HSDPA技術(shù)詳解

摘要　對(duì)HSDPA基本原理、關(guān)鍵技術(shù)、物理層結(jié)構(gòu)和協(xié)議結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和介紹，并對(duì)HSDPA的規(guī)劃和組網(wǎng)給出了相關(guān)建議。

1、HSDPA簡(jiǎn)介

對(duì)高速移動(dòng)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持能力是3G系統(tǒng)最重要的特點(diǎn)之一。WCDMA R99版本可以提供384 kbit/s的數(shù)據(jù)速率，這個(gè)速率對(duì)于大部分現(xiàn)有的分組業(yè)務(wù)而言基本夠用。然而，對(duì)于許多對(duì)流量和遲延要求較高的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)如視頻、流媒體和下載等業(yè)務(wù)，需要系統(tǒng)提供更高的傳輸速率和更短的時(shí)延。為了更好地發(fā)展數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，3GPP從這兩方面對(duì)空中接口作了改進(jìn)，在R5版本中引入高速下行分組接入（HSDPA）技術(shù)。HSDPA在大大增加網(wǎng)絡(luò)容量的同時(shí)還能使運(yùn)營(yíng)商投入成本最小化，被譽(yù)為后3G時(shí)代的主要解決方案之一，為UMTS向更高數(shù)據(jù)傳輸速率和更高容量演進(jìn)提供了一條平穩(wěn)途徑，就如在GSM網(wǎng)絡(luò)中引入EDGE一樣。

根據(jù)3GPP的定義，HSDPA的發(fā)展將主要分為3個(gè)階段：在HSDPA Phase 1（基本HSDPA階段），通過(guò)使用鏈路自適應(yīng)和適應(yīng)性調(diào)制（QPSK/16QAM）、HARQ及快速調(diào)度等技術(shù)，將峰值速率提高到10.8-14.4 Mbit/s；在HSDPA Phase 2（增強(qiáng)HSDPA階段），通過(guò)引入一系列天線陣列處理技術(shù)，峰值速率可提高到30 Mbit/s；在HSDPA Phase 3（HSDPA進(jìn)一步演進(jìn)階段），通過(guò)引入OFDM空中接口技術(shù)和64QAM等，將峰值速率提高到100 Mbit/s以上。

2、HSDPA基本原理

HSDPA是一個(gè)非對(duì)稱解決方案，允許下行吞吐能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)上行吞吐能力，從而有效提高頻譜效率。HSDPA技術(shù)的理論數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)14.4 Mbit/s（HSDPA Phase 1），平均可提供2-3 Mbit/s的下行速率。該技術(shù)允許充分覆蓋地區(qū)內(nèi)的用戶共享帶寬，從而為每位用戶提供300 kbit/s-1 Mbit/s的下行鏈路，足以媲美當(dāng)前的無(wú)線局域網(wǎng)和國(guó)內(nèi)固定寬帶線路。

在WCDMA網(wǎng)絡(luò)中，基站扮演著傳輸及接收站的角色，其作用是提供用戶到網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)，同時(shí)負(fù)責(zé)處理網(wǎng)絡(luò)流量；無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）負(fù)責(zé)總體控制基站的資源，同時(shí)負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)中的切換；服務(wù)GPRS支撐節(jié)點(diǎn)（SGSN）負(fù)責(zé)分組交換數(shù)據(jù)流量的處理和選路；而移動(dòng)交換中心（MSC）則負(fù)責(zé)電路交換流量（即語(yǔ)音或視頻會(huì)議）的處理。HSDPA技術(shù)主要在基站和RNC兩地實(shí)施，通過(guò)將主要處理過(guò)程留在基站，從距離上更接近無(wú)線接口和最終用戶，確保了傳輸延遲的最小化。

HSDPA在設(shè)計(jì)時(shí)參考了cdma2000 1x EV-DO的設(shè)計(jì)思想與經(jīng)驗(yàn)，新增加了一條高速共享信道（HS-DSCH）。與現(xiàn)有的WCDMA相比，HS-DSCH允許若干用戶共享整個(gè)下行鏈路信道，因而可以大幅度提高網(wǎng)絡(luò)的性能，同時(shí)還采用了一些更高效的自適應(yīng)鏈路層技術(shù)。共享信道使得傳輸功率、PN碼等資源可以統(tǒng)一利用，根據(jù)用戶實(shí)際情況動(dòng)態(tài)分配，從而提高了資源的利用率。自適應(yīng)鏈路層技術(shù)根據(jù)當(dāng)前信道的狀況對(duì)傳輸參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，如快速鏈路調(diào)整技術(shù)、結(jié)合軟合并的快速混合重傳技術(shù)、集中調(diào)度技術(shù)等，從而盡可能地提高系統(tǒng)的吞吐率。

