HSUPA-HSUPA原理-20070328-A-10

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,HSUPA,原理,UMTS,网络规划部,2007,年,3,月,课程目标,HSUPA,的特性,HSUPA,的,MAC,层、物理层,HSUPA,的调度原理,HSUPA,的功率控制,学习完本课程，您将能够熟悉：,课时：,2,小时,目 录,T,第二章,HSUPA MAC,层,第一章,HSUPA,特性,第三章,HSUPA,物理层,第四章,HSUPA,调度原理,第五章,HSUPA,功率控制,R99,上行链路的局限性与,HSUPA,特点,时延大,上行速率低,小区上行容量低,高峰值速率,5.76Mbps,高速率时的上行覆盖改善,20,50,提高上行容量,30,100%,减小时延,快速调度与资源控制,改善,QoS,的支持,R99,上行链路特性,HSUPA,上行链路特性,HSUPA,特性,Release 6,的重要特性,多路高速信道接收于,NodeB,可能来自于不同,UE,，也可能来自于相同的,UE,多用户干扰共享,多个用户在快速调度基础上以指定速率与功率发射,E-DPDCH,E-DPDCH,E-DPDCH,E-DPDCH,R99,与,HSUPA,的对比,最小,10ms,的,TTI,最小,2ms,（初期,10ms,）的,TTI,慢速资源请求与分配机制（,at RNC,）,快速资源请求与分配机制（,at Node B),低效率的专用资源分配,应用于时延敏感业务的专用资源分配,传统,ARQ,机制实现高层重传,HARQ,机制实现物理层快速重传,传输信道复用到物理信道,逻辑信道复用到,MAC,层,Release 99,HSUPA,HSUPA,与,HSDPA,的对比,新增高速下行共享信道,增强能力的上行专用信道,单一服务小区（业务信道没有软切换）,可以有软切换,自适应调制,/,编码,快速功控,多用户共享,NodeB,的功率与码资源用户,多用户导致,RoT,抬升，,NodeB,在用户间分配资源,HS,D,PA,HS,U,PA,物理层快速重传的,HARQ,机制,HSUPA UE,类别与能力,对于,10ms TTI,来说，最大速率不会超过,2000kbps,目 录,T,第二章,HSUPA MAC,层,第一章,HSUPA,特性,第三章,HSUPA,物理层,第四章,HSUPA,调度原理,第五章,HSUPA,功率控制,HSUPA,协议栈,MAC-e,与,MAC-,es,是,Release 6,新增实体,UE,侧,MAC,结构,UE,侧,MAC-,es/e,细节,UTRAN,侧,MAC,结构,Node B,侧,Mac-e,细节,在,Node B,中，对每一个,UE,都有一个,MAC-e,实体，以及一个,E-DCH,调度器。,MAC-e,和,E-DCH,调度器处理,Node B,中与,HSUPA,相关的功能,RNC,侧,Mac-,es,细节,对于每个,UE,，,SRNC,中都有一个,MAC-,es,实体。,MAC-,es,子层处理与,E-DCH,相关且,Node B,中的,MAC-e,实体没有覆盖的功能,MAC-,es/e,PDU,目 录,T,第二章,HSUPA MAC,层,第一章,HSUPA,特性,第三章,HSUPA,物理层,第四章,HSUPA,调度原理,第五章,HSUPA,功率控制,信道映射,我司现在未实现,DCCH,到,HS-DSCH/E-DCH,的映射,HSUPA,新增信道,上行传输信道,E-DCH,：承载高速上行数据,上行物理信道,E-DPDCH,：承载,E-DCH PDUs,E-DPCCH,：承载,E-DPDCH,的控制信息,下行物理信道,E-HICH,：承载,E-DCH,的,HARQ ACK/NACK,指示消息,E-AGCH,：承载由调度程序确定的绝对授权信息,E-RGCH,：承载由调度程序确定的相对授权信息,HSUPA,物理层信息交互过程,UE,通过,E-DPDCH,发送携带,Buffer,状态和,UPH,等信息的,SI,请求,Node B,通过,E-AGCH,分配资源给,UE,（绝对授权过程）或,E-RGCH,指示调整功率（相对授权过程）,UE,在,E-DPDCH,上发送,MAC-e PDU,（业务或信令数据），并通过,E-DPCCH,发送解调该,PDU,所需的控制信息及,happy bit,（指示对当前分配速率是否满意）,Node B,通过,E-HICH,向,UE,反馈是否成功解调该,PDU,E-DPDCH E-DPCCH E-AGCH/RGCH E-HICH,Node B,E-DPDCH / E-DPCCH,组成,Header,MAC-e PDU (payload),SI,Padding,E-DPDCH,（子）帧组成,RSN,E-TFCI,Happy