TD-HSUPA

　　HSUPA (high speed uplink packet access)高速上行鏈路分組接入。HSUPA通過采用多碼傳輸、HARQ、基于Node B的快速調(diào)度等關(guān)鍵技術(shù)，使得單小區(qū)最大上行數(shù)據(jù)吞吐率達(dá)到5.76Mbit/s，大大增強(qiáng)了WCDMA上行鏈路的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載能力和頻譜利用率。
　　與 HSDPA類似，HSUPA引入了五條新的物理信道E-DPDCH、E-DPCCH、E-AGCH、E-RGCH、E-HICH和兩個(gè)新的MAC實(shí)體 MAC-e和MAC-es，并把分組調(diào)度功能從RNC下移到NodeB，實(shí)現(xiàn)了基于NodeB的快速分組調(diào)度，并通過混合自動(dòng)重傳HARQ、2ms無線短幀及多碼傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)，使得上行鏈路的數(shù)據(jù)吞吐率最高可達(dá)到5.76Mbit/s，大大提高的上行鏈路數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載能力�！�
　　WCDMA Rel5中的HSDPA是WCDMA下行鏈路方向(從無線接入網(wǎng)絡(luò)到移動(dòng)終端的方向)針對(duì)分組業(yè)務(wù)的優(yōu)化和演進(jìn)。與HSDPA類似，HSUPA是上行鏈路方向(從移動(dòng)終端到無線接入網(wǎng)絡(luò)的方向)針對(duì)分組業(yè)務(wù)的優(yōu)化和演進(jìn)。HSUPA是繼HSDPA后，WCDMA標(biāo)準(zhǔn)的又一次重要演進(jìn)。利用HSUPA技術(shù)，上行用戶的峰值傳輸速率可以提高2-5倍，HSUPA還可以使小區(qū)上行的吞吐量比R99的WCDMA多出20-50%。
　　編輯本段HSUPA采用的三種主要技術(shù)
　　HSUPA采用了三種主要的技術(shù):物理層混合重傳，基于Node B的快速調(diào)度，和2msTTI短幀傳輸。下面將對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行介紹。
　　物理層混合重傳[L1(Fast) HARQ]:在WCDMA R99中，數(shù)據(jù)包重傳是由RNC控制下的RLC重傳完成的。在AM模式下，RLC的重傳由于涉及RLC信令和Iub接口傳輸，重傳延時(shí)超過100ms。在HSUPA中定義了一種物理層的數(shù)據(jù)包重傳機(jī)制，數(shù)據(jù)包的重傳在移動(dòng)終端和基站間直接進(jìn)行，基站收到移動(dòng)終端發(fā)送的數(shù)據(jù)包后會(huì)通過空中接口向移動(dòng)終端發(fā)送ACK/NACK信令,如果接收到的數(shù)據(jù)包正確則發(fā)送ACK信號(hào),如果接收到的數(shù)據(jù)包錯(cuò)誤就發(fā)送NACK信號(hào),移動(dòng)終端通過ACK/NACK的指示,可以迅速重新發(fā)送傳輸錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)包。由于繞開了Iub接口傳輸，在10msTTI下，重傳延時(shí)縮短為40ms。在HSUPA的物理層混合重傳機(jī)制中，還使用到了軟合并(soft combing)和增量冗余技術(shù)(Incremental Redundancy)，提高了重傳數(shù)據(jù)包的傳輸正確率。
　　基于Node B的快速調(diào)度(NodeB Scheduling):在WCDMA R99中，移動(dòng)終端傳輸速率的調(diào)度由RNC控制， 移動(dòng)終端可用的最高傳輸速率在DCH建立時(shí)由RNC確定，RNC不能夠根據(jù)小區(qū)負(fù)載和移動(dòng)終端的信道狀況變化靈活控制移動(dòng)終端的傳輸速率。基于Node B的快速調(diào)度的核心思想是由基站來控制移動(dòng)終端的傳輸數(shù)據(jù)速率和傳輸時(shí)間�；�站根據(jù)小區(qū)的負(fù)載情況，用戶的信道質(zhì)量和所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)狀況來決定移動(dòng)終端當(dāng)前可用的最高傳輸速率。