HSDPA高速下行分组接入技术应用研究 毕业论文.doc

hsdpa高速下行分组接入技术应用第一章 hsdpa的概述1.1什么是hsdpahsdpa（high speed downlink packet access）表示高速下行分组接入技术。是实现提高wcdma网络高速下行数据传输速率最为重要的技术，是3gpp在r5协议中为了满足上下行数据业务不对称的需求提出来的，它可以在不改变已经建设的wcdma系统网络结构的基础上，大大提高用户下行数据业务速率(理论最大值可达14.4mbps)，该技术是wcdma网络建设中提高下行容量和数据业务速率的一种重要技术。力为了更好地发展数据业务，3gpp从这两方面对空中接口作了改进，引入了hsdpa技术。hsdpa不但支持高速不对称数据服务，而且在大大增加网络容量的同时还能使运营商投入成本最小化。它为umts更高数据传输速率和更高容量提供了一条平稳的演进途径。为了适应多媒体服务对高速数据传输日益增长的需要，第三代移动通信合作项目组（3gpp）已经公布了一种新的高速数据传输技术，叫做高速下行分组接入技术（hsdpa）。该技术是wcdma r99（也就是我们常说的wcdma）的强化版本，大大加强了下行链路传输的功能。1.2 hsdpa的应用目前，hsdpa标准已经稳定，技术也日益成熟，产品性能通过测试得到验证，终端产品在市场上也已陆续推出。随着hsdpa技术不断发展和设备不断成熟，其良好的应用前景和平滑的演进能力正在引起业界越来越多的关注，hsdpa几乎得到了所有wcdma设备厂商的支持，在世界范围内，各主要运营商也已开始计划部署或已经部署hsdpa。包括美国、日本、中国等国家在内的多家大型移动通信运营商已将hsdpa纳入日程，纷纷表示将大力支持设备和终端厂商对hsdpa的研发，并积极组织外场测试，组建实验网验证hsdpa的性能。部分运营商首先在几个重要城市进行试商用，成功后再大范围推广。第二章hsdpa的技术要点2.1 hsdpa的基本原理在r99的空中接口体系中，数据重传方式是由rnc来负责完成的，数据重传需要绕经iub接口，数据重传的周期较长；node b仅仅起到一个根据rnc的指令完成物理层编码、传输的功能，node b本身基本不具有对物理资源的控制和调度能力。而在hsdpa中，为了在空中接口上实现更大的吞吐能力，对node b的功能进行了增强，在node b的层面引入了物理层重传和快速资源调度的概念。通过在更靠近空中接口的node b上引入这些原本只有rnc才具有的功能，加快了重传以及对空中资源调度的效率。同时，结合amc（adaptive modulation and coding，自适应调制编码）、harq（hybrid automatic repeat request）等新技术，采用了更短的tti（transmit time interval）长度（2ms）、固定扩频因子的多码道传输，从而在下行方向上实现了远高于r99的高速的分组数据传输能力。2.2崭新的系统机构hsdpa作为wcdma在下行的增强技术，在体系结构中与r99最大的不同是增加了一个新的mac子层，即mac-hs子层，该子层负责调度以及流控处理，如图1-1所示 dtch dtch mac-d mac-hsphy mac-dhs-dsc fptnlmac-hs hs-ds- ch fpphy tnl ue uu node b iub crnc/srnc 图1-1 hs-dsch传输信道的协议模型从图中可以看出：协议模型与r99相比，最大的不同是在node b和ue分别进入了mac-hs子层。node b的mac-hs实体通过uu口的mac-hs pdu传给ue的对等实体mac-hs。rnc的mac-d实体通过hs-dsch fp将mac-d pdu传给node b的mac-hs实体。在node b中引入mac-hs子层的主要原因包括：多用户的快速调度；减少重传时延，提升用户的业务感受；提高amc技术链路自适应性能：该技术根据信道质量来调整调制和编码方式，其性能对信道质量上报的时延非常敏感，时延越大链路自适应性能越差。