bit,E-DPCCH,子帧组成,2bit 7bit 1bit,Happy bit : UE,告诉,Node B,授权速率是否满足需求,TTI,SF=256,E-DPDCH / E-DPCCH,帧格式,E-DPDCH/E-DPCCH,都与上行,DPCCH,保持帧对齐,调制方式：,BPSK,带,I/Q,支路,当,E-DCH,的,TTI,为,10ms,时，,E-DPCCH,子帧内容将重复发送共,5,次,E-DPDCH / E-DPCCH,时隙格式,c,Channel Bit Rate (kbps),SF,Bits/ Frame,Bits/ Subframe,Bits/Slot,N,data,0,15,256,150,30,10,1,30,128,300,60,20,2,60,64,600,120,40,3,120,32,1200,240,80,4,240,16,2400,480,160,5,480,8,4800,960,320,6,960,4,9600,1920,640,7,1920,2,19200,3840,1280,Slot Format #i,Channel Bit Rate (kbps),SF,Bits/ Frame,Bits/ Subframe,Bits/Slot,N,data,0,15,256,150,30,10,E-DPDCH,时隙格式,E-DPCCH,时隙格式,E-DPDCH I/Q,信道映射,C,ed,k,:,channelization,code,ed,k,: gain factor for E-DPDCH,Iq,ed,k,: Determines the I/Q branch mapping,Iq,ed,k = 1, maps to I branch,Iq,ed,k = j, maps to Q branch,Nmax-dpdch,HS-DSCH configured,E-DPDCHk,iqed,k,0,No/Yes,E-DPDCH1,1,E-DPDCH2,j,E-DPDCH3,1,E-DPDCH4,j,1,No,E-DPDCH1,j,E-DPDCH2,1,1,Yes,E-DPDCH1,1,E-DPDCH2,j,码资源分配,E-DPCCH,使用的信道码是：,C,ec,=C,ch,256,1,E-DPDCH,k,使用的信道码是：,C,ed,k,，根据,N,max-dpdch,和扩频因子确定,C,ed,k,，具体规则参见下表：,N,max-dpdch,E-DPDCH,k,Channelization,code,Ced,k,0,E-DPDCH1,Cch,SF,SF/4 if SF,4,Cch,2,1 if SF=2,E-DPDCH2,Cch,4,1 if SF=4,Cch,2,1 if SF=2,E-DPDCH3,E-DPDCH4,Cch,4,1,1,E-DPDCH1,Cch,SF,SF/2,E-DPDCH2,Cch,4,2 if SF=4,Cch,2,1 if SF=2,下行信道,E-AGCH,承载最大允许的,E-DPDCH/DPCCH,比例,承载,HARQ,控制信息,E-RGCH,承载一个简单命令，指示在当前授权基础上增、减或保持,E-HICH,向,UE,反馈前一个数据传送成功,(Ack),或失败,(Nack),Up / Hold / Down,T/P Grant,HARQ Control,E-AGCH,（子）帧组成,E-HICH,（子）帧组成,TTI,Ack / Nack,E-RGCH,（子）帧组成,SF=256,SF=128,授权机制,(Grant),绝对授权,(Absolute Grant),由,E-DCH,服务小区的,E-AGCH,信道承载,授权方式：一个索引（共,31,个索引值），用于表示,Traffic-to-Pilot,ratio(E,-DPDCH/DPCCH),授权值意义,: UE,当前可以使用的最大功率比,(E-DPDCH/DPCCH),相对授权,(Relative Grant),RG,携带一个指示,UE”,升,/,保持,/,降,”,现有发射功率的命令,Serving RG,由,E-DCH,服务,RLs,中的所有小区发送,Non-serving RG,由非,E-DCH,服务,RLs,的,E-RGCH,发送,E-AGCH,帧格式,E-AGCH,是一个下行公共信道,固定速率,30kbps,调整方式：,QPSK,SF=256,E-AGCH,承载小区中所有,UE,的,E-DCH,绝对授权信息,TTI,根据,E-DCH,可选,2ms,或,10ms,，如果,E-DCH,的,TTI,为,10ms,，那,E-AGCH,要么在,5,个子帧上发送相同的内容，要么只在其中一个子帧上发送,UE,仅仅监听,E-DCH,服务小区的,E-AGCH,绝对授权值映射,实际的授权值,(T/P),参考下表,Absolute