HSDPA（高速下行鏈路分組接入）簡(jiǎn)介及對(duì)測(cè)試設(shè)備的

隨著HSDPA的面世，人們能夠以快于傳統(tǒng)WCDMA的速度傳輸數(shù)據(jù)。這主要是通過(guò)一種更加復(fù)雜的調(diào)制格式和重復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)的步驟實(shí)現(xiàn)的。這些新的功能也影響到了相應(yīng)的測(cè)試設(shè)備和測(cè)試方法，本文介紹了HSDPA與傳統(tǒng)WCDMA的區(qū)別，并介紹了HSDPA對(duì)測(cè)試設(shè)備及方法提出的新要求。

HSDPA(高速下行鏈路分組接入)擴(kuò)展了UMTS標(biāo)準(zhǔn)。這種改進(jìn)與EDGE對(duì)GSM標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)類似：像HSDPA一樣，EDGE使用了一種不同的編碼機(jī)制。就EDGE而言，這使其可以更加有效地使用GSM時(shí)槽，將可用數(shù)據(jù)速率提升三倍，最高可達(dá)384 Kb/s。事實(shí)上，由于EDGE已經(jīng)被公認(rèn)為一種3G移動(dòng)射頻技術(shù)，很多沒有獲得CDMA許可的服務(wù)供應(yīng)商都將 EDGE視為一種替代技術(shù)。

圖1 信息會(huì)車的底層上的邏輯、傳輸和物理通道

HSDPA的理論數(shù)據(jù)傳輸速率為下行14.4Mb/s，與之相對(duì)應(yīng)的上行鏈路技術(shù)HSUPA的速率為5.8Mb/s。雖然專家們認(rèn)為3Mb/s的速率就足以滿足應(yīng)用需要，但是這仍然需要大幅度地?cái)U(kuò)展現(xiàn)有的頻譜資源。這種擴(kuò)展可以通過(guò)在UMTS基站(節(jié)點(diǎn)B)和無(wú)線設(shè)備(即用戶設(shè)備，簡(jiǎn)稱UE)之間的第一和第二協(xié)議中，通過(guò)高階調(diào)制格式16QAM(正交幅度調(diào)制)和重復(fù)呼叫方法，借助復(fù)雜的通信算法實(shí)現(xiàn)，圖1顯示了使用射頻連接的OSI通信的底層。

更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，更低的延時(shí)

不同層之間的信息傳輸需要使用特定的傳輸通道：邏輯通道、傳輸通道和物理通道。這些通道被用于傳輸信令協(xié)議和用戶數(shù)據(jù)。為了更好地理解HSDPA，還應(yīng)當(dāng)將物理通道納入考慮的范圍。

在通過(guò)物理通道傳輸數(shù)據(jù)之前，需要通過(guò)CRC編碼、通道編碼、數(shù)據(jù)交錯(cuò)和數(shù)據(jù)分塊等技術(shù)防止數(shù)據(jù)丟失。復(fù)用的傳輸通道被映射到物理通道(代碼通道)上，進(jìn)行擴(kuò)展、加擾和調(diào)制。數(shù)據(jù)傳輸則使用傳輸通道，將發(fā)往不同接收者的數(shù)據(jù)分組和用戶或控制信息復(fù)合到一起。

HSDPA可以通過(guò)一個(gè)傳輸通道和相關(guān)的物理通道，擴(kuò)展圖1所顯示的架構(gòu)。表1指出了傳統(tǒng)WCDMA和HSDPA之間的區(qū)別。

利用HSDPA，可以傳輸長(zhǎng)度只有2ms的短數(shù)據(jù)分組(短于過(guò)去的10ms)。在相同的速率下，調(diào)制和傳輸參數(shù)可以進(jìn)行調(diào)整。射頻通道的測(cè)量可以被用于改進(jìn)傳輸參數(shù)，以便將HS-DSCH(高速下行鏈路共享通道)的數(shù)據(jù)塊錯(cuò)誤率保持在10%以下。

QPSK能夠按照每個(gè)波形調(diào)制兩個(gè)比特，再根據(jù)比特的組合情況，采用四種具有相同幅度的相位中的一種。但是，16QAM使用了16種具有不同幅度的狀態(tài)，每個(gè)波形都是四個(gè)比特的組合(參見圖2)，因此16QAM的數(shù)據(jù)傳輸速率是QPSK的兩倍。16QAM的缺點(diǎn)在于：必須大幅度地提高射頻通道的質(zhì)量，才能獲得較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，因此它需要更高的信噪比(SNR)。在接收端檢測(cè)到一個(gè)錯(cuò)誤時(shí)，它會(huì)請(qǐng)求重新發(fā)送所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，這會(huì)導(dǎo)致有效數(shù)據(jù)速率的降低。如果基站知道射頻通道質(zhì)量，它就可以根據(jù)各個(gè)射頻通道的特性，優(yōu)化傳輸參數(shù)，例如調(diào)制機(jī)制。因此，無(wú)線終端必須能夠有效地反饋通道質(zhì)量信息。這些終端可以在HS-DPCCH(高速專用物理控制通道)上提供這些反饋。

