TD-SCDMA HSDPA.ppt

td-scdma hsdpa,课程内容,tdd-hsdpa技术特点 tdd-hsdpa关键技术 tdd-hsdpa无线接口物理层,引入hsdpa的必要性,td-scdma 采用tdd 的双工方式，可以动态地调整上下行时隙，较好地支持非对称业务。但是，由于无线数据业务的急剧增加，上下行业务量的非对称性会更加凸显出来。另外，系统本身必须更具有适合传输数据业务一些特性，如高数据量、高突发性、高可靠性等。对此，在第三代移动通信技术的发展过程中，3gpp release 5 版本规范中引入了一个重要的增强技术 hsdpa（high speed downlink packet access）,hsdpa技术特点,hsdpa (high speed downlink packet access)通 过一系列关键技术，实现了下行的高速数据传输。 在物理层采用harq和amc等链路自适应技术 引入高阶调制（16qam）提高频谱利用率，使单载波容量大大增加，理论最大下行容量达到2.8mbps/载波 引入新的共享物理信道，多个用户可以共享资源 引入快速数据调度算法，每5ms可对用户资源重新分配一次，极大地提高了用户下行瞬时速率，提高小区整体吞吐率。,课程内容,tdd-hsdpa技术特点 tdd-hsdpa关键技术 tdd-hsdpa无线接口物理层,引入16qam高阶调制，提供更高的调制效率。 amc可使数据传输很好的适应无线信道的变化。 harq可以根据无线链路的状况快速调整信道速率，实现数据的纠错和重传。 快速调度可以使无线资源在多用户间实现共享。,hsdpa关键技术,16qam,编码和调制对速率的影响对于r4,一个时隙含有两个数据块，共有352x2=704个chips、 sf=1时，单时隙的符号数达到理论最大值：704个符号 在qpsk调制方式下，单时隙的最大理论速率： 704x2/5=281.4kbps 采用1/3turbo编码，经过速率适配后，实际的单时隙速率为128kbps,编码和调制对速率的影响对于hsdpa,一个时隙含有两个数据块，共有352x2=704个chips、 sf=1时，单时隙的符号数达到理论最大值：704个符号 在16qam调制方式下，单时隙的最大理论速率： 704x4/5=562.8kbps 采用amc技术后，信道条件好时不需要增加冗余编码， 单时隙速率可以达到562.8kbps 上、下时隙1：5配置时，最大理论速率： 562.8x5=2.814mbps,引入16qam高阶调制，提供更高的调制效率。 amc可使数据传输很好的适应无线信道的变化。 harq可以根据无线链路的状况快速调整信道速率，实现数据的纠错和重传。 快速调度可以使无线资源在多用户间实现共享。,hsdpa关键技术,amc自适应调制和编码,调制方式 编码方式 码道数目 传输块大小,cqi,无线信道自适应 动态数据速率调整,amc自适应调制和编码,引入amc (adaptive modulation and coding )的原因 无线信道具有很强的时变性，对这种时变特性进行自适应跟踪会给系统性能的改善带来极大的好处 引入更多编码方式和调制方式，使系统能够通过改变编码方式和调制方式对链路变化进行自适应跟踪 系统仿真表明，采用amc的系统可提高大约20%的平均吞吐率,amc自适应调制和编码,调制方式自适应 （16qam或qpsk）,编码效率自适应 （3/4或1/2或1/4编率）,码道数目自适应 （码道增加或减少）,充分利用信道条件有效发送用户数据 （高或低的数据速率）,amc自适应调制和编码,amc基于信道质量的信息反馈，即channel quality feedback (cqi)，关于这种自适应操作的简单过程可以描 述如下： ue 接收下行控制信道（hs-scch）消息，指示下一个hs-dsch 传输的资源分配情况； ue 进行相应的信道测量，这个测量可以通过导频信道获得； 根据hs-dsch 资源分配情况和测量结果，ue 产生一个信道质量指示cqi，并在相应上行控制信道（hs-sich）报告给node b。这个cqi 包括ue 建议的传输块大小和调制格式； node b 的高层根据ue 的cqi 报告，选择合适的传输格式； node b 在下行控制信道上携带ue 的控制信息，并在分配的hs-dsch tti 上采用相应的传输格式发送给ue。