科技网

当前位置: 首页 >数码

HSPA终端标准现状及其分析

数码
来源: 作者: 2019-02-26 20:41:56

随着移动通信的快速发展,竞争加剧,各标准组织紧锣密鼓的开展相关标准的研究工作。HSPA+是介于HSPA与LTE之间的标准,3GPP初步将其归类到R7系列。本文从HSPA+终端类别的定义,来探讨它与HSPA终端的关系,以及HSPA+终端的新特点。

1 终端类别

HSPA+是HSPA(3GPPR6)的向下演进版本,是上下行增强的技术,在FDD系统中,上下行资源是分开处理的,因此这里讨论的HSPA+的终端类别要分别从上下两个角度进行。

从标准定义的角度,HSPA+的下行业务信道是HS-DSCH,因此一定程度上下行的终端类别也称为“HSDPA终端类别”,当然这里的“HSDPA终端类别”是不同于3GPPR5中的HSDPA。同样,从标准的角度,HSPA+的上行业务信道是E-DCH,因此上行的终端类别可称为“HSUPA终端类别”。,当然阿妈妮这也是不同于3GPPR6的“HSUPA终端类别”。

1.1 HSDPA终端类别

表格1 HSDPA终端类别及参数一览表

分析上表格,可见HSPA+终端完全后向兼容HSDPA的终端,Category即为HSDPA的终端定义。当然HSPA+终端的标准还在进一步修订中,也许还存在其他类别的终端。

1.2 HSUPA终端类别

按照3GPP25.306V730的定义,HSUPA(FDD)的终端共分为7类,如表格2所示。

表格2 HSDPA终端类别及参数一览表

分析上表格,可见HSPA+终端完全后向兼容HSUPA的终端,Category即为HSUPA的终端定义。当然HSPA+终端的标准还在进一步修订中,也许还存在其他类别的终端。

1.3 与HSPA终端的关系

2 影响HSPA+终端性能的关键要素

表格1,2详细的列出了不同类别的终端对应的峰值速率,以及影响峰值速率的各种因素。总结如下,影响HSPA+终端的各种关键因素如下:

2.1 调制方式

HSPA+可采用QPSK,16QAM,64QAM三种调制方式。QPSK每一符号代表2bit,16QAM每符号代表4bit,而64QAM每符号代表6bit,因此随着调制方式的差异,每符号代表的信息量呈现差异。

从表格一可见,Category的峰值速率是在16QAM下计算出,它高于Category的峰值速率,后者只支持QPSK。而Category采用64QAM后较前面的12类都要高。

从表格二可见,Category7速率最高,它采用16QAM,而其他6类只采用了QPSK。

2.2 天线方式

3GPPR6及以前的版本都采用传统的收发天线,HSPA+采用全新的MIMO(2X2)配置,利用天线间的不相关性极大系统效率,特别是在信号环境好的情况下,每根天线可传输不同的信息,实现峰值速率的翻倍。

从表格一可见,配置了MIMO的终端Category峰值速率最大,计算过程如下:

Category15在单TTI(2ms)内的可传输的最大传输块为23370bit,因此它的峰值速率为:23370bit/2msx2=23.4Mbps;

Category16在单TTI(2ms)内的可传输的最大传输块为27952bit,因此它的峰值速率为:27952bit/2msx2=28Mbps;

这里要说的是上面两个计算公式中后面乘上的2,是代表2根发MIMO天线承载不同的信息,因此峰值速率翻倍。

2.3 支持的最大码字数

一、HSDPA

HSDPA采用固定SF=16的码道,单小区除公共信道占用一个SF=16的码字外,HSDPA最大可用的码字数为15个。从表格一可见,16类终端支持的最大码字数分别为5、10、15。依据WCDMA的通信原理,信号从信源编码,到信道编码,再进行扩频调制到3.84Mchips/s的带宽上,因此:

如果是QPSK调制,HSDPA单码道的极限传输能力是:3840/162=480kbps;

