HSDPA 功能介绍.ppt

1 HSDPA功能介绍 2 第六章 TD TECH接入网产品介绍 第三章 TD SCDMA物理层原理 第一章 TD SCDMA系统概述 第四章 TD SCDMA关键技术 第六章 TD SCDMA系统业务 第二章 TD SCDMA网络结构 第五章 TD SCDMAHSDPA 第七章 TD TECH接入网产品介绍 3 本章目标 了解TD SCDMAHSDPA的标准化过程了解HSDPA的关键技术至少说出3个关键技术功能或过程了解HSDPA物理层原理熟悉TD SCDMAHSDPA物理信道功能了解TD SCDMA与WCDMA在HSDPA中的区别 本章培训目标 4 TD SCDMAHSDPA基本概念 TD SCDMAHSDPA物理层 HSDPA在TD SCDMA与WCDMA系统中的差别 TD SCDMAHSDPA技术背景 5 HSDPA的技术发展的背景 1 在R99的工作完成后 3GPP改进工作被提上日程 R4中引入TD SCDMA 分组域增强2 来自运营商和市场的需求 更高的数据速率 如高速的多媒体服务 更低的数据成本 更大的小区容量 HSDPA HighSpeedDownlinkPacketAccess 6 CCSAN频点规范的引入 7 TD SCDMA标准进展 3GPP 8 TD SCDMA演进路线 9 TD SCDMAHSDPA标准 3GPP TD SCDMAHSDPA基于3GPP和CCSA的相关规范 3GPPR5物理层 3GPP25 2xx 层2和层3 3GPP25 3xx UTRAN 3GPP25 4xx UE一致性 3GPP34 xxx RF性能 3GPP25 1xx 10 TD SCDMAHSDPA标准 CCSA 系统设备 2GHzTD SCDMA数字蜂窝移动通信网高速下行分组接入 HSDPA 无线接入子系统设备技术要求 2GHzTD SCDMA数字蜂窝移动通信网高速下行分组接入 HSDPA 无线接入子系统设备测试方法终端设备 2GHzTD SCDMA数字蜂窝移动通信网高速下行分组接入 HSDPA 终端设备技术要求 2GHzTD SCDMA数字蜂窝移动通信网高速下行分组接入 HSDPA 终端设备测试方法UU接口 2GHzTD SCDMA数字蜂窝移动通信网高速下行分组接入 HSDPA Uu接口物理层技术要求 2GHzTD SCDMA数字蜂窝移动通信网高速下行分组接入 HSDPA Uu接口层2技术要求 2GHzTD SCDMA数字蜂窝移动通信网高速下行分组接入 HSDPA Uu接口RRC层技术要求Iub接口 2GHzTD SCDMA数字蜂窝移动通信网高速下行分组接入 HSDPA Iub接口技术要求 2GHzTD SCDMA数字蜂窝移动通信网高速下行分组接入 HSDPA Iub接口测试方法 CCSA 11 TD SCDMA技术特点及关键技术 技术特点 实现更高的峰值速率 单载波最高达2 8Mbps信道可以被多个用户共享速率调整快 每5ms可对用户资源重新分配一次关键技术 自适应调制和编码 AMC 根据链路质量快速调整调制和编码 高阶调制 QPSK和16 QAM 混合ARQ HARQ TypeII TypeIII快速调度 NodeB的物理层调度 12 TD SCDMAHSDPA关键技术 AMC自适应调制和编码 FastScheduling快速调度 16QAM调制 新的MAC hs引入新的信道 SF16 5ms HARQ HybridARQ 混合自动重传 HSDPA 高速 2 8Mbps N N频点 非对称时隙 波束赋型多载波HSDPA 13 HSDPA新增信道 传输信道 HS DSCH物理信道HS PDSCH下行信道 承载HSDPA业务数据HS SCCH下行信道 HSDPA专用的下行控制信道 承载所有相关底层控制信息HS SICH上行信道 用于反馈相关的上行信息 包括ACK NACK和CQI HS PDSCH HS PDSCH HS SCCH HS PDSCH HS SICH HS SICH HS SICH 下行 上行 14 MAC hs实体 UE侧 UE侧MAC hs主要包括HARQ实体和重排实体 HARQ实体负责处理HARQ协议 在每个TTI中 各个HS DSCH应该有一个HARQ进程 重排实体根据接收的TSN对数据块进行排序 并将顺序的数据块依次递交给高层 