,amc自适应调制和编码,node b,cqi（周期性上报）,调制方式(qpsk/16qam)自适应 信道条件好：16qam 信道条件坏：qpsk,编码方式(3/4或1/2或1/4编码等)自适应 信道条件好：3/4编码 信道条件坏：1/2或1/4编码,充分利用信道条件有效发送用户数据 信道条件好：高速率传送用户数据 信道条件坏：低速率传送用户数据,码道数目调整 信道条件好：多码道 信道条件坏：少码道,amc自适应调制编码,ue,amc自适应调制和编码,amc 主要有两个优点： 处于有利位置的用户可以得到更高的数据速率，提高小区平均吞吐量； 链路自适应基于改变调制编码方案代替改变发射功率，以减小冲突；,引入16qam高阶调制，提供更高的调制效率。 amc可使数据传输很好的适应无线信道的变化。 harq可以根据无线链路的状况快速调整信道速率，实现数据的纠错和重传。 快速调度可以使无线资源在多用户间实现共享。,hsdpa关键技术,harq混合自动重传,harq=arq+fec arq( automatic repeat request)：依靠错码检测和重发请求来保证信号质量，特点是“只传不纠” fec（forward error correction）：根据接收数据中冗余信息来进行纠错，特点是“只纠不传” harq技术综合了fec与arq的优点，避免了fec需要复杂的译码设备和arq方式信息连贯性差的缺点；在信道条件比较好的情况下，harq可以起到信道编码同样的作用，而且效率更高,优点：提高了传输的可靠性 缺点：信道条件好时，信道 利用率不高,优点：误码率不高时作用明显 缺点：误码率高时，效率低,a r q,h a r q,结合fec和arq，在发送的每 个数据包中含有纠错和检错的 校验比特,f e c,harq混合自动重传,hybrid automatic repeat request（harq）是一种前向纠错fec和重传arq相结合的技术。harq与amc配合使用，为hsdpa的harq进程提供精细的弹性速率调整。,harq的类型,harq 有几种不同的方式分别称为：harq type i,harq type ii 和harq type iii。 1）harq type i即传统的如果发现有错误则要求包重传，并将错误的包丢弃。 2）harq type ii-也被称作增量冗余方案，接收到的错误数据包不会立即被丢弃，待重传的数据包收到，和错误的数据包合并后再进行译码。重传数据是冗余信息，不包括系统比特，当第一次传输的数据包被严重破坏，将无法恢复系统比特。 3）同harq type ii 一样，harq type iii 也属于一种增量冗余编码方案。与type-不同的是，type iii每次的重发信息具有自解码能力（self decodable），并不依赖于第一次传输的数据。,harq的类型,接收,确认数据包a,错误数据包a,数据包a,数据包a冗余信息,数据包a冗余信息,保留,仅重传冗余信息,软合并,要求重传,数据包b,发送,接收,效率高 时延短,确认数据包a,错误数据包a,数据包a,数据包a,数据包a,丢弃,要求重传,数据包b,发送,效率低 时延长,harq i,harq ii/iii,引入16qam高阶调制，提供更高的调制效率。 amc可使数据传输很好的适应无线信道的变化。 harq可以根据无线链路的状况快速调整信道速率，实现数据的纠错和重传。 快速调度可以使无线资源在多用户间实现共享。,hsdpa关键技术,fast scheduling-快速调度算法,调度，就是确定应该给哪些用户、以多大速率发送数据 调度基本原则：在短期内以信道条件为主；在长期内，应 兼顾到对所有用户的吞吐量和公平性 轮询算法：“大锅饭” 常用调度算法： 最大载干比算法：“强者恒强” 正比公平算法：“和谐社会”,fast scheduling-快速调度算法,基于时间的轮循方式,基于流量的轮循方式,最大c/i方式,部分公平方式,每个用户被顺序的服务，得到同样的平均分配时间，但每个用户由于所处环境的不同，得到的流量并不一致,每个用户不管其所处环境的差异，按照一定的顺序进行服务，保证每个用户得到的流量相同,系统跟踪每个用户的无线信道衰落特征，依据无线信道c/i的大小顺序，确定给每个用户的优先权，保证每一时刻服务的用户获得的c/i都是最大的,综合了以上几种调度方式，既照顾到大部分用户的满意度，也能从一定程度上保证比较高的系统吞吐量，是一种实用的调度方法,fast scheduling-快速调度算法,轮询算法rr (round robin)：小区内的用户按照某种确定 的顺序，循环占用无线资源来进行通信 优点：不仅可以保证用户间的长期公平性，还可以保证用户的短期公平性，而且算法实现简单 缺点：由于没有考虑到不同用户无线信道的具体情况，因此系统吞吐量很低,fast scheduling-快速调度算法,最大c/i算法：对所有待服务移动台依据其接收信号c/i预测 值进行排序，并按照从大到小的顺序进行发送 优点：整体小区吞吐量最大，效率最高，特别适用于服务用户集中在nodeb附近的场景。 