基于演進(jìn)考慮，HSDPA設(shè)計(jì)遵循的準(zhǔn)則之一是盡可能地兼容R99版本中定義的功能實(shí)體與邏輯層間的功能劃分。在保持R99版本結(jié)構(gòu)的同時(shí)，在基站增加了新的媒體接入控制（MAC）實(shí)體MAC-hs，負(fù)責(zé)調(diào)度、鏈路調(diào)整以及混合ARQ控制等功能。這樣使得系統(tǒng)可以在RNC統(tǒng)一對(duì)用戶在HS-DSCH信道與專用數(shù)據(jù)信道DCH之間的切換進(jìn)行管理。HSDPA功能主要是對(duì)基站修改比較大，對(duì)RNC主要是修改算法協(xié)議軟件，硬件影響很小。如果在原有設(shè)備中考慮了HSDPA功能升級(jí)要求，一般來(lái)講實(shí)現(xiàn)HSDPA功能不需要硬件升級(jí)，只要軟件升級(jí)即可。

3、HSDPA關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與語(yǔ)音業(yè)務(wù)具有不同的特性。語(yǔ)音業(yè)務(wù)通常對(duì)延時(shí)敏感。對(duì)速率恒定性要求較高，而對(duì)誤碼率要求則相對(duì)較弱；數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)則相反，通�？梢匀萑潭虝r(shí)延時(shí)，但對(duì)誤碼率要求高。作為WCDMA體系的后續(xù)演進(jìn)技術(shù)，HSDPA中的許多關(guān)鍵技術(shù)充分考慮到了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的特點(diǎn)。在HSDPA Phase 1技術(shù)方案中，涉及到的關(guān)鍵技術(shù)主要包括自適應(yīng)調(diào)制編碼（AMC）、混合重傳（HARQ）和集中調(diào)度技術(shù)。

3.1　自適應(yīng)調(diào)制編碼（AMC）技術(shù)

AMC屬于鏈路自適應(yīng)的范疇。AMC的基本原理是通過(guò)改變調(diào)制和編碼的格式使它在系統(tǒng)限制范圍內(nèi)和信道條件相適應(yīng)，而信道條件則可以通過(guò)發(fā)送反饋來(lái)估計(jì)。通過(guò)使用AMC技術(shù)，用戶可以在理想信道條件下使用較高階的調(diào)制編碼方式和較高的編碼速率，而在不太理想的信道條件下則使用較低階的調(diào)制編碼方式和較低的編碼速率。

由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與語(yǔ)音業(yè)務(wù)具有不同的特性，語(yǔ)音通信系統(tǒng)通常采用功率控制技術(shù)以抵消信道衰落對(duì)于系統(tǒng)的影響，以獲得相對(duì)穩(wěn)定的速率，而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)相對(duì)可以容忍延時(shí)，可以容忍速率的短時(shí)變化。因此，HSDPA不是試圖去對(duì)信道狀況進(jìn)行改善，而是根據(jù)信道情況采用相應(yīng)的速率。由于HS-DSCH每隔2 ms就更新一次信道狀況信息，因此，鏈路層調(diào)整單元可以快速跟蹤信道變化情況，并通過(guò)采用不同的編碼調(diào)制方案來(lái)實(shí)現(xiàn)速率的調(diào)整。

當(dāng)信道條件較好時(shí)，HS-DSCH采用更高效的調(diào)制方法，即16QAM，以獲得更高的頻帶利用率。理論上，xQAM調(diào)制方法雖然能提高信道利用率，但由于調(diào)制信號(hào)間的差異性變小，因此需要更高的碼片功率，以提高解調(diào)能力。因此，xQAM調(diào)制方法通常用于帶寬受限而非功率受限的場(chǎng)合。在HSDPA中，通常靠近基站的用戶接收信號(hào)功率相對(duì)較強(qiáng)�？梢缘玫絰QAM調(diào)制方法帶來(lái)的好處。

