HSUPA技術(shù)實(shí)現(xiàn)及其應(yīng)用分析

　　1、HSUPA關(guān)鍵技術(shù)

　　與HSDPA類似，HSUPA采用了物理層快速重傳及軟合并（HARQ）、Node B分布調(diào)度、更短的TTI、高階調(diào)制等技術(shù)。因此HSUPA的系統(tǒng)性能主要由擴(kuò)頻、調(diào)制、編碼、HAQR重傳和軟合并、調(diào)度效率以及特定無線環(huán)境等因素確定。

　　1.1　軟合并與HARQ技術(shù)

　　HSUPA采用混合自動重傳HARQ技術(shù)，應(yīng)對復(fù)雜多變的傳輸信道。HARQ是一種糾錯技術(shù)?；旌希℉ybrid）的意思是它綜合了前向糾錯碼（FEC）和重傳（ARQ）兩種方式的特點(diǎn)。R99/R4采用了傳統(tǒng)的ARQ方法，重傳功能在RLC實(shí)現(xiàn)。HSUPA在Node B增加了H-ARQ功能，用以提高傳輸速率和減小時延。在HSUPA中采用的是多進(jìn)程停等HARQ機(jī)制。停等協(xié)議SAW（Stop & Wait）是對每個進(jìn)程來說，發(fā)送完數(shù)據(jù)包后等待接收正確的確認(rèn)信息，如果對方?jīng)]有正確接收，則重傳數(shù)據(jù)包，如果對方已經(jīng)正確接收，則發(fā)送下一個新的數(shù)據(jù)包。在HSUPA中，10msTTI對應(yīng)4個HARQ進(jìn)程，2msTTI對應(yīng)8個HARQ進(jìn)程。對于HARQ的前向糾錯，分為CC（Chase Combining）和IR（Incremental Redundancy）兩種方式。CC方式重傳的信息和第一次發(fā)送的內(nèi)容完全一樣，這樣UE在解碼前，先把重傳的信息進(jìn)行最大比合并后，再進(jìn)行解碼，提高解碼增益。IR方式的重傳支持兩種類型，一種是重傳時發(fā)送和前次發(fā)送完全不一樣的冗余信息，該信息只有和第一次發(fā)送的信息合并后才可以解碼；另外一種是重傳時發(fā)送和前次完全不一樣的冗余信息，但該信息是可以自解碼的。在每次HARQ重傳時，通過給定增量冗余方式，提高譯碼前向糾錯的能力。

　　1.2　快速調(diào)度

　　HSUPA采用Node B的非集中調(diào)度策略。非集中調(diào)度策略是針對RNC內(nèi)的集中式調(diào)度策略而言，RNC集中調(diào)度的優(yōu)點(diǎn)是知道UE多個無線鏈路的解調(diào)性能以及相應(yīng)小區(qū)負(fù)載信息，可以更準(zhǔn)確的調(diào)度UE的數(shù)據(jù)傳輸速率，防止UE過高的發(fā)射功率給某些小區(qū)帶來過大的底噪攀升，但是缺點(diǎn)是響應(yīng)時間太慢。Node B非集中調(diào)度的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)當(dāng)前UE的信道條件好壞和小區(qū)負(fù)載狀況，以最快2ms的速率對用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率進(jìn)行調(diào)度，可以獲得快速調(diào)度帶來的性能增益，缺點(diǎn)是無法知道調(diào)度UE發(fā)射功率給其他鄰小區(qū)帶來的底噪攀升。為了解決軟切換區(qū)域服務(wù)小區(qū)Node B調(diào)度給其他鄰小區(qū)帶來的不可估計(jì)的底噪影響，在HSUPA中，最終的UE傳輸格式選擇權(quán)由UE自己決定，UE可以根據(jù)當(dāng)前各個小區(qū)下行傳輸速率調(diào)度指示 RG信息以及自己剩余可用功率信息，決定是否增加傳輸速率，還是降低傳輸速率。比如，如果UE接收的非服務(wù)小區(qū)傳輸速率調(diào)整指示RG為下調(diào)傳輸速率，則即使UE服務(wù)小區(qū)指示UE上調(diào)傳輸速率，也將按照下調(diào)傳輸速率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，防止過大的發(fā)射功率抬高非服務(wù)小區(qū)的底噪聲，超過了負(fù)載要求，導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降。Node B采用非集中式的快速調(diào)度機(jī)制，和R99/R4的DCH相比，可以使得Node B工作在較高的負(fù)載水平，這樣網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的負(fù)載余量預(yù)留可以大大的減小，提高了系統(tǒng)上行的容量。

　　1.3　2ms短幀

　　HSUPA采用2ms短幀，減小了傳輸時延，主要體現(xiàn)在空口數(shù)據(jù)傳輸相比10ms有比較大的時延減小，并且發(fā)射方數(shù)據(jù)組成幀時需要的幀對齊時間也減小了。2ms短幀使得Node B控制的HARQ進(jìn)程的往返RTT（Round　Trip Time）減小了，并提高了快速調(diào)度響應(yīng)時間。相對10ms幀來說，可以更好的利用資源，獲得更高的系統(tǒng)容量。

　　下面具體分析一下2ms TTI和10ms TTI相比帶來的性能增益。

表1　HSUPA調(diào)度周期仿真參數(shù)

　　HSUPA調(diào)度周期仿真參數(shù)如表1所示。2ms TTI的EDCH調(diào)度周期為2ms，Node B根據(jù)當(dāng)前小區(qū)負(fù)載特性確定用戶調(diào)整的速率指示（RG，Rate Grant）值，并發(fā)送給用戶，用戶使用該調(diào)度信息（SI，Scheduling Information）時，考慮處理時延等因素，調(diào)度對應(yīng)上行數(shù)據(jù)傳輸格式有10個時隙的延遲；10ms TTI的E-DCH調(diào)度周期和上行數(shù)據(jù)使用SI的延遲分別為10ms和35時隙。仿真結(jié)果顯示，在4.5dB RoT的情況下，2ms TTI的E-DCH小區(qū)吞吐率比10ms TTI的E-DCH小區(qū)吞吐率提高了16%，并且隨著工作負(fù)載點(diǎn)的增加，獲得的性能提升更大?？梢姸蘐TI帶來了較大的性能增益。

　　2、HSUPA在UMTS中的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

　　2.1　在物理層的實(shí)現(xiàn)

　　為了支持HSUPA，物理層在上行增加了E-DPCCH和E-DPDCH，在下行增加了E-AGCH、E-RGCH和E-HICH。上行增強(qiáng)專用數(shù)據(jù)信道E-DPDCH用于承載HSUPA用戶上行的傳輸數(shù) 據(jù)，最大支持2個SF=4同時組合2個SF=2的多碼傳輸，峰值速率可達(dá)5.76Mb/s， E-DPDCH采用BPSK調(diào)制；上行增強(qiáng)控制信道E-DPCCH承載解調(diào)數(shù)據(jù)信道E-DPDCH的伴隨信令。下行絕對授權(quán)信道E-AGCH為公共信道，由用戶服務(wù)E-DCH無線連接所在的小區(qū)指示UE E-DPDCH最大可用功率偏置，通常為慢速調(diào)節(jié)；下行相對授權(quán)信道E-RGCH為專用信道，最快可按2ms時間快速調(diào)整UE的上行可用功率；下行 HARQ指示信道E-HICH用于反饋用戶接收進(jìn)程數(shù)據(jù)是否正確的ACK/NACK信息。