HSPDA的引入對R99/R4的影響

　　HSDPA以下行高達(dá)14.4Mbit/s的速率，越來越受到業(yè)界的關(guān)注，在3G牌照發(fā)放后，預(yù)計(jì)各家運(yùn)營商會大力部署HSDPA。在這里就HSDPA的引入對R99/R4的影響做一探討。

　　一、HDSPA技術(shù)概述

　　HSDPA是在WCDMAR99/R4的基礎(chǔ)上的平滑演進(jìn)，不會對原有網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生重大影響，但能夠?qū)⒆罡呦滦兴俾蕪?.668Mbit/s提高到14.4Mbit/s。

　　HSDPA引入了以下幾項(xiàng)核心技術(shù)：

　　●自適應(yīng)調(diào)制與編碼（AdaptiveModulationand Coding or AMC）

　　●混合自動重發(fā)請求（HybridAutomaticRequestor H-ARQ）

　　●快速調(diào)度算法（FastScheduling）

　　自適應(yīng)調(diào)制與編碼是基于無線條件和終端能力進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)制和編碼，它可以根據(jù)UE所測量的下行信道條件優(yōu)選調(diào)制和編碼方式,提高下行鏈路的吞吐量。

　　混合自動重發(fā)請求是前向糾錯編碼FEC和ARQ技術(shù)的結(jié)合，即結(jié)合了自動重發(fā)與前向糾錯的容錯恢復(fù)機(jī)制，并使用合并前后含有相同數(shù)據(jù)單元的機(jī)制或重傳信息塊的增量冗余機(jī)制，帶來更低的剩余誤塊率，從而減少高層協(xié)議RLC層的重發(fā)和降低下行分組包的發(fā)送時延與環(huán)回時延。

　　快速調(diào)度算法是在動態(tài)復(fù)雜的無線環(huán)境下使多用戶更有效地使用無線資源,提高整個扇區(qū)的吞吐量。調(diào)度算法功能實(shí)現(xiàn)于基站，采用了時分加碼分的技術(shù)，而且用戶對于共享信道的使用權(quán)每一個2ms無線子幀都可以重新調(diào)度，反應(yīng)速度大大提高。

　　二、HSDPA與R99/R4特點(diǎn)比較

　　由于HSDPA采用了以上關(guān)鍵技術(shù)，使得HSDPA與R99/R4比較而言具有非常大的優(yōu)勢，表1為二者主要特性比較。

　　R99/R4HSDPA

　　系統(tǒng)容量(Mbps)2.66814.4

　　系統(tǒng)切換異頻硬切換/同頻軟切換/同頻更軟切換/系統(tǒng)間切換HS-PDSCH只有硬切換

　　功率控制開環(huán)功控、閉環(huán)功控、外環(huán)功控、快速功控、慢速功控HS-PDSCH信道使用慢速功控或者不使用功控

　　調(diào)制方式QPSKQPSK;16QAM

　　鏈路適應(yīng)技術(shù)使用快速功控和軟切換AMC，HARQ，短楨和快速信道反饋

　　比特加擾——僅HS-PDSCH使用

　　MSC-hs——用來進(jìn)行快速調(diào)度

　　楨長（ms）102

　　信道反饋時延（ms）100（至少）5.67

　　碼資源分配DPCH：盡量保持碼表利用率高HS-PDSCH：連續(xù)分配SF=16;

　　HS-SCCH：同DPCH

　　從以上比較可以看出，由于HSDPA是在保證功率的前提下，根據(jù)信道的條件而改變速率，也就是恒功率、變速率；而對于R99/R4來講，則是在保證業(yè)務(wù)速率的前提下，根據(jù)信道的條件調(diào)整功率，既恒速率、變功率。由于HS-PDSCH信道不支持軟切換，因此沒有切換增益。要實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸，必須具備良好的無線環(huán)境、傳輸距離相對較近，這樣看來HSDPA更適合于室內(nèi)覆蓋及室外微小區(qū)覆蓋。