Grant Value,Index,Absolute Grant Value,Index,Absolute Grant Value,Index,(168/15),2,x6,31,(119/15),2,20,(34/15),2,9,(150/15),2,x6,30,(106/15),2,1,9,(30/15),2,8,(168/15),2,x4,2,9,(95/15),2,1,8,(27/15),2,7,(150/15),2,x4,2,8,(84/15),2,1,7,(24/15),2,6,(134/15),2,x4,2,7,(75/15),2,1,6,(19/15),2,5,(119/15),2,x4,2,6,(67/15),2,1,5,(15/15),2,4,(150/15),2,x2,2,5,(60/15),2,1,4,(11/15),2,3,(95/15),2,x4,2,4,(53/15),2,1,3,(7/15),2,2,(168/15),2,2,3,(47/15),2,1,2,ZERO_GRANT,*,1,(150/15),2,2,2,(42/15),2,1,1,INACTIVE,*,0,(134/15),2,2,1,(38/15),2,10,*该值请参考,3GPP TS 25.321,E-AGCH,帧定时,在,P-CCPCH,之后偏置,2slot,E-RGCH,帧格式,传送相对授权,(+1,0,-1,或,0,-1),给,UE,的专用下行物理信道,与,E-HICH,信道的帧格式是相同的，采用相同的信道化码,SF=128,调制方式：,QPSK,E-DCH,激活集中所有小区都发送,E-RGCH,E-RGCH,相对授权值映射,Command,RG Value (,服务,E-DCH,无线链路集,),RG Value (,非服务,E-DCH,无线链路集,),UP,+1,not allowed,HOLD,0,0,DOWN,-1,-1,主服务小区发送,+1,0,-1,，非主服务小区只发送,0,-1,SG,表,SG,cur,是上一帧调度功率状态,SG,req,是本,TTI,请求速率所需的功率,当,SG,req,SG,cur AGThreshold,，使用,E-AGCH,调整功率，否则都使用,E-RGCH,调整功率,Index,Scheduled Grant,Index,Scheduled Grant,Index,Scheduled Grant,37,(168/15),2,*6,24,(95/15),2,11,(21/15),2,36,(150/15),2,*6,23,(84/15),2,10,(19/15),2,35,(168/15),2,*4,22,(75/15),2,9,(17/15),2,34,(150/15),2,*4,21,(67/15),2,8,(15/15),2,33,(134/15),2,*4,20,(60/15),2,7,(13/15),2,32,(119/15),2,*4,19,(53/15),2,6,(12/15),2,31,(150/15),2,*2,18,(47/15),2,5,(11/15),2,30,(95/15),2,*4,17,(42/15),2,4,(9/15),2,29,(168/15),2,16,(38/15),2,3,(8/15),2,28,(150/15),2,15,(34/15),2,2,(7/15),2,27,(134/15),2,14,(30/15),2,1,(6/15),2,26,(119/15),2,13,(27/15),2,0,(5/15),2,25,(106/15),2,12,(24/15),2,UE,与,Node B,的典型交互过程,UE,发送请求,SI(UE,缓存状态与可用功率,),与,Happy bit,Node B,根据,SI,得到请求速率,Node B,根据请求速率查出,SGreq,，并与,SGcur,比较,大于,AGThreshold,小于等于,AGThreshold,使用,AG,授权,使用,RG,授权,根据,AG,或,RG,授权调整功率，并指示是否,Happy,NodeB,U,U,UE,E-RGCH/P-CCPCH/DPCH,定时关系,每个时隙都承载一个相对授权命令,如果小区不属于,E-DCH,服务,RLs,相对授权信息在,15,个连续时隙（,10ms,）发送,如果小区属于,E-DCH,服务,RLs,10ms TTI,：相对授权信息在,12,个连续时隙（,8ms,）发送,2ms