hsdpa除了物理层重传外，同时还支持rlc层重传。rlc层负责对物理层丢包进行重传，可以根据业务特性选择是否进行rlc层重传。对于时延要求较高、丢包要求较低的业务不需要rlc层重传（rlc um）；而对于丢包要求较高、时延要求较低的业务则需要rlc层重传（rlc am）。在r99中，最底层的重传为rlc层重传。rlc层重传时延包含了物理层处理时延以及iub口重传的时延，其中iub口重传的时延占的比重较大。物理层重传比rlc重传更快速，因此hsdpa的业务时延比r99更优。由于hsdpa的物理层使用2ms的短帧,r99使用10m、s20ms、40ms和80ms的长tti，所以hsdpa物理层时延比物理层低很多。hsdpa的环回时延（rtt round trip time）可以低至7080ms左右，而r99的rtt在120150ms左右。2.3 hsdpa新引入的物理信道为了实现hsdpa的功能特性，3gpp r5在物理层规范中引入了3种新的信道，高速物理下行共享信道（hs-pdsch）:用于传输下行用户数据的物理信道，高速专用物理控制信道（hs-dpcch）：上行物理层信令信道，和高速共享控制信道（hs-scch）：下行物理层信令信道。2.3.1高速物理下行共享信道（hs-pdsch）高速物理下行链路共享信道（hs-pdsch）它的引入时是为了承载传输信道hs-dsch，也就是承载实际的用户数据。其扩频因子固定为16，调制方式可以是qpsk或16qam，信道编码采用1/3 turbo码，包含两级速率匹配，信道结构如图2-1所示tslot=2560chip m160bit数据ndate1bitslot#0 slot#1 slot#21子帧：tf=2ms图2-1 hs-pdsch的信道结构其中，m为每个调制符号所代表的比特数。对于qpsk而言，m=2，在2mstti内物理信道比特数为960，也就是480kbit/s；对于16qam而言，m=4，在2mstti内物理信道比特数为1920，也就是960kbit/s。如果15个码道并行传输，并且采用16qam进行调制，那么物理层峰值速率达14.4mbit/s，mac-hs层的峰值速率为19.3mbit/s，如图2-2所示27925mac-hs pdu27925 24加crc 2466146634663466346634663码块分割尾比特84006 12turbo 编码 （ r=1/3）28800第一级速率匹配 28800第二级速率匹配1920 物理信道分割 15个码道图2-2最大信道比特数示意图图中所示为hs-pdsch信道在2ms内传输最大传输块时的编码过程，从图中可以看出，在2mstti内可以传输的最大的mac-hs pdu 为27952bit,最大的物理信道比特数为:15 （hs-pdsch的码道数） 1920（每码道的物理信道比特数）=28800bit。所以据此可知，hs-pdsch可传的最大的mac-hs速率为27952bit/2ms=13.9mbit/s,而最大的物理信道速率为：28800bit/2ms=14.4mbit/s。2.3.2高速共享控制信道（hsscch） hs-scch信道是下行物理信道，它的引入为了承载译码hs-pdsch信道所需的物理层信令。其扩频因子为128，调制方式为qpsk，信道编码为卷积码，采用一级速率匹配。hs-scch信道承载的信令包含两部分，如图2-3所示，第一部分（slot#0）包括信道化码、调试方式，ue将在slot#1内解出这些信息，用于在slot#2的开始时刻启动hs-pdsch解扰解扩的过程，避免ue侧码片级的数据缓存：第二部分（slot#1和slot#2）包括传输块大小指示、harq进程号、rv参数、新数据指示。第二部分信息将会在slot#2结束后的一段时间内解出来，在没解出之前，要缓存hs-pdsch解码后的符号级数据，等第二部分信息解出之后进行hs-pdsch信道的解速率匹配、软比特合并、turbo译码等操作。数据ndate1bitslot#0 slot#1 slot#2tslot=2560chip,40bit1子帧：tf=2ms图2-3 hs-scch的信道结构从图中可以看出：hs-scch在2ms tti内传输的比特数固定不变。