[科普中國(guó)]-高速下行鏈路分組接入

基本概念

從技術(shù)角度來(lái)看，HSDPA 主要是通過(guò)引入高速下行共享信道（HS-DSCH）增強(qiáng)空中接口，并在UTRAN 中增加相應(yīng)的功能實(shí)體來(lái)完成的。從底層來(lái)看，主要是引入自適應(yīng)調(diào)制編碼（AMC）和 HARQ（混合 ARQ）技術(shù)來(lái)增加數(shù)據(jù)吞吐量。從整體構(gòu)架上來(lái)看，主要是增強(qiáng)Node B 的處理功能，在Node B 的MAC層中引入一個(gè)新的MAC-hs 實(shí)體，專(zhuān)門(mén)完成HS-DSCH的相關(guān)參數(shù)和HARQ協(xié)議等相關(guān)處理，在高層和接口加入相關(guān)操作信令。

HSDPA技術(shù)演進(jìn)3GPP描述了HSDPA的三個(gè)發(fā)展階段：基本型HSDPA、增強(qiáng)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(biāo)是實(shí)現(xiàn) 10.8Mbit/s 的峰值速率。HSDPA通過(guò)碼分多址復(fù)用技術(shù)與3GPP R99 規(guī)范使用的信道，共享成對(duì)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(gè)新的物理信道、HS-PDSCH 使用自適應(yīng)調(diào)制（QPSK/16QAM）和 Turbo 編碼技術(shù)、引入一個(gè)新的MAC實(shí)體MAC-hs 來(lái)控制HS-DSCH、HARQ協(xié)議。

2、第二階段—增強(qiáng)型HSDPA

HSDPA 第二階段的功能由3GPP R6 規(guī)范定義，其目標(biāo)是將峰值數(shù)據(jù)率提高到30Mbit/s 左右。為了進(jìn)一步改進(jìn) 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(shù)，其中有些技術(shù)已經(jīng)包括在3GPP R5規(guī)范之中，而另外一些技術(shù)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(shù)、發(fā)射分集和空時(shí)編碼、多入多出（MIMO）系統(tǒng)三種多天線傳輸技術(shù)。

3、第三階段—新空中接口

為實(shí)現(xiàn)更高的平均速率，HSDPA 技術(shù)將進(jìn)一步和 OFDM、MIMO 等結(jié)合，以提供更高的速率?？罩薪涌跊Q定系統(tǒng)的性能和復(fù)雜性，因此它的選擇對(duì)于提高網(wǎng)絡(luò)的容量和速率非常關(guān)鍵。HSDPA 第三階段的目標(biāo)是提供 100Mbit/s～1Gbit/s的速率，這就需要額外的頻譜和改進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)，其中主要包括改進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)、選擇OFDM作為OFDMA使用的主要技術(shù)等方面。1

HSDPA 的關(guān)鍵技術(shù)自適應(yīng)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(chǔ)上，引入更高的編碼速率和更高階調(diào)制方式等自適應(yīng)技術(shù)，使系統(tǒng)能夠通過(guò)改變編碼方式和調(diào)制等級(jí)對(duì)鏈路變化進(jìn)行自適應(yīng)跟蹤。AMC主要優(yōu)點(diǎn)有：處于有利位置的用戶(hù)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(yīng)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(dòng)重傳請(qǐng)求（HARQ）所謂自動(dòng)重傳請(qǐng)求（ARQ）就是一次數(shù)據(jù)傳輸失敗時(shí)要求重傳的一種傳輸機(jī)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(gè)系統(tǒng)的行為。分組調(diào)度算法的衡量指標(biāo)是系統(tǒng)效率和服務(wù)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(xún)式調(diào)度而不考慮信道條件，它屬于盲算法，只是簡(jiǎn)單地在用戶(hù)之間均勻地分配無(wú)線資源，具有最高的公平性；最大 C/I 算法也可以稱(chēng)為最高性能調(diào)度算法，因?yàn)椴捎迷撍惴梢允剐^(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(shí)間算法和公平功率算法。

快速鏈路調(diào)整技術(shù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與話音業(yè)務(wù)具有不同的業(yè)務(wù)特性。話音通信系統(tǒng)通常采用功率控制技術(shù)來(lái)抵消信道衰落對(duì)于系統(tǒng)的影響，以獲得相對(duì)穩(wěn)定的速率，而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)相對(duì)可以容忍延時(shí)，可以容忍速率的短時(shí)變化。因此 HSDPA 不是試圖去對(duì)信道狀況進(jìn)行改善，而是根據(jù)信道情況采用相應(yīng)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(guò)采用不同的編碼調(diào)制方案來(lái)實(shí)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(gè)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(wú)線信號(hào)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(shí)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(shù)多入多出（MIMO）系統(tǒng)是在發(fā)送和接收端同時(shí)使用多天線，這樣相對(duì)于只在發(fā)送端使用多個(gè)天線有更多好處。在MIMO系統(tǒng)中，通過(guò)碼復(fù)用技術(shù)可以使峰值吞吐量得到提高。2