HSDPA和HSUPA资料关键技术

一 HSDPA HSUPA 的关键技术 1 新信道的引入 为了支持高速业务 HSDPA HSUPA 都引入了新的物理信道 1 HSDPA 高速物理下行共享信道 HS PDSCH HighSpeedPacketData Shared Channel 承载实际分组数据 扩频因子 SF 16 QPSK 和 16QAM 每小区最多 15 个 HS PDSCH 累积数据峰值速率达到 14 4Mbit s 在单用户使用 15 个 HS PDSCH 16QAM 调制以及编码速率为 1 的情况 下实现 高速共享控制信道 HS SCCH HighSpeedSharedControl Channel 承载信令信息的下行信道 信道码集 调制方案 传输块大小 HARQ 处理号 冗余和星座版本参数 新数据标记和 UE 标识 SF 128 QPSK 由 Node B 进行功率控制 每小区最多 32 个 HS SSCCH 每用户 设备最多 4 条 HS SCCH 高速专用物理控制信道 HS DPCCH HighSpeedDedicatedPhysical Control Channel 承载信令信息的上行信道 ACK NACK 及信道质量指示 CQI SF 256 QPSK 中止于 Node B HS PDSCH HS SCCH 和 HS DPCCH 使用 2ms 传送时间间隔 TTI 2 HSUPA E DCH 专用物理数据信道 E DPDCH E DCHDedicatedPhysicalData Channel 承载 E DCH 的上行数据信息 扩频因子 SF 64 32 16 8 4 2 UE 根据业务的需要灵活选择 QPSK 调制映射到传输信道 E DCH 单码道的最大速率为 1 92Mbit s 允许多 码传输 峰值速率 5 76Mbit s 在 2 个 SF 2 2 个 SF 4 的 4 码道并行传输的情况下实现 E DCH 专用物理控制信道 E DPCCH E DCHDedicatedPhysicalControl Channel 承载 E DCH 的上行信令信息 它与 E DPDCH 的信道结 构相似 SF 256 E DCHHARQ 确认指示信道 E HICH E DCHHARQAcknowlEDGEment indicator channel 承载 E DCH 下行信令信息的专用信道 如 HARQ 的 ACK NACK 信息 扩频因子 SF 128 没有信道编码 使用 3 或者 12 个连续的时隙发送信息 每个时隙采用 40 个数据的复用 因此单个 E HICH 最大支持上行 40 个用户的反馈 UE 监测激活集中所有小区的 E HICH 信道 当 TTI 为 2ms 时 该信道每 2ms 上报一次信息 当 TTI 为 10ms 时 该信道每 8ms 上报一次信息 E DCH 相关准予信道 E RGCH E DCHrelativegrant channel 承载 E DCH 的下行相关信息 该信道 SF 128 没有信道编码 使用 3 12 或 15 个连续的时隙发送信息 与 E HICH 一道采用三维的数字标记复用在同一条 SF 128 的下行信道上 每时隙数据长度为 40 因此单个 E RGCH 最大支持上行 40 个用户的功率指示 该信道分为两种 服务小区 Serving Cell 下的 E RGCH 及非服务小区 Non serving Cell 下的 E RGCH 服务小区下的 E RGCH 是专用信道 携带指示 UE 的功率上升 保持 下降的指令信息 如 UP HOLD DOWN 当 TTI 配 置为 2ms 时 该信道 2ms 下发一次调度指令 当 TTI 配置 10ms 时 该信道 8ms 下发一次 非服务小区下的 E RGCH 是公共信道 携带 小区的负载指示信息 如当前负荷情况 是否超载 调度时延总是 10ms E DCH 绝对准予信道 E AGCH E DCHabsolutegrant channel 承载 E DCH 的下行绝对信息 如小区信息 每个配置 E DCH 的 UE 只需要监 听服务小区的 E AGCH 信道即可 该信道是公共信道 SF 256 上述信道支持 2ms 10ms 的 TTI 帧格式 因此有别于 HSDPA 的 2msTTI 2 混合自动重传 软合并 HARQ 为了进一步提高系统性能 HSDPA HSUPA 在物理层都采用了 HARQ 技术 同样都支持两种合并机制 对基站重发相同的分组包进行前后 合并 CC ChaseCombing 或对基站重发含有不同信息 即冗余信息 的分组包进行增量冗余合并 IR IncrementRedundancy 信息在 UE 与 NodeB 间直接传输 采用 ACK NACK 