　　三、HSDPA的引入對R99/R4的影響

　　1.HSDPA帶來的系統(tǒng)變化

　　由于HSDPA引入了新的算法和業(yè)務(wù)信道，因此對原有的R99/R4帶來了一定變化，主要體現(xiàn)在RAN和UE上。

　　首先，我們來看一下RAN的變化。

　　HSDPA功能主要是對NodeB修改比較大，如果在原有設(shè)備中考慮了HSDPA功能升級要求（如16QAM、緩沖器及處理器的性能等），一般來講實(shí)現(xiàn)HSDPA功能不需要硬件升級，只要軟件升級即可，所以現(xiàn)在很多廠家都宣稱可通過軟件升級支持HSDPA功能。實(shí)現(xiàn)這個功能難度不是太大，關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)的性能，所以HSDPA技術(shù)實(shí)現(xiàn)后的真正性能需要驗(yàn)證。

　　一般來說，HSDPA的引入對RNC的影響較小，RNC僅需要進(jìn)行軟件升級即可，需要進(jìn)行RRM算法升級、接口協(xié)議變更以及傳輸接口資源的增加。

　　下面，我們來看一下UE的變化。

　　HSDPA網(wǎng)絡(luò)既支持具有HSDPA功能的終端也支持不具有HSDPA功能的終端，具有HSDPA功能的終端需要具有更快的處理芯片、更大的存儲空間、更先進(jìn)的接受算法和處理、支持16QAM解調(diào)處理、支持多種解碼處理、支持MAC-hs處理、支持多碼道處理等特性。目前，規(guī)范定義了12類HSDPA的終端，不同種類的終端業(yè)務(wù)速率各不相同。

　　2.HSDPA帶來的網(wǎng)絡(luò)影響

　　*HSDPA對R99/R4容量的影響

　　下面主要從碼資源和功率資源來分析一下HSDPA與R99/R4的相互影響

　�。�1）碼資源

　　我們首先來回顧一下HSDPA碼資源的分配特點(diǎn)和原則，HS-PDSCH信道化碼的擴(kuò)頻因子固定為16。

　　由于HSDPA是WCDMA中的一種高速共享的下行技術(shù)，其技術(shù)特點(diǎn)之一就是碼資源方面的高速擴(kuò)頻碼和多碼傳輸技術(shù)，因此它對碼資源的需求是非常大的。在HSDPA的3種專用的物理信道HS-PDSCH、HS-SCCH、HS-DPCCH中，HS-PDSCH的分配對整個小區(qū)的碼資源影響最大。

　　在R99網(wǎng)絡(luò)中，CS12.2k業(yè)務(wù)的下行SF=128，除去公共信道開銷，系統(tǒng)大約支持123～124個用戶。但當(dāng)在R99網(wǎng)絡(luò)中升級了HSDPA技術(shù)后，由于分給HSDPA一定的碼資源，會對原來的R99網(wǎng)絡(luò)造成一定的影響。因此在碼資源使用方面，特別需要要考慮HSDPA對R99/R4網(wǎng)絡(luò)的影響，合理分配如采用靜態(tài)預(yù)留碼資源管理算法，預(yù)留給HSDPA的碼資源要兼顧HSDPA下行吞吐量和R99/R4業(yè)務(wù)需求，盡可能不局限R99/R4的可用碼資源，以保證電路域業(yè)務(wù)不受影響。預(yù)留碼資源可以根據(jù)混合業(yè)務(wù)的比例通過參數(shù)適當(dāng)配置，比如預(yù)留10個SF＝16的OVSF碼給HSDPA的配置選擇，它可以支持足夠大的HSDPA下行速率，又可兼顧R99/R4的需求，這時剩余的碼資源可以支持2個HS-SCCH和42個SF128(s)(話音+信令)。