當(dāng)移動(dòng)終端希望用更高的數(shù)據(jù)速率發(fā)送時(shí)，移動(dòng)終端向基站發(fā)送請(qǐng)求信號(hào)，基站根據(jù)小區(qū)的負(fù)載情況和調(diào)度策略決定是否同意移動(dòng)終端請(qǐng)求。如果基站同意移動(dòng)終端的請(qǐng)求，基站將發(fā)送信令提高移動(dòng)終端的最高可用傳輸速率。當(dāng)移動(dòng)終端一段時(shí)間內(nèi)沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，基站將自動(dòng)降低移動(dòng)終端的最高可用傳輸速率。由于這些調(diào)度信令是在基站和移動(dòng)終端間直接傳輸?shù)�，所以基于Node B的快速調(diào)度機(jī)制可以使基站靈活快速地控制小區(qū)內(nèi)各移動(dòng)終端的傳輸速率，使無線網(wǎng)絡(luò)資源更有效地服務(wù)于訪問突發(fā)性數(shù)據(jù)的用戶，從而達(dá)到增加小區(qū)吞吐量的效果。
　　2msTTI 和10 ms TTI: WCDMA R99 上行DCH的傳輸時(shí)間間隔(TTI)為10ms，20ms，40ms，80ms。在HSUPA中，采用了10msTTI以降低傳輸延遲。雖然HSUPA也引入了2ms TTI的傳輸方式，進(jìn)一步降低傳輸延遲，但是基于2msTTI的短幀傳輸不適合工作于小區(qū)的邊緣。
　　HSUPA和HSDPA都是WCDMA系統(tǒng)針對(duì)分組業(yè)務(wù)的優(yōu)化，HSUPA 采用了一些與HSDPA類似的技術(shù)，但是HSUPA并不是HSDPA簡單的上行翻版，HSUPA中使用的技術(shù)考慮到了上行鏈路自身的特點(diǎn)，如上行軟切換，功率控制，和UE的PAR(峰均比)問題??HSDPA中采用的AMC技術(shù)和高階調(diào)制并沒有被HSUPA采用。
　　編輯本段HSUPA 性能
　　采用HSUPA技術(shù)，用戶的峰值速率可達(dá)到1.4 - 5.8Mbps。與WCDMA R99相比，HSUPA的網(wǎng)絡(luò)上行容量增加20%-50%，增加25%的Iub傳輸容量，重傳延遲小于50ms，覆蓋范圍增加0.5-1.0dB。
　　編輯本段從WCDMA R99到HSUPA的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)
　　HSUPA增加一個(gè)新的專用傳輸信道 E-DCH 來傳輸HSUPA業(yè)務(wù)。Rel99 DCH 和E-DCH可以共存，因此用戶可以享受在DCH上傳統(tǒng)的R99語音服務(wù)的同時(shí)，利用HSUPA在E-DCH進(jìn)行突發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸。
　　在理論上HSUPA的用戶峰值速率可達(dá)到5.8Mbps，這一目標(biāo)將分階段完成，在第一階段HSUPA網(wǎng)絡(luò)將首先支持1.4M的上行峰值速率，在接下來的階段逐步支持2M以及更高的上行峰值速率。
　　HSUPA向后充分兼容于3GPP的WCDMA R99。這使得HSUPA可以逐步引入到網(wǎng)絡(luò)中。R99和HSUPA的終端可以共享同一無線載體。并且HSUPA不依賴HSDPA，也就是說沒有升級(jí)到HSDPA的網(wǎng)絡(luò)也可以引入HSUPA。
　　要在現(xiàn)有的WCDMA R99中引進(jìn)HSUPA，需要對(duì)現(xiàn)有的無線接入系統(tǒng)做一定程度的升級(jí)。對(duì)于諾基亞的產(chǎn)品，只需對(duì)BTS和RNC做簡單的軟件升級(jí)即可。
　　編輯本段HSUPA好處
　　HSUPA極大地提高了上行傳輸速率，無論對(duì)于發(fā)送Email,文件上傳還是交互式游戲這樣的應(yīng)用，用戶都將體會(huì)到HSUPA提供的高速率和短延遲。
　　對(duì)運(yùn)營商來說，引進(jìn)HSUPA將帶來如下好處:
　　*為用戶提供更高上行傳輸速率;
　　*為高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供更好覆蓋;