3.2　混合重傳（HARQ）技術(shù)

HARQ也是一種鏈路自適應(yīng)的技術(shù)。在AMC中，采用顯式的C/I測(cè)量來(lái)設(shè)定調(diào)制編碼的格式，而在HARQ中，鏈路層的信息用于進(jìn)行重傳判決。

終端通過(guò)HARQ機(jī)制快速請(qǐng)求基站重傳錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)塊，以減輕鏈路層快速調(diào)整導(dǎo)致的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤帶來(lái)的影響。終端在收到數(shù)據(jù)塊后5 ms內(nèi)向基站報(bào)告數(shù)據(jù)正確解碼或出現(xiàn)錯(cuò)誤。終端在收到基站重傳數(shù)據(jù)后，在進(jìn)行解碼時(shí)，結(jié)合前次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊以及重傳的數(shù)據(jù)塊，充分利用它們攜帶的相關(guān)信息。以提高譯碼概率�；�站在收到終端的重傳請(qǐng)求時(shí)，根據(jù)錯(cuò)誤情況以及終端的存儲(chǔ)空間，控制重傳相同的編碼數(shù)據(jù)或不同的編碼數(shù)據(jù)（進(jìn)一步增加信息冗余度），以幫助提高終端糾錯(cuò)能力。

有很多方法可以實(shí)現(xiàn)HARQ：軟合并和增量冗余。軟合并的策略是發(fā)送有相同編碼的數(shù)據(jù)組，然后在接收端可以將這些多個(gè)重發(fā)信息進(jìn)行SNR（Signal to Noise Ratio）加權(quán)合并來(lái)獲得分集接收再進(jìn)行譯碼，使用軟合并的HARQ過(guò)程如圖1所示。增量冗余是實(shí)現(xiàn)HARQ的另一種方式，這種策略是在第一次譯碼失敗時(shí)另外再傳送附加冗余信息而不是再將整個(gè)數(shù)據(jù)碼組重發(fā)一次。

圖1　使用軟合并的HARQ過(guò)程

AMC可以根據(jù)UE的測(cè)定或者網(wǎng)絡(luò)提供的信息條件來(lái)靈活地選擇適當(dāng)?shù)恼{(diào)制編碼方式，但需要UE進(jìn)行準(zhǔn)確信道測(cè)量并且受到相應(yīng)延遲的影響。HARQ能夠自動(dòng)地適應(yīng)信道條件的變化并且對(duì)測(cè)量誤差和時(shí)延不敏感。AMC和HARQ二者結(jié)合起來(lái)可以得到最好的效果，AMC提供粗略的數(shù)據(jù)速率選擇，而HARQ可以根據(jù)數(shù)據(jù)信道條件對(duì)數(shù)據(jù)速率進(jìn)行較精細(xì)的調(diào)整。

3.3　集中調(diào)度技術(shù)

集中調(diào)度技術(shù)是決定HSDPA性能的關(guān)鍵因素。HSDPA追求的是系統(tǒng)級(jí)的最優(yōu)，如最大扇區(qū)吞吐率，集中調(diào)度機(jī)制使得系統(tǒng)可以根據(jù)所有用戶的情況決定哪個(gè)用戶可以使用信道，以何種速率使用信道。集中調(diào)度技術(shù)使得信道總是為與信道狀況相匹配的用戶所使用，從而最大限度地提高信道利用率。

信道狀況的變化有慢衰落與快衰落2類。慢衰落主要受終端與基站間距離影響，而快衰落則主要受多徑效應(yīng)影響。數(shù)據(jù)速率相應(yīng)于信道的這2種變化也存在短時(shí)抖動(dòng)與長(zhǎng)時(shí)變化，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)于短時(shí)抖動(dòng)相對(duì)可以容忍，但對(duì)于長(zhǎng)時(shí)抖動(dòng)要求則較嚴(yán)。好的調(diào)度算法既要充分利用短時(shí)抖動(dòng)特性，也要保證不同用戶的長(zhǎng)時(shí)公平性。亦即，既要使得最能充分利用信道的用戶使用信道以提高系統(tǒng)吞吐率，也要使得信道條件相對(duì)不好的用戶在一定時(shí)間內(nèi)能夠使用信道，也保證業(yè)務(wù)連續(xù)性。