圖2 16QAM的星座圖

除了射頻通道質(zhì)量以外， HS-DPCCH還被用于向基站說(shuō)明數(shù)據(jù)分組是否被成功接收。這是自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求(ARQ)的組成部分，它也被稱為重新傳輸協(xié)議。另外，如果它采取措施來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)(正向糾錯(cuò))，這就被稱為復(fù)合自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求(HARQ)?？偣灿腥N不同的HARQ協(xié)議，HSDPA使用的是其中的II和III型。

通過(guò)一種新的信令通道—— HS-SCCH (高速共享控制通道)，UE可以獲知哪些數(shù)據(jù)分組被分配給它。該通道包含了關(guān)于UE標(biāo)識(shí)、HS-PDSCH擴(kuò)展編碼、HARQ協(xié)議類型和其他協(xié)議數(shù)據(jù)。無(wú)線設(shè)備必須能夠分析四種不同的HS-SCCH。

用戶數(shù)據(jù)則在與HS-DSCH傳輸通道相連的HS-PDSCH(高速物理下行鏈路共享通道)上傳輸。根據(jù)具體的特性，HS-DSCH可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到一個(gè)或者多個(gè)(最多15個(gè))HS-PDSCH上。在不采用通道編碼的情況下，這在理論上最高可以容納14.4Mb/s的速率。通過(guò)2:3的編碼率(每?jī)蓚€(gè)需要傳輸?shù)谋忍卮钆湟粋€(gè)冗余比特)，可以達(dá)到9.6Mb/s的數(shù)據(jù)速率。

第一代HSDPA設(shè)備只能并行處理5個(gè)HS-PDSCH。這是由目前使用的接收端架構(gòu)所導(dǎo)致的，即所謂的Rake接收端。這種類型的接收端會(huì)將可以達(dá)到的最大傳輸速率下

降到3.6 Mb/s。要獲得更高的數(shù)據(jù)速率，必須使用一種新的接收端。另外，還需要采用新的接收端測(cè)量方法。

新增的測(cè)試要求

HSDPA也需要進(jìn)行新的測(cè)量。新的測(cè)試包括了對(duì)接收端、發(fā)送端和信號(hào)處理的檢查。新的調(diào)制機(jī)制——16QAM——在接收端提出了新的挑戰(zhàn)。為了正確地檢測(cè)帶有16種相位和幅度狀態(tài)的16QAM信號(hào)，SNR必須高于QPSK，因此在實(shí)際中，較高的數(shù)據(jù)速率只能在無(wú)線終端靠近基站時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。在類型審核階段，終端的正確檢測(cè)信號(hào)狀態(tài)的能力將通過(guò)一種數(shù)據(jù)塊錯(cuò)誤率(BLER)測(cè)量方法，在較高的接收端功率等級(jí)下進(jìn)行測(cè)試。發(fā)回的接收確認(rèn)信息被用于判斷數(shù)據(jù)塊的錯(cuò)誤率。在實(shí)際使用和服務(wù)中，接收端通常只通過(guò)GSM和寬頻CDMA調(diào)制進(jìn)行測(cè)試。

另一種更加適合較高的數(shù)據(jù)速率的方法是評(píng)估通過(guò)HS-DPCCH報(bào)告到節(jié)點(diǎn)B的通道質(zhì)量指數(shù)(CQI)。CQI還定義了無(wú)線終端在BLER不超過(guò)10%的情況下可以處理的數(shù)據(jù)速率。測(cè)試設(shè)備會(huì)選擇一種與CQI 值16相對(duì)應(yīng)的傳輸格式。傳輸格式將會(huì)決定數(shù)據(jù)塊大小、并發(fā)通道個(gè)數(shù)和調(diào)制類型等參數(shù)。

在測(cè)試的第一個(gè)階段，下行鏈路通道的配置將保持不變，同時(shí)會(huì)記錄2000個(gè)CQI值。下一步則是確定CQI的中值。90%的(即1800個(gè))CQI值必須處于“CQI中值-2

只有在UE能夠隨時(shí)正確地向基站報(bào)告接收端質(zhì)量的情況下，才能夠利用HSDPA進(jìn)行傳輸。用于檢查這種功能的測(cè)試目前還處于研發(fā)階段——HS-DPCCH的不連續(xù)傳輸和部分延時(shí)傳輸向發(fā)送端提出了新的挑戰(zhàn)。這是在系列化生產(chǎn)之前必須進(jìn)行的另外一項(xiàng)測(cè)試。

HSDPA的面世是人們?cè)谔岣咭苿?dòng)射頻下行鏈路的數(shù)據(jù)速率、縮短網(wǎng)絡(luò)游戲的延時(shí)方面邁出的重要一步。就所使用的技術(shù)而言，HSDPA是一個(gè)復(fù)雜的里程碑，能夠在不同特性的射頻通道上提供高度有效的射頻通道。