【教学课件】第6章HSPA网络技术.ppt

第6章 HSPA网络技术,为了在移动网络基础上以最大的灵活性提供高速数据业务，移动通信领域新技术层出不穷，本章主要介绍如下内容：HSDPA/HSUPA网络的特点及演进HSDPA/HSUPA对R99/R4版本无线网络结构的影响HSDPA的关键技术及空中接口的变化,HSUPA的关键技术及空中接口的变化TD-SCDMA系统中HSPA技术的特点HSPA+的主要目标、网络结构和采用的主要技术,6.1 概述,国际电信联盟1998年提出了第三代移动通信系统的标准化要求，主要目标就是希望第三代移动通信系统能同时提供电路交换业务和分组交换业务，最高传输速率为2Mbit/s。,随着信息社会对无线Internet业务需求的日益增长，2Mbit/s的传输速率已远远不能满足需求，第三代移动通信系统正逐步采用各种速率增强型技术。,第三代移动通信系统高速数据传输解决方案具有非对称性、峰值速率高、激活时间短等特点，可以有效利用无线频谱资源，增加系统的数据吞吐量。,cdma2000 lx系统增强数据速率的下一个发展阶段称为cdma2000 lx EV，其中EV是Evolution（演进）的缩写，意指在cdma2000 lx基础上的演进系统。,cdma2000 lx EV不仅要和原有系统保持后向兼容，而且要能够提供更大的容量，更佳的性能，满足高速分组数据业务和语音业务的需求。,cdma2000 lx EV又分为两个阶段：cdma2000 lxEV-DO和cdma2000 lxEV-DV。相关内容将在第7章介绍。,WCDMA和TD-SCDMA系统增强数据速率技术为HSDPA/HSUPA，HSDPA/HSUPA统称HSPA。,文中如不特别说明，HSDPA/HSUPA均指WCDMA系统采用的速率增强技术，下面依次介绍基于WCDMA系统和TD-SCDMA技术的HSPA技术。,1HSPA的概念,（1）HSDPA 3GPP在2002年3月发布的R5版本中引入了高速下行链路分组接入（High Speed Downlink Packet Access，HSDPA）技术。,HSDPA技术通过使用在GSM/EDGE标准中已有的方法来提高分组数据的吞吐量，这些方法包括自适应调制和编码技术（Adaptive Modulation and Coding，AMC）、混合自动重传请求技术（Hybrid Automatic Repeat on Request，HARQ）。,HSDPA业务信道使用Turbo编码，可以在2ms内进行动态资源共享，包括共享码道资源和功率资源。,HSDPA增加了物理信道，并采用多码传输方式、短传输时间间隔、快速分组调度技术和先进的接收机设计等，使小区下行峰值速率达到14.4Mbit/s。,为了实现HSDPA的功能特性，在物理层规范中引入了1个传输信道和3个物理信道。,高速下行共享信道（High Speed Downlink Shared Channel，HS-DSCH）高速下行物理共享信道（High Speed Physical Downlink Share Channel，HS-PDSCH）,高速下行共享控制信道（High Speed Shared Control Channel for HS-DSCH，HS-SCCH）高速上行专用物理控制信道（High Speed Dedicated Physical Control Channel for HS-DSCH，HS-DPCCH）,（2）HSUPA,3GPP在2004年12月发布的R6版本中引入了增强型上行链路技术，初期是在增强型上行链路专用信道（E-DCH）的项目下启动的，又可以称为高速上行链路分组接入（High Speed Uplink Packet Access，HSUPA）技术，考虑到上行链路的特点，HSUPA对如下技术进行了深入研究。,上行的物理层快速混合自动重传请求（HARQ）；上行的基于Node B的快速调度技术；更短的传输时间间隔；上行采用高阶调制；快速的专用信道建立。,E-DCH的定义中引入了5条新的物理信道。