根据码复用所支持的最大用户数，utran分配相应数目的hs-scch码道。每个终端最多可以监控4条hs-scch信道。一般在一个tti内调度的用户数不超过4个（避免hs-scch对功率和码道资源的过量消耗），hs-scch数目可以根据hsdpa业务的功率资源和码道资源进行合理配置。当连续调度某个终端时，hs-scch在连续的tti应当使用同一码道，以减少ue复杂度，增强信令的可靠度。在hspda中，根据配置的hsscch码道数决定码分调度的情况。当rnc只为小区配一条hs-scch信道时，那么多用户只能通过时分复用的形式共享hs-pdsch信道，在一个tti内只为一个用户服务，调度器会尽可能地将小区中的hsdpa可用的资源（功率资源和码道资源）分配给同一个用户。如图2-4所示：用户1 用户2 用户3用户1 用户2 用户3： ： ：用户1 用户2 用户3： ： ：用户1 用户2 用户3hs-scch码道1hs-pdsch 码道2码道3 码道4码道5 图2-4配置单条hs-scch时hs-pdsch的附庸形式而当配置多条hs-scch码道时，在一个tti内可以调度多个用户，在一个tti内调度的用户数最多为分配给hs-scch的码道数。调度器首先根据调度算法选择一个优先级最高的用户，然后根据其信道质量、剩余功率、剩余码道、用户数据量等情况为其分配码道资源和功率资源，同时决定传输块的大小、调制方式等物理层参数，调度完该用户后如果还有功率和码道资源，则继续调度下一个用户，一直到资源用完。如图2-5所示：用户2 用户3 用户3用户1 用户2 用户1hs-scch用户1用户2用户1用户1用户2用户3用户2用户2用户3用户2用户3用户3用户2用户3用户3 码道1 hs-pdsch 码道2码道3 码道4 码道5 图2-5配置单条hs-scch时hs-pdsch的附庸形式hs-pdsch信道码复用是可配置的。当分配给hsdpa的资源较少时，一般不需要使用码复用的方式，因为一个用户就可以充分利用码资源和功率资源。如果使用码复用，则必然带来hs-scch的码资源和功率资源的消耗，从而使小区吞吐率低于非码复用的情况；随着hsdpa业务的增加，分配给hsdpa的资源越来越多，则要考虑码复用的方式，因为一个tti内调度一个用户很有可能造成功率的资源和码道资源都有剩余的情况，导致资源利用率不高。2.3.3高速专用物理控制信道（hs-dpcch）高速专用物理控制信道是上行的物理信道，它的引入是为了承载必要的反馈信息，包括hs-dpsch信道译码信息（ack/nacm,即正确应答/非正确应答）和信道质量指示符（cqi）信息。该信道的扩频因子调制方式为bpsk。第一时隙用于harq的确认信息，如图2-6所示。剩下的两个时隙用于cqi。当在下行方向正确地对hs-scch进行解码后都要发送harq确认信息，而cqi的发送频率是由系统参数a来控制的。对于这两个时隙，都有一个单独的参数用于控制重复。在某些情况下需要在多个2ms周期内进行重复，例如在小区边缘时，由于可用的功率可能无法保证反馈信息的正确接收，因而需要重复发送。在软切换区域内，非服务hsdpa小区也可以通过指令来降低接收到的 hs-dpcch的功率，如果激活集中任意一个小区发送了降低功串命令，那么终端必须减小它的上行发射功率。hsdpa操作还需要来自终端到node b的上行物理层反馈信息以保证链路自适应和物理层重传。该信令信道是通过并行码信道实现的，因此不需要对dch操作进行任何的改动。这样对于进行软切换操作时，激活集中的所有node b就不需要为支持hsdpa而进行升级了。这是可行的，因为只有服务hs-dsch小区会分别发送hs-scch和hs-dsch，而且只有服务hs-dsch小区需要对上行反馈进行解码。由于可以保持现存的上行dpcch和dpdch不变，因此激活集仍然可以包含基于r99的node b。很明显，当这样的node b占优时就必须转换到dch。