HSUPA增強技術及其測試解決方案

摘要：  HSUPA增強技術是3GPP在其R6提出的上行分組增強技術。主要是通過修改物理層一些承載特性參數(shù)，譬如SF、TTI等來實現(xiàn)UE高速的接入。HSUPA這種物理技術特性的改變，是基于Node B的快速調(diào)度和引入自動混合重傳(HARQ)及軟合并等一系列新的物理層關鍵技術，從而保證相應的QoS和基于QoS的資源動態(tài)分配。本文從物理層和協(xié)議棧兩個方面對HSUPA技術作了深入分析比較，也對其發(fā)展預商用過程中的一些解決方案作了一些探討。
關鍵詞：HSUPA；3GPP；高速上行分組接入；E-HSPA；測試解決方案

HSUPA技術介紹

　　WCDMA的R99和R4系統(tǒng)能夠提供的最高上下行速率分別為64kbit/s和384kbit/s，為了能夠與CDMA2000的1xEV-DO技術抗衡，3GPP在R5規(guī)范中引入了HSDPA，在R6規(guī)范中引入了HSUPA。作為WCDMA標準的升級技術，HSUPA可以使上行最高數(shù)據(jù)傳輸速率提高到5.76Mbps。目前，HSUPA標準在3GPP規(guī)范化進程中已全部凍結，并已完成全部的CR。相應的預商用產(chǎn)品預計會在2007年年中推出。

　　作為一種高速分組接入技術，HSUPA引入了新的數(shù)據(jù)和信令承載功能信道，以及相應的功率控制、擁塞控制和資源調(diào)度等機制。HSUPA在R99/R4版本的基礎上通過引入短TTI, 短擴頻碼，甚至采用擴頻因子為2的短碼字，以及多碼道技術等來實現(xiàn)UE的高速上行分組接入。如果分析當擴頻增益變小和TTI變短對于物理層可能帶來的影響，這種通過修改承載參數(shù)來實現(xiàn)高速接入的機制必然會帶來分組包的誤塊率(BLER)增大，甚至丟失。正因為這一點，R99/R4就無法采用類似的方法進一步提升速率。而HSUPA通過引入自動混合重傳(HARQ)和軟合并技術來克服上述的影響，保證系統(tǒng)的BLER。在此基礎上，通過把R99/R4的DCH調(diào)度從RNC往Node B前端移動，從而實現(xiàn)資源的快速調(diào)度，從而達到增加小區(qū)吞吐量的效果。

　　與HSUPA相對應的是HSDPA，這是一種有效的高速下行分組傳輸技術，它能充分利用R99/R4下行物理信道多余的碼字和功率資源。HSUPA獨立于HSDPA,即兩者在關鍵技術和承載的物理信道上相互獨立。但同作為WCDMA后續(xù)的分組傳輸加強技術，HSUPA和HSDPA的關系卻極為密切。而作為一種演變技術的E-HSPA, 綜合了HSDPA和HSUPA兩者的好處。從而可以在WCDMA 5M帶寬的基礎上，達到與LTE(下行OFDMA、上行SC-CDMA將會在3GPP R8版本中定義)近似的性能，即頻譜利用率達到2bit/s/Hz的水平。

　　本文就HSUPA技術的本質(zhì)作了一下深入探討。通過分析，并借助與HSDPA的比較，揭示了HSUPA技術的實現(xiàn)和優(yōu)勢。第二章會描述HSUPA的物理層關鍵技術及其支撐信道，第三章介紹HSUPA協(xié)議棧和基于上面的快速調(diào)度技術，第四章將對HSUPA數(shù)據(jù)終端的發(fā)展做簡單介紹。最后對其演變做一下總結。論述中，將會對HSUPA發(fā)展和預商用測試的一些解決方案作一些介紹。

HSUPA物理層關鍵技術

　　HSUPA同HSDPA一樣，物理層關鍵技術的本質(zhì)都是對WCDMA分組傳輸技術的加強。眾所周知，分組傳輸技術本身是一種服務于用戶突發(fā)性數(shù)據(jù)訪問的技術，資源的調(diào)度是基于分組包進行的。為了支持上行高速的分組業(yè)務，HSUPA引入了五個新的物理信道，并對上行分組包的傳輸格式提供了增強支持。這主要包括短TTI(2m)和可選短擴頻碼SF=2的支持等。但在調(diào)制方式上，HSUPA卻沒有引入新的調(diào)制方案，而是使用與WCDMA上行同樣的雙BPSK調(diào)制(HPSK擴展)。而大家記得HSDPA在下行引入了比WCDMA的QPSK更高階的16QAM調(diào)制以提高下行速率。

　
  表1  HSUPA傳輸信道和物理信道定義

　　表1是HSUPA傳輸信道和物理信道的定義。從中可以看到HSUPA繼續(xù)延續(xù)了WCDMA、HSDPA多碼道傳輸?shù)母拍睿淅碚摲逯邓俾?.76Mbps是在2個SF=2和2個SF=4的4碼道并行傳輸?shù)那闆r下實現(xiàn)。需要注意的是，是否支持SF=2的擴頻碼由HSUPA終端的能力類別決定。此外，由于上行鏈路多碼道傳輸?shù)姆寰β时萈AR問題，必須對上行的E-DCH物理信道作I/Q路的均衡配置和功率增益補償。一般而言，E-DPCCH總是映射到I路上面；而E-DPDCH的映射取決于配置的E-DPDCH最大信道個數(shù)Nmax-dpdch和HSDPA信道的是否存在。

　　在對幀的支持上，HSUPA可靈活支持TTI=2ms和TTI=10ms的幀格式，表1中物理信道可以支持兩種TTI幀格式，這有別于HSDPA單一的2ms TTI和R99的10