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HSDPA技术特点及网络部署(转)

原创 Linux操作系统 作者:jcszjswkzhou 时间:2018-12-31 16:00:04 0 删除 编辑
3GR4网络已经能够为用户提供高速的WAP、流媒体等数据增值业务,但对于高端的企业、行业用户以及使用PDA和数据卡类用户而言,往往对业务速率和质量有更高的要求。R4网络虽能提供达到384kbit/s的峰值速率,但小区容量比较有限(最多7个用户同时使用)。无论从业务速率还是质量上来讲,与目前比较普及的WLAN、蓝牙等无线接入技术相比均有较大的差距。HSDPA(高速下行分组接入)的引入就是为了进一步提升3G网络的数据业务能力,使用户在移动环境中享受更高的业务质量。与R4网络相比,在峰值速率、吞吐量、业务时延、每比特投资等方面都有明显的提高。

  HSDPA标准提出3GPP的R5版本,是对R4无线网络的平滑演进,并不影响R4核心网和已有的业务定义。HSDPA主要通过下行共享传输信道、快速链路适配自适应调制编码、混合自动重传(HARQ)和快速调度等关键技术提高网络的下行分组接入速率,减少下行分组传送延迟,适合于交互类、背景类业务以及流媒体类业务。

  HSDPA网络设备在2005年由主流的设备厂商陆续推出,经过国内外运营商的实验室和预商用测试,在2006年已有美国和欧洲的运营商部署了HSDPA商用网络。终端设备相对比较滞后,手机产品不多,但卡类产品发展迅速。目前的终端虽大多只能提供1.8Mbit/s下行速率,但也已大大超过了R4网络的峰值速率。

  HSDPA技术从一出现就受到运营商的广泛关注,运营商期望通过部署网络能给用户提供更高质量的业务。但同时也需注意到,部署HSDPA网络时,在处理HSDPA与R4网络的共存、部署时机、载频使用、覆盖范围等方面需深入而全面的考虑。

  一、HSDPA技术特点

  HSDPA网络与R4网络的主要区别在于无线网。HSDPA基站新增了一些关键技术提高下行速率,如原有的R4基站在产品设计时没有考虑演进到HSDPA,设备可能需要更换硬件升级。RNC的改进多可通过软件升级实现,相对比较容易。另外,由于HSDPA的数据吞吐量非常高,传输网络、传输设备的接口等都可能会随之改进。核心网分组域只有非常少的改动,主要集中在分组域,分组域设备应具备满足HSDPA业务要求的数据转发速率和QoS体系应包括HSDPA业务。

  HSDPA终端和R4终端也有明显的区别。原有的R4终端不能再接入到HSDPA网络,而HSDPA终端则具备向下兼容的能力,可接入到R4网络。

  从HSDPA的协议结构来看,主要在基站新增了MAC-hs实体,完成基站和UE之间的快速功率控制,进行调制和编码方式选择、快速调度、HARQ等。具体如图1所示。

下面重点分析基站和终端的功能变化。

  *基站改进

  基站新增功能包括接收到分组包后进行调度和缓存,支持H-ARQ重传,对上行反馈信息进行解码,对SRNC的流量进行控制等。如图2所示。

  *终端改进

  终端新增功能包括新增支持16QAM解调方式,支持ARQ重传、软缓存器和合并器,支持快速上行反馈和编码等。如图3所示。

  二、技术特点

  1.新增信道

  HSDPA引入三种新的信道。

  (1)HS-DSCH(高速数据共享信道),下行链路,负责传输用户数据,映射为物理层的HS-PDSCH(高速物理数据共享信道)。

  (2)HS-SCCH(高速共享控制信道),下行链路,负责传输对HS-DSCH信道解码所必须的控制信息的物理层控制信道。

  (3)HS-DPCCH(高速专用物理控制信道),上行链路,负责传输必要的控制信息,主要是对ARQ的响应以及下行链路质量的反馈信息。

  其中,HS-DSCH信道的共享方式有两种:最基本的方式是时分复用,即按时间段分给不同的用户使用,这样HS-DSCH信道码每次只分配给一个用户使用;另一种就是码分复用,在码资源有限的情况下,同一时刻,多个用户可以同时传输数据。

  2.高阶调制

  HS-DSCH除了支持R4中使用的QPSK调制方式外,还支持使用16QAM调制方式。16QAM可以达到比QPSK高一倍的峰值速率,对抗干扰性能比QPSK好,通过在信道条件好的环境采用16QAM调制方式,系统可以提供更高的数据速率,更加有效地利用带宽。

  3.更短的时间间隔

  与R4的10ms、15时隙的无线帧相比,HSDPA的时间间隔是2ms、3时隙。这意味着HSDPA的信道码也可以每2ms进行一次动态分配,这极大地提高了链路适配性能和无线信道调度效率。

  4.快速链路适配

  更短的时间间隔使HSDPA系统可以监测瞬间的无线信道变化情况,如路径损耗、阴影效应、快衰落、干扰变化等。调整传输参数,并在信道允许的条件下采用高阶调制方式,以这种方式处理短时间内数据速率变化的业务比R4的功率控制方式更为有效。

  5.快速调度

  快速调度性能决定了在给定时间内共享信道给哪个用户使用,其目的是将信道资源用于无线条件最好的用户。调度可以根据无线信道质量来分配,可以采用的调度算法有三种。

  *轮询:不考虑信道条件,周期性地给用户分配信道,该方式简单,但导致系统性能差。

  *最大C/I:给信道条件最好的用户分配信道,该方式的系统吞吐率和效率都很高,但是对用户来讲不是一种公平的算法。

  *均衡公平:给信道条件相对较好(如C/I,时延,平均速率等)的用户,保持相对较高的吞吐率,对用户来讲相对公平。

  实际应用中,多采用均衡公平算法,达到小区吞吐率和用户公平性的折衷。实现在更好地使用信道条件的同时,确保为所有用户提供有保证的最低速率。

  6.快速混合自动重传请求

  利用快速混合自动重传请求(FastHybridARQ)性能,用户在解码前能够快速请求丢失的信息和合并信息(软合并方式),提高容错能力。快速重传错误的数据包可以有效减少空中接口的往返延迟,终端通过接收的数据包的分集合并可以提高解码性能。

  三、HSDPA网络部署

  到目前为止,HSDPA在国外已有一定规模的商用,网络和终端都已比较成熟。国内运营商如果明年开始建网,应该说已具备商用部署条件。

  HSDPA的部署是在3G网络建设的初期还是后期引入,采用独立载频还是与R4共用同一载频,网络的覆盖区域和选网如何考虑,是运营商关心的几个主要问题。

  1.初期部署

  丰富的数据业务是3G的优势所在。数据业务的使用一般会占用比较高的系统资源,如R4单小区最高只能同时支持7个384kbit/s的用户。在一些真正需求高速数据业务的区域,这样的系统容量显然不能满足。如果在这些区域引入HSDPA,利用其较高的频谱效率,


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