增强专用物理数据信道（E-DCH Dedicated Physical Data Channel，E-DPDCH）增强专用物理控制信道（E-DCH Dedicated Physical Control Channel，E-DPCCH）,绝对授予信道（E-DCH Absolute Grant Channel，E-AGCH）相对授予信道（E-DCH Relative Grant Channel，E-RGCH）HARQ 确认指示信道（E-DCH HARQ Acknowledgement Indicator Channel，E-HICH）,2TD-HSPA,（1）TD-HSDPA 对TD-SCDMA和WCDMA而言，HSDPA采用的关键技术是基本一致的，实现方式也非常相似，两者不同的地方主要体现在如下几点。,帧结构不同 信道结构不同 TD-SCDMA的N频点特性,（2）TD-HSUPA,2003年6月，3GPP RAN第20次全会上，对TDD上行链路增强的可行性研究被列为研究项目（Study Itern）。,研究目的是考察Node B快速调度、HARQ和AMC等上行链路增强技术对提高上行链路的覆盖和吞吐量，降低时延的可行性和性能。,HSUPA的引入对无线网络协议框架的影响，主要包括需引入新的增强型上行传输信道（Enhanced Uplink Channel，E-UCH）以及新的MAC功能实体。,3HSPA的演进（HSPA+）,HSPA+是在HSPA基础上的演进，在关键技术上，它保留了HSPA的如下特征：快速调度、混合自动重传（HARQ）、下行短帧（2ms）、上行可变帧长（10ms/2ms）、自适应调制和编码，同时保留了HSPA的所有信道及特征：HS-PDSCH、HS-SCCH、HS-DPCCH、E-DPCCH、E-DPDCH、E-RGCH、E-AGCH、E-HICH、F-DPCH等。,因此，它向下完全兼容HSPA技术，但为了支持更高的速率和更丰富的业务，HSPA+也引入了更多的新技术：,（1）MIMO技术（2）分组数据连续传输技术（3）上下行均采用更高阶调制（4）接入网架构的优化,6.2 HSPA网络结构,6.2.1 引入HSPA对R99/R4版本无线网络结构的影响 HSPA叠加在WCDMA网络之上，既可以与WCDMA共享一个载波，也可以部署在另一个载波上。,在两种方案中，HSPA和WCDMA可以共享核心网和无线网的所有网元，包括基站（Node B）、无线网络控制器（RNC）、GPRS服务支持节点（SGSN）以及GPRS网关支持节点（GGSN）等。,WCDMA和HSPA还可以共享站址、天线和馈线。从WCDMA到HSPA需要进行软件升级，基站和无线网络控制器还需要更新一些硬件。,1引入HSDPA对R99/R4版本无线网络结构的影响,图6-1 引入HSDPA对R99/R4版本无线网络结构的影响示意图,（1）对Node B的影响,MAC层增加了新的MAC-hs实体，实现HARQ和快速调度；增加了新的传输信道（HS-DSCH）与物理信道（HS-PDSCH、HS-SCCH和HS-DPCCH）；,引入16QAM调制解调方式，对射频功放提出更高要求；支持Iub接口数据的流量控制。,（2）对RNC的影响,RRM算法增强接纳控制资源分配移动性管理,传输接口信令需要修改在Iub/Iur上新增数据和控制帧NBAP（Iub接口）RNSAP（Iur接口）RRC协议（Uu接口）相应的传输接口带宽需要增加（如Iub、Iu接口等）,（3）HSDPA对UE的影响,要求UE新增MAC-hs层；对基带处理能力进行增强，使其可处理多码并传；新增对16QAM解调的支持；,要求终端具有更大的内存；对更先进的接收机和接收算法的支持；提供12类HSDPA终端。,表6-112类HSDPA终端特性,2HSUPA对R99/R4版本网络结构的影响,引入HSUPA对R99/R4版本网络结构的影响与HSDPA类似，简介如下。（1）对Node B的影响 MAC层增加了新的MAC-e实体，实现HARQ重传和调度功能。,增加了新的物理信道（E-DPDCH、E-DPCCH、E-AGCH、E-RGCH和E-HICH）；支持Iub接口数据的流量控制。,（2）对RNC的影响,MAC-es实体在RNC中实现，完成分组数据的重排。最基本的RRM算法包括接纳控制、资源分配和移动性管理等需要改进。传输接口信令需要修改，相应的传输接口带宽需要增加（如Iub、Iu接口等）。,（3）HSUPA对UE的影响,要求UE新增MAC-e和MAC-es层；对基带处理能力进行增强，使其可处理多码并传；要求终端具有更大的内存；增加上行调度功能；提供6类HSUPA终端。