　　*提高WCDMA網(wǎng)絡(luò)承載數(shù)據(jù)服務(wù)的容量。
　　對(duì)普通用戶來說，HSUPA意味著:
　　*用戶能感到更好的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，尤其是在使用對(duì)稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí);
　　*更短的服務(wù)反應(yīng)時(shí)間;
　　*更可靠的服務(wù)。
　　HSUPA演示系統(tǒng)介紹
　　在第六屆中國(北京)移動(dòng)通信國際論壇暨展覽會(huì)上，諾基亞展示了基于商用系統(tǒng)功能開發(fā)的HSUPA(高速上行分組接入)演示系統(tǒng)。
　　諾基亞是全球首個(gè)公開演示HSUPA技術(shù)的廠家，在2005年2月法國嘎納舉行的3GSM大會(huì)和美國新奧爾良舉行的CTIA無線峰會(huì)上率先成功完成了高速上行分組接入 (HSUPA) 技術(shù)演示。
　　HSUPA演示是設(shè)立在北京的諾基亞(中國)研發(fā)中心多年研究的成果。諾基亞(中國)研發(fā)中心不僅成功地完成了HSUPA的演示工作，并承擔(dān)了主要的設(shè)計(jì)工作，諾基亞(中國)研發(fā)中心的專家還為HSUPA的標(biāo)準(zhǔn)化工作做出了積極貢獻(xiàn)。HSUPA的成功演示表明諾基亞在3G的研發(fā)實(shí)力，同時(shí)表明中國研發(fā)中心已經(jīng)邁入世界一流的研發(fā)中心行列。
　　諾基亞HSUPA演示系統(tǒng)由HSUPA移動(dòng)終端模擬器(Mobile Station Emulator)，HSUPA網(wǎng)絡(luò)模擬器(BTS/UTRAN Emulator)和分別與移動(dòng)終端模擬器和網(wǎng)絡(luò)模擬器相連的應(yīng)用服務(wù)器(Application server Emulator)及演示終端(Application demonstrator)構(gòu)成。移動(dòng)終端模擬器由一臺(tái)運(yùn)行UE協(xié)議棧的Linux PC ，F(xiàn)PGA和DSP構(gòu)成的基帶處理單元，射頻單元及天線構(gòu)成。網(wǎng)絡(luò)模擬器由兩臺(tái)分別運(yùn)行CN，UTRAN(NodeB+RNC)協(xié)議棧的Linux PC，F(xiàn)PGA和DSP構(gòu)成的基帶處理單元，射頻單元及天線構(gòu)成。在移動(dòng)終端模擬器端，基帶處理單元接收UE協(xié)議棧產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包，經(jīng)過MACe打包，信道編碼，調(diào)制，擴(kuò)頻后，送到射頻單元變成射頻信號(hào)通過天線發(fā)射出去。在網(wǎng)絡(luò)模擬器端，收到的上行射頻信號(hào)，在射頻單元下變頻后，送到基帶處理單元，進(jìn)行信道估計(jì)，解擴(kuò)，解調(diào)，信道解碼，MACe處理，正確接收到的數(shù)據(jù)包被送往UTRAN協(xié)議棧。應(yīng)用服務(wù)器和演示終端分別與移動(dòng)終端模擬器和網(wǎng)絡(luò)模擬器通過Ethenet相連。當(dāng)無線鏈路建立后, 演示終端可以通過無線網(wǎng)絡(luò)訪問到應(yīng)用服務(wù)器，并且上載應(yīng)用服務(wù)器中的內(nèi)容。
　　HSUPA下行信令，也通過下行無線鏈路由HSUPA網(wǎng)絡(luò)模擬器發(fā)給HSUPA移動(dòng)終端模擬器。
　　在實(shí)際演示中，HSUPA演示系統(tǒng)通過上行鏈路同時(shí)進(jìn)行DVD質(zhì)量的視頻傳送和FTP文件上傳，上行的峰值速率達(dá)到1.4Mbps。
　　2007年是中國3G發(fā)展非常重要的一年。
　　繼2006年廈門、青島、保定以及北京和上海五城市“3＋2”TD-SCDMA規(guī)模網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用試驗(yàn)后，試驗(yàn)網(wǎng)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，北京、上海、天津、秦皇島、廣州、深圳的TD-SCDMA建設(shè)全面展開，加上原來3城市的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容，TD-SCDMA開展的如火如荼。