常用的調(diào)度算法包括比例公平算法、乒乓算法、最大CIR算法。比例公平算法既利用短時(shí)抖動(dòng)特性也保證一定程度的長(zhǎng)時(shí)公平性；乒乓算法不考慮信道變化情況；最大CIR算法使得信道條件較好的少數(shù)用戶可以得到較高的吞吐率，多數(shù)用戶則有可能得不到系統(tǒng)服務(wù)。

在HSDPA Phase 2中。還將引入多入多出天線處理（MIMO）等關(guān)鍵技術(shù)，以進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能。

4、HSDPA物理層結(jié)構(gòu)

HSDPA物理信道的使用與DCH加DSCH的配合使用相似。它承載需要更高時(shí)延限制的業(yè)務(wù)。為了支持HSDPA，在MAC層新增了MAC-hs實(shí)體，位于基站，負(fù)責(zé)HARQ操作以及相應(yīng)的調(diào)度，并在物理層引入下列3種新的信道。

4.1　高速下行鏈路共享信道（HS-DSCH）

與R99已有的信道相比，HS-DSCH在許多方面有其特有的特點(diǎn)。傳輸時(shí)間間隔（TTI）或交織周期定義為2 ms（3個(gè)時(shí)隙），這使得在重傳過(guò)程中對(duì)于終端和基站之間的往返時(shí)延能夠更小。從碼域來(lái)看，SF固定為16，且多碼傳輸和不同用戶間的碼復(fù)用是允許的。最大碼字?jǐn)?shù)目由終端的能力級(jí)決定，規(guī)范給出的最大值為15，終端可以選擇5、10和15個(gè)碼字。圖2給出了一個(gè)簡(jiǎn)單的流程，說(shuō)明了2個(gè)用戶同時(shí)使用一個(gè)HS-DSCH的情況。2個(gè)用戶監(jiān)聽(tīng)HS-SCCH信令以決定采用哪個(gè)HS-DSCH碼字解擴(kuò)，以及接收其他必要的檢測(cè)參數(shù)。

圖2　兩用戶的碼復(fù)用示例

除了R99中的QPSK調(diào)制，HSDPA還引入了16QAM調(diào)制。圖3給出了QPSK和16QAM的星座圖。采用SF為16的15個(gè)碼，16QAM的峰值數(shù)據(jù)速率是QPSK的兩倍，達(dá)到了10 Mbit/s�？墒歉唠A調(diào)制的使用在移動(dòng)無(wú)線環(huán)境下也不是沒(méi)有代價(jià)的，對(duì)R99信道，在解調(diào)過(guò)程中只有相位估計(jì)是必需的，而當(dāng)使用16QAM時(shí)，還需要幅度估計(jì)用來(lái)區(qū)分星座點(diǎn)，而且需要更加準(zhǔn)確的相位信息，因?yàn)榕cQPSK相比16QAM星座點(diǎn)間具有更小的相位差。支持HS-DSCH的終端需要估計(jì)DSCH功率相對(duì)于導(dǎo)頻功率的幅度比率，這要求基站在采用16QAM傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，保持當(dāng)前HS-DSCH幀的功率恒定，否則，改變CPICH功率導(dǎo)致的CPICH和HS-DSCH的功率比的偏差會(huì)嚴(yán)重惡化傳輸性能。

圖3　QPSK和16QAM的星座圖

與R99規(guī)范相比，HS-DSCH的信道編碼進(jìn)行了簡(jiǎn)化，激活的HS-DSCH傳輸信道數(shù)目固定為1。因此不再需要同一用戶的傳輸信道復(fù)用模塊。而且交織深度為2 ms，不再分為幀內(nèi)交織和幀間交織，信道編碼的類型固定為Turbo編碼。但是，隨著傳輸塊長(zhǎng)度的變化，HS-DSCH的信道編碼所采用的調(diào)制方式、多碼信道數(shù)和1/3以外的Turbo編碼速率都是可變的。這樣，有效碼速率在1/4-3/4間變化。隨著編碼速率的改變，減少編碼增益可以提高單位碼字內(nèi)的比特?cái)?shù)。