,表6-2HSUPA终端特性,6.2.2 HSPA的用户协议结构,图6-2 R99/R4无线接口协议结构,1HSDPA用户面协议结构,图6-3 HSPA用户数据在无线接口中的架构,图6-4 HSDPA用户面协议结构,2HSUPA用户面协议结构,图6-5 HSUPA用户面协议结构,3传输信道到物理信道的映射,图6-6 HSPA中新增传输信道和物理信道关系示意图,6.3 高速下行分组接入,6.3.1 HSDPA系统中的关键技术 高速下行分组接入（HSDPA）系统中选用的关键技术与WCDMA不完全一致，WCDMA的重要特征可变扩频因子（SF）、软切换技术和快速功率控制不再适用。,取而代之的关键技术是自适应调制与编码技术（AMC）、混合自动重传请求技术（HARQ）、快速调度、码分配与复用、功率分配和支持多种不同UE能力等。,1自适应调制与编码技术（AMC）,AMC是根据无线信道的变化和终端能力自动选择合适的调制和编码方式，网络端根据用户瞬时信道质量和目前资源占用状况选择最合适的下行链路调制和编码方式，使用户达到尽量高的下行数据吞吐量。,图6-7 AMC系统结构,2混合自动重传请求技术（HARQ）,数据传输的可靠性是通过重传来实现的，当前一次尝试传输失败时，就要求重传分组数据，这样的传输机制就称之为自动请求重传（Automatic Repeat on Request，ARQ）。,ARQ协议或实现机制主要有选择重复（Selective Repeat，SR）、停止等待（Stop and Wait，SAW）和N通道停止等待（SAW）三种。,（1）ARQ协议,选择重复（SR）停止等待（SAW）N通道SAW,（2）HARQ重传机制,第一类HARQ（Type I HARQ）第二类HARQ（Type II HARQ）第三类HARQ（Type III HARQ）,3HSDPA的传输时间间隔（TTI）,R99/R4版本中，无线帧长固定为10 ms，而传输时间间隔（TTI）可以为10 ms、20ms、40ms和80ms。,在每个无线帧的边界，物理层可以请求MAC子层发送数据。当TTI大于10ms时，数据必须分割成10ms长的数据片断，每个10ms的数据片断会复用到码复合传输信道（Coded Composite Transport Channel，CCTrCH）的一个10ms的无线帧上。,在HSDPA系统中，传输时间间隔固定为2ms，包含3个时隙。,4快速分组调度技术,调度即是对系统有限共享资源进行合理分配，使资源利用率达到最大化。调度算法控制着共享资源的分配，在很大程度上决定着整个系统的行为。,在HSDPA中，分组调度功能从RNC转移到了Node B，这样就大大加速了数据分组的调度速度。下行分组传输调度按照UE反馈的信道质量来执行。,调度由Node B完成，与RNC无关。每隔2ms执行一次调度。不同的调度算法对系统性能影响很大，常用的调度算法有轮询调度、最大载干比（C/I）调度算法、比例公平算法等。,（1）轮询调度（2）最大载干比（C/I）调度算法（3）比例公平调度算法,6.3.2 HSDPA的物理层,1HSDPA新引入的物理信道 为了实现HSDPA的功能特性，R5版本在物理层规范中引入了1个传输信道高速下行共享信道（High Speed Downlink share Channel，HS-DSCH）和3个物理信道高速物理下行共享信道（High Speed Physical downlink Share Channel，HS-PDSCH）、HS-DSCH的共享控制信道（High Speed Shared Control Channel for HS-DSCH，HS-SCCH）和HS-DSCH的专用物理控制信道（High Speed Dedicated Physical Control Channel for HS-DSCH，HS-DPCCH）。,高速下行共享信道（HS-DSCH）是HSDPA用来承载实际用户数据的传输信道。HS-DSCH在物理层被映射到高速下行物理共享信道（HS-PDSCH）。此处重点介绍HS-PDSCH的特性。,（1）高速物理下行共享信道（HS-PDSCH）,HS-PDSCH的帧结构,图6-8 HS-PDSCH的帧结构,HS-PDSCH的编码过程,图6-9 HS-PDSCH信道在2ms内传输最大传输块时的编码过程示意图,图6-10 HS-PDSCH的编码过程,HS-PDSCH引入新的调制技术,图6-11 QPSK与16QAM的星座图,（2）高速共享控制信道（HS-SCCH）,第一部分（时隙0）第二部分（时隙1和时隙2）,图6-12 HS-SCCH的帧结构,图6-13 HS-SCCH和HS-PDSCH的定时关系,（3）高速专用物理控制信道（HS-DPCCH）,图6-14 HS-DPCCH的帧结构,第一部分：ACK/NACK 域 第二部分：CQI域,2HSDPA物理层处理流程,当有一个或者多个用户使用HS-DSCH时，HSDPA物理层便开始执行如下的物理层处理过程，接着数据会在Node B的缓存中暂存。