缺点：处于小区边缘的用户，由于c/i较低，将得不到服务机会，甚至出现所谓“饿死现象”,fast scheduling-快速调度算法,正比公平算法pf (proportional fair)：根据用户的信道条件 和其平均吞吐量进行优先权设置，兼顾系统“效率”与用户 “公平”。,hsdpa协议栈的改变,hs-dsch fp,hs-dsch fp,mac-hs,phy (新增3个 物理信道),rnc和node b：增加hs-dsch fp协议处理，影响iub/iur口,node b：新增mac-hs子层，负责amc、harq和调度等功能,node b：物理层新增3个物理信道hs-pdsch、hs-scch、hs-sich,ue：增加mac-hs，增加相关物理信道和处理功能，增加调制处理方式,mac (增加 mac-hs),phy (新增 处理功能),ue,utran,课程内容,tdd-hsdpa技术特点 tdd-hsdpa关键技术 tdd-hsdpa无线接口物理层,hsdpa传输信道,hs-dsch-高速下行共享信道 高速下行共享信道（hs-dsch）是下行传输信道，可以由一个或多个ue通过时分复用（tdm）和码分复用（cdm）共享。,hsdpa的信道结构,新增物理信道介绍 hs-pdsch 用于承载输hsdpa用户的业务数据 (下行) hs-scch 用于承载hs-dsch 的下行控制信息(下行) hs-sich 用于承载hs-dsch的上行控制信息(上行),hsdpa的物理信道,hsdpa物理信道hs-pdsch,hs-pdsch-高速物理下行共享信道：承载传输信道hs- dsch,用于发送用户数据，信道资源被所有hsdpa用户共享。 扩频因子：通常sf=16;当整个时隙资源给一个用户时，sf=1 调制方式：qpsk或者16qam 时隙格式：无tfci、tpc、ss 全小区发射，或者在小区部分区域赋型发射。,hs-pdsch信道的下行专用伴随信道dpch,用于hsdpa用户传递下行物理层控制信息（tpc和ss命令） 每个hsdpa用户需要配置一条伴随dpch 扩频因子：sf16 调制方式：qpsk 时隙格式：有tfci、tpc和ss，一般没有业务数据,hsdpa物理信道hs-scch,hs-scch-高速下行共享控制信道 hs-dsch 共享控制信道（hs-scch）是hsdpa 专用的下行控制信道，它用于承载所有相关底层控制信息。 终端接收hs-dsch 信道的数据必须要在hs-scch 控制信息的配合下才能完成。hs-scch 被所有hsdpa 数据传输的ue 所共享,hsdpa物理信道hs-scch,hs-scch 信道上的控制信息主要包括ue-id、tfri、 harq 等相关信息。 ue-id： 用于标识当前控制信息的所属ue。 在一个传输时间间隔里，每个hs-scch只为一个ue承载hs-dsch相关的下行控制信令。 当ue 收到高层信息需要接收hs-dsch 数据后，ue 开始连续监视hs-scch 信道，寻找属于自己的控制信息。当ue 获得此控制信息后，才能接收hs-pdsch 的数据。 2. tfri：用于标识码和时隙的分配信息、调制方案、传输块大小。 3. harq 相关信息：包括harq 过程信息、冗余版本信息和新数据指示。,hsdpa物理信道hs-scch,一个hs-scch信道占用两个码道，定义为hs-scch1和 hs-scch2 扩频因子：sf=16 调制方式：qpsk 时隙格式：无tfci；有tpc、ss 全小区发射,hsdpa物理信道hs-sich,hs-sich-共享信息信道:是hsdpa 专用的上行控制信道， 它用于反馈相关的上行信息。主要包括ack/nack 和信道 质量指示（cqi）。 ack/nack:指示数据是否正确；ue反馈nack时需要重传数据。 cqi：信道质量指示，包括推荐调