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TD SCDMAHSDPA 培训目标 学完本课程后 您应该能 阐明TDD HSDPA的技术特点列出TDD HSDPA采用的关键技术结合HSDPA工作流程 描述TDD HSDPA新增物理信道的功能了解HSDPA的终端能力等级 目录 TDD HSDPA技术特点TDD HSDPA关键技术TDD HSDPA无线接口物理层 目录 TDD HSDPA技术特点TDD HSDPA关键技术TDD HSDPA无线接口物理层 引入HSDPA的必要性 基于3GPPR4版本的TD SCDMA接入网系统容量受限于下行容量 主要体现在 系统单载波理论最大下行容量较小 128Kbps 时隙 最多5个时隙 640kbps 载波目前的信道配置方式 在数据业务的突发和低活动性特征 使下行容量的实际利用率非常低 进一步加剧了下行容量受限的矛盾 HSDPA技术特点 HSDPA HighSpeedDownlinkPacketAccess 通过一系列关键技术 实现了下行的高速数据传输在物理层采用HARQ和AMC等链路自适应技术引入高阶调制 16QAM 提高频谱利用率通过采用以上技术 单载波容量大大增加 理论最大下行容量达到560Kbps 时隙 最多5个时隙 2 8Mbps 载波引入新的共享物理信道 多个用户可以共享资源引入快速数据调度算法 每5ms可对用户资源重新分配一次通过采用以上技术 极大地提高了用户下行瞬时速率 提高小区整体吞吐率 目录 TDD HSDPA技术特点TDD HSDPA关键技术TDD HSDPA无线接口物理层 AMC自适应调制和编码 FastScheduling快速调度 16QAM调制 HARQ HybridARQ 混合自动重传 TD SCDMAHSDPA关键技术 16QAM 16正交幅度调制 16QAM 4bits 星座点 QPSK 2bits 相位 编码和调制对速率的影响 对于R4 一个时隙含有两个数据块 共352 2 704个chipsSF 1时 单时隙的符号数达到理论最大值 704个符号在QPSK调制方式下 单时隙的最大理论速率 704 2 5ms 281 6kbps采用1 3Turbo编码 经过速率适配后 实际的单时隙速率为128kbps 编码和调制对速率的影响 对于HSDPA 一个时隙含有两个数据块 共352 2 704个chipsSF 1时 单时隙的符号数达到理论最大值 704个符号在16QAM调制方式下 单时隙最大理论速率704 4 5ms 563 2kbps采用AMC技术后 信道条件好时不需要增加冗余编码 单时隙速率可以达到563 2kbps上 下行时隙1 5配置时 最大理论速率 563 2k 5 2 816Mbps AMC自适应调制和编码 FastScheduling快速调度 16QAM调制 HARQ HybridARQ 混合自动重传 TD SCDMAHSDPA关键技术 AMC 自适应调制和编码 引入AMC AdaptiveModulationandCoding 的原因无线信道具有很强的时变性 对这种时变特性进行自适应跟踪会给系统性能的改善带来极大的好处引入更多编码方式和调制方式 使系统能够通过改变编码方式和调制方式对链路变化进行自适应跟踪系统仿真表明 采用AMC的系统可提高大约20 的平均吞吐率 AMC原理 AMC基于信道质量的信息反馈 即ChannelQualityIndicator CQI UE测量信道质量 SNR 报告 每5ms或更长周期 给Node BNode B基于CQI来选择调制方案 数据块大小和数据速率好的信道条件 减少冗余编码 甚至不需要冗余编码 16QAM坏的信道条件 增加更多冗余编码 QPSK AMC技术实现 AMC的优点 处于有利位置的用户可以得到更高的数据速率 提高小区平均吞吐率相对于改变发射功率进行链路自适应的方案 AMC的干扰更小 效果更好 附加CRC 分组数据 尾比特 Turbo编码 速率匹配 交织 M阶QAM AMC DEMUX AMC自适应调制和编码 FastScheduling快速调度 16QAM调制 HARQ HybridARQ 混合自动重传 TD SCDMAHSDPA关键技术 HARQ 混合自动重传 HARQ ARQ FECARQ AutomaticRepeatreQuest 依靠错码检测和重发请求来保证信号质量 特点是 只传不纠 FEC ForwardErrorCorrection 