HSDPA物理层处理流程如下。,（1）Node B中的调度器每2ms对在缓存中有数据的每个用户评估信道状况、缓存状态、最后一次传输的时间、挂起的重传等。调度器的调度准则由制造商自己定义实现。,（2）当UE决定在一个特定的TTI中发起业务时，Node B会识别必需的HS-DSCH参数，包括码字数目、是否使用16QAM和UE能力。,（3）Node B在相应HS-DSCH的TTI之前2个时隙开始发送HS-SCCH。假设在前面的HS-DSCH帧中没有该用户的数据，那么HS-SCCH的选择（最多从4个信道中选）是任意的。如果前面的HS-DSCH帧中有该用户的数据，必须使用相同的HS-SCCH。,（4）UE监测由网络给定的特定HS-SCCH集（最多有4个HS-SCCH），如果UE对属于该用户的HS-SCCH的第一部分进行了正确译码，那么该UE将对HS-SCCH的剩余部分进行译码，并将HS-DSCH中的必要码字进行缓存。,（5）UE对HS-SCCH的第二部分译码后，就可以决定数据应属于哪一个ARQ过程，并确定是否与缓存中的数据进行合并。,（6）在R6中，前导频序列代替了原来的ACK/NACK 域，如果网络中对该功能进行了配置（以前TTI中没有分组数据），该前导频序列的发送是基于HS-SCCH译码，而不是针对HS-DSCH。,（7）对组合数据进行解码后，根据对HS-DSCH数据进行CRC计算，UE在上行方向发送ACK/NACK 指示符。,（8）如果网络在连续的TTI时间内向同一个UE连续发送数据，那么UE将使用与前一个TTI内相同的HS-SCCH。,（9）在R6中，当数据流结束后，UE在ACK/NACK域发送后导频序列，前提是网络启用了该功能。,图6-15 单HARQ过程中物理信道的定时关系,图6-16 R6中具有前/后导频序列的工作模式,6.3.3 HSDPA的MAC子层结构,1MAC子层结构,图6-17 UTRAN侧的MAC层结构,图6-18 UE侧的MAC子层结构,2UTRAN侧的MAC-hs结构,图6-19 UTRAN侧MAC-hs结构,3UE侧的MAC-hs结构,图6-20 UE侧的MAC-hs结构,6.4 高速上行分组接入,为了提高上行链路数据传输速率、增大覆盖范围、同时减小时延，高速上行分组接入（HSUPA）系统结合上行链路的特点，借鉴了HSDPA中采用的物理层的快速HARQ、快速分组调度、短的传输时间间隔等技术，同时上行链路中引入了新的扩频因子和软切换技术。,在HSUPA系统中，新增了一个增强型专用信道（E-DCH）传输HSUPA业务。下面简要介绍HSUPA关键技术、物理层和MAC层的新变化。,6.4.1 HSUPA关键技术,1上行链路快速HARQ 采用HSUPA技术后，上行链路使用了快速物理层数据包重传机制（HARQ），数据的重传在移动终端和Node B间直接进行。,图6-21 R99与增强型上行链路的重传机制,2上行链路快速分组调度,HSUPA系统中，上行链路调度基于Node B。用Node B的物理层调度方案，大大减小了调度信令回路时延，调度周期比较短，而且Node B已有的物理层测量信息可以用来作为调度的基础。,这确保更及时地进行调度决策，以及更有效地利用上行链路空中接口可用的容量，更好地利用链路资源，提高系统的吞吐量。,3短帧长,HSUPA的帧大小有两种选择：2ms和10ms。,4软切换,图6-22 上行链路HARQ的软切换,6.4.2 物理层信道结构的变化,HSUPA对物理层结构作了一些改进，在上行链路中引入增强型专用信道所带来的基本问题是R99的信道结构会受到影响。,表6-3E-DCH与DCH对比,图6-23 E-DCH传输信道映射到物理信道的过程,（1）CRC校验（2）编码块分段（3）信道编码（4）HARQ功能/速率适配（5）物理信道分段（6）交织及物理信道映射,1E-DCH专用物理数据信道（E-DPDCH）,E-DPDCH是一个新的上行物理信道，映射E-DCH传输信道的处理结果，用于实现从终端到基站的数据传输。