HS-DSCH映射的信道碼資源最大可由15個(gè)擴(kuò)頻因子（SF）固定為16的SF碼構(gòu)成。HS-DSCH信道的共享方式有兩種。最基本的方式是時(shí)分復(fù)用，即按時(shí)間段分給不同的用戶使用，這樣HS-DSCH信道碼每次只分配給一個(gè)用戶使用。另一種就是碼分復(fù)用，在碼資源有限的情況下，同一時(shí)刻，多個(gè)用戶可以同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。信道碼資源共享使系統(tǒng)可以在較小數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)僅使用信道碼集的一個(gè)子集，從而更有效地使用信道資源。HS-DSCH信道的傳輸時(shí)間間隔設(shè)定為2 ms，使系統(tǒng)有更強(qiáng)的AMC及信道的適應(yīng)性。從共用信道池分配的信道碼由基站根據(jù)HS-DSCH信道業(yè)務(wù)情況每隔2 ms分配一次。與專用數(shù)據(jù)信道使用軟切換不同，HS-DSCH間使用硬切換方式。

4.2　高速共享控制信道（HS-SCCH）

HS-SCCH承載解調(diào)HS-DSCH所需的信令，按照碼復(fù)用的最大用戶數(shù)，UTRAN分配相應(yīng)數(shù)目的HS-SCCH。如果HS-DSCH沒(méi)有承載數(shù)據(jù)，基站不需要發(fā)送HS-SCCH。從網(wǎng)絡(luò)的觀點(diǎn)看，基站可以維持大量的HS-SCCH，但單個(gè)終端最多支持4個(gè)HS-SCCH的接收。網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信令告知終端需接收的HS-SCCH。實(shí)際上不太可能需要多于4個(gè)的HS-SCCH，但為了更好的匹配碼資源，HSDPA能力有限的終端需要支持多于1個(gè)的HS-SCCH的接收。

每個(gè)HS-SCCH消息塊的持續(xù)時(shí)間為3個(gè)時(shí)隙，分為兩部分。第一部分（第1個(gè)時(shí)隙）承載對(duì)定時(shí)敏感的信令，這些信令用于按時(shí)啟動(dòng)解調(diào)過(guò)程以避免碼片級(jí)數(shù)據(jù)緩沖；第二部分（剩下的2個(gè)時(shí)隙）承載對(duì)定時(shí)不敏感的信令，包括檢測(cè)HS-SCCH信息和HARQ處理信息可靠性的循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）。為保護(hù)信令的可靠傳輸，HS-SCCH的這兩部分信令都用終端的特定掩碼進(jìn)行擾碼，以便終端判斷接收到的HS-SCCH信道是否是發(fā)給自己的消息。因?yàn)镠S-SCCH上沒(méi)有導(dǎo)頻比特和TPC指令比特，HS-SCCH采用SF 128，也就表示每個(gè)時(shí)隙裝載40 bit的數(shù)據(jù)（信道編碼后）。因?yàn)榈?個(gè)時(shí)隙后需要立即得到定時(shí)敏感的信令，這樣就不能與第2部分進(jìn)行交織，所以這兩部分分別用半速率的卷積編碼進(jìn)行信道編碼。

HS-SCCH第一部分的參數(shù)包括如下內(nèi)容：

a）解擴(kuò)采用的碼字（序列）。這個(gè)參數(shù)與終端能力級(jí)有關(guān)系，終端能力級(jí)表示該終端支持的最大解碼碼字?jǐn)?shù)目（5、10或15）；

b）調(diào)制方法，HS-DSCH采用的是QPSK還是16QAM調(diào)制。

HS-SCCH第二部分的參數(shù)包括如下內(nèi)容：

a）冗余度信息，用于與先前接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行正確解碼和數(shù)據(jù)合并的信息：

b）ARQ處理序號(hào)，表示當(dāng)前數(shù)據(jù)所屬的ARQ序列號(hào)：

c）首次傳輸指示或者重傳指示，用來(lái)指示是否把當(dāng)前的數(shù)據(jù)與緩沖器中的數(shù)據(jù)（先前未正確解碼的數(shù)據(jù)）進(jìn)行合并，還是丟棄先前的數(shù)據(jù)用新數(shù)據(jù)填充緩沖器。