TTI,：相对授权信息在,3,个连续时隙（,2ms,）发送,E-RGCH,定时关系,当发送,E-RGCH,的小区属于服务,E-DCH,无线链路集时，,E-RGCH,的帧偏移符合：,1.,如果,E-DCH TTI,是,10ms,，,E-RGCH,相对,P-CCPCH,的帧偏移满足：,2.,如果,E-DCH TTI,是,2ms,，,E-RGCH,相对,P-CCPCH,的帧偏移满足：,当发送,E-RGCH,的小区不属于服务,E-DCH,无线链路集时,E-RGCH,相对,P-CCPCH,的帧偏移为,= 5120 chips,E-HICH,帧格式,传送,HARQ,Ack/Nack,给,UE,的专用下行物理信道,与,E-RGCH,信道的帧格式是相同的，采用相同的信道化码,SF=128,调制方式：,QPSK,E-DCH,激活集中所有小区都发送,E-HICH,Ack/Nack,的指示,Ack,=+1,服务,RLs,反馈的,Nack,=-1,非服务,RLs,反馈的,Nack,=0 (DTX),UE,最多能从,4,个小区接收,E-HICH,E-HICH,定时关系,当,E-DCH TTI,为,10ms,时，,E-HICH,相对,P-CCPCH,的帧偏移为 个码片,当,E-DCH TTI,为,2ms,时，,E-HICH,相对,P-CCPCH,的帧偏移为 个码片,如何达到峰值,5.76Mbps,有以下几个前提条件：,没有重传,上行资源可用,编码效率,1,多码传输：,2SF4+2SF2,2ms TTI,SF=4,的,E-DPDCH,帧,SF=4,TTI=2ms,coding rate=1,每子帧最大负载为,1920bits,，即,960kbps,1920 bits payload,1920 bits parity,1920 bits parity,1920 bits system,1920 bits symbols,1920 bits symbols,7680 chips,1/3,编码,打孔,BPSK,调制,扩频,(SF=4),2ms,7680chips/2ms=3.84Mcps,SF=2,的,E-DPDCH,帧,SF=2,TTI=2ms,coding rate=1,每子帧最大负载为,3840bits,，即,1920kbps,3840 bits payload,3840 bits parity,3840 bits parity,3840 bits system,3840 bits symbols,3840 bits symbols,7680 chips,1/3,编码,打孔,BPSK,调制,扩频,(SF=2),2ms,7680chips/2ms=3.84Mcps,多码传输,SI,SI+data,Retransmission,1234,E-DPDCH,E-DPCCH,E-AGCH,E-RGCH,E-HICH,1.,2.,3.,4.,Grant,Ack/Nack,Control Info,10ms,1416ms,8ms,30ms, 1 2 3 4 5 6,目 录,T,第二章,HSUPA MAC,层,第一章,HSUPA,特性,第三章,HSUPA,物理层,第四章,HSUPA,调度原理,第五章,HSUPA,功率控制,Rise-over-Thermal noise,RoT (Rise-over-Thermal),就是用来反映上行链路负载的测量值,为了正确解调在,NodeB,接收的数据，最小,SINR(Signal,-to-Interference-Noise Ratio),必须保证,增加用户数与发射功率，导致上行干扰抬升,NodeB,感知到噪声抬升，影响到,SINR,NodeB,通过调整给各个,UE,的授权（,Grant,）来控制总上行干扰,UE,根据授权及待发数据量和可用功率选择发送数据,NodeB,调度,UE1,UE2,UE3,以,TTI,为单位，在多个,UE,间进行快速的资源分配，以授权,(Grant),形式通知,UEs,需要在防止过载、最大化资源利用率与小区吞吐量的前提下，尽力满足所有的在线用户,HSUPA,调度程序需要考虑的因素有信道条件、,UE,缓存中待发数据量和可用功率,调度的实现,UE,发送资源请求,UE,上报调度信息,(SI: Scheduling Information),UE,上报满意度,(Happy Bit),控制,UE,发射功率,NodeB,授权一个,Traffic-to-Pilot ratio,给,UE,，也就决定了,UE,可以发送的速率,通过,NodeB,授权,T/P,值给,UE,的方式，称为调度发送。,满足时延敏感业务,针对时延敏感业务，采用非授权方式，即,RNC,直接配置一定量的资源给,UE,，,UE,在任何时刻都可以使用该资源，不用等待调度结果。