,E-DPDCH与3GPP R5中所有上行专用信道（DPDCH、DPCCH和HS-DPCCH）并行共存，HS-DPCCH用于HSDPA反馈信息的传送。这样引入HSUPA后，在上行方向最多可以同时传输5种不同类型的专用信道。,（1）E-DPDCH的信道结构特点,支持正交可变扩频因子（OVSF），通过调整扩频因子达到实际传输的数据比特需求。通过支持多条信道并行传输达到比一条物理数据信道更高的数据速率。,表6-4 DPDCH和E-DPDCH物理信道的数据速率,使用BPSK调制以及相同的快速功率控制技术。E-DPDCH支持快速物理层HARQ和基于Node B的快速调度。,E-DPDCH支持2ms的TTI。而DPDCH仅支持10ms的无线帧，当使用2ms TTI时，10ms的无线帧必须分成5个独立的子帧。,（2）E-DPDCH的帧结构,图6-24 E-DPDCH的帧结构,2E-DCH专用物理控制信道（E-DPCCH）,E-DPCCH是一条新的上行物理信道，用于从终端向基站传输E-DPDCH的控制信息，也就是说用于传输相应数据信道的解码信息。,与E-DPDCH一样，E-DPCCH与3GPP R5所有的上行专用信道并存，并且总是与E-DPDCH成对出现。,E-DPCCH具有与E-DPDCH相同的帧结构，使用固定扩频因子SF=256，在2ms的子帧时间内能够传送30个信道比特。,3E-DCH HARQ确认指示信道（E-HICH）,E-DCH HARQ确认指示信道（E-HICH）是一条新下行物理信道，具有固定扩频因子SF=128，E-HICH信息采用BPSK调制，具体调制方式取决于发送E-HICH的小区，用于发送上行数据包传输确认或否认信息。,如果Node B正确接收E-DPDCH的分组数据，则反馈接收正确数据的确认信息（ACK），否则将反馈错误数据的确认信息（NACK）。,图6-25 E-HICH/E-RGCH 帧结构,4E-DCH相对授权信道（E-RGCH）,E-DCH相对授权信道（E-RGCH）是一条新的固定速率的下行物理信道，SF=128，用于传输服务Node B的调度授权信息，即发送调度命令以调整最大允许的E-DPDCH/DPCCH 的功率比，进而调整E-DPDCH的发射功率，实现对UE传输速率的调整。,E-RGCH的帧结构同E-HICH的帧结构。相对授权在3个、12个或15个连续的时隙中传送。3个和12个时隙时长可用于控制小区为E-DCH服务小区且E-DCH TTI分别为2ms和10ms的UE。15时隙时长用于控制小区不在E-DCH服务小区中的UE。,5E-DCH绝对授权信道（E-AGCH）,E-DCH绝对授权信道（E-AGCH）是一条新的固定速率下行公共物理信道，SF=256，用于传输Node B调度机制判决的绝对授权值。,绝对授权值指示UE使用数据信道传输（E-DPDCH）所允许的相对发送功率，即在当前的传输中所采用的业务与导频的功率比，从而等效地告诉UE可以使用的最大传输数据速率。,图6-26 E-AGCH的帧结构,6.4.3 HSUPA的MAC子层结构,1MAC子层结构 在HSUPA中，为了支持增强型上行专用传输信道（E-DCH），在UE侧和UTRAN侧引入了新的MAC子层实体MAC-es和MAC-e，负责处理E-DCH的标准功能，如图6-27和图6-28所示。,图6-27 UE侧的MAC子层结构,图6-28 UTRAN侧的MAC子层结构,2UE侧的MAC-es/e,UE侧的MAC-es和MAC-e的功能不再细分，MAC-es/e主要完成E-DCH的处理。,在UE侧的MAC-es/e由HARQ实体、复用与传输序列号（Transmission Sequence Number，TSN）设置实体和E-DCH传输格式合并（E-DCH Transport Format combination，E-TFC）选择实体组成，如图6-29所示。,图6-29 UE侧的MAC-es/e实体,（1）HARQ实体（2）复用与TSN设置实体（3）E-TFC选择实体,3Node B的MAC-e,Node B中为每个UE提供了一个MAC-e实体和一个E-DCH调度器功能。Node B中MAC-e和E-DCH调度器处理HSUPA相关功能。MAC-e和E-DCH调度器组成实体如图6-30所示。,图6-30 Node B的MAC-e实体,（1）E-DCH调度实体（2）E-DCH控制实体（3）解复用实体（4）HARQ实体,4RNC的MAC-es,对于每个UE，RNC中有一个MAC-es实体，专门负责E-DCH的处理。