如圖4所示，終端用1個(gè)單獨(dú)的時(shí)隙來(lái)確定解擴(kuò)HS-DSCH所需的碼字，并且利用終端特定的掩碼來(lái)判斷接收的數(shù)據(jù)是否為自己的，單個(gè)終端監(jiān)聽(tīng)的HS-SCCH的最大數(shù)目為4，但是如果出現(xiàn)數(shù)據(jù)在連續(xù)TTI內(nèi)傳送的情況，TTI間隔所對(duì)應(yīng)的HS-SCCH應(yīng)當(dāng)保持不變，以增強(qiáng)信令的可靠性。這樣不僅避免了終端存儲(chǔ)不必要的數(shù)據(jù)，而且也保證了可以使用比終端能支持的碼字更多的碼字資源。下行鏈路DCH的定時(shí)與HS-SCCH（和對(duì)應(yīng)的HS-DSCH）定時(shí)沒(méi)有直接關(guān)系。

圖4　HS-SCCH和HS-DSCH的定時(shí)關(guān)系

4.3　上行鏈路高速專用物理控制信道（HS-DPCCH）

HSDPA上行鏈路承載物理層重傳所需的ACK/NACK消息和質(zhì)量反饋信息，這個(gè)質(zhì)量反饋信息在基站調(diào)度器中用來(lái)決定給哪個(gè)終端傳輸以及傳輸速率是多少。如果不是所有的基站都能升級(jí)支持HS-DPA，就必須保證能夠完成軟切換的操作。這樣，維持現(xiàn)有R99的上行鏈路結(jié)構(gòu)不變，在并行的碼信道上增加新的HS-DPCCH用來(lái)承載HSDPA信令。如圖5所示，HS-DPCCH分為2部分，承載如下參數(shù)：

圖5　HS-DPCCH的結(jié)構(gòu)

a）ACK/NACK，反映分組數(shù)據(jù)解碼和合并后的CRC校驗(yàn)的結(jié)果：

b）下行鏈路質(zhì)量指示符（CQI），指示可以正確接收（適當(dāng)?shù)腂LER）的、估計(jì)的下行鏈路的接收數(shù)據(jù)傳輸塊長(zhǎng)度、調(diào)制方式和并行信道數(shù)目。

5、HSDPA協(xié)議結(jié)構(gòu)

所有R99的傳輸信道終止于RNC，因此分組數(shù)據(jù)的重傳過(guò)程在服務(wù)RNC中進(jìn)行，同樣，該服務(wù)RNC也處理特定用戶到核心網(wǎng)的連接。隨著HS-DSCH的引入，基站也要支持HSDPA功能的MAC層，這樣基站直接控制重傳，提高了重傳速率，減少了所需的分組數(shù)據(jù)延遲，圖6給出了服務(wù)和控制RNC相同時(shí)HSDPA和R99在處理重傳時(shí)的差別。如果網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有執(zhí)行重定位過(guò)程，實(shí)際的終結(jié)點(diǎn)可為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的多個(gè)RNC。在HSDPA中，基站和RNC間的Iub接口需要為引入流量控制機(jī)制確�；�站的緩存器正常讀寫(xiě)，避免緩存器溢出造成數(shù)據(jù)的丟失。

圖6　R99和R5的HSDPA重傳控制

圖7給出了用于HSDPA的MAC層協(xié)議框架，圖中包括HS-DSCH的多個(gè)協(xié)議層，RNC繼續(xù)支持無(wú)線鏈路控制層（RLC）的功能，諸如對(duì)從基站得到的HS-DSCH重傳計(jì)數(shù)超過(guò)最大物理層重傳時(shí)的處理。盡管基站增加了新的MAC層功能，RNC繼續(xù)保留R99和R4的功能�；�站的新MAC層（MAC-hs）的關(guān)鍵功能是ARQ功能、調(diào)度和優(yōu)先級(jí)處理。所有加密工作均由RLC層負(fù)責(zé)，以確保重傳合并數(shù)據(jù)采用相同的加密掩碼。

圖7　HSDPA的協(xié)議結(jié)構(gòu)

3GPP標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有定義基站中使用的調(diào)度類型，只給出了一些參數(shù)，例如丟棄定時(shí)器或調(diào)度優(yōu)先級(jí)指示，可供RNC控制單個(gè)用戶的處理。

6、HSDPA規(guī)劃與組網(wǎng)

對(duì)于未來(lái)的WCDMA業(yè)務(wù)，需要網(wǎng)絡(luò)提供從低速率的語(yǔ)音到高速率的數(shù)據(jù)下載等多樣化的服務(wù)。HSDPA的特點(diǎn)是在近點(diǎn)可以提供極大的系統(tǒng)流量，但是為了達(dá)到遠(yuǎn)點(diǎn)的覆蓋，HSDPA的流量?jī)?yōu)勢(shì)將不再明顯。因此在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)候，詳盡分析業(yè)務(wù)需求，合理規(guī)劃HSDPA與傳統(tǒng)的DCH PS業(yè)務(wù)的覆蓋范圍，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，這是使用HSDPA技術(shù)組網(wǎng)的關(guān)鍵。