,调度过程参见物理信道部分,P,31,HARQ,机制,多信道（进程）的停等协议（,SAW,），,4,个,(TTI:10ms),或,8,个,(TTI:2ms),进程,同步重传，不需要进程号,每条无线链路（,RL,）都会发送单独的反馈,每条,RL,建立一条,E-HICH,每个无线链路集,(,RLs,),发送的,E-HICH,信息都是相同的并且可以合并,任何一条,E-HICH,反馈了,ACK,，就说明发送成功,目 录,T,第二章,HSUPA MAC,层,第一章,HSUPA,特性,第三章,HSUPA,物理层,第四章,HSUPA,调度原理,第五章,HSUPA,功率控制,E-DPCCH,物理信道功率控制,E-DPCCH,功率是基于上行,DPCCH,信道有个偏置,ec,即为,E-DPCCH,的增益因子,(gain factor),E-DPCCH,由高层指定（用户参数设置）,Signalling values for,D,E-DPCCH,Quantized amplitude ratios,for,8,30/15,7,24/15,6,19/15,5,15/15,4,12/15,3,9/15,2,8/15,1,6/15,0,5/15,E-DPDCH,物理信道功率控制,E-DPDCH,物理信道功率控制,E-DPDCH,增益因子,E-DPDCH,功率是基于上行,DPCCH,有个偏置,ed,即为,E-DPDCH,的增益因子,(gain factor),ed,ref,为参考,E-TFC,的增益因子,ed,根据,ed,ref,计算得到,E-DPDCH,与,harq,由高层指定（用户参数设置）,ed,j,harq,当前,E-TFC,的增益因子,Le,ref,参考,E-TFC,的,E-DPDCH,数量,L,e,j,当前,E-TFC,的,E-DPDCH,数量,K,e,ref,参考,E-TFC,的传输块,bit,数,K,e,j,当前,E-TFC,的传输块,bit,数,参考,E-TFC,如何来确定每一帧所参考的,E-TFC,呢？,参考,E-,TFCs,为系统指定的参考集,假设参考,E-,TFCs,为,1,、,2,、,m-1,、,m,，,m,是最大参考,E-TFC,，则所有,m-1,与,m,之间的,E-TFC,都选用,m-1,作为参考,E-TFC,大于,m,的,E-TFC,都选用,m,作为参考,E-TFC,小于,1,的,E-TFC,都选用,1,作为参考,E-TFC,E-TFC,Reference E-TFC,E-TFC 10,E-TFC 9,E-TFC 9,E-TFC 9,E-TFC 8,E-TFC 5,E-TFC 7,E-TFC 5,E-TFC 6,E-TFC 5,E-TFC 5,E-TFC 5,E-TFC 4,E-TFC 2,E-TFC 3,E-TFC 2,E-TFC 2,E-TFC 2,E-TFC 1,E-TFC 2,举例如右图，,E-TFC 2/5/9,为指定的参考,E-,TFCs,E-AGCH/E-RGCH/E-HICH,功率控制,两种功率控制方式,静态功率分配,P =,Pcpich,+,PowerOffset,动态功率分配（基于下行,DPCH,）,-,每种信道都可以设置不同的,PO,，具体的实现各有不同，协议中未作规定,附录一：,HSUPA,激活集,DPCH Active Set,E-DCH Active Set,Serving,RLs,E-DCH serving cell,serving RL,serving RL,Non-serving RL,Non-serving RL,Other AS Cell,Other AS Cell,发送,E-AGCH,UE,能合并该,RLs,小区发送的,E-RGCH,命令,发送非服务,E-RGCH,所有属于,UE,激活集的能处理,E-DCH,的小区,附录二：,E-DPDCH FRC,FRC Fixed Reference Channel,共,7,种,FRC:17,，是,E-DPDCH,的几种测试参考信道,Fixed Ref Channel,TTI ms,N,INF,SF,1,SF,2,SF,3,SF,4,N,BIN,Coding rate,Max,inf,bit rate kbps,FRC1,2,2706,4,4,0,0,3840,0.705,1353.0,FRC2,2,5412,2,2,0,0,7680,0.705,2706.0,FRC3,2,8100,2,2,4,4,11520,0.703,4050.0,FRC4,10,5076,4,0,0,0,9600,0.529,507.6,FRC5,10,9780,4,4,0,0,19200,0.509,978.0,FRC6,10,19278,2,2,0,0,38400,0.502,1927.8,FRC7,10,690,16,0,0,0,2400,0.288,69.0,