增加并行码信道的代价是增加了上行信号波形的峰均比(par， peak-to-average)，在某些情况下这将导致总发射功率的降低。 上行反馈信息由hs-dpcch来承载。harq反馈信息会通知node b数据分组有没有被正确地接收到，而信道质量信息(cqi，channel quality information)会通知node b调度器在给定的时间点终端期望接收的数据速率。通常hs-dpcch只是象征性地与dpcch/dpdch对齐。这是为了避免在特殊情况下终端和node b的定时会产生较大的变化。定时关系如图2-6所示。下行hs-scch/hs-dsch的定时会决定hs-dpcch的发送时刻。 hs-pdsch子帧 19200+（0-255）chip hs-pdsch子帧hs-pdschhs-dpcch cpcch/dpdch n256chip 无线帧（15时隙，10ms）图2-6 hs-dpcch与hs-dsch和dpcch/dpdch间的定时关系 第-部分占用-个时隙，也称为ack/nack信道，用于承载ack/nack信息，指示hs-dpsch的译码结果，采用简单重复10次的编码方法，用10bit来表示下行译码信息，基站检测时可以采用三值检测算法。如果译出的是ack则说明下行hs-scch译码正确，hs-pdsch译码正确；如果译出的是nack，则说明hs-scch译码正确，但hs-pdsch译码错误；如果是dtx，则说明下行hs-scch译码错误，hs-pdsch没有解调。 hs-dpcch的第二部分称为cqi信道，指示ue的信道质量。用20bit表示5bit的cqi二进制编码，cqi译码可以采用快速哈达码变换法。cqi的变换范围是从130其中0表示信道质量很差，不允许发送；cqi从1到30所表示的信道质量范围支持从单码道的qpsk传输到15码道的16qam传输（包括多种速率）。它总共占用2个时隙，用于承载信道质量指示信息，从而用于指示预估计传输块的大小、调制方式和ue能够准确接收到的并行信道码的个数。信道质量消息以(20，5)的分组码方式进行信道编码，其功率也是相对偏置于 dpcch的功率。cqi信道的占空率是可变的，最高可达100，并且可以通过rrc/nbap来设置具体的数值。hs-dpcch链路性能是由重复因子以及各个域的功能偏移控制的。而重复因子和功率偏移值又可以通过rnc或node b修改，从而到达控制hs-dpcch链路性能的目的。hs-dpcch的发送时间与下行hs-pdsch的接收时间紧密相关。如图2-7所示，ue在接收到相应的hs-pdsch子帧7.5个时隙(19200chip)+(0255)chip之后才开始发送 hs-dpcch子帧。也就是说，ue大约有5ms的处理时间。图中也说明了hs-dpcch子帧与上行dpcch/dpdch帧之间的定时关系。hs-dpcch子帧的起始点与dpcch/dpdch的时隙分界线之间的时间偏差为256chip的整数倍。data1 ptc tfci data2 导频slot#0 slot#1 slot#j slot#14 toff ptc 导频toff toff ptctoffptctoff toffptc导频toff toffptc导频t = 2560chip pdch tt=10ms1个无线帧选项1选项2选项3选项4 选项5 图2-7 f-dpch和dpch时隙结构的比较为了改善hs-dpcch在小区边界卜的操作，在r6中对其进行了增强。这种改善是通过对dpcch信道引入前/后导频序列实现的。当终端接收到hs-scch后，终端会在前一个2ms的hs-pdcch帧中发送一个序列宋代替原来的ack/nack信令，除非前一个tti中有数据分组。这样做不仅会使终端经常发送信息，而且可以使node b接收机对是否发送ack或者 nack获得先验信息。这样便可以避免对有/无传输而进行检测(通常表示为dtx)，从而无需在三个值之间进行选择了，即只需在ack和nack之间选择就可以了。在有连续的分组流时其获得的增益最大，但是即使分组发送不频繁，系统还可以降低峰值功率的发射。