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高速下行鏈路分組接入


從技術角度來看,HSDPA 主要是通過引入高速下行共享信道(HS-DSCH)增強空中接口,并在UTRAN 中增加相應的功能實體來完成的。從底層來看,主要是引入自適應調(diào)制編碼(AMC)和 HARQ(混合 ARQ)技術來增加數(shù)據(jù)吞吐量。從整體構架上來看,主要是增強Node B 的處理功能,在Node B 的MAC層中引入一個新的MAC-hs 實體,專門完成HS-DSCH的相關參數(shù)和HARQ協(xié)議等相關處理,在高層和接口加入相關操作信令。


HSDPA技術演進

3GPP描述了HSDPA的三個發(fā)展階段:基本型HSDPA、增強型HSDPA、新空中接口。

1、第一階段—基本型HSDPA
HSDPA第一階段的功能是由3GPP R5規(guī)定的,其目標是實現(xiàn) 10.8Mbit/s 的峰值速率。HSDPA通過碼分多址復用技術與3GPP R99 規(guī)范使用的信道,共享成對頻率波段。與 3GPP R99 規(guī)范相比,HSDPA第一階段的主要變化在于:增加了3個新的物理信道、HS-PDSCH 使用自適應調(diào)制(QPSK/16QAM)和 Turbo 編碼技術、引入一個新的MAC實體MAC-hs 來控制HS-DSCH、HARQ協(xié)議。
2、第二階段—增強型HSDPA
HSDPA 第二階段的功能由3GPP R6 規(guī)范定義,其目標是將峰值數(shù)據(jù)率提高到30Mbit/s 左右。為了進一步改進 HSDPA 的覆蓋范圍、系統(tǒng)輸出和頻譜效率,需要使用各種新型多天線傳輸技術,其中有些技術已經(jīng)包括在3GPP R5規(guī)范之中,而另外一些技術仍在3GPP的研究之中,有可能出現(xiàn)在3GPP R6及以后的規(guī)范中。
HSDPA第二階段主要使用了天線波束賦形技術、發(fā)射分集和空時編碼、多入多出(MIMO)系統(tǒng)三種多天線傳輸技術。
3、第三階段—新空中接口
為實現(xiàn)更高的平均速率,HSDPA 技術將進一步和 OFDM、MIMO 等結合,以提供更高的速率。空中接口決定系統(tǒng)的性能和復雜性,因此它的選擇對于提高網(wǎng)絡的容量和速率非常關鍵。HSDPA 第三階段的目標是提供 100Mbit/s~1Gbit/s的速率,這就需要額外的頻譜和改進的信號處理技術,其中主要包括改進的信號處理技術、選擇OFDM作為OFDMA使用的主要技術等方面。




HSDPA 的關鍵技術

自適應編碼調(diào)制(AMC)

AMC 就是在傳統(tǒng)系統(tǒng)固定調(diào)制和編碼方式的基礎上,引入更高的編碼速率和更高階調(diào)制方式等自適應技術,使系統(tǒng)能夠通過改變編碼方式和調(diào)制等級對鏈路變化進行自適應跟蹤。AMC主要優(yōu)點有:處于有利位置的用戶可以得到更高的數(shù)據(jù)速率,提高小區(qū)平均吞吐量;鏈路自適應基于改變調(diào)制編碼方案代替改變發(fā)射功率,以減小沖突。


混合自動重傳請求(HARQ)

所謂自動重傳請求(ARQ)就是一次數(shù)據(jù)傳輸失敗時要求重傳的一種傳輸機制。ARQ包括:停等方式(SW,Stop and Wait)重傳、后退N(GBN,Go Back N)步方式重傳、選擇(SR,Selective Repeat)方式重傳、N信道AW方式重傳。


快速分組調(diào)度算法
調(diào)度算法控制著共享資源的分配,在很大程度上決定了整個系統(tǒng)的行為。分組調(diào)度算法的衡量指標是系統(tǒng)效率和服務公平性。分組調(diào)度算法有Round Robin 算法、最大C/I 算法以及公平算法。

Round Robin 算法采用輪詢式調(diào)度而不考慮信道條件,它屬于盲算法,只是簡單地在用戶之間均勻地分配無線資源,具有最高的公平性;最大 C/I 算法也可以稱為最高性能調(diào)度算法,因為采用該算法可以使小區(qū)獲得最高的吞吐量;公平算法分為公平吞吐量算法、公平時間算法和公平功率算法。


快速鏈路調(diào)整技術

數(shù)據(jù)業(yè)務與話音業(yè)務具有不同的業(yè)務特性。話音通信系統(tǒng)通常采用功率控制技術來抵消信道衰落對于系統(tǒng)的影響,以獲得相對穩(wěn)定的速率,而數(shù)據(jù)業(yè)務相對可以容忍延時,可以容忍速率的短時變化。因此 HSDPA 不是試圖去對信道狀況進行改善,而是根據(jù)信道情況采用相應的速率。由于 HS-DSCH 每隔2ms 就更新一次信道狀況信息,因此,鏈路層調(diào)整單元可以快速跟蹤信道變化情況,并通過采用不同的編碼調(diào)制方案來實現(xiàn)速率的調(diào)整。


快速蜂窩選擇

FCS是為HSDPA而推薦使用的。使用FCS,UE能指示一個最好的小區(qū)用于下行鏈路。確定“最好的”蜂窩不僅要基于無線信號傳播的條件,還要考慮在激活集中小區(qū)的功率和碼字空間的資源。一般而言,同時有很多小區(qū)處于激活集,但只有最適合的小區(qū)基站允許發(fā)送,這樣可以降低干擾提高系統(tǒng)容量。


MIMO技術
多入多出(MIMO)系統(tǒng)是在發(fā)送和接收端同時使用多天線,這樣相對于只在發(fā)送端使用多個天線有更多好處。在MIMO系統(tǒng)中,通過碼復用技術可以使峰值吞吐量得到提高。

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