泰爾實(shí)驗(yàn)室：HSPA關(guān)鍵技術(shù)解析

HSPA的全稱為高速分組接入(high speed packet access)，它是高速下行分組接入HSDPA(high speed downlink packet access)和高速上行分組接入HSUPA(high speed uplink packet access)兩種技術(shù)的統(tǒng)稱。HSPA是為了支持更高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、更低的時(shí)延、更高的吞吐量和頻譜利用率、對(duì)高數(shù)據(jù)速率業(yè)務(wù)的更好的覆蓋而提出的。HSDPA在3GPP Release 5中進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，可以在一個(gè)小區(qū)中支持14.4Mbit/s的峰值數(shù)據(jù)速率。HSUPA在3GPP Release 6中進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，可以在一個(gè)小區(qū)中支持5.76Mbit/s的峰值數(shù)據(jù)速率。HSDPA和HSUPA的性能在3GPP的后續(xù)版本中有所完善和增強(qiáng)。圖1為3GPP演進(jìn)的時(shí)間表。

圖1 3GPP時(shí)間表

　　HSPA新增信道

　　1.HSDPA新增物理信道

　　HSDPA在物理層引入了三種新的物理信道：HS-PDSCH、HS-SCCH和HS-DPCCH。在用戶數(shù)據(jù)傳輸方面引入了高速下行鏈路共享物理信道(HS-PDSCH)，在伴隨的信令消息方面引入了高速共享控制信道HS-SCCH和高速專用物理控制信道HS-DPCCH。HS-SCCH信道用于下行鏈路，負(fù)責(zé)傳輸HS-DSCH信道解碼所必須的控制信息。HS-DPCCH信道用于上行鏈路,負(fù)責(zé)傳輸必要的控制信息。HSDPA新增物理信道的相關(guān)信息如表1所示。

表1 HSDPA新增物理信道

　　2.HSUPA新增物理信道

　　在上行信道方面，HSUPA增加了強(qiáng)專用物理數(shù)據(jù)信道E-DPCCH和增強(qiáng)專用物理控制信道E-DPDCH，E-DPDCH用于承載用戶上行數(shù)據(jù)，E-DPCCH承載伴隨信令，包括E-TFCI、重傳序列號(hào)(RSN)和滿意比特信息。在下行信道方面，HSUPA增加了絕對(duì)授權(quán)信道E-AGCH、相對(duì)授權(quán)信道E-RGCH、HARQ確認(rèn)指示信道E-HICH。E-AGCH為公共信道，用來(lái)傳送用戶終端最大可用傳輸速率的數(shù)據(jù)；E-RGCH為專用信道，用來(lái)傳送遞增或遞減的調(diào)度指令，最快可按2msTTI調(diào)整用戶終端的上行傳輸速率；E-HICH為專用信道，承載標(biāo)識(shí)用戶接收進(jìn)程是否正確的ACK/NACK信息。HSUPA新增物理信道的相關(guān)信息如表2所示。

表2 HSUPA新增物理信道

　　HSPA關(guān)鍵技術(shù)

　　1.混合自動(dòng)請(qǐng)求重傳HARQ

　　HSDPA和HSUPA在物理層都采用了HARQ技術(shù)，都支持兩種合并方式—Chase合并(CC，ChaseCombining)和增量冗余技術(shù)(IR，Incremental Redundancy)。CC方式重發(fā)的數(shù)據(jù)包與原數(shù)據(jù)包完全相同，接收端把每個(gè)包中的對(duì)應(yīng)比特一一相加，再送入譯碼器。而IR技術(shù)每次重發(fā)的數(shù)據(jù)包里包含更多糾錯(cuò)碼的編碼方式，因而含有更多的冗余信息量，可以適應(yīng)信道條件惡劣的情況。

　　不同于WCDMA Release99的數(shù)據(jù)包重傳，HSDPA和HSUPA的數(shù)據(jù)包重傳避開(kāi)了Iub接口，大大減少了重傳時(shí)延。HSDPA和HSUPA惟一的差別為，HSDPA采用了異步的HARQ，而HSUPA采用了同步的HARQ。

　　2.基于NodeB的快速調(diào)度

　　與WCDMA Release99不同，HSDPA和HSUPA的分組調(diào)度都是直接由NodeB控制,而不是由RNC控制。在HSDPA中，調(diào)度主要由Node B中的新增實(shí)體MAC-hs來(lái)完成，負(fù)責(zé)為多個(gè)用戶分配HS-DSCH資源(時(shí)隙和碼字)，以達(dá)到最大化利用系統(tǒng)資源的目的。在HSUPA中，調(diào)度主要由Node B中新增的MAC-e功能實(shí)體完成，負(fù)責(zé)為各個(gè)E-DCH用戶分配所需要的盡可能多的發(fā)射功率，同時(shí)避免過(guò)多的UE接入，盡可能地抑制上行干擾。在HSUPA中，服務(wù)小區(qū)將對(duì)調(diào)度起主要作用。

　　3.自適應(yīng)編碼調(diào)制AMC

　　HSDPA引入了比WCDMA的QPSK更高階的16QAM調(diào)制方式以提高下行數(shù)據(jù)速率。HSDPA采用AMC作為基本的鏈路自適應(yīng)技術(shù)對(duì)調(diào)制編碼方式進(jìn)行選擇。

　　在調(diào)制方式上，HSUPA的Release6中沒(méi)有引入新的調(diào)制方案，而是使用與WCDMA上行同樣的雙BIT/SK調(diào)制(HPSK擴(kuò)展)。同時(shí)，為了簡(jiǎn)化HSUPA終端復(fù)雜的硬件結(jié)構(gòu)和處理機(jī)制，E-HICH的功能雖然與HSDPA的HS-DPCCH類似(即提供HARQ反饋信息ACK/NACK)，但是E-HICH的承載信息中不包含CQI信息，因此HSUPA不支持自適應(yīng)編碼調(diào)制AMC。

　　4.2msTTI短幀傳輸

　　WCDMA Release99中DCH的傳輸時(shí)間間隔(TTI)為10ms、20ms、40ms、80ms。HSDPA使用2msTTI，可以大大減小HARQ進(jìn)程的往返時(shí)間，提高快速調(diào)度響應(yīng)能力。HSUPA同時(shí)采用10ms TTI和2ms TTI。保留10ms TTI，一方面是考慮標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)后向兼容，另一方面是因?yàn)榛?ms TTI的短幀傳輸不適合工作于小區(qū)的邊緣；而2ms的TTI為可選，可以大大減小傳輸時(shí)延，獲得更高的系統(tǒng)吞吐量。