4-HSDPAHSUPA原理介绍

原理介绍中国普天信息产业股份有限公司PotevioCompanyLimitedPage2课程内容第一章HSDPA原理介绍第二章HSUPA原理介绍Page3本章内容第一节HSDPA概述第二节HSDPA关键技术第三节HSDPA物理层第四节HSDPAMAC层Page4什么是HSDPAHighSpeedDownlinkPacketAccess高速率下行！分组接入Page5HSDPA发展概述HSDPA是3GPP在R5协议中引入的能够提高下行容量和数据业务速率的增强技术通过AMC和HARQ等链路自适应技术实现更高的数据吞吐量、降低时延和提高峰值速率在NodeB引入MAC-hs完成调度及HARQ相关操作物理层引入HS-PDSCH、HS-SCCH和HS-SICH三个信道RRC和NBAP协议需要提供相应的流程支持Page6HSDPA/HSUPA的演进路线GPRS/EDGE~200kbpsGERAN~600kbpsWCDMA~384kbpsHSDPA~1.8/3.6MbpsHSDPA~14.4MbpsHSUPA1.4~5.8MbpsHSPA+DL:40MbpsUL:10MbpsLTEFDDDL:100MbpsUL:50MbpsLTE+100M~1GbpsTD-HSDPA2.8~8.4MbpsTD-HSUPA2.2~6.6MbpsTD-HSPA+DL:25.2MbpsUL:19.2MbpsLTETDDDL:100MbpsUL:50MbpsTDDLTE+100M~1GbpsMobileWiMAXWave115MbpsMobileWiMAXWave230Mbps16m100Mbps~1GbpsCDMA20001×~153.6kbpsEV-DOR0DL:2.4MbpsUL:153.6KbpsEV-DORADL:3.1MbpsUL:1.8MbpsDoRevB多载波DL:46.5MbpsUL:27MbpsUMBDL:100MbpsUL:50MbpsUMB+100M~1GbpsITUIMT-Adv2001-2006年2007年2008年2009年2010年Page7HSDPA基本原理R5之前空口体系中，数据重传方式是RNC负责，数据重传要经过Iub接口，NodeB根据RNC的指令完成物理层编码和传输的功能，不具备对物理资源的控制和调度能力。在HSDPA中，为了空口实现更大的吞吐能力，对NodeB功能进行了增强，在NodeB层面进行了物理层重传和快速资源调度的概念，提高了重传及对空中资源调度的效率增加一个MAC-hs实体，并放在基站实现，以达到快速调度的目的Page8HSDPA中NodeB新增功能RNCRLCMACNode-BLayer1UEUEUER99,R4RRMTransportTransportNode-BLayer1UEUEUER5MAC-hsTransport需要支持Iub接口数据的流量控制。引入MAC-hs实体，实现HARQ和快速调度。引入16QAM调制方式，对射频功放提出更高要求。新增HS-PDSCH、HS-SCCH和HS-SICH信道。Page9本章内容第一节HSDPA概述第二节HSDPA关键技术第三节HSDPA物理层第四节HSDPAMAC层Page10HSDPA关键技术AMC(AdaptiveModulationandCoding)自适应调制编码HARQ（HybridAutomaticRepeatRequest）混合自动重发请求快速调度16QAMPage11HSDPA关键技术－AMC自适应调制编码AMC是一种链路自适应技术，根据信道情况来确定合适的调制编码方式，以最大限度的发送数据信息，实现高的传输速率Turbo：1/3,1/2,3/4…1QPSK、16QAM根据用户信道质量CQI的反馈，动态地调整调制编码方案，获得较高的传输速率。条件好的UE获得较高的速率，条件差的UE获得较低的速率采用AMC技术的主要好处是：a）合适位置的用户可以得到较高的数据率，提高了小区系统的平均吞吐量，b）由于链路自适应是基于调制/编码方式的变化而不是基于发射功率的变化，因此降低了干扰的变化程度。Page12HSDPA关键技术－HARQHARQ是为了在复杂多变的无线环境中提高数据的正确接收率而提出的。混合自动重传请求H-ARQ是一种前向纠错FEC和重传相结合的技术。HARQ是指接收方对接收到的数据包进行自我检错纠错，如果错误可以进行自我纠正，就正确接收；否则保存本次接收的数据包，并请求发送方重传。接收方将重传的数据包和先前接收到的数据包在解码前进行合并，充分利用它们携带的相关信息，以提高正确译码的概率。HARQ采用N信道停等机制重传HARQ合并方法分类：TypeI、TypeII、TypeIIIPage13HARQ的停等机制EVENDATAEVENCONTROLEVENDATAEVENCONTROLEVENDATAEVENCONTROLODDDATAODDCONTROLODDDATAODDCONTROLODDDATAODDCONTROLEVENDATAEVENCONTROLEVENACKODDACKEVENACKODDACKEVENACKODDACKODDACKDownlinkControlDownlinkDataUplinkAcknowledgementSAW控制信令和反馈信息简单UE所需的内存较小需要负荷很小码道利用率低N通道SAW多个进程同时工作，提高资源利用率一个进程反馈的CQI可被所有进程共享码道利用率高Page14HARQ的合并方法TypeI（ARQ）TypeII（FIR）TypeIII（PIR）错误分组被丢弃每次重传相同的分组信息不进行合并，重传分组独立解码错误分组不被丢弃，而是和重发的增量冗余信息合并后进行译码每次重传包含不同的冗余信息重传分组无法自解码错误分组不被丢弃，而是和重发的增量冗余信息合并后进行译码每次重传都包含系统比特重传分组具有自解码能力Page15HSDPA关键技术－HARQChaseCombing（跟踪合并）重传数据与第一次发送的分组数据完全相同（包含系统比特和校验冗余位）只有一个冗余版本，可按Symbol进行软合并PartialIRHARQ（PIR）每次重传包含了相同的系统比特和不同的增量冗余校验位多个冗余版本HARQTYPEIIIPage16HSDPA关键技术－快速调度HSDPA中将调度器的位置从RNC移到NodeB，实现快速调度。