如果16QAM调制,HSDPA单码道极限传输能力是:3840/164=960kbps;

如果是64QAM调制,HSDPA单码道极限传输能力是:3840/166=1440kbps;

由此可见HSDPA的速率与可使用的码道数紧密相关,在其他条件一致的情况下,使用的码道数越多,能够达到的峰值速率越大。

二、HSUPA

上行UE可采用的码道数跟自身信道环境,以及需要传输的速率相关,它采用可变的可变因子SF,分别是64、32、16、8、4、2。同时它采用多码道传输。从表格二可见,在其他条件(SF,TTI,调制方式)相同的情况下,4码道的传输速率明显高于2码道的能力。

2.4 软信道容量

针对HSDPA的16类终端,规范分别定义了相应的软信道容量,HARQ的虚拟IR缓存,即HS-DSCH能传输的总信息量。

混合ARQ是HSDPA的关键技术之一。它完成信道编码后的输出比特数与映射进HS-PDSCH物理信道集合的总比特数的匹配。HARQ功能由冗余版本(RV)参数控制。混合ARQ的输出比特的精确设置依赖于输入比特数、输出比特数和RV参数。

HARQ功能包括2次速率匹配和一个虚拟IR缓存,也称为软信道容量,软信道容量决定了混合ARQ的第一次速率匹配,会影响络侧使用的传输格式(RV),一定程度上影响了UE的传输能力,当然该容量越大对应有效的传输信息越大,UE的速率会越高。从表格一可以得到验证。

2.5 最小TTI的间隔

HSDPA采用资源共享的方式,帧长TTI为2ms,码分方式下小儿感冒退热糖浆
,每个TTI可同时容纳4个用户。假如在资源分配许可的情况下,UE可以一直占用资源,而且每个TTI都有信息发送,那么可实现资源利用率的最大化;但是UE在占用TTI的情况下,却不能发送数据,就会浪费系统资源。例如最小TTI间隔为2或3的UE突然发高烧发热
,与TTI间隔为1的相比,在传输同等的信息量的情况下,前者的速率是后者的1/2或1/3,因为它占用的时间比别人长2到3倍。因此最小TTI间隔也影响终端的性能。

当最小TTI的间隔越小,代表可发送信息的机会越多宝宝病毒性感冒反复发烧怎么办
,可实现的速率越大。性能低的在时,即较高的Inter-TTI会造成络侧基站频谱利用效率降低

当然从目前的各芯片厂商的研发来看,开发最小TTI间隔较大的终端不太可能,如Category1,2,3宝宝风寒感冒
,4类的终端。

3 HSPA+关键技术

上面列出了影响HSPA+终端的关键要素,但实际上如何保证这些要素,怎么实现各类别终端间的差异,关键还是由一系列的新技术决定。

此外,从终端的角度,一直以来困扰终端的问题就是体积,耗电的问题。众所周知,3G终端耗电量略高于2G终端,这一方面和3G技术的复杂性相关。3G的CDMA技术复杂,基带数据处理量大,射频功率放大器的线形度要求很高,导致3G终端基带处理芯片和射频芯片组的耗电量相对增加。而且HSPA+提供了比HSPA更加复杂的基带及射频技术,动态的功率及码资源调整,16QAM/64QAM/MIMO的引入等导致HSPA+具有较HSPA更高的功耗。此外,速率越快,对天线的性能要求越高,所消耗的电量也越大。因此HSPA+终端从信令处理的角度充分考虑了节能省电相关的技术。

此外,随着All-IP理念的强化,HSPA+将成为一个全IP,全业务的运营络,因此它突破原有的HSPA纯粹支持BE业务的局限,将实现语音(VoIP)、视频(VT)、高速下载等多媒体业务的融合。

综合上述两个要点,HSPA+终端采用的新技术如下:

