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如何理解HSDPA新增物理信道

2015-10-20 14:00:00
原創
11834

1HSDPA的引入


眾所周知,HSDPA的引入是為了解決R99 PS業務下行速率過低問題。這是一項新技術,用簡潔的語言來歸納其原理就是用多碼道共享來實現高速下行分組接入。


2HSDPA的關鍵技術


實現較高的下行數傳速率,HSDPA主要運用了一下幾個關鍵技術:

1、多碼道資源共享

2、基于信道質量的自適應編碼與調制/AMC

3、混合自動重傳/HARQ

4、高階調制

5、采用2ms短幀


3HSDPA引入的物理信道


HSDPA引入的物理信道很少,共引入了三條物理信道,都以HS開頭,且對應HSDPA三項關鍵技術,分別是:


HS-PDSCH——多碼道資源共享技術

HS-DPCCH——基于信道質量的自適應編碼與調制/AMC技術

HS-SCCH——混合自動重傳/HARQ技術


首先是多碼道資源共享,這里的碼道指的就是HS-PDSCH,高速物理下行共享信道。其次是基于信道質量的自適應編碼與調制,UTRAN怎么才能知道無線信道質量?是由UE測量,然后上報給NodeB的。那上報的CQI是通過哪條信道上報的呢?就是通過HS-DPCCH,高速專用物理控制信道上報的。最后是混合自動重傳,HARQ需要的參數都是通過HS-SCCH高速共享控制信道來傳的。




結合HSDPA的主要過程來理解三條物理信道的作用


要啟動HSDPA需要滿足多個條件,首先UTRAN有個門限,只有當速率大于這個門限的時候,才能啟動HSDPA。這個門限一般都是384K。其次是開戶速率,開戶速率太低的話,那也是不可能啟動HSDPA的。最后,參數配置得正確,基站工作正常,小區激活且開通了HSDPA功能。


滿足上述條件之后,可以啟動HSDPA了,UE接入小區后,在HS-DPCCH上上報CQI之后,NodeB也選擇了調制和編碼方式,但是隨著CQI的不斷變化,NodeB也會選擇不同的調制和編碼方式。與此同時,NodeB還要決定用多少資源來給UE使用。這些信息都是通過HS-DPCCH來反饋和傳送。HS-DPCCH數據速率為15Kbps,SF=256,采用2ms的短幀,承載HSDPA的兩種上行物理層信令:ACK/NACK和CQI。CQI:信道質量指示,ACK/NACK:指示數據是否正確,ACK表示沒錯,NACK表示出錯,需要重傳,只有數據傳輸時才發送。




HS-DPCCH帶寬有限,傳送CQI和ACK/NACK后,基本不能傳送其他信息,HS-SCCH上承載的就是調度信息,不僅包括UE可以使用哪些資源,還包括混合重傳的參數,告訴UE哪些是重傳的數據需要合并等。每條HS-SCCH在2ms內只能調度一個UE,而UE可以監聽最多4條HS-SCCH。HS-SCCH映射用戶的數據屬性信息有Xue、Xccs、Xms、Xrv、Xtbs、Xhap、Xnd。


?Xue是UE ID,用于確定該HS-SCCH是發給哪個UE的。

?Xccs是信道碼集合信息,即HS-PDSCH使用了哪幾個信道碼。

?Xms是調制方式,是使用QPSK還是16QAM。

?Xrv是冗余版本,用于控制速率匹配時的打孔方式、16QAM的星座圖以及接收端的重傳合并方式。

?Xtbs指明傳輸塊的大小。

?Xhap指明本次傳輸使用的是哪個HARQ進程。

?Xnd指明本次數據傳輸的是新數據還是重傳數據。





那么UE在哪里能找到NodeB貢獻的資源呢?HS-PDSCH就是可共享的資源,UE在某個時間內可以使用的HS-PDSCH越多,下載速率就會越大。HS-PDSCH的OVSF碼是固定的16位,所以最多應該16條這樣的共享信道。但是對于基站來說,除了HS-PDSCH,還有其他物理信道,所以不能把所有的碼字都分給HS-PDSCH來用,所以最多可以拿出15個16位的OVSF碼來給HSDPA用,但是這樣的后果是小區沒有多余的碼字分配給DCH使用,其他業務將不能發起,一般情況可分配5-10個碼給HSDPA使用。


這里不得不說一下極限速率問題,極限速率是跟HS-PDSCH信道數,調制和編碼方式有關的。一條HS-PDSCH的速率是固定的,即3.84Mcps/16=240Kbps,這個是所有HSDPA計算極限速率的基礎??紤]不同場合,就是乘以不同的倍數而已。例如無線環境好,采用16QAM調制方式,編碼效率是1,系統配置15個HS-PDSCH并且全部分給一個UE使用,則極限速率為240Kbps*4*1*15=14.4Mbps。因為采用的是16QAM,一個符號可以表示4個bit的含義,所以*4,;編碼效率是1,所有bit都是有用bit,所以*1;因為15個碼道都給一個UE使用,所以*15。如果采用64QAM,一個符號可以表示6個bit,此時極限速率就是240Kbps*6*1*15=21.6Mbps。


最后,我們來整理下HSDPA的整個過程:

?UE在HS-DPCCH上上報CQI等信息,根據UE上報的CQI,NodeB內的調度模塊對不同的用戶進行評估,考慮它們的信道條件、每個用戶的數據緩沖區的數據量以及最近一次的服務時間等因素。

?決定好服務的用戶后,NodeB確定HS-PDSCH的參數。

?NodeB在發送HS-PDSCH之前,先發送HS-SCCH通知UE一些必要的參數。

?UE監測HS-SCCH,監測是否有發送給自己的信息,如果有的話,UE開始接收HS-PDSCH并進行緩存。

?根據HS-SCCH上的信息,終端可以判斷在HS-PDSCH上接收到的數據是否需要和softbuffer中的數據進行合并。

?UE對在HS-PDSCH上接收到的數據進行解調,并根據CRC結果在上行HS-DPCCH上發送響應ACK/NACK。如果NodeB收到了NACK,會進行數據的重發,直到收到終端的ACK消息或者打到最大重傳次數。



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