基于UE上报的CQI信息，MAC-hs中的调度器使用适当的调度算法决定将HS-DSCHTTI分配给哪个UE。快速调度相当于在多用户之间进行分集，尽管各个用户的信道质量千差万别，但调度器调度之后系统总是为处于有利信道条件（绝对或相对，根据不同的调度算法有所不同）的用户服务，因而实现了高的吞吐量。Page17HSDPA关键技术－快速调度HSDPA系统的快速分组调度是实现尽可能公平的对所有用户进行调度且保证整个系统的吞吐量要求基站侧增加MAC-hs实体N通道SAWHARQ5msTTIPage18快速调度算法轮询调度算法最大载干比调度算法正比公平调度算法Page19快速调度算法准则Pi=p1*f1+p2*f2+p3*f3+p4*f4f1：信道条件f2:等待服务时间f3：数据优先级f4：队列数据长度采用不同的加权因子p1、p2、p3、p4可对应不同的调度算法Page20轮循调度算法（RR）所有用户优先级占用的资源相同最小的小区数据吞吐率最公平Pi=p1*f1+p2*f2+p3*f3+p4*f4p1=0;p2=1;P3=0;p4=0RRPage21最大载干比调度算法（MaxC/I）C/I最大的用户优先获得资源传输数据可获得最大的小区数据吞吐率最不公平Pi=p1*f1+p2*f2+p3*f3+p4*f4p1=1;p2=0;P3=0;p4=0MaxC/IPage22正比公平调度算法（PF）根据每用户过去获得的平均速率与当前请求的速率，来确定用户优先级兼顾小区吞吐率和公平性Pi=p1*f1+p2*f2+p3*f3+p4*f4p1=0.4;p2=0.3;P3=0.2;p4=0.1PFPage23HSDPA快速调度流程NodeBNodeBRNCUE5)ACK/NACK、CQI（onHS-SICH）6)数据包+重传(如果需要)（onHS-DSCH）数据包1)调度并确定HS-DSCH参数4)发送业务数据（onHS-PDSCH）2)发送HS-DSCH参数(onHS-SCCH）3)检测HS-DSCH参数，如果有发送给自己的信息，则开始接收，存储和解调数据Page24HSDPA关键技术－16QAM000110110000000100100011010001010110011110001010100111001101111011111011调制方式编码率吞吐率（5slotx12codes）吞吐率（5slotx16codes）QPSK1/4264kbps352kbps2/4528kbps704kbps3/4792kbps1Mbps16QAM2/41Mbps1.4Mbps3/41.6Mbps2.1Mbps4/42Mbps2.8MbpsPage25本章内容第一节HSDPA概述第二节HSDPA关键技术第三节HSDPA物理层第四节HSDPAMAC层Page26HSDPA引入的共享信道物理信道HS-PDSCHHS-SCCHHS-SICH传输信道HS-DSCHPage27HS-DSCHHS-DSCH是下行共享传输信道，用于承载MAC-hsPDU;多个UE通过时分、码分共享该信道；可以采用波束赋形;TTI为5ms；可映射到多个HS-PDSCH；总是与一个下行DPCH相关联，以及一个或多个HS-SCCH相关联；不使用TFCI,可在多个载波上同时传输;信道编码：1/3Turbo码；调制：QPSK/16QAM自适应；Page28HS-PDSCHHighSpeedPhysicalDownlinkShareChannel用于承载HS-DSCH的数据，HS-DSCH传输信道可以映射到一个或多个HS-PDSCH物理信道与HS-SCCH/HS-SICH伴随使用，其控制信息由HS-SCCH承载伴随有下行DPCH扩频因子是16或1无TFCI、TPC、SS采用16QAM／QPSK调制Page29HS-SCCH下行共享物理控制信道，TTI为5msHS-SCCH上的信息是由两个单独的物理信道所承载（HS-SCCH1和HS-SCCH2）一个UE需要最多同时监控4个HS-SCCH，在连续接收数据时，UE只需监控同一个HS-SCCH无TFCI，可以携带TPC和SS信息调制方式是QPSK占用SF=16的两个码道可采用闭环功控和赋形Page30HS-SCCH携带信息TFRI时隙码道分配（13bit）码道分配必然是连续的，且各个时隙分配的码道是一样的，start＝15stop＝0，表明SF=1,其余情况startstop调制方式（1bit）0—QPSK1—16-QAM传输块大小（6bits）索引值HARQ信息HARQ进程识别（3bit）取值范围0—7，即一个传输信道上并行进程最多为8个。增量冗余版本号(3bit)指示r，s（是否有自解码的能力），b（影响16-QAM的bit重排）新数据指示（1bit）指示是新数据还是重传数据HCSN（3bit）功率控制过程中统计HS-SCCH的BLER时需要。UE-ID（16bit）标识控制信息的所属UESS上行同步控制字用于保持HS-SICH的上行同步TPC上行功控控制字用于HS-SICH的闭环功控Page31HS-SICH上行共享物理控制信道，TTI为5ms调制方式是QPSK，占用SF=16的一个码道无TFCI，可以携带TPC和SS信息初始同步参考上行DPCH，通