HSDPA关键技术及未来发展情况介绍.doc

徐菲：HSDPA关键技术及未来发展情况介绍http://www.sina.com.cn2003年10月11日15:59新浪科技信息产业部电信研究院标准体制研究所徐菲
提要介绍了HSDPA的一些关键技术，以及在W-CDMA引入HSDPA后，对原有结构的影响，最后介绍了HSDPA的未来发展情况。
关键词W-CDMAHSDPAAMCHARQ
一、引言
在第三代移动通信的技术标准中，以欧洲主导的W-CDMA、美国主导的cdma2000以及中国的TD-SCDMA将成为三大主流技术。
W-CDMA标准化主要是由区域性的标准化组织3GPP负责，该组织由ETSI(欧洲)，CWTS(中国)，ARIB(日本)，TTC(日本)，TTA(韩国)和T1(美国)等成员组成的第三代合作组织，其目标是制定与GSM/GPRS相兼容的第三代移动通信标准W-CDMA，在欧洲又称为UMTS。
目前的W-CDMA标准可以提供最高2Mbit/s的数据传输速率，支持高速的分组交换和电路交换，并能提供许多基于因特网的业务，充分满足了IMT-2000关于第三代移动通信的要求。然而，对于诸如下载或流媒体类业务，需要系统提供更高的传输速率和更少的延迟。为了满足此要求，W-CDMA从这两方面对空中接口作了改进，引入了HSDPA技术，使之可以支持高达8Mbit/s的峰值速率。
HSDPA技术是W-CDMA在无线部分的增强与演进。引入HSDPA技术后的W-CDMA无线部分，在NodeB增加了一个新的MAC-hs子层，但基本结构仍与R99保持一致。而且，引入HSDPA后，只是在原有的物理信道上增加了新的信道。因此，支持HSDPA技术的终端可以和R99终端在一个载波内共存，这点与cdma2000EV-DO不同，无需运行在独立的载波上。
二、HSDPA的关键技术
为了达到提高下行分组数据速率和减少时延的目的，HSDPA主要采用了自适应的编码和调制(AMC，Adaptivemodulationandcoding)、快速重传、快速调度等技术，替代了R99中的可变扩频码和快速功率控制。
1.自适应的编码和调制
AMC的原理就是根据瞬间信道条件的改变而相应地改变调制和编码格式。因此，当信道条件较好时，AMC会选择一个需要较高Ec/Ior的调制与编码格式以充分利用现有的信道条件。反之，当信道条件较差时，AMC会选择一个低阶的调制和较低的编码速率。
在W-CDMAR99中，下行链路的功率控制的动态范围大约是20dB，而上行链路的功控动态范围可达70dB。这主要是由于下行链路的功率受限于小区内干扰(并行码道上的用户间干扰)，同时也意味着当用户靠近NodeB时，基站的发射功率会有所降低但不可能在短时间内大幅度下降。使用AMC后，对于靠近NodeB的用户，充分利用现有的信道条件，使用高阶的调制方案和较高的编码速率，来最大化下行链路的数据吞吐量。
2.HARQ
快速混合自动重传(HARQ)是指接收方在解码失败的情况下，保存接收到的数据，并要求发送方重传数据，接收方将重传的数据和先前接收到的数据在解码之前进行组合。混合自动重传技术可以提高系统性能，并可灵活地调整有效码元速率，还可以补偿由于采用链路适配所带来的误码。
如果在一个TTI时段内的数据解码错误，那么重传操作会在后面几个TTI时段内执行。一旦数据被重传，用户设备将对先前版本的数据和当前重传的数据进行组合，这极大地提高了重传成功的几率。直到数据成功解码或达到了预先定义的最大尝试次数，重传操作才会结束。由于混合自动重传机制是在NodeB中执行的，因此重传请求操作可以非常迅速。
HARQ有两种运行方式。一种是在重传时，与初次发射时相同，这种方式又被称之为chase或softcombining。另一种就是重传时的数据与前次发射有所不同，这种方式又被称之为IR(IncrementalRedundancy)。后一种方式的性能要优于第一种，但在接收端侧需要更大的内存。终端的缺省内存容量是根据终端所能支持的最大数据速率和softcombining方式设计的，因而在最大数据速率时，只可能使用softcombining。而在使用较低的数据速率传输数据时，两种方式都可以使用。
3.快速调度
调度算法控制着共享资源的分配，在很大程度上决定了整个系统的行为。调度时应主要基于信道条件，同时考虑等待发射的数据量以及业务的优先等级等情况，并充分发挥AMC和HARQ的能力。
调度算法应向瞬间具有最好信道条件的用户发射数据，这样在每个瞬间都可以达到最高的用户数据速率和最大的数据吞吐量，但同时也应考虑到对每个用户的公平性。因此，在短期内以信道条件为主，而在长期内应兼顾到对所有用户的吞吐量。
为了使系统能更好地适应信道的短期变化，因此在HSDPA中，调度算法位于NodeB而不是位于RNC。
三、