根据接收数据中冗余信息来进行纠错 特点是 只纠不传 HARQ技术综合了FEC与ARQ的优点 避免了FEC需要复杂的译码设备和ARQ方式信息连贯性差的缺点在信道条件比较好的情况下 HARQ可以起到信道编码同样的作用 而且效率更高 HARQ的类型 I型HARQ 即传统的ARQ接收端在纠错不成功后 将接收到的包完全丢弃 并要求发端重传II型HARQ IncrementalRedundancy递增冗余接收到的错误数据包不会立即被丢弃 待重传的数据包收到 和错误的数据包合并后再进行译码II型HARQ缺点 重传数据是冗余信息 不包括系统比特 当第一次传输的数据包被严重破坏 将无法恢复系统比特III型HARQ ChaseCombining chase博士最早提出 对II型HARQ进行了改进 重传的码字具有自解码的能力 并不依赖于第一次传输的数据TD SCDMA系统中用到II III型 HARQ的工作机制 NodeB UE 5ms 5ms 5ms 5ms 接收端有一定的缓存器 Buffer 用于保留接收到的数据 以便后续进行数据合并这种方式有益于减少重传时间 从而提高小区吞吐量 AMC自适应调制和编码 FastScheduling快速调度 16QAM调制 HARQ HybridARQ 混合自动重传 TD SCDMAHSDPA关键技术 FastScheduling 快速调度算法 调度 就是确定应该给哪些用户 以多大速率发送数据调度基本原则在短期内 以信道条件为主 在长期内 应兼顾到对所有用户的吞吐量和公平性常用调度算法轮寻算法RoundRobin RR 大锅饭 最大载干比算法 MaxC I 强者恒强 正比公平算法ProportionalFair PF 和谐社会 轮询算法RR 小区内的用户按照某种确定的顺序 循环占用无线资源来进行通信优点 不仅可以保证用户间的长期公平性 还可以保证用户的短期公平性 而且算法实现简单缺点 由于没有考虑到不同用户无线信道的具体情况 因此系统吞吐量很低 RR算法具有公平性的上界和算法性能的下界 最大C I算法 对所有待服务移动台依据其接收信号C I预测值进行排序 并按照从大到小的顺序进行发送优点 整体小区吞吐量最大 效率最高 特别适用于服务用户集中在NodeB附近的场景缺点 处于小区边缘的用户由于C I较低 将得不到服务机会 甚至出现所谓 饿死现象 最大C I算法所得到的系统吞吐量可以作为其它调度算法的上界 正比公平算法PF 根据用户的信道条件和其平均吞吐量进行优先权设置 兼顾系统 效率 与用户 公平 从统计意义上来看 每个用户分配的资源是相同的 而系统容量高于RR 接近MaxC I 适合于大部分应用场景 吞吐量 公平性 目录 TDD HSDPA技术特点TDD HSDPA关键技术TDD HSDPA无线接口物理层 PHY MAC RLC PHY L1 L2 DSCHFP L1 L2 DSCHFP MAC c sh L1 L2 DSCHFP L1 L2 DSCHFP MAC d RLC Uu Iub Iur UE Node B CRNC SRNC MAC hs HS DSCHFP HS DSCHFP HS DSCHFP HS DSCHFP PHY 在Node B上新增MAC hs 实现HARQ AMC和调度等功能 Uu 新增3物理信道 即HS PDSCH 下行数据 HS SCCH 下行控制信令 HS SICH 上行控制信令 Iub Iur HS DSCHFP 下行数据 HSDPA协议栈的改变 MAC hs层实现 HS DSCH AssociatedUplinkSignalling AssociatedDownlinkSignalling DCCH DTCH DTCH MACControl MACControl CCCH CTCH BCCH PCCH MACControl MAC hs Node B RRC RNC RLC RNC HS PDSCH DCH DPCH HS SICH HS SCCH MAC c sh CRNC DCH DPCH L1 ChannelCoding Multiplexing Node B R5L1 HSDPA Node B MAC d SRNC FlowControl Scheduling PriorityHandling HARQ TFRCselection HSDPA传输信道 高速下行共享信道HS DSCH 高速下行共享信道 HS DSCH 是下行传输信道 