的方式进行 当接收方正确接收数据后 会通过相应的信道向发送方发送 ACK 信息 否则发送 NACK 信息 这样便于发送方准确及时地了解是否需要重传 HSDPA 采用 HARQ 方案 使得重传时延控制在 10ms 左右 HSUPA 采用 HARQ 在 10ms 的 TTI 下 重传时延为 40ms 2msTTI 下 重传 时延为 16ms 与 R99 R4 的无线侧重传时延 100ms 相去甚远 因此 HARQ 的引入大大提高了重传的效率和解码的性能 两者惟一的差别是 HSDPA 采用了异步的 HARQ 而 HSUPA 采用同步的 HARQ 3 基于 Node B 的快速调度 Node B Scheduling 为了对无线环境及时快速的做出响应 最大化资源效率 HSDPA HSUPA 都采用了基于 NodeB 的快速调度方案 但是上下行要解决的问 题不一样 因此上下行调度的机制存在差异 下面分别介绍 1 HSDPA HSDPA 中的调度主要由 NodeB 中新增的 MAC hs 功能实体完成 HSDPA 调度的核心思想是合理分配共享资源 码字 功率 最大化资 源的利用率 HSDPA 的调度很大程度上决定了 AMC 和 HARQ 的效率和性能 决定了整个系统的行为 简单的说 HSDPA 的调度基于以 下因素 队列优先级 Queuepriority 信道质量指示值 CQIvalue 缓存大小 Buffer volume 等待时间 空闲时间 waiting time Spare time 其它如 UE 能力 ACK NACK 重复次数 数据重传 压缩模式等 基于上述因素 又形成了行业默认的三种调度算法 基于最大载干比的调度算法 Max C I 算法 基于公平分配的调度算法 Round Robin 算法 和基于部分公平的调度算法 Proportional Fair 算法 对于不同的算法 不同厂家支持及实现的方式有一定的差异 一般来讲主要采用参数化的调度器 分配资源可以考虑以下因素 f1 业 务等级 f2 CQI f3 等待时间 f4 队列长度 这些因素作为加权因子 决定了实际的资源分配方法 Pi a f1 b f2 c f3 d f4 a b c d 为加权因子 运营商可以根据 HSDPA 的应用场景 如微微蜂窝 微蜂窝 宏峰窝等因素 来决定相关的加权因子 实现 最优的资源调度方案 2 HSUPA HSUPA 中的调度主要由 NodeB 中新增的 MAC e 功能实体完成 HSUPA 调度的核心思想是避免过多的 UE 接入过高的速率 从而给系统带 来干扰 即尽可能抑制上行干扰 同时服务小区对调度起主要作用 E DCH 信道支持调度及非调度两种模式 非调度主要是在小区负载轻 上行用户数据量不大的情况下使用 非调度模式的传输类似于 R99 R4 的 DCH 信道 信息中止与 RNC 这种方式有利于低数据量及时延敏感的业务 本节主要讨论 E DCH 信道的调度原理及方法 基于 NodeB 的上行调度有两个关键因素 即调度请求和调度准许 调度请求即当 UE 希望用更高的数据速率发送时 移动终端向基站发送请求信号 也包括 UE 向基站反馈的调度信息 Happybit 该信息告 诉基站 UE 对当前的调度是否满意 以便基站下一次调整相应的调度策略 调度准许由基站下发 主要限制 UE 的 E DCH 信道可用的最大功率以及可用的最大 E TFC 每个 UE 有自己的服务准许 ServingGrant 它影响 E TFC 的选择 服务准许包括两方面的内容 绝对准许及相对准许 绝对准许的内容为小区信息 E DCH 的绝对功率偏置 相对 DPCCH 以及 UE 可用的 PrimaryE RNTI 及 SecondaryE RNTI 当 UE 的上传数据量非常大时 Node B 会指示它使用主 RNTI 资源 当 UE 的 上传数据量较小或没有时 Node B 会指示它使用辅 E RNTI 即与其他用户一起共享 E RNTI 的资源 每个 UE 都有主辅两种 E RNTI 只是 何时使用哪种 E RNTI 由 Node B 通知 相对准许指示包括 E DCH 信道功率的相对上升 保持 下降 UP HOLD DOWN 等信息 UE 的服 务准许可根据绝对准许及相对准许的改变而更新 处于主 E RNTI 的 UE Node B 会采用专用的调度机制 处于辅 E RNTI 的 UE Node B 采用一般调度方案 从上述的描述中可见 NodeB 依据用户的信道质量及所需传输的数据状况来决定 UE 所应该使用的 E RNTI 同时依据小区负载 Iub 接口 资源占用情况 决定 UE 可用的最高传输速率及何时传输 当然 UE 实际使用的 TFC 由 UE 决定 同时由 E DPCCH 信道上传给 NodeB UE 通