在此情况下，hs-dpcch设置的增益系数就不需要这样高了，而且dpcch/dpdch的发送功率也可以适当降低。 hsdpa系统中harq的编码很简单。在r5中是通过序列“1”来表示ack的，而序列“0”表示nack。在r6中在前/后导频中加入了不同序列，但是ack/nack仍然不变。 对于cqi，它采用的(20，5)的分组码与tfci编码类似，它承载了从终端到node b的cqi信息。终端报告的cqi值不仅仅依赖于ec/no或者信号干扰比(sir)，上报的cqi实际上还是无线多径环境、终端类型、自身node b与其他node b的干扰比以及期望的hsdpa有效功率的函数。实施该策略的明显好处是它能够自动兼容用各种方法实现的接收机以及可以适应不同的无线环境，这样根据给定的环境就能够估计出终端在该环境下的最高速率。这里不考虑网络侧的要求，比如相应小区/扇区的时延特性。从网络得到的唯一输入值是hs-dsch所分配的功率。如果该值改变，那么网络将对其进行适当的补偿，因为终端的假设对node b来说是已知的。从报告的cqi的结果来看，可以明显得出这样的结论：当终端距离node b根近且假设具有高hs-dsch功率分配时(墓于网络给定的值)，那么终端将报告较高的cqi值。相反，当终端位于小区边界时，那么它报告的cqi将比较低，尤其是如果此时node b分配的hsdpa功率也很低的话，那么报告的cqi值将更低了。2.4 自适应调试编码（amc）技术2.4.1 自适应调制编码技术概述 随着社会和经济的不断快速发展，移动用户数会进一步增大，移动多媒体业务越来越多，且一个用户在不同情况下可能会有多个终端，另外许多物体也会增加通信功能，如多媒体运输工具、家用电器、自动售货车，甚至宠物的定位器等。因此，第三代移动通信系统的2mbps传输速率将不能满足要求，这样，提高频谱利用率、发展更大比特传输速率的移动通信技术十分关键，自适应调制编码(amc)技术就是这样一种技术。 在传统移动通信系统中，一般采用相对固定的调制和信道编码方式，并且系统设计往往按最坏的情况选择调制编码方案。但移动无线传输信道，当信道条件较好的时候，仍然按最坏的情况选择调制编码方案限制了系统的传输速率和容量。自适应调制编码(amc)技术根据信道的情况确定当前信道的容量，根据容量确定合适的调制和信道编码方式等，从而最大限度地发送信息，实现较高的传输速率。 这时人们开始注意到采用自适应传输机制可以改善信道容量，而如何自适应地调整调制和编码机制，不同的调整方式对于系统性能又有怎样的影响，这些新问题又摆在了研究者们的面前。至此，通往amc这种链路自适应技术研究的大门就已经打开了。 1994年，自适应trellis码调制方案，由于其吞吐量和自适应优势，得到全世界的高度重视，并被无线通信标准采用。之后分别研究了在rayleigh衰落信道、rician衰落信道、频率选择性衰落信道下的自适应调制编码(amc)技术，并分析了比特错误率、吞吐量、频谱效率、交织影响等性能。由于turbo码调制的优越性能，研究了自适应turbo调制编码方案。ldpc码既具有性能好的特点，又具有译码简单的特点，因此，最近开始探讨基于ldpc码的自适应调制编码(amc)技术。在最初的第三代移动通信系统设计时，最大传输速率仅仅为2mbps，这远不能满足需要，为了进一步提高传输速率和容量，3gpp引入了自适应调制编码(amc)技术，并与混合自动重传请求(harq)技术和快速小区选择(fcs)技术构成3g增强技术标准hsdpa(高速下行分组接入)。另外，在无线城域网(wman)标准ieee 802.16(也称为wimax)标准中，也采用了自适应调制编码(amc)技术。2.4.2自适应调制编码技术的原理自适应调制编码（amc）技术的基本原理是当信道状态发生变化时，发射端保持发射功率不变，而随信道状态自适应的改变调制和编码方式，从而在不同的信道状态下获得最大的吞吐量。在现代移动通信中，系统拥有多种物理层（phy）传输模式可供选择，自适应调制编码实际上就是根据信道条件合理的选择phy传输模式。采用phy模式1（本例中bpsk调制，码率为12卷积码编码）时，在信道信高信噪比时系统吞吐量很高，但当信道处于较低信噪比时，无法进行正常通信。