3.1 DPCCH 时隙的更改

按照3GPP25.211的规范定义,原有的上行DPCCH共有6种时隙结构,每个时隙有导频比特、TFCI、TPC以及FBI四个比特域。导频比特用来在接收端进行信道估计,TFCI指示当前帧的传输速率,TPC传送进行下行链路功率控制需要的功率控制命令。下行链路使用闭环发射分集时需要FBI比特。

但是采用HS-DSCH后,可实现盲解码,不需要TFCI的速率指示,此外,非闭环时不使用FBI,因此有效的比特就是TPC,Pilot。新增的时隙格式4将DPCCH的10bit分为6bit的Pilot,4bit的TPC,即保证有效比特单元,减少不必要的比特发送,实现资源的有效利用。

3.2 UL-DTX

对于WCDMA以前的版本,DPCH传输的时候,UL_DTX(UplinkDiscontinuousTransmission)只存在DPDCH数据信道,但是在R7中,引入了上行控制信道DPCCH下的UL_DTX功能,主要应用在以下场景:

当HS-DPCCH没有HARQ-ACK/NACK消息发送时;

当HS-DPCCH没有CQI消息发送时;

在ULDPCCH上没有E-DCH的相关传输;

当时隙处于ULDPCCHburst样式时;

UL-DTX的应用一方面可减少终端的耗电量,此外还可以减少对上行的干扰。

3.3 HS-SCCH less Transmissions

在3GPPR5/R6版本中,HS-SCCH信道是下行物理共享信道,它的引入是为了承载HS-PDSCH信道所需的物理层信令。其扩频因子为128,每2ms对相应的终端下发相应的调度指令。但调度的情况要依据HS-SCCH的配置数目,当只配一条时,多用户只能通过时分复用的形式共享HS-PDSCH信道,在一个TTI内只能为一个用户服务,当然它最多可配置4条,即在单TTI内可调度4用户。

因此,HS-SCCH的使用耗费很大的码字、功率资源,降低系统的使用效率,在R7版本中,引入HS-SCCHlessTransmissions模式,一方面将部分信令打包承载在HS-PDSCH高速信道上,此外,UE端采用盲解调的方式,极大节省了HS-SCCH的码字、功率资源,提高系统效率。

3.4 增强的F-DPCH

为了最优系统使用效率,R6引入了F-DPCH(FractionalDedicatedPhysicalChannel),它主要用来传输下行的功控指令TPC,它的最大好处是多用户(最多10个用户)可时分共享一条SF=256的码道。但它并不是替代A-DPCH(A-DPCH配置给每个使用HSDPA业务的用户),络侧根据终端的支持情况,即可以选择F-DPCH,也可以选择A-DPCH。

但是在R7中,对应任何一条RL,都对应相应的F-DPCH,同时原A-DPCH承载的信令转移到HS-DSCH上承载,由于HSDPA较R99速率高,因此SRB承载在HS-DSCH上能够降低业务建立的时延。

3.5 增强的Cell_FACH

考虑到数据承载的效率,引入了增强的Cell_FACH,Cell_PCH状态,它的传输信道不再是原有的DCH,而是高速的HS-DSCH,因此容量增加,时延降低。

3.6 其他技术

在其他版本中,考虑到终端的耗电量、处理复杂形,体积等问题,因此如MIMO,64QAM等只是在络侧考虑,但是从提升终端性能,提高峰值速率的角度,这些络侧的新技术也会在终端侧考虑。

当然为配合应用这些层一技术的时候,层二相应的功能,如RLCPDU的大小也需要相应的进行调整。

4 总结

本文给出了HSPA+终端的类别,以及影响性能的关键要素,同时结合终端性能的提升以及HSPA+的业务目标给出HSPA+终端的新技术。当然HSPA+终端还在进一步发展中,还存在新终端类别出现的可能,相关新技术也需要进一步的完善,预计在今年底能够冻结。但是HSPA+终端是完全后向兼容HSPA终端,因此它会有效保护已部署HSPA的运营商的投资。

相关推荐