CQI消息發(fā)送時(shí)；
在ULDPCCH上沒有E-DCH的相關(guān)傳輸；
當(dāng)時(shí)隙處于ULDPCCHburst樣式時(shí)；
UL-DTX的應(yīng)用一方面可減少終端的耗電量，此外還可以減少對(duì)上行的干擾。
3.3 HS-SCCH less Transmissions
在3GPPR5/R6版本中，HS-SCCH信道是下行物理共享信道，它的引入是為了承載HS-PDSCH信道所需的物理層信令。其擴(kuò)頻因子為128，每2ms對(duì)相應(yīng)的終端下發(fā)相應(yīng)的調(diào)度指令。但調(diào)度的情況要依據(jù)HS-SCCH的配置數(shù)目，當(dāng)只配一條時(shí)，多用戶只能通過時(shí)分復(fù)用的形式共享HS-PDSCH信道，在一個(gè)TTI內(nèi)只能為一個(gè)用戶服務(wù)，當(dāng)然它最多可配置4條，即在單TTI內(nèi)可調(diào)度4用戶。
因此，HS-SCCH的使用耗費(fèi)很大的碼字、功率資源，降低系統(tǒng)的使用效率，在R7版本中，引入HS-SCCHlessTransmissions模式，一方面將部分信令打包承載在HS-PDSCH高速信道上，此外，UE端采用盲解調(diào)的方式，極大節(jié)省了HS-SCCH的碼字、功率資源，提高系統(tǒng)效率。
3.4 增強(qiáng)的F-DPCH
為了最優(yōu)系統(tǒng)使用效率，R6引入了F-DPCH（FractionalDedicatedPhysicalChannel），它主要用來傳輸下行的功控指令TPC，它的最大好處是多用戶（最多10個(gè)用戶）可時(shí)分共享一條SF=256的碼道。但它并不是替代A-DPCH（A-DPCH配置給每個(gè)使用HSDPA業(yè)務(wù)的用戶），網(wǎng)絡(luò)側(cè)根據(jù)終端的支持情況，即可以選擇F-DPCH，也可以選擇A-DPCH。
但是在R7中，對(duì)應(yīng)任何一條RL，都對(duì)應(yīng)相應(yīng)的F-DPCH，同時(shí)原A-DPCH承載的信令轉(zhuǎn)移到HS-DSCH上承載，由于HSDPA較R99速率高，因此SRB承載在HS-DSCH上能夠降低業(yè)務(wù)建立的時(shí)延。
3.5 增強(qiáng)的Cell_FACH
考慮到數(shù)據(jù)承載的效率，引入了增強(qiáng)的Cell_FACH，Cell_PCH狀態(tài)，它的傳輸信道不再是原有的DCH，而是高速的HS-DSCH，因此容量增加，時(shí)延降低。
3.6 其他技術(shù)
在其他版本中，考慮到終端的耗電量、處理復(fù)雜形，體積等問題，因此如MIMO，64QAM等只是在網(wǎng)絡(luò)側(cè)考慮，但是從提升終端性能，提高峰值速率的角度，這些網(wǎng)絡(luò)側(cè)的新技術(shù)也會(huì)在終端側(cè)考慮。
當(dāng)然為配合應(yīng)用這些層一技術(shù)的時(shí)候，層二相應(yīng)的功能，如RLCPDU的大小也需要相應(yīng)的進(jìn)行調(diào)整。
4 總結(jié)
本文給出了HSPA+終端的類別，以及影響性能的關(guān)鍵要素，同時(shí)結(jié)合終端性能的提升以及HSPA+的業(yè)務(wù)目標(biāo)給出HSPA+終端的新技術(shù)。當(dāng)然HSPA+終端還在進(jìn)一步發(fā)展中，還存在新終端類別出現(xiàn)的可能，相關(guān)新技術(shù)也需要進(jìn)一步的完善，預(yù)計(jì)在今年底能夠凍結(jié)。但是HSPA+終端是完全后向兼容HSPA終端，因此它會(huì)有效保護(hù)已部署HSPA的運(yùn)營商的投資。
