HSDPA解決方案

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1、HSDPA涉及的關鍵技術

  數據業(yè)務與語音業(yè)務具有不同的業(yè)務特性。一般來說,語音業(yè)務對時延敏感,對速率恒定性的要求較高,而對誤碼率的要求則相對較弱;數據業(yè)務則正好相反,通常情況下可以容忍短時間的延時,但對誤碼率要求高。HSDPA充分考慮到了數據業(yè)務的特點,采用了快速鏈路調整技術、結合軟合并的快速混合重傳技術、集中調度技術等鏈路層調整技術。

  1.1 快速鏈路調整技術

  如前所述,數據業(yè)務與語音業(yè)務具有不同的業(yè)務特性。語音通信系統(tǒng)通常采用功率控制技術以抵消信道衰落對系統(tǒng)的影響,以獲得相對穩(wěn)定的速率;而相對來說數據業(yè)務可以容忍延時,可以容忍速率的短時變化。因此,HSDPA并非試圖對信道狀況進行改善,而是根據信道情況采取相應的速率。由于HS-DSCH每隔2ms就更新一次信道狀況信息,因此,鏈路層調整單元可以快速跟蹤信道變化的情況,并通過采用不同的編碼調制方案來實現速率的調整。當信道條件較好時,HS-DSCH采用更高效的調制方法——16QAM,以獲得更高的頻帶利用率。理論上,雖然xQAM調制方法能提高信道利用率,但由于調制信號間的差異性變小,因此,需要更高的碼片功率以提高解調能力。因此,xQAM調制方法通常用于帶寬受限的場合,而不用于功率受限的場合。在HSDPA中,通常情況下靠近基站的用戶接收信號的功能相對較強,可以享受到xQAM調制方法帶來的好處。

  此外,WCDMA是語音數據合一型系統(tǒng),在保證語音業(yè)務所需的公共以及專用信道要求的功率外,可以將剩余功率全部用于HS-DSCH,以充分利用基站功率。

  1.2 結合軟合并的混合重傳技術

  終端通過結合軟合并的快速混合重傳(HARQ)機制快速請求基站重傳錯誤的數據塊,以減輕鏈路層快速調整導致的數據錯誤所帶來的影響。終端在收到數據塊后,會在5ms內向基站報告數據正確解碼或出現錯誤。終端收到基站的重傳數據后,在進行解碼時,會結合前次傳輸的數據塊以及重傳的數據塊,充分利用它們攜帶的相關信息,以提高譯碼概率;驹谑盏浇K端的重傳請求時,會根據錯誤情況以及終端的存儲空間,控制重傳相同的編碼數據或不同的編碼數據(進一步增加信息冗余度),以幫助終端提高糾錯能力。

  1.3 集中調度技術

  集中調度技術是決定HSDPA性能的關鍵因素。HSDPA追求的是系統(tǒng)級的最優(yōu)(比如最大扇區(qū)通過率),集中調度機制使得系統(tǒng)可以根據所有用戶的情況,決定哪個用戶可以使用信道,以及以何種速率使用信道。集中調度技術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兩種。慢衰落主要受終端與基站間距離的影響,而快衰落則主要受多徑效應的影響。相對應于信道的這兩種變化,數據速率也存在短時抖動與長時變化。相對而言,數據業(yè)務可以容忍短時抖動,但對于長時抖動要求則較嚴。好的調度算法既要充分利用短時抖動特性,又要保證不同用戶的長時公平性。意即,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不好的用戶在一定時間內能夠使用信道,以保證業(yè)務連續(xù)性。

  常用的調度算法包括比例公平算法、乒乓算法、最大CIR算法。乒乓算法不考慮信道變化情況;比例公平算法既利用短時抖動特性,也保證一定程度的長時公平性;最大CIR算法使得信道條件較好的少數用戶可以得到較高的吞吐率,但可能使多數用戶得不到系統(tǒng)服務。

