WCDMA增強(qiáng)型無(wú)線技術(shù)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(wèn)題，滿足用戶業(yè)務(wù)需求而產(chǎn)生的新技術(shù)，是3GPP在R5協(xié)議中為了滿足上/下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不對(duì)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(biāo)準(zhǔn)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(wù)，充分滿足IMT-2000關(guān)于第三代移動(dòng)通信的要求。然而，對(duì)于諸如下載或流媒體類業(yè)務(wù)，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(duì)空中接口作了改進(jìn)，引入了HSDPA技術(shù)，使之可以支持高達(dá)10Mbit/s的峰值速率。HSDPA技術(shù)的應(yīng)用可以充分滿足運(yùn)營(yíng)商在3G網(wǎng)絡(luò)成熟期面臨容量需求特別大時(shí)進(jìn)行擴(kuò)容的實(shí)施要求。

　　一、HSDPA的技術(shù)特點(diǎn)

　　為了實(shí)現(xiàn)HSDPA技術(shù)，除了提出增強(qiáng)型DSCH信道概念外，還采用了四種關(guān)鍵技術(shù)：自適應(yīng)調(diào)制編碼（AMC）、混合自動(dòng)請(qǐng)求重轉(zhuǎn)技術(shù)（HARQ）、快速蜂窩選擇技術(shù)（FCS）和多輸入多輸出天線處理技術(shù)（MIMO）。

　　1.HSDPA信道結(jié)構(gòu)

　　HSDPA技術(shù)中增加了一個(gè)新的傳輸信道，稱為HS-DSCH，主要用于進(jìn)行best-effort方式的PACKET傳輸，同時(shí)輔助HARQ和AMC等HSDPA關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)；HS-DSCH和DSCH信道一樣也是一種公共信道，主要是在時(shí)域內(nèi)采用信道碼機(jī)制而同時(shí)為多用戶公用。在HS-DSCH中，采用固定的擴(kuò)頻因子16個(gè)，這樣最多可用的碼不會(huì)多于16個(gè)，一般取最大的碼數(shù)為14個(gè)。采用固定的擴(kuò)頻因子可以降低UE復(fù)雜性的同時(shí)可減少下行的信令。HS-DSCH是一種時(shí)域復(fù)用和碼域復(fù)用相結(jié)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(shí)間間隔（TTI，在3GPP標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)TTI進(jìn)行了定義，可以為1、3、5或15個(gè)時(shí)隙。采用短的TTI具有以下兩個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。

　?。?）可以有效地減少系統(tǒng)的時(shí)間延遲。

　　（2）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(yīng)調(diào)制編碼（AMC）

　　AMC根據(jù)信道的質(zhì)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(guò)相應(yīng)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(guò)編碼和調(diào)制方式的組合，產(chǎn)生不同的傳輸速率。當(dāng)用戶處于有利的通信地點(diǎn)時(shí)（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(dāng)用戶處于不利的通信地點(diǎn)時(shí)（如位于小區(qū)邊緣或者信道深衰落），網(wǎng)絡(luò)側(cè)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(lái)保證通信質(zhì)量。

　　3.混合自動(dòng)請(qǐng)求重轉(zhuǎn)技術(shù)（HARQ）

　　HARQ基于信道條件提供精確的編碼速率調(diào)節(jié)，可自動(dòng)適應(yīng)瞬時(shí)信道條件，且對(duì)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(bǔ)償由于采用鏈路適配所帶來(lái)的誤碼。HSDPA將AMC和HARQ技術(shù)結(jié)合起來(lái)可以達(dá)到更好的鏈路自適應(yīng)效果。HSDPA先通過(guò)AMC提供粗略的數(shù)據(jù)速率選擇方案，然后再使用HARQ技術(shù)來(lái)提供精確的速率調(diào)解，從而提高自適應(yīng)調(diào)節(jié)的精度和提高資源利用率。HARQ機(jī)制本身的定義是將FEC和ARQ結(jié)合起來(lái)的一種差錯(cuò)控制方案，HARQ機(jī)制的形式很多，而HSDPA技術(shù)中主要是采用三種遞增冗余的HARQ機(jī)制：TYPE-I HARQ，TYPE-II HARQ和TYPE-III HARQ。可以根據(jù)系統(tǒng)性能和設(shè)備復(fù)雜度來(lái)選擇相應(yīng)的HARQ機(jī)制。

　　4.快速蜂窩選擇技術(shù)（FCS）

　　有了快速蜂窩選擇（FCS），UE就不必同時(shí)從多個(gè)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(wù)信道了。UE在每幀選擇最好的蜂窩來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。上行DPCH用來(lái)指示需要的蜂窩，網(wǎng)絡(luò)可利用這個(gè)蜂窩把傳輸?shù)臄?shù)據(jù)一幀一幀的傳給UE。這種技術(shù)是地點(diǎn)選擇分集傳輸?shù)囊环N特殊情況，僅適用于HS-DSCH信道。對(duì)于上行控制信道，則是給每個(gè)蜂窩分配一個(gè)臨時(shí)ID,UE周期地把主蜂窩的ID通知給連接的蜂窩，那些沒(méi)有UE選擇的非主蜂窩則關(guān)閉它們的發(fā)射機(jī)。對(duì)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(gè)蜂窩中傳送。HSDPA技術(shù)為了能更好地適應(yīng)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(shí)也將TTI縮短到2ms。

　　5.多輸入多輸出的天線處理（MIMO）

　　MIMO技術(shù)在基帶處理部分需要多信道選擇（MCS）功能來(lái)定義天線傳播模型，根據(jù)用戶業(yè)務(wù)請(qǐng)求等級(jí)不同和信道質(zhì)量情況配置不同的信道。如果Node B有M個(gè)發(fā)射天線，用戶終端UE有N個(gè)接收天線，那么Node B與UE之間的下行發(fā)射通道有M