但是使用定时器可以将不是连续的数据递交给高层 在UE侧 对于每个优先级和传输信道都有一个重排序实体 15 MAC hs实体 UTRAN侧 MAC hs负责处理HS DSCH的数据传输 和管理HSDPA的物理资源的分配 流控调度 优先级处理HARQTFC 传送格式组合 选择 16 TD SCDMAHSDPA关键技术 AMC自适应调制和编码 FastScheduling快速调度 16QAM调制 新的MAC hs引入新的信道 SF16 5ms HARQ HybridARQ 混合自动重传 N频点 非对称时隙 波束赋型多载波HSDPA 17 TD SCDMA调制技术 18 TD SCDMAHSDPA关键技术 AMC自适应调制和编码 FastScheduling快速调度 16QAM调制 新的MAC hs引入新的信道 SF16 5ms HARQ HybridARQ 混合自动重传 N频点 非对称时隙 波束赋型多载波HSDPA 19 快速调度算法 常用调度算法与比较 快速调度算法是在动态复杂的无线环境下使多用户更有效地使用无线资源 提高整个扇区的吞吐量 调度算法功能实现于基站 需要考虑两个重要因素 吞吐量和公平性 调度基本原则 在短期内以信道条件为主 而在长期内应兼顾到对所有用户的吞吐量和公平性 RR 轮寻算法 MaxC I 最大载干比算法 PF 正比公平算法 20 最大C I 基本概念 MaxC I基本思想是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 在这种方式下 距离基站近的移动台由于其信道条件好会一直接收服务 而处于小区边缘的用户的由于C I较低 这些用户将得不到服务机会 甚至出现所谓 饿死现象 从占有系统资源的角度来看 这种调度算法是最不公平的 该算法所得到的系统容量可以作为其它调度算法的上界 另外该算法的实现也是最简单的 采用最大载干比算法的系统 其服务用户集中在距离NodeB非常近的区域 对用户的覆盖范围小 这在大多数场景中是不可用的 21 轮询算法RR RR算法的基本思想是保证小区内的用户按照某种确定的顺序循环占用等待时间的无线资源来进行通信 每个用户对应一个队列以存放待传数据 在调度时非空的队列以轮循的方式接受服务以传送数据 轮循算法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 另外算法实现简单 缺点 该算法由于没有考虑到不同用户无线信道的具体情况 因此系统吞吐量是很低的 通常 人们认为RR算法是最公平的 因为它保证所有用户占用等量的时间进行通信 同时人们认为该算法是性能最低的 它的系统吞吐量在实际系统中是最低的 RR算法是公平性的上界和算法性能的下界 22 正比公平算法PF 正比公平算法 如果用户的信道条件较好 其请求传输的速率也较大 该用户的优先权也提高 如果一个用户因为信道条件较差 特别是由于它处于小区边缘 C I长时间较低 得不到传输的机会 其平均吞吐量减少 平均速率降低 这种情况下的用户同样会提高优先权 获得传输的机会 从统计意义上来看 每个用户分配的资源是相同的 公平性与RR相当 而系统容量高于RR 接近MaxC I 较适合实际系统使用 吞吐量 公平性 23 TD SCDMAHSDPA关键技术 AMC自适应调制和编码 FastScheduling快速调度 16QAM调制 新的MAC hs引入新的信道 SF16 5ms HARQ HybridARQ 混合自动重传 N频点 非对称时隙 波束赋型多载波HSDPA 24 AMC 自适应调制和编码 无线信道的一个很重要的特点就是具有很强的时变性 短时间的瑞利衰落可以达到十几甚至几十分贝 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 链路自适应技术可以有很多方法 如功率控制和AMC等 HSDPA在原有系统固定调制和编码方案的基础上 引入更多编码速率和16QAM调制 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 引入AMC的原因 AdaptiveModulationandCodingSchemes 25 AMC原理 链路自适应方式主要采用两种方式 方式一 功率自适应方式 发送端改变发送数据的传输功率来适应信道条件的变化 方式二 AMC方式 