而采用自适应调制编码技术则很好地在通信的可靠稳定性与系统吞吐量之间取得折中，圆满地解决了二者的矛盾。2.4.3自适应调制编码技术的特点在移动通信系统中采用自适应调制编码技术不仅能够对抗信道的时变性，而且可以克服平均路径损耗、慢衰落和快衰落的影响。自适应调制编码技术具有以下的特点：（1）自适应调制编码技术随信道环境的变化而改变数据传输的速率，不能保证数据固定的速率和时延，因此不适用于需要固定数据率和延时的电路交换业务，如语音业务、可视电话业务，仅适用于对数据率和延时没有要求的分组交换业务，如www网页浏览和文件下载业务。（2）自适应调制编码技术保持发射功率恒定，信道条件好的用户拥有较高数据传输率，而信道条件差的用户只能采用低数据率进行通信，这样不仅避免了功率控制技术中的“远近效应”，而且也克服了1个用户对其他用户的干扰发生变化问题，降低了网络的干扰余量，解决了快速功率控制技术中的“噪声提升”效应，提高了系统的容量。2.5 hsdpa系统的优势高用户吞吐率：单用户峰值速率最高可达为13.9mbit/s 高系统容量：hsdpa系统平均容量（扇区吞吐率）是r99的23倍,峰值容量（扇区吞吐率）是r99的5倍多,更高的系统容量意味着更低的建网成本. 低时延:由于hsdpa采用了node b与ue之间的快速物理层重传机制，并采用2ms短帧，所以业务时延与r99（120140ms）相比降低50%左右（约为70ms）。低业务时延可以提升用户的业务感受，增加用户满意度。第三章hsdpa的网络规划与传输技术3.1 hsdpa的网络规划从2006年开始，hsdpa商用网络数量增加的速度明显加快。我国发展3g，在wcdma建网的第一阶段将引入hsdpa。hsdpa网络规划原则选好覆盖区域。对数据业务使用频繁和可能经常使用高速数据业务的区域，应综合考虑wcdma和hsdpa的站点布局，减少影响。引入hsdpa，对于已建wcdma或已做好wcdma网络规划的运营商不应有太大的影响，运营商应尽量避免因为引入hsdpa而改变基站的覆盖范围。在wcdma和hsdpa共用载频的情况下，要合理分配两者之间的功率资源和码资源，以不降低wcdma用户的业务质量为基础。重视演进能力。引入hsdpa设备时，在技术成熟的条件下尽可能使用新版本，避免日后的频繁升级。目前hsdpa终端支持的速率较低，在hsdpa规划时就要考虑对高数据速率的支持，同时考虑设备的后续演进能力。 充分利用网络资源。需要考虑充分利用已有的资源，同时选择不同情况下业务的最佳承载方式。gsm与wcdmahsdpa、wlan将在长时间内共存。wcdma网络商用一段时间之后，gsm网络容量开始富余，gsm与wcdma可以考虑采用负载平衡的方式，也可以采用差别的资费政策控制2g向3g迁移的速度。数据量需求较小的地区，除非特殊需要，引入hsdpa的必要性不大。数据业务需求大的地区逐步引入hsdpa专用载频。对于已经建设了wlan热点的地区，可以考虑在后期wlan和hsdpa配合提供数据业务。特别是要充分考虑业务数量、种类和分布的变化，为移动数据业务的发展提供有效支撑。 3.2 hsdpa室内覆盖的策略目前，国际上商用的3g移动通信网络的数据业务需求80%来自室内；而在室外宏站连续覆盖的场景下，由于穿透损耗的原因，室内往往不能保证良好的覆盖。所以，良好的室内覆盖策略和规划，对于hsdpa系统组网是至关重要的。与室外覆盖相同，室内覆盖主要也是解决覆盖和容量的问题。室内覆盖可以分为单小区和多小区场景：(1)对于数据业务需求量不大的小型办公楼，为了保证室内良好覆盖，可以使用单载波混合时隙的方式，通过室内分布系统覆盖各个楼层。同时为了降低与室外宏站之间的干扰，载波应该选用与室外不同的频点。(2)对于大型写字楼、机场、车站和商场等大型室内场景，由于用户密集，话务量高，单小区很难完全吸收所有的话务量，需要更多的载波资源。此时，可以继续增加载波。当系统载波资源不够，不能完全使用异频载波时，和室外同频的载波可以接纳信噪比要求不太高的r4和低速业务。