HSDPA組網(wǎng)有共享載頻和獨(dú)立載頻2種方式。共享載頻方式是指HSDPA用戶和其他用戶使用同樣的載頻，若輔以高級(jí)無(wú)線資源管理算法，HSDPA用戶可以利用小區(qū)剩余資源，從而提升整個(gè)系統(tǒng)資源利用率；獨(dú)立載頻是指使用單獨(dú)的載頻吸收高速率的HSDPA用戶。

在高速業(yè)務(wù)用戶集中并且頻率資源豐富的重點(diǎn)地區(qū)，可以考慮使用獨(dú)立載頻建網(wǎng)方式，即HSDPA單頻組網(wǎng)，所有的高速用戶在基站近點(diǎn)使用HSDPA能夠大大提升系統(tǒng)流量，并且因?yàn)槭褂貌煌�的頻點(diǎn)，從而對(duì)同覆蓋的DCH PS業(yè)務(wù)影響不大。但是當(dāng)用戶移動(dòng)到HSDPA覆蓋邊緣，為了保證用戶服務(wù)的連續(xù)性，將進(jìn)行頻間測(cè)量，從HS-DSCH信道進(jìn)行硬切換到DCH信道，對(duì)系統(tǒng)造成一系列的開(kāi)銷，有可能產(chǎn)生意外的風(fēng)險(xiǎn)。

在頻率資源緊張且HSDPA業(yè)務(wù)要求不是很高的環(huán)境中�？梢钥紤]使用HSDPA與R99使用共享載頻組網(wǎng)，既可以解決對(duì)某些重要用戶對(duì)高速業(yè)務(wù)的需求，又可以節(jié)約寶貴的頻率資源。在近點(diǎn)處，用戶使用HSDPA提高用戶數(shù)據(jù)流量；當(dāng)用戶移動(dòng)到基站覆蓋的遠(yuǎn)點(diǎn)處，HSDPA用戶轉(zhuǎn)換為DCH PS業(yè)務(wù)；當(dāng)用戶移到另一個(gè)基站的HSDPA覆蓋區(qū)時(shí)，可以將DCH PS業(yè)務(wù)切換到HS-DSCH信道，重新轉(zhuǎn)化為HSDPA業(yè)務(wù)。

HSDPA對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的影響主要體現(xiàn)在2個(gè)方面，一種是在原來(lái)的WCDMA系統(tǒng)上，新增支持HSDPA的異頻小區(qū)，由于是新小區(qū)規(guī)劃，對(duì)原小區(qū)基本沒(méi)什么影響：另外一種是在已有的小區(qū)上，加入HSDPA的支持，此時(shí)必須保證原來(lái)的覆蓋不受影響，通過(guò)減小WCDMA系統(tǒng)專用信道容量，來(lái)支持HSDPA。

一般來(lái)說(shuō)，在HSDPA建網(wǎng)初期，HSDPA的業(yè)務(wù)量不是很大，可以采取在WCDMA已有小區(qū)的基礎(chǔ)上，加入HSDPA的支持。語(yǔ)音業(yè)務(wù)由專用信道來(lái)承載，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)由FACH或者HS-DSCH傳輸信道來(lái)承載。在HSDPA應(yīng)用初期，碼資源基本上不會(huì)有什么問(wèn)題，比如SF=16的節(jié)點(diǎn)總共有16個(gè)，7個(gè)SF=16的節(jié)點(diǎn)就能支持56個(gè)語(yǔ)音，剩下的9個(gè)SF=16的節(jié)點(diǎn)可以分配7個(gè)HS-PDSCH信道碼，2個(gè)節(jié)點(diǎn)給公共信道碼、HS-SCCH信道碼和承載HSDPA高層信令的伴隨專用信道碼。當(dāng)然，如果HSDPA伴隨的專用信道需要承載某些業(yè)務(wù)，可以從總的專用信道可用碼字中進(jìn)行分配，但是功率分配上會(huì)比較受限，需要減小WCDMA系統(tǒng)專用信道容量，來(lái)?yè)Q取一定的剩余功率。另外，WCDMA系統(tǒng)上行覆蓋小于下行覆蓋，因此網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是在上行覆蓋的基礎(chǔ)上進(jìn)行規(guī)劃的，使得下行覆蓋有一定的余量，可以通過(guò)利用這些剩余功率來(lái)支持HSDPA。由于專用信道的可使用功率減小，使得原來(lái)專用信道支持的容量會(huì)下降。在室內(nèi)覆蓋的微蜂窩情況下，由于有直達(dá)路徑，下行正交性能比較好，鄰小區(qū)干擾也比較小，使得專用信道容量減小的比較少，一般在10%以內(nèi)；但是對(duì)于宏蜂窩情況，下行正交性能變差，鄰小區(qū)干擾比較大，導(dǎo)致專用信道容量會(huì)急劇的減小，如果專用信道功率分配40%給HSDPA，則專用信道容量會(huì)減小一半左右。