发送端通过改变数据的传输码率 进而适应信道变化 AMC的原理就是在系统限制范围内 根据由大尺度衰落引起的瞬时无线链路信道质量的变化 灵活地调整发送给每个用户的数据的MCS 调制编码方式 HSDPA采用AMC作为基本的链路自适应技术对调制编码速率进行粗略的选择 靠近基站的用户接收信号功率强 采用高阶调制方式 如16QAM 和高速率信道编码 3 4编码速率 使用户获得尽量高的数据吞吐率 当信号较差时 则选取低阶调制方式 如QPSK 和低速率信道编码 1 4编码速率 来保证通信质量 26 AMC的控制机制 27 AMC技术实现 处于有利位置的用户可以得到更高的数据速率 提高小区平均吞吐率 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 AMC的优点 附加CRC 分组数据 尾比特 Tubro编码 速率匹配 交织 M阶QAM AMCS DEMUX 28 TD SCDMAHSDPA关键技术 AMC自适应调制和编码 FastScheduling快速调度 16QAM调制 新的MAC hs引入新的信道 SF16 5ms HARQ HybridARQ 混合自动重传 N频点 非对称时隙 波束赋型多载波HSDPA 29 HARQ 混合自动重传 HARQ的概念 混合自动重发请求是一种差错控制技术 目的在于提高信号的传输质量 保证信息可靠性 HARQ FEC ARQFEC 根据接收数据中冗余信息来进行纠错 特点是 只纠不传 ARQ 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 HARQ技术综合了FEC与ARQ的优点 在HARQ中 发端会发送具有一定冗余信息的数据 收端首先进行FEC 如果依然不能正确解调则要求发端重新发送数据 HARQ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 并能使整个系统误码率很低 30 Selectiverepeat SR 选择性重传 发送方接收到接收方的状态报告指示报文出错 发送方只发送传送发生错误的报文 stop and wait SAW 在HSDPA中采用SAW 发端发送数据后等待 这种操作模式会导致信道的非有效利用 因为在发端等待响应的这个时间段内是没有任何信息块传送 为了避免这种不利之处就采用了双重信道 Dualchannel HARQ 该方案采用并行等停协议 即在并行信道上运行两套不同的ARQ协议 HARQ协议采用基于下行异步和上行同步的N信道停等方案 HARQ的工作机制 31 TD SCDMAHSDPA关键技术 AMC自适应调制和编码 FastScheduling快速调度 16QAM调制 新的MAC hs引入新的信道 SF16 5ms HARQ HybridARQ 混合自动重传 N频点 非对称时隙 波束赋型多载波HSDPA 32 多载波HSDPA结构 33 多载波HSDPA中HS DSCH编码处理 34 TD SCDMAHSDPA基本概念 TD SCDMAHSDPA物理层 35 HSDPAL1 L2 HS DSCH AssociatedUplinkSignalling AssociatedDownlinkSignalling DCCH DTCH DTCH MACControl MACControl CCCH CTCH BCCH PCCH MACControl MAC hs Node B ConfigurationwithoutMAC c sh ConfigurationWithMAC c sh ConfigurationwithMAC c sh RRC RNC RLC RNC HS PDSCH DCH DPCH HS SICH HS SCCH MAC c sh CRNC DCH DPCH L1 ChannelCoding Multiplexing Node B R5L1 HSDPA Node B MAC d SRNC FlowControl Scheduling PriorityHandling TFRCselection HARQ ActiononL1RateMatching 36 HSDPAL1 L2 37 TD SCDMA信道的映射 BCCH PCCH SHCCH CTCH DCCH DTCH SHCCH