WCDMA增強型無線技術淺析

　　高速下行分組接入（HSDPA）是為解決WCDMA系統(tǒng)覆蓋與容量之間的矛盾、消除干擾、提升系統(tǒng)容量和數(shù)據(jù)傳輸速率等問題，滿足用戶業(yè)務需求而產(chǎn)生的新技術，是3GPP在R5協(xié)議中為了滿足上/下行數(shù)據(jù)業(yè)務不對稱的需求而提出的一種調(diào)制解調(diào)算法。

    目前的WCDMA R99系統(tǒng)標準可以提供最高2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，支持高速的分組交換和電路交換，并能提供許多基于互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務，充分滿足IMT-2000關于第三代移動通信的要求。然而，對于諸如下載或流媒體類業(yè)務，需要系統(tǒng)提供更高的傳輸速率和更少的延遲。為了滿足此要求，WCDMA對空中接口作了改進，引入了HSDPA技術，使之可以支持高達10Mbit/s的峰值速率。HSDPA技術的應用可以充分滿足運營商在3G網(wǎng)絡成熟期面臨容量需求特別大時進行擴容的實施要求。

　　一、HSDPA的技術特點

　　為了實現(xiàn)HSDPA技術，除了提出增強型DSCH信道概念外，還采用了四種關鍵技術：自適應調(diào)制編碼（AMC）、混合自動請求重轉技術（HARQ）、快速蜂窩選擇技術（FCS）和多輸入多輸出天線處理技術（MIMO）。

　　1.HSDPA信道結構

　　HSDPA技術中增加了一個新的傳輸信道，稱為HS-DSCH，主要用于進行best-effort方式的PACKET傳輸，同時輔助HARQ和AMC等HSDPA關鍵技術的實現(xiàn)；HS-DSCH和DSCH信道一樣也是一種公共信道，主要是在時域內(nèi)采用信道碼機制而同時為多用戶公用。在HS-DSCH中，采用固定的擴頻因子16個，這樣最多可用的碼不會多于16個，一般取最大的碼數(shù)為14個。采用固定的擴頻因子可以降低UE復雜性的同時可減少下行的信令。HS-DSCH是一種時域復用和碼域復用相結合的物理信道。

　　分配HS-DSCH信道資源給不同的用戶是基于HS-DSCH傳輸時間間隔（TTI，在3GPP標準中對TTI進行了定義，可以為1、3、5或15個時隙。采用短的TTI具有以下兩個方面的優(yōu)點。

　?。?）可以有效地減少系統(tǒng)的時間延遲。

　?。?）縮短了PACKET Scheduler 的執(zhí)行間隔，使PACKET Scheduler能夠更好地跟蹤信道環(huán)境的變化。

　　2.自適應調(diào)制編碼（AMC）

　　AMC根據(jù)信道的質量情況，選擇最合適的調(diào)制和編碼方式。信道編碼采用R99 1/3 Turbo碼以及通過相應碼率匹配后產(chǎn)生的其它速率的Turbo碼，調(diào)制方式可選擇QPSK、8PSK、16QAM等。通過編碼和調(diào)制方式的組合，產(chǎn)生不同的傳輸速率。當用戶處于有利的通信地點時（如靠近Node B或存在視距鏈路），用戶數(shù)據(jù)發(fā)送可以采用高階調(diào)制和高速率的信道編碼方式，例如16QAM和3/4編碼速率，從而得到高的峰值速率；而當用戶處于不利的通信地點時（如位于小區(qū)邊緣或者信道深衰落），網(wǎng)絡側則選取低階調(diào)制方式和低速率的信道編碼方案，例如：QPSK和1/4編碼速率，來保證通信質量。

　　3.混合自動請求重轉技術（HARQ）

　　HARQ基于信道條件提供精確的編碼速率調(diào)節(jié)，可自動適應瞬時信道條件，且對延遲和誤差不敏感。HARQ可以提高系統(tǒng)性能，并可靈活地調(diào)整有效編碼速率，還可以補償由于采用鏈路適配所帶來的誤碼。HSDPA將AMC和HARQ技術結合起來可以達到更好的鏈路自適應效果。HSDPA先通過AMC提供粗略的數(shù)據(jù)速率選擇方案，然后再使用HARQ技術來提供精確的速率調(diào)解，從而提高自適應調(diào)節(jié)的精度和提高資源利用率。HARQ機制本身的定義是將FEC和ARQ結合起來的一種差錯控制方案，HARQ機制的形式很多，而HSDPA技術中主要是采用三種遞增冗余的HARQ機制：TYPE-I HARQ，TYPE-II HARQ和TYPE-III HARQ?？梢愿鶕?jù)系統(tǒng)性能和設備復雜度來選擇相應的HARQ機制。

　　4.快速蜂窩選擇技術（FCS）

　　有了快速蜂窩選擇（FCS），UE就不必同時從多個蜂窩中數(shù)據(jù)傳輸，也不必聯(lián)合承載分組數(shù)據(jù)的業(yè)務信道了。UE在每幀選擇最好的蜂窩來傳輸數(shù)據(jù)。上行DPCH用來指示需要的蜂窩，網(wǎng)絡可利用這個蜂窩把傳輸?shù)臄?shù)據(jù)一幀一幀的傳給UE。這種技術是地點選擇分集傳輸?shù)囊环N特殊情況，僅適用于HS-DSCH信道。對于上行控制信道，則是給每個蜂窩分配一個臨時ID,UE周期地把主蜂窩的ID通知給連接的蜂窩，那些沒有UE選擇的非主蜂窩則關閉它們的發(fā)射機。對于快速蜂窩選擇，UE在每幀選擇最佳的蜂窩，用最佳的蜂窩在HS-DSCH上接收數(shù)據(jù)。HS-DSCH數(shù)據(jù)只在這個蜂窩中傳送。HSDPA技術為了能更好地適應信道的快速變化，將調(diào)度功能單元放在Node B而不是RNC，同時也將TTI縮短到2ms。

　　5.多輸入多輸出的天線處理（MIMO）

　　MIMO技術在基帶處理部分需要多信道選擇（MCS）功能來定義天線傳播模型，根據(jù)用戶業(yè)務請求等級不同和信道質量情況配置不同的信道。如果Node B有M個發(fā)射天線，用戶終端UE有N個接收天線，那么Node B與UE之間的下行發(fā)射通道有M