可以由一个或多个UE通过时分复用 TDM 和码分复用 CDM 共享HS DSCH在整个小区 或者在小区部分覆盖区域赋形发送 HSDPA物理信道1 高速物理下行共享信道HS PDSCH 承载传输信道HS DSCH 用于发送用户数据 信道资源被所有HSDPA用户共享扩频因子 通常SF 16 当整个时隙资源给一个用户时 SF 1调制方式 QPSK或者16QAM时隙格式 无TFCI TPC SS不支持动态功率控制全小区发射 或者在小区部分区域赋型发射 HSDPA物理信道2 下行高速共享控制信道HS SCCH 用于承载HS DSCH高层控制信息 被所有HSDPA用户共享UE ID 用于标识当前控制信息的所属UE在一个传输时间间隔 TTI 里 每个HS SCCH只为一个UE承载HS DSCH相关的下行控制信令UE监视HS SCCH信道 最多可监视4个HS SCCH 寻找属于自己的控制信息 当UE获得此控制信息后 才能接收HS PDSCH的数据TFRI 用于标识码和时隙的分配信息 调制方案 传输块大小为了实现的方便 可用的信道化码必须连续分配HARQ信息 HARQ进程个数 冗余版本 新数据指示冗余版本信息指示HARQ类型 I型 II型或III型新数据指示信息指示此数据是新数据还是重发数据 HSDPA物理信道2 下行高速共享控制信道HS SCCH 续 一个HS SCCH信道占用两个码道 定义为HS SCCH1和HS SCCH2扩频因子 SF16调制方式 QPSK时隙格式 无TFCI 有TPC和SS HS SCCH2没有这两部分 支持动态功率控制全小区发射 SS TPC HSDPA物理信道3 上行高速共享信息信道HS SICH 用于反馈相关上行信息 主要包括应答 非应答 ACK NACK 和信道质量指示CQI 被所有HSDPA用户共享ACK NACK 指示数据是否正确 UE反馈NACK时需要重传数据CQI 信道质量指示 包括推荐调制格式 RMF 和推荐传输块大小 RTBS 信道质量估计在UE端完成 通过测量PCCPCH的信号质量实现根据估计结果 UE按照协议确定的CQI映射表反馈CQI的值 详细内容可参考3GPPTS25 224协议 HSDPA物理信道3 上行高速共享信息信道HS SICH 续 HS SICH一般配置到TS1 和HS SCCH信道成对配置扩频因子 SF16调制方式 QPSK时隙格式 无TFCI 有TPC和SS 支持动态功率控制HS SICH也需要保持上行同步初始同步来于上行DPCH 同步的保持根据HS SCCH或伴随下行DPCH上的SS命令 SS TPC HS PDSCH信道的下行专用伴随信道DPCH 用于HSDPA用户传递下行物理层控制信息 TPC和SS命令 每个HSDPA用户需要配置一条伴随DPCH扩频因子 SF16调制方式 QPSK时隙格式 有TFCI TPC和SS 一般没有业务数据并发业务 HSDPA上网 语音业务 时 也可以承载AMR语音业务 SS TPC TFCI TFCI NodeB RNC UE HSDPA数据传输流程 HSDPA物理信道配置原则 HSDPA和语音业务可以同时配置在多个载频上 也可以配置在不同载频上 N 小区载波数量 HSDPA物理信道配置示例 2 4 HS SCCH HS SCCH PCCPCH PCCPCH SCCPCH SCCPCH SCCPCH SCCPCH PICH FPACH TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 PICH PRACH HS SICH HS PDSCH1 68Mbps HSDPA各物理信道定时关系 HS SICHHS SCCHHS PDSCH1 HS PDSCHN TS0TS1TS2 TS6 子帧0 5ms TS0TS1TS2TS3 子帧1 5ms TS0TS1TS2 TS6 子帧2 5ms 无线帧0 10ms 无线帧1 HSDPA终端能力 HSDPA对NodeB的影响 HSDPA对Iub接口传输带宽要求大大增加 可以采用IP传输 以便降低传输成本 提高传输效率 基带处理 L1 NodeB FP NBAP O M MAC hs FP 控制面 RF单元 NodeB传输层 控制面 NBAP 用户面 FP 问题 TD SCDMAHSDPA单载波理论最大业务速率是多少 请列出HSDPA的主要关键技术 至少3个 HARQ与传统的ARQ有什么区别 请说明HSDPA数据传输的基本流程