CCCH DTCH DCCH BCH PCH FACH DSCH DCH RACH USCH DCH CCCH PCCPCH SCCPCH DPCH PDSCH PRACH PUSCH DPCH DwPCH PICH UpPCH FPACH 上行 下行 逻辑信道 传输信道 物理信道 HS DSCH HS PDSCH HS SICH HS SCCH 38 HSDPA信道 39 HSDPA信道 传输信道 高速下行共享信道 HS DSCH 高速下行共享信道 HS DSCH 是一种被几个UE通过时分复用和码分复用共享的下行传输信道 对于一个UE可以进行多码传输 这取决于UE的能力 HS DSCH和一个下行DPCH和一个或者几个共享控制信道 HS SCCH 相伴随 HS DSCH在整个小区或者通过使用赋形天线在部分小区进行发送 采用链路自适应技术 40 HSDPA信道 物理信道1 高速物理下行共享信道 HS PDSCH HS DSCH映射到一个或多个高速物理下行共享信道 HS PDSCH 调制方式 QPSK或者16QAM 扩频因子 固定SF16 或者SF1 时隙格式 无TFCI TPC SS 不支持动态功率控制 编码 1 3Turbo编码对支持多个载波的UE HS PDSCH可以在多个载波上同时发送 高层分给同一用户的HS PDSCH所在的多个载波应该是连续的载波 如果UE只支持单载波的能力 高层仅分配一个载波的HS PDSCH资源 并且该载波与伴随的DPCH在同一载波上 41 HSDPA信道 物理信道1 使用16QAM方式调制 可使一个时隙最多传2816bit352 2 两个数据区 4 每个符号表示4个bit 2816bit扩频因子SF 1 42 HS DSCH的编码过程 43 Turbo编码 1 3Turbo编码用于前向纠错 FEC 44 HARQ的三种类型 I型HARQ接收端在纠错不成功后 将接收到的包完全丢弃 并要求发端重传 重传的数据包将和上一次的一样 II型HARQ IncrementalRedundancy递增冗余在HARQ II中 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 这样就能大幅度提高纠错能力 II型HARQ缺点 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 III型HARQ ChaseCombining chase博士最早提出 对II型HARQ进行了改进 重传的码字具有自解码的能力 并不依赖于第一次传输的数据 45 TD SCDMA系统中用到 II III型 第一次速率匹配 通过ParityBit打孔使输入不超过虚拟IR缓存 第二次速率匹配 根据软合并类型由冗余版本 RV 参数控制数据输出 并与HS PDSCH承载能力相匹配 46 16QAM星座图重传时重排 16QAM 4bits symbol 16QAM星座重排 有利于重传时降低16QAM解调时的错误概率 47 16QAM星座图重排 16QAM星座重排关系 48 HSDPA信道 物理信道2 下行高速共享控制信道 HS SCCH 调制方式 QPSK扩频因子 SF16时隙格式 无TFCI 分为HS SCCH1和HS SCCH2两个物理信道HS SCCH1有TPC和SSHS SCCH2无TPC和SS支持动态功率控制编码 1 3卷积编码 49 HSDPA信道 物理信道2 HS PDSCH共享控制信道 HS SCCH HS SCCH是一个携带用于HS DSCH高层控制信息的下行物理信道 HS SCCH上的信息有两个单独的物理信道携带 HS SCCH1和HS SCCH2 术语HS SCCH指这些物理信道的整体 如果UE支持多个载波的HS DSCH发送 对应每个载波的HS DSCH都各自使用独立的HS SCCH用于控制信息的传输 用来控制同一UE同一载波上的HS DSCH的HS SCCH与HS SICH需要在同一个载波上 50 HSDPA信道 物理信道2 HS PDSCH共享控制信道 HS SCCH 终端接收HS PDSCH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数据的UE所共享 但对单个HS SCCH传输时间间隔 每个HS SCCH只为一个UE承载HS