MAC-es子层处理Node B中MAC-e实体上传的数据流，UTRAN侧的MAC-es组成实体如图6-31所示。,图6-31 UTRAN侧的MAC-es（软切换情况）,（1）重排队列分配实体（2）重排序实体（3）宏分集选择合并实体（4）解复用实体,6.5 TD-SCDMA系统中的HSPA技术,6.5.1 TD-HSDPA 通过采用HSDPA技术，使得TD-SCDMA系统的下行峰值速率有很大的提高。,TD-HSDPA中采用了自适应调制和编码（AMC）技术、混合自动重传请求（HARQ）技术；增强了Node B的处理功能，引入了MAC-hs实体；引入了4条新信道。,1条承载业务的传输信道和3条物理信道，传输信道为高速下行共享信道（High Speed Downlink Shared Channel），HS-DSCH，物理信道分别为高速下行共享物理信道（High Speed Physical Downlink Shared Channel，HS-PDSCH）、高速上行共享信息信道（High Speed Shared Information Channel，HS-SICH）和高速下行共享控制信道（High Speed Shared Control Channel，HS-SCCH）。,1TD-HSDPA新引入的信道,（1）高速下行共享信道（HS-DSCH）高速下行共享信道（HS-DSCH）是下行传输信道，它映射到的物理信道为高速下行共享物理信道（HS-PDSCH）。,TD-HSDPA的所有下行业务数据都由HS-DSCH进行承载，很多低层实现都是在HS-DSCH上进行的。,对不同的UE，可以通过时分复用和码分复用的方式来实现共享。根据UE的处理能力，一个UE可以进行多码传输。HS-PDSCH的扩频因子为16或者1。,HS-DSCH信道的编码过程,图6-32 HS-DSCH信道的编码过程,HS-DSCH信道的特征,一个HS-DSCH只在一个CCTrCH中进行信息处理和解码；在一个UE中只有一个CCTrCH是为HS-DSCH配置的；CCTrCH可以映射到一个或者多个物理信道；,在每个CCTrCH中只有一个HS-DSCH；仅存在于下行链路；可以进行波束成形；,除功率控制外，可以采用链路自适应技术；可在整个蜂窝中进行广播；总是与DPCH和一个或者多个共享物理信道HS-SCCH对应进行信息传输。,HS-DSCH物理层模型,图6-33 DCH和HS-DSCH对应的下行链路物理层模型,HS-DSCH信道的属性,传输块大小：第一次传输自动分配，重传时必须明确传输块的大小。传输块集大小：一个传输块集通常只包括一个传输块。传输时间间隔（TTI）：固定为5ms。,编码参数：1/3码率的Turbo编码。调制方式：第一次传输和重传时是动态的。UE必须支持QPSK调制，如果UE能力允许，可以支持16QAM。冗余版本：动态。CRC大小：固定大小24bit，每个TTI中有一个CRC。,（2）高速共享下行控制信道（HS-SCCH）,高速共享下行控制信道（HS-SCCH）是TD-HSDPA专用的下行物理信道，用于承载所有相关底层控制信息。,UE接收HS-DSCH的数据必须要在HS-SCCH控制信息的配合下才能完成。,HS-SCCH被所有发起HSDPA业务的UE所共享，但对单个HS-DSCH的TTI来说，每个HS-SCCH只为一个UE承载HS-DSCH相关的下行信令。,HS-SCCH上的控制信息主要包括用户设备标识（UE Identifier，UE-ID）、传输格式资源指示（Transport Format Resource Indicator，TFRI）、HARQ等相关信息。,（3）高速上行共享信息信道（HS-SICH）,高速上行共享信息信道（HS-SICH）是TD-HSDPA共享的上行物理信道，用于反馈相关的上行信息，主要包括HARQ ACK/NACK信息和信道质量指示（Channel Quality Indicator，CQI）。,CQI是一个非常重要的反馈信息，用于指示当前信道质量。信道估计在UE侧完成。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同样需要很高的可靠度，因为Node B根据CQI决定下一次发送的传输格式。