　　TD-HSUPA標(biāo)準(zhǔn)化正在進(jìn)行
　　與GSM、IS-95等2G系統(tǒng)相比，3G能夠提供更大的容量、更高的系統(tǒng)吞吐量、更高的頻譜利用率和更加豐富的業(yè)務(wù)。隨著許多對(duì)速率和時(shí)延要求更高的業(yè)務(wù)出現(xiàn)(如高速數(shù)據(jù)的下載和上傳等)，3G系統(tǒng)要求具有更高的傳輸速率、更小的傳輸時(shí)延和更好的服務(wù)可靠性。
　　因此，TD-SCDMA在Rel 5引入下行增強(qiáng)技術(shù)HSDPA。與此同時(shí)，上行增強(qiáng)技術(shù)HSUPA的標(biāo)準(zhǔn)化也在Rel 7啟動(dòng)。2005年9月HSUPA立項(xiàng)SI(Study Item)，進(jìn)行HSUPA關(guān)鍵技術(shù)的預(yù)研和準(zhǔn)備工作，此階段已于2006年2月完成。此后，又在2006年3月立項(xiàng)WI(Work Item)。2007年6月，RAN1/2/3/4各組CR(Change Report)已寫入Rel 7技術(shù)規(guī)范，成為Rel 7接入網(wǎng)部分最重要的特性。
　　據(jù)悉，大唐移動(dòng)、電信科學(xué)技術(shù)研究院、鼎橋、中興和展訊都參與了3GPP標(biāo)準(zhǔn)化工作。
　　CCSA(中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì))也在2007年建立TD-HSUPA行標(biāo)立項(xiàng)，大唐移動(dòng)、電信科學(xué)技術(shù)研究院、鼎橋、中興、展訊、T3G、凱明和華為公司參與了CCSA的標(biāo)準(zhǔn)化工作。CCSA的HSUPA行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)保持與3GPP Rel 7關(guān)鍵技術(shù)一致，并兼容CCSA的多載波行標(biāo)。
　　TD向HSUPA演進(jìn)
　　上行增強(qiáng)技術(shù)的目的主要是提高分組數(shù)據(jù)的峰值傳輸速率，提高上行分組數(shù)據(jù)的總體吞吐率，同時(shí)減少傳輸延遲，減少誤幀率。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，主要考慮的技術(shù)包括AMC、HARQ、Node B快速調(diào)度以及用戶終端(UE)如何共享上行信道資源。
　　AMC通過改變調(diào)制方式和信道編碼率來調(diào)整傳輸速率，HSUPA調(diào)制目前采用QPSK和16QAM兩種方式。對(duì)于信道環(huán)境較好用戶，會(huì)分配較高的調(diào)制等級(jí)和較高的編碼速率，而接近小區(qū)邊緣、信道環(huán)境較差的用戶，則會(huì)被分配較低的調(diào)制等級(jí)和編碼速率。通過高階的調(diào)制和效率更高的編碼效率等技術(shù)，TD-SCDMA的單載波上行最高支持2.2Mbit/s的速率。
　　在Rel 4中，數(shù)據(jù)包重傳是由RNC控制下的RLC重傳完成的。一次重傳涉及RLC信令和Iub接口傳輸，重傳延時(shí)很大。HSUPA和HSDPA一樣采用混合自動(dòng)重傳機(jī)制，使得數(shù)據(jù)包的重傳可以在移動(dòng)終端和基站間直接進(jìn)行，繞開Iub接口傳輸，大大降低時(shí)延，快速重發(fā)還允許上行鏈路以更高的誤塊率(BLER)運(yùn)行，在給定的數(shù)據(jù)速率下以更低的功率級(jí)傳輸，促使小區(qū)覆蓋面積擴(kuò)大。同時(shí)，HARQ技術(shù)可在接收方譯碼失敗情況下保存接收數(shù)據(jù)，并要求發(fā)送方重傳數(shù)據(jù)，接收方將重傳數(shù)據(jù)和前面保存的接收數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，再送到譯碼器進(jìn)行譯碼。