根据终端和基站射频规范，td系统相邻载波间干扰抑制比acir达到32.6db以上时，异频频点几乎不存在室外干扰，异频载波可以接入高速业务和hsdpa业务。随着td-scdma网络在我国的大规模商用，hsdpa技术的广泛使用正引起越来越多的关注，并且已经成为td-scdma网络建设中的重要组成部分。hsdpa采用了高阶调制16qam、harq和快速调度等算法，表现出了较高的频谱利用率和码字利用率。在组网时，hsdpa的规划应与r4的规划统一考虑，弥补hsdpa在基站覆盖、业务的qos保障功能等方面的一些问题，打造高品质的td-hsdpa无线网络。 3.4 hsdpa的组网策略建议一般会有两种组网方式，一种是hsdpa单独组网，另一种是与r4混合组网。对于前一种而言,其好处是hsdpa和r4独立规划，不需要考虑其对r4容量的影响，网络规划简单；其缺点是hsdpa和r4需要不同的频点，对频率资源要求较高。终端很难同时支持并发的传统业务和hsdpa业务，如果有需要，终端要支持在两个频段上进行收发。这样对设备和终端要求高，要求独立频段，成本高。因此在本次网络建设过程中没采取这种方式。另外一种是与r4的混合组网，hsdpa和r4共享频段，r4和hsdpa业务可以分配在同一频段的不同频点上，也可以在某一频点上，同时支持hsdpa业务和r4业务。如果hsdpa与r4共载频的话，就要充分考虑到hsdpa对r4带来的干扰。td-scdma是tdd系统，上下行时隙又可以灵活调整，交叉时隙干扰是影响其服务质量与资源利用率的重要因素。因此相同时隙比例设置的小区要尽量成片，交界线要避免穿过业务密集区域，与街道交叉的角度尽可能大一些。对上下行时隙比例配置不一致的边缘小区需要采用消除交叉时隙干扰的措施，如闭锁时隙、dca调整或其他优化算法。有效规避交叉时隙干扰有利于保证良好的服务质量，提升运营商的品牌形象。笔者建议混合载波组网采用独立时隙配置，为了避免下行对上行的交叉时隙干扰，在同一地区，要求所有的小区具有相同的时隙配置，方便支持hsdpa和r4的并发组合业务。现有r4网络软件升级，成本低，是目前主要实现的方案。第四章hsdpa引入的影响及发展意义4.1 hsdpa引入的影响采用混合组网方式，hsdpa和r4分配在不同的时隙或者载波上，hsdpa对原系统容量的影响主要体现在码道数目变化上，对规划的影响较低。在进行无线网络规划时，首先需要确定hsdpa网络和r4网络的业务部署策略，制定网络发展目标。鉴于hsdpa承载的频谱效率较高，hsdpa引入后可以将大部分ps数据业务迁移到hsdpa上承载，从而提升系统容量。新的业务承载确定后，再基于新的业务模型以及话务模型，确定网络无线资源配置。hsdpa技术是wcdma制式在r5标准中引入的增强型技术，通过共享信道传输、高阶调制、更短的时间间隔(tti)、快速链路适配、快速调度、快速混合自动重传请求等技术，大幅提升了下行数据吞吐量与用户速率。根据测试结果，在室外普通城区场景下cs64kbps业务覆盖边缘，hsdpa网络边缘吞吐率通常可达200kbps左右，小区吞吐率理论上最高可达14.4mbps，这样可使用户在移动的情况下享受到更好的服务。由于hsdpa仅提高了下行传输链路带宽，上行仍承载在r99dch信道上，因此hspda能够有效推动如高质量视频、交互式游戏等上下行非对称业务的快速发展。 在r99/r4上部署hsdpa，可以采用独立载频组网和混合载频组网两种方式。独立载频组网为hsdpa单独引入频点，可以避免引入hsdpa对原有r99/r4网络的影响，同时能够支持的用户速率高、系统容量大，但是需要更高的成本和更多的频率资源，一般在网络发展中后期才根据业务需求采用。将hsdpa与原有r99/r4网络共享载频可以提高系统资源利用率，在网络建设初期推荐采用，但这时就需要在无线网络规划中充分考虑hsdpa的引入对原有r99/r4网络的影响。 混合载频方式引入hsdpa时，hsdpa和r99业务之间将产生同频干扰，由于hsdpa是针对下行的高速无线接入技术，因此hsdpa业务的引入对r99业务上行链路和下行链路覆盖的影响存在差异。