,2多载波TD-HSDPA,多载波TD-HSDPA技术方案以现有行标中的N频点方案作为多载波TD-HSDPA技术的基础，在MAC子层进行数据分流，以完善和提高TD-HSDPA技术，更好地支持分组业务，满足运营商对高速分组数据业务的需求。引入多载波TD-HSDPA方案时遵循如下原则。,（1）尽量不修改3GPP R5 HSDPA协议（物理信道HS-SCCH和HS-SICH信道结构不变）；,（2）多载波仅针对HSDPA信道，即一个给定的UE将在一个或者多个载波上接收和发送信息；,（3）在考虑对实现复杂度（尤其是终端实现复杂度）影响的前提下，尽可能兼容3GPP R5规范中定义的支持单载波TD-HSDPA的UE，TD-HSDPA规范的制订要基于3GPP R5相关的协议进行。,6.5.2 TD-HSUPA,HSUPA是上行链路方向针对分组业务的优化和研究，它是继HSDPA之后，TD-SCDMA标准的又一次重要演进。,TD-HSUPA中通过使用AMC、HARQ及快速调度等技术获得增强的上行用户速率和系统吞吐量。在UE和Node B/RNC的MAC子层引入了MAC-e/MAC-es实体，完成相关调度、优先级处理、反馈、重传等功能，可以显著地提高调度和传输/重传的速度，减少数据传输的整体时延。,TD-HSUPA引入了新的增强专用信道（Enhanced Channel，E-DCH）和对应的E-DCH上行物理信道（E-DCH Physical Uplink Channel，E-PUCH）。,同时，为了完成相应的控制、调度和反馈，HSUPA在物理层引入了E-DCH随机接入上行控制信道（E-DCH Random Access Uplink Control Channel，E-RUCCH）、E-DCH绝对授权信道（E-DCH Absolute Grant Channel，E-AGCH）和E-DCH HARQ指示信道（E-DCH HARQ Acknowledgement Indicator Channel，E-HICH）。,1物理层模型,图6-34 UE侧上行链路物理层模型,图6-35 UE侧下行链路物理层模型,2物理信道,（1）E-PUCH E-PUCH是在Node B MAC-e的调度实体控制下的物理资源，映射到CCTrCH的E-DCH传输信道。,E-PUCH物理资源被定义为非调度资源和调度资源。非调度资源由RNC通过高层信令进行分配，而调度资源由Node B的MAC-e的调度实体进行控制分配。,（2）E-AGCH,E-AGCH是一个新的下行物理信道，用于Node B向UE传递调度资源授权信息，它包含功率授权信息、时隙授权信息、码道授权信息、E-HICH指示、E-UCCH的个数指示、资源持续时间指示、E-AGCH循环序列号等。,（3）E-HICH,E-HICH用于Node B向UE反馈每个E-DCH传输块的ACK/NACK信息。一个小区内E-HICH的数量由系统配置。,调度用户和非调度用户的确认指示在不同的E-HICH上发送。一个调度用户的调度传输最多能够配置4条E-HICH。,采用哪个E-HICH，对于特定的调度用户由E-AGCH特定的标识来表示，对于非调度用户则由高层通知。,非调度用户的E-HICH不仅承载确认指示，而且承载TPC和SS命令。,（4）E-RUCCH,E-RUCCH用于CELL_DCH状态下的UE在没有资源授权的情况下请求授权以进行数据传输，其传输方式为抢占式的接入方式，过程与PRACH相同，并且可以和PRACH共享物理码道。,6.6 HSPA技术演进（HSPA+）,随着全球移动通信的快速发展，HSPA网络的大量部署，如何保护HSPA阶段对网络的投资，在尽可能不改变现有系统的基础上，通过一些增强技术的引入，在相同带宽下达到接近LTE的性能是HSPA+阶段需要解决的问题。,HSPA+是由拥有较多HSDPA、HSUPA专利的厂商、已部署或即将部署HSDPA网络的运营商希望3G拥有一个较长的生命周期而提出的技术方案。,1设计目标,HSPA+的设计目标如下。（1）HSPA+要在5MHz内达到与LTE一样的频谱效率；（2）HSPA+要尽可能实现与LTE共享部分资源，如LTE的核心网等；,（3）简化或减少网络节点数量；（4）HSPA+要作为一个仅仅使用高速数据信道（HS-DSCH，E-DCH）的分组网络；,（5）HSPA+网络应该后向兼容R99/HSPA的终端；（6）希望能在现有的3G网络上进行小规模的升级即可支持HSPA+的功能。