　　多用戶共享高速上行信道，快速調(diào)度非常重要。相比Rel 4中通過RNC完成調(diào)度功能，HSUPA的調(diào)度功將由Node B完成。Node B快速調(diào)度的好處在于減小傳輸時(shí)延和提高吞吐量，這減少了Iub接口上的傳輸過程以及對(duì)重傳、UE緩存測量的快速反饋。
　　除了在時(shí)延和吞吐量方面的好處，采用Node B調(diào)度在資源分配和干擾控制兩個(gè)方面也都能帶來好處，一方面可以有效緩解碼道資源受限以及快速適應(yīng)無線環(huán)境的變化，另一方面通過快速控制UE速率，基站可以更好地控制空中接口的干擾情況。
　　HSUPA豐富TD組網(wǎng)方案
　　在HSUPA引入初期可采用與R4 單載頻混合組網(wǎng)的方案，重點(diǎn)覆蓋密集城區(qū)，保證熱點(diǎn)地區(qū)上行業(yè)務(wù)速率，而對(duì)于邊緣地帶，可以考慮低速率連續(xù)覆蓋。
　　由于上下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展有一定關(guān)聯(lián)，HSUPA 也可以采用HSDPA 相似的部署方案，直接在HSDPA 載波上升級(jí)HSUPA，在初期實(shí)現(xiàn)HSPA 的熱點(diǎn)覆蓋。
　　隨著上下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的增長，可以采用HSUPA 獨(dú)立組網(wǎng)，即增加一個(gè)或多個(gè)載波專用于HSUPA，重點(diǎn)吸收以高速HSPA 數(shù)據(jù)卡為主的終端用戶。
　　考慮TD-SCDMA 時(shí)隙靈活調(diào)整的特點(diǎn)，在支持HSUPA 時(shí)，可以針對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和CS 業(yè)務(wù)的需求，靈活分配時(shí)隙。調(diào)整時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)時(shí)，建議同一頻段所有載波具有相同的時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)。
　　另外，還可引入不同頻段的多個(gè)載波來進(jìn)行組網(wǎng)，一些頻段主要做HSDPA，一些頻段主要做HSUPA，從而使兩個(gè)不同頻段上的載波可以配置不同的時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)，更加充分地利用TD-SCDMA系統(tǒng)上下行靈活配置的特點(diǎn)。
　　產(chǎn)品將在2008年達(dá)到商用水平
　　伴隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)上行鏈路容量需求的不斷增大，特別是一些新的應(yīng)用如互動(dòng)游戲、視頻共享以及VoIP 的不斷普及，引入HSUPA成為必然趨勢(shì)。
　　有報(bào)告分析，在全球HSDPA全面鋪開刺激之下，各移動(dòng)運(yùn)營商爭先部署和推出移動(dòng)寬帶服務(wù)，全球HSPA用戶在2010年將達(dá)到2億人，到2011年，3G網(wǎng)絡(luò)19%將升級(jí)為HSUPA。
　　由于TD-SCDMA HSUPA標(biāo)準(zhǔn)尚未確定，目前TD產(chǎn)業(yè)鏈的各環(huán)節(jié)廠家均處于預(yù)研和標(biāo)準(zhǔn)跟蹤階段，并未有實(shí)際產(chǎn)品提供，預(yù)計(jì)TD-SCDMA HSUPA的系統(tǒng)產(chǎn)品和終端產(chǎn)品將在2008年下半年達(dá)到商用水平。
　　作為上行增強(qiáng)型技術(shù)，TD-SCDMA HSUPA的引入將大大增強(qiáng)3G系統(tǒng)對(duì)高速上行業(yè)務(wù)的支持能力，其發(fā)展也越來越引起運(yùn)營商的關(guān)注。隨著網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步擴(kuò)大規(guī)模，TD-HSUPA的優(yōu)勢(shì)將逐漸凸顯出來，TD-HSUPA的發(fā)展前景也將更加廣闊。

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