　�。�2）功率資源

　　引入HSDPA功能后，對于功率控制則增加了HSDPA總功率資源的分配和HSDPA相關(guān)物理信道的功率控制的功率控制方法。

　　在HSDPA和R99之間分配業(yè)務(wù)功率，最終影響網(wǎng)絡(luò)流量和用戶數(shù)目的關(guān)鍵因素是功率分配比例。



　　圖１給出了從功率的角度說明HSDPA對R99/R4的影響。在業(yè)務(wù)發(fā)展初期，由于R99網(wǎng)絡(luò)會有比較多的功率冗余，因此可以預(yù)留較多的功率資源給HSDPA而不會引起R99的容量陡降；當(dāng)這些預(yù)留功率用于HSDPA業(yè)務(wù)發(fā)送時候，會對R99用戶產(chǎn)生一定的同頻干擾，最惡劣的情況下如圖中紅線所示，會造成R99容量損失；夾在兩條曲線的中間部分，是HSDPA可能帶來的R99容量損失，這與實(shí)際使用于HSDPA業(yè)務(wù)的功率有關(guān)。

　　需注意的是HSDPA對下行功率使用的突發(fā)特性會對R99/R4業(yè)務(wù)造成影響，在功率資源的分配上應(yīng)給R99/R4業(yè)務(wù)保留適當(dāng)?shù)挠嗔恳詼p輕這種影響，但這又會影響HSDPA吞吐量。在載頻共享的部署方式下，應(yīng)該盡量把非實(shí)時的分組域業(yè)務(wù)用HSDPA承載，而不是用R99/R4的PS384，PS128等專用信道承載。這是因?yàn)镠SDPA下行吞吐量的高效率，帶來無線資源的使用效率提高，業(yè)務(wù)應(yīng)用的時延降低，網(wǎng)絡(luò)平均下行負(fù)載降低的優(yōu)勢。

　　□HSDPA對覆蓋的影響

　　對于無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)劃所依據(jù)的上行鏈路而言，R99/R4的設(shè)計(jì)中城市一般是以CS64為上行保證的業(yè)務(wù)承載，也就是說小區(qū)的最大覆蓋半徑是以該業(yè)務(wù)承載為基準(zhǔn)的，因而可提供該業(yè)務(wù)承載的連續(xù)覆蓋，小區(qū)邊緣可以以上行PS64配合下行PS64，PS128或PS384提供分組高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。由于HSDPA在上行增加了物理層的HS-DPCCH信道用于傳送UE上報(bào)的下行無線信道質(zhì)量CQI和以前發(fā)送數(shù)據(jù)是否被正確接收的反饋信息(ACK/NACK)，它要占用一定的UE功率。對比R99/R4版本信道DPDCH/DPCCH的QoS要求，HS-DPCCH 信道在保持不變的ACK/NACK的誤碼率及CQI的誤塊率要求的情況下需要較高的 Eb/No，從而影響原先以R99/R4設(shè)計(jì)的的上行覆蓋。

　　但根據(jù)在城區(qū)典型環(huán)境下的仿真研究結(jié)果看，由此引起的差異很小，所以基于R99/R4中上行CS64為覆蓋基準(zhǔn)設(shè)計(jì)的無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該基本適用于HSDPA，相應(yīng)的HSDPA可以用上行PS64專用信道配合下行HSDPA在小區(qū)邊緣提供分組高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。況且，部署HSDPA的小區(qū)大多在城市發(fā)達(dá)區(qū)域，這些區(qū)域又大多是容量或干擾受限的區(qū)域，這時小區(qū)的覆蓋半徑是基于容量仿真的結(jié)果，所以基于鏈路預(yù)算的上行覆蓋差異更不應(yīng)成為問題。在這個意義上，一個規(guī)劃合理的R99/R4版本的無線網(wǎng)絡(luò)，其結(jié)構(gòu)應(yīng)該對技術(shù)的演進(jìn)具有良好的可演進(jìn)性，并不需要對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)做大的調(diào)整。

　　□HSDPA對傳輸網(wǎng)的影響

　　由于HSDPA的引入，帶來了NodeB容量的增加以及用戶話務(wù)模型的變化，小區(qū)的峰值吞吐量會增至原來的四倍，平均吞吐量增至原來的兩倍，這將對Iub接口的傳輸資源要求大大提升，必須對原有Iub接口進(jìn)行重新規(guī)劃。

　　同樣，Iub接口流量的增加帶來了Iu接口的傳輸能力的提高，對RNC和SGSN的處理能力明顯提高，需要對此進(jìn)行重新估算


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