HSDPA与HSUPA共性中的差异.pdf

HSDPA/HSUPA：共性中的差异 HSUPA 作为 HSDPA 的孪生姐妹，虽然风头不如 HSDPA 强劲，但是随着标准的 稳定、技术的成熟、产品的面试，伴随着各方的吹嘘鼓噪，在 2006 年一样会家 喻户晓 大部分业内人士相信，由于话音、高速的数据和多媒体等业务将会在不久的 将来更有效地整合利用 IP 技术同时承载话音、高速的数据和多媒体业务，会 使运营商更有效地管理整个网络和降低网络的运营成本， 同时比较容易推出新的 业务因此，3GPP 应运而出的 HSUPA 即成为 WCDMA 无线技术在 HSDPA 之后 的进一步演进的标准， 该标准已于 2004 年 3 月冻结， 今年 3 月份全部 CR 已完成， 预计 2007 年中即会有相应的预商用产品，在 2008 年即会商用 一、HSDPA/HSUPA的关键技术一、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：High Speed Packet Data 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：High Speed Shared Control 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：High Speed Dedicated Physical 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-DCH Dedicated Physical Data 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-DCH Dedicated Physical Control 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-DCH HARQ 确认指示信道(E-HICH：E-DCH HARQ Acknowledgement 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-DCH relative grant 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 通过 Happybit 反馈对当前的调度是否满 意，以便下次 Node B 改变调度方式 如同 HSDPA 一样，调度信令是在基站和移动终端间直接传输的，所以基于 NodeB 的快速调度机制可以使基站灵活快速地控制小区内各移动终端的传输速 率，使无线网络资源更有效地服务于访问突发性数据的用户，从而达到增加小区 吞吐量的效果 UE 的重传不在 NodeB 调度的范围内，NodeB 的调度也不会影响到重传调 度只针对初始传输的数据 4.快速链路适配 WCDMA 系统下行采用扰码（Gold 序列）区分小区，扩频码（OVSF&Walsh 码）区分用户，上行采用扰码（Gold 序列）区分用户，而扩频码（OVSF&Walsh 码）区分信道由于扩频码完全正交，因此下行不存在用户间的远近（Near-Far） 效应，而扰码自相关性好，而互相关性差，不完全正交，因此上行存在用户间的 远近效应为了应对不同的情况，上下行也采用了不同的策略 (1)HSDPA HSDPA 能够充分利用 R99/R4DCH+CCH 以外的剩余功率，使得资源利用率 最大化。