  HSDPA對系統(tǒng)性能的影響包括業(yè)務與系統(tǒng)吞吐率兩個層面。快速鏈路層調整技術最大限度地利用了信道條件,并使得基站以接近最大功率發(fā)射信號;集中調度技術使得系統(tǒng)獲得系統(tǒng)級的多用戶分集好處;高階調制技術則提高了頻譜利用率以及數據速率。這些技術的綜合使用使得系統(tǒng)的吞吐率獲得顯著提高。同時,用戶速率的提高以及HARQ技術的使用使得TCP/UDP性能得到改善,從而提高了業(yè)務性能。但是,業(yè)務性能的提高程度與業(yè)務模型有關。

  作為WCDMA R5版本高速數據業(yè)務增強技術,HSDPA通過采用時分共享信道以及快速鏈路調整、集中調度、HARQ等技術提高了系統(tǒng)的數據吞吐率以及業(yè)務性能,同時保證系統(tǒng)的前向兼容,除在RBS增加相應的MAC模塊外,對系統(tǒng)結構沒有其它不利影響,從而有利于系統(tǒng)的靈活部署。

2、HSDPA解決方案

  上海貝爾阿爾卡特HSDPA解決方案的特色主要體現在以下幾個方面。

  2.1 產品的軟件功能對HSDPA強有力的支持

  ◆同時支持QPSK、16QAM兩種調制模式;

  ◆每小區(qū)最大支持15個碼字;

  ◆下行速率能達到14.4Mb/s;

  ◆每個Node B最大支持6個HSDPA小區(qū);

  ◆一個TTI中最大可以支持四條HS-SCCH;

  ◆可同時支持時隙+碼信道的復用。

  2.2 一整套先進的機制來提高HSDPA的容量

 。1)靈活可配置的快速調度算法

  HSDPA快速調度算法主要有Round Robin、MaxC/I和Proportional Fair三種,可靈活配置不同的快速調度算法,以實現運營商不同的市場策略,達到對不同業(yè)務類型、不同用戶級別進行差異化服務的目的。

 。2)先進的動態(tài)功率分配機制(見圖1)


圖1 動態(tài)功率分配機制圖


  在這里HSDPA業(yè)務可以使用所有DCH未使用的功率,這樣可以提高無線資源的利用率。另外,運營商還可根據實際情況,來設置DCH和HSDPA的保證功率,其設置的最低功率可為0。

 。3)確保業(yè)務連續(xù)性的移動性管理機制

  對HSDPA而言,移動性仍然是一個很重要的功能,該HSDPA解決方案提供了豐富的移動性功能,以保證業(yè)務的質量和業(yè)務的連續(xù)性。

  2.3 經濟、合理的傳輸解決方案

  在HSDPA的引入過程中,運營商所面臨的一個重要問題就是如何合理配置和有效利用UMTS基站到RNC的傳輸資源。HSDPA高速分組數據業(yè)務的突發(fā)性(高峰均值比)特點,對E1/SDH的帶寬利用率和DCH上的實時業(yè)務的QoS(時延、丟包率)都帶來很大的挑戰(zhàn)。該HSDPA解決方案將ATM業(yè)務支持能力、信元分優(yōu)先級發(fā)送機制和基于實時帶寬監(jiān)測的流量控制功能引入到UTRAN設備中,既可以預防HSDPA高速分組數據業(yè)務對話音等實時業(yè)務QoS的沖擊,也能降低HSDPA業(yè)務自身的丟包率。

  2.4 合理的的硬件平臺設計和平滑的軟件升級方式

  從硬件能力的角度講,上海貝爾阿爾卡特UTRAN設備都是“HSDPA就緒”的,只需要RNC和Node B的軟件升級就能支持HSDPA。Evolium系列化基站產品采用了合理的模塊化設計,大容量、高處理能力的基帶板非常適合于HSDPA快速調度的運算特點,射頻模塊完全支持HSDPA所需的16QAM調制方式。RNC Evolution硬件平臺采用最新的芯片技術。在HSDPA的引進中,無需對硬件做任何的改動,僅需軟件升級即可實現。


作者:武麗紅   來源:泰爾網

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