DSCH相关的下行控制信令 HS SCCH上的控制信息主要包括UE ID TFRI HARQ等相关信息 51 HSDPA信道 物理信道2 UE ID UE ID用于标识当前控制信息的所属UE 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 最多需要监视4个HS SCCH数据 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 52 HSDPA信道 物理信道2 TFRI 传输格式资源组合 TFRI 主要包括码和时隙的分配信息 调制方案信息和传输块大小 分别用于指示UE当前HS PDSCH所用的码字和所处的时隙位置 标识HS PDSCH下一个传输时间间隔数据的调制方式QPSK还是16QAM及其传输块的大小 码分配信息表明HS PDSCH使用的是信道化码 为了简单方便 要求可用的信道化码是连续分配的 这样可定义为介于一个起始码和一个结束码之间 可以用4个比特分别表示码的起始位置和终止位置 能够分配给HS PDSCH的时隙是TS2到TS6 最多5个时隙 这样可以用5个bit表示TS2到TS6时隙的占用情况 53 HSDPA信道 物理信道2 HARQ信息 HARQ的过程信息 冗余版本信息和新数据指示信息 其中冗余版本信息可以指示数据分组的HARQ类型 如是否采用增量冗余 分组后是否具有自解码能力等 对16QAM调制方案包括星座信息 指示星座重排的方案 新的数据指示信息可以指示此数据是新数据还是重发数据 54 HS SCCH和HS PDSCH的时间关系 为了保证UE有足够的时间来解析HS SCCH信道所携带的信息 要求HS SCCH和其对应的HS PDSCH信道必须相隔3个时隙及以上 55 HSDPA信道 HS SCCH编码过程 56 HSDPA信道 物理信道3 HS DSCH共享信息信道 HS SICH HS SICH是一个上行物理信道 它反馈相关的上行信息 主要包括应答 非应答 ACK NACK 和信道质量指示CQI CQI包括推荐调制格式 RMF 和推荐传输块大小 RTBS 如果UE支持多个载波的HS DSCH发送 那么对应每个载波的HS DSCH都各自使用一个独立的HS SICH用于控制信息的传输 用来控制同一UE同一载波上的HS DSCH的HS SCCH与HS SICH需要在同一个载波上 57 HSDPA信道 物理信道3 上行共享信息信道 HS SICH 调制方式 QPSK扩频因子 SF16时隙格式 无TFCI 有TPC和SS支持动态功率控制编码 ACK NACKXan 1的编码是由1bit重复到36bitCQI包括推荐传输块大小 RTBS 和推荐调制方式 RMF RTBS域的6bit信息通过 32 6 的一阶Reed Muller编码器得到 SS TPC 58 HSDPA信道 物理信道3 CQI当前信道质量 信道估计在UE端完成 可以通过测量PCCPCH的RSCP ISCP来进行信道估计 根据估计结果 UE按照已知的HS PDSCH资源分配状态选取合适的CQI进行反馈 CQI同样需要有很高的可靠度 因为NodeB根据CQI决定下一次发送的传输格式 59 HSDPA信道 物理信道3 一般来说 HS SICH映射到TS1 并采用值为16的扩频因子 HS SICH也需要保持上行同步 HS SICH初始定时来于上行DPCH 同步的维持根据HS SCCH上的SS命令 步长来自高层 但由于UE会有接收不到HS SCCH传输的时候 此时SS命令的接收来自于伴随的下行DPCH 直到UE接收到HS SCCH传输 60 HS SICH和HS PDSCH信道的时间间隔 UE将在任何给定的HS SICH信道上发送最近的CQI值 但是HS SICH信道与HS PDSCH信道之间的间隔时隙数必须大于或等于9 61 HSDPA信道 HS SICH的编码过程 相对来说 HS SICH信道的编码过程比较简单 其中 RMF RTBS和ACK NACK信息是独立编码 然后经过信息复用和交织以及物理信道映射 62 HSDPA基本流程 NodeB RNC UE 数据包 63 HSDPA信道及协议栈 HS DSCHNewTransportchannelTTI 5ms RNC NodeB HSDPAUE HS SCCHSignalingpart UE