(1)引入hsdpa对原有网络上行覆盖的影响及改进措施 在基站接收侧，引入hsdpa后，没有改变解调方式；在终端侧，引入hsdpa后，上行新增了hs-dpcch信道，用来传送以前发送数据是否被正确接收的反馈信息ack/nack以及下行无线信道质量指示cqi，要占用一定的终端功率。但由于该信道数据传输量较小，根据后面对城区典型环境下的仿真研究结果，hsdpa引入对网络上行覆盖影响很小。 (2)引入hsdpa对原有网络下行覆盖的影响及改进措施 由于hs-scch信道基本采用恒定的发射功率发射，因此引入hsdpa后可以允许小区以更高的功率工作，一般r99规划中下行负荷最大为75%，而引入hsdpa后下行负载可达到90%以上。在导频功率不变的情况下，下行总发射功率增加将引起终端接收信号ec/io在满负载工作时恶化。通过仿真研究，小区下行负载在75%以上时，会引起ec/io下降1db左右。终端能否解调主要取决于ec/io，ec/io下降1db左右将导致覆盖收缩6%12%(假设无线损耗随传播距离成24次方衰减)。(3)hsdpa的覆盖 hsdpa在上行通常以ps64、144k专用信道承载上行数据，忽略上行新增的hs-dpcch信道影响，可以认为hsdpa网络的上行覆盖相当于ps144k的覆盖，略小于cs64k的覆盖要求。部署hsdpa区域一般是市区，多为下行容量受限的区域，这时小区的覆盖半径主要取决于下行。采用混合载频方式时，hsdpa的hs-dsch和r99的信道共享下行功率，在不同的负载情况下，适合分配给hs-dsch的功率也会存在差别，而且所分配的功率能够实现的数据业务速率也和用户分布、负载情况有关。所以，混合载频方式下的hsdpa下行覆盖需要通过容量仿真确定：先根据r99上行连续覆盖的业务等级对应的链路预算得到其路径损耗，将该值作为hsdpa业务下行最大允许链路损耗值，再根据hsdpa的功率分配，通过仿真得到小区边缘的速率。 在hsdpa和r99/r4混合载频组网时，hsdpa和r99/r4业务共享同一载频的功率和码资源。 下行功率的分配也存在同样的情况，r99/r4和hs-dpa同频组网小区的功率也是共享的。因此在同频组网的小区中需要给hsdpa分配一定的功率，分配策略有三种：rnc固定分配方法、rnc动态分配方法、nodeb动态使用方法。rnc固定分配方法侧重于建网时的数据统计和估算；rnc动态分配方法相较而言更加灵活，适应性更强；nodeb动态使用则完全根据当前dpch功率的使用情况进行hsdpa信道功率调整。 需要注意的是，对于码资源和功率资源静态分配的情况，hsdpa的码资源分配和功率分配必须匹配，否则会造成功率或者码字资源浪费。依照相关仿真结果，在hsdpa分配5个码时，hsdpa分配的功率占用比建议为总发射功率的25%35%，配置10个码时，hsdpa功率占用比建议值为50%60%，下行总功率门限设置在90%左右。 网络建设初期一般可以考虑预留5个码字、30%左右的功率资源用于hsdpa业务。根据对多个厂商设备性能的调查，此种配置时单小区支持的hsdpa业务最大吞吐量一般大于3mbps，平均吞吐量约在1mbps。 hsdpa网络容量规划应按照原有r99/r4无线网络的站点布局，计算可用于hsdpa的功率和码字余量，并以此为基础，核算小区能承载的数据业务容量。 该流程基于原r99/r4网络设计的情况，如小区半径、业务模型等，在引入hsdpa后，根据新的承载映射策略、新的业务模型以及话务模型，计算r99/r4负载情况以及可分配给hsdpa的功率和码资源，并由此计算出hsdpa的边缘覆盖速率、平均用户吞吐率(可近似认为吞吐量和分配给hsdpa的功率成正比)等指标。 由于下行的系统容量，尤其是hsdpa的吞吐量和用户分布有着密切关系，因此需通过模拟仿真才能提供更为准确、细致的分析结果。 通过前面的分析，可知在业务量不大的网络发展初期，以混合载频方式引入hsdpa之后，对于原有r99/r4网络的覆盖影响较小，且可以更为充分地利用系统的码资源和功率资源，提高小区的下行吞吐量，更好地满足高速数据业务的要求。4.2 hsdpa的发展意义3g wcdmaumts刚