支持HSDPA的小區(qū)覆蓋，有兩種覆蓋策略。一種是支持HS-DSCH在小區(qū)內(nèi)的部分覆蓋，在這種情況下，HS-DSCH僅僅在小區(qū)的中心區(qū)域得以支持。當(dāng)用戶走出HS-DSCH的切換區(qū)域時(shí)，要么把業(yè)務(wù)重新映射到DCH，要么把該業(yè)務(wù)釋放。另外一種是小區(qū)內(nèi)全覆蓋的策略，在這樣的策略下，HS-DSCH可以保持和DPCH相同的覆蓋，HS-DSCH的切換判決也因此可以采用和DPCH相同的測(cè)量過(guò)程（測(cè)量對(duì)象、濾波系數(shù)、事件等）。建議采取小區(qū)內(nèi)全覆蓋的策略，在這樣的策略下，算法不需要判決和觸發(fā)HS-DSCH與DCH之間的信道類型切換，當(dāng)用戶遠(yuǎn)離基站時(shí)，同樣的發(fā)射功率下所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率逐漸變小，降低資源利用效率。

7、總結(jié)

HSDPA是后3G時(shí)代的主要解決方案之一，在WCDMA R99的基礎(chǔ)上對(duì)下行鏈路進(jìn)行了重大改進(jìn)。在WCDMA R5中引入HSDPA技術(shù)后，UTRAN部分的結(jié)構(gòu)基本不變，在基站新增了MAC-hs功能塊，并在物理層新增了3種新的物理信道。HSDPA后向兼容WCDMA R99版本，運(yùn)營(yíng)商可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)發(fā)展的需要進(jìn)行逐級(jí)部署，而不會(huì)對(duì)現(xiàn)有的WCDMA用戶造成影響。

HSDPA是一條通往高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉O具成本效益的路徑，它將峰值數(shù)據(jù)速率提高到了10 Mbit/s，并提供了相當(dāng)于過(guò)去3-5倍的分區(qū)業(yè)務(wù)吞吐量，大幅度增加了單一頻率上的數(shù)據(jù)用戶數(shù)量，從而可以更高效率地使用寶貴的頻譜資源，有助于刺激和推動(dòng)WCDMA不能支持的數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的消費(fèi)，使運(yùn)營(yíng)商在不斷融合的市場(chǎng)中有效參與競(jìng)爭(zhēng)，并通過(guò)具有更高效率和更高成本效益的方式，滿足增強(qiáng)服務(wù)質(zhì)量以及寬帶業(yè)務(wù)的需求。此外HSDPA還可以更加有效地實(shí)施QoS管理，網(wǎng)絡(luò)可以更加智能地對(duì)不同優(yōu)先級(jí)的應(yīng)用與服務(wù)進(jìn)行排序與資源調(diào)撥。

隨著最終用戶對(duì)數(shù)據(jù)傳輸性能要求越來(lái)越高，低成本高速數(shù)據(jù)傳輸能力將為HSDPA的經(jīng)營(yíng)商帶來(lái)強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。以較低的用戶成本支持廣泛的多媒體應(yīng)用，服務(wù)內(nèi)容和誘人的功能可以使早期采用HSDPA的運(yùn)營(yíng)商優(yōu)于其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，增加已有用戶的業(yè)務(wù)量和新用戶的數(shù)量，提高數(shù)據(jù)市場(chǎng)占有率和盈利能力。