,2HSPA网络结构的演进方案,HSPA+对网络结构进行了扁平化处理，将RNC/Node B合二为一，不改变原有的Iu接口，只是对无线侧进行简单的软件升级，增加了容量，缩短了时延。,HSPA的引入没有改变原有WCDMA R99网络结构，只是进行了软件升级。HSPA+与HSPA网络结构具有如下异同：,（1）可共享核心网络，Iu接口没有改变；（2）Node B+（HSPA+中的Node B）具有RNC的功能，消除了Iub，增加了Iur处理量；,（3）降低了用户面时延，HSPA+用户面协议终止于Node B+，而HSPA终止于RNC；（4）降低了控制面时延，HSPA+控制面协议终止于Node B+，而HSPA终止于RNC；,（5）由于移动而导致的信令处理量加大；（6）HSPA+网络兼容HSPA下的UE，但是对于基于CS域的语音需要转移到原有的SRNC下进行处理；（7）由于引入频繁的SRNC重定位，移动性变弱。,3HSPA+引入的新技术,HSPA+是在HSPA基础上的演进，在关键技术上，它保留了HSPA的如下特征：快速调度、混合自动重传（HARQ）、下行短帧2ms、上行10ms/2ms、自适应调制和编码，同时保留了HSDPA/HSUPA的所有信道及特征等。,HSPA+完全兼容HSPA技术，但为了支持更高的速率和更丰富的业务，HSPA+也引入了更多的新技术。,（1）MIMO技术（2）分组数据的连续传输（3）引入高阶调制（4）增强的CELL_FACH状态（5）增强的L2层协议,小 结,1HSDPA网络采用的技术包括自适应调制和编码技术（AMC）、混合自动重传请求技术（HARQ）。HSDPA业务信道使用Turbo码，可以在2ms内进行动态资源共享。,HSDPA增加了物理信道，并采用多码传输方式、短传输时间间隔、快速分组调度技术和先进的接收机设计等，使小区下行峰值速率达到14.4Mbit/s。,2HSDPA和HSUPA在用户协议结构中都引入了新的组件。HSDPA中RNC保留了MAC-d实体，但是除了保留传输信道转换功能外，其他所有功能都转移到了新协议实体MAC-hs，RLC层基本没有变化。,MAC子层新增了MAC-hs实体位于Node B，其作用主要是负责处理与HS-DSCH有关的第二层功能。,HSUPA在Node B中同样增加了类似的新MAC实体，即MAC-e。由于调度能力已经移到了Node B上，所以终端（UE）中也包含了新的MAC实体（MAC-es/s）。,3基于R99/R4版本无线网络结构引入HSDPA功能，对Node B改动比较多，对RNC主要是修改算法协议软件，硬件影响很小。,如果在R99/R4版本设备中已考虑了HSDPA功能升级要求（如16QAM、缓冲器及处理器的性能等），那么实现HSDPA功能不需要硬件升级，只要软件升级即可。,4HSUPA系统结合上行链路的特点，借鉴了HSDPA中技术，采用物理层的快速HARQ技术，数据的重传在移动终端和Node B间直接进行。上行链路调度基于Node B物理层快速分组调度方案，减小了调度信令回路时延。,采用2ms的TTI可以提高响应速度，保留了10ms的TTI，用于处于小区边缘和信道条件较差的环境。同时上行链路中引入了新的扩频因子和软切换技术。,5对TD-SCDMA和WCDMA而言，HSDPA采用的关键技术是基本一致的，实现方式也非常相似，两者不同的地方主要体现在帧结构不同、信道结构不同。,6TD-HSDPA单个载波上可提供的下行峰值速率偏低，难以满足用户对更高速率分组数据业务的需求。在已经发布的基于3GPP R4的第一版行业标准中，引入N频点特性。,通过多载波捆绑的方式提高TD-HSDPA系统中单用户峰值速率，即所谓的多载波HSDPA方式。,7TD-HSUPA中通过使用AMC、HARQ及快速调度等技术获得增强的上行用户速率和系统吞吐量；在UE和Node B/RNC的MAC子层引入了MAC-e/MAC-es实体，完成相关调度、优先级处理、反馈、重传等功能，可以显著地提高调度和传输/重传的速度，减少数据传输的整体时延。,8HSUPA引入了新的增强专用信道（E-DCH）和对应的E-DCH上行物理信道（E-PUCH）。同时，为了完成相应的控制、调度和反馈，HSUPA在物理层引入了E-DCH随机接入上行控制信道（E-RUCCH）、E-DCH绝对授权信道（E-AGCH）和E-DCH HARQ指示信道（E-HICH）。,与HSDPA类似，HSUPA最终将采用多载波方式，并使N频点特性和HSUPA特性有