如何理解HSDPA新增物理信道

2015-10-20 14:00:00
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1HSDPA的引入


众所周知,HSDPA的引入是为了解决R99 PS业务下行速率过低问题。这是一项新技术,用简洁的语言来归纳其原理就是用多码道共享来实现高速下行分组接入。


2HSDPA的关键技术


实现较高的下行数传速率,HSDPA主要运用了一下几个关键技术:

1多码道资源共享

2、基于信道质量的自适应编码与调制/AMC

3、混合自动重传/HARQ

4、高阶调制

5、采用2ms短帧


3HSDPA引入的物理信道


HSDPA引入的物理信道很少,共引入了三条物理信道,都以HS开头,且对应HSDPA三项关键技术,分别是:


HS-PDSCH——多码道资源共享技术

HS-DPCCH——基于信道质量的自适应编码与调制/AMC技术

HS-SCCH——混合自动重传/HARQ技术


首先是多码道资源共享,这里的码道指的就是HS-PDSCH,高速物理下行共享信道。其次是基于信道质量的自适应编码与调制,UTRAN怎么才能知道无线信道质量?是由UE测量,然后上报给NodeB的。那上报的CQI是通过哪条信道上报的呢?就是通过HS-DPCCH,高速专用物理控制信道上报的。最后是混合自动重传,HARQ需要的参数都是通过HS-SCCH高速共享控制信道来传的。




结合HSDPA的主要过程来理解三条物理信道的作用


要启动HSDPA需要满足多个条件,首先UTRAN有个门限,只有当速率大于这个门限的时候,才能启动HSDPA。这个门限一般都是384K。其次是开户速率,开户速率太低的话,那也是不可能启动HSDPA的。最后参数配置得正确,基站工作正常,小区激活且开通了HSDPA功能。


满足上述条件之后,可以启动HSDPA了,UE接入小区后,在HS-DPCCH上上报CQI之后,NodeB也选择了调制和编码方式,但是随着CQI的不断变化,NodeB也会选择不同的调制和编码方式。与此同时,NodeB还要决定用多少资源来给UE使用。这些信息都是通过HS-DPCCH来反馈和传送。HS-DPCCH数据速率为15Kbps,SF=256,采用2ms的短帧,承载HSDPA的两种上行物理层信令:ACK/NACK和CQI。CQI:信道质量指示,ACK/NACK:指示数据是否正确,ACK表示没错,NACK表示出错,需要重传,只有数据传输时才发送。




HS-DPCCH带宽有限,传送CQI和ACK/NACK后,基本不能传送其他信息,HS-SCCH上承载的就是调度信息,不仅包括UE可以使用哪些资源,还包括混合重传的参数,告诉UE哪些是重传的数据需要合并等。每条HS-SCCH在2ms内只能调度一个UE,而UE可以监听最多4条HS-SCCH。HS-SCCH映射用户的数据属性信息有Xue、Xccs、Xms、Xrv、Xtbs、Xhap、Xnd


?Xue是UE ID,用于确定该HS-SCCH是发给哪个UE的。

?Xccs是信道码集合信息,即HS-PDSCH使用了哪几个信道码。

?Xms是调制方式,是使用QPSK还是16QAM。

?Xrv是冗余版本,用于控制速率匹配时的打孔方式、16QAM的星座图以及接收端的重传合并方式。

?Xtbs指明传输块的大小。

?Xhap指明本次传输使用的是哪个HARQ进程。

?Xnd指明本次数据传输的是新数据还是重传数据。





那么UE在哪里能找到NodeB贡献的资源呢?HS-PDSCH就是可共享的资源,UE在某个时间内可以使用的HS-PDSCH越多,下载速率就会越大。HS-PDSCH的OVSF码是固定的16位,所以最多应该16条这样的共享信道。但是对于基站来说,除了HS-PDSCH,还有其他物理信道,所以不能把所有的码字都分给HS-PDSCH来用,所以最多可以拿出15个16位的OVSF码来给HSDPA用,但是这样的后果是小区没有多余的码字分配给DCH使用,其他业务将不能发起,一般情况可分配5-10个码给HSDPA使用。


这里不得不说一下极限速率问题,极限速率是跟HS-PDSCH信道数,调制和编码方式有关的。一条HS-PDSCH的速率是固定的,即3.84Mcps/16=240Kbps这个是所有HSDPA计算极限速率的基础。考虑不同场合,就是乘以不同的倍数而已。例如无线环境好,采用16QAM调制方式,编码效率是1,系统配置15个HS-PDSCH并且全部分给一个UE使用,则极限速率为240Kbps*4*1*15=14.4Mbps。因为采用的是16QAM,一个符号可以表示4个bit的含义,所以*4,;编码效率是1,所有bit都是有用bit,所以*1;因为15个码道都给一个UE使用,所以*15。如果采用64QAM,一个符号可以表示6个bit,此时极限速率就是240Kbps*6*1*15=21.6Mbps


最后,大家来整理下HSDPA的整个过程:

?UE在HS-DPCCH上上报CQI等信息,根据UE上报的CQI,NodeB内的调度模块对不同的用户进行评估,考虑它们的信道条件、每个用户的数据缓冲区的数据量以及最近一次的服务时间等因素。

?决定好服务的用户后,NodeB确定HS-PDSCH的参数。

?NodeB在发送HS-PDSCH之前,先发送HS-SCCH通知UE一些必要的参数。

?UE监测HS-SCCH,监测是否有发送给自己的信息,如果有的话,UE开始接收HS-PDSCH并进行缓存。

?根据HS-SCCH上的信息,终端可以判断在HS-PDSCH上接收到的数据是否需要和softbuffer中的数据进行合并。

?UE对在HS-PDSCH上接收到的数据进行解调,并根据CRC结果在上行HS-DPCCH上发送响应ACK/NACK。如果NodeB收到了NACK,会进行数据的重发,直到收到终端的ACK消息或者打到最大重传次数。



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