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第 6 章 HSPA 网络技术

6.1. 6.2. 6.3. 概述. HSPA 网络结构. 高速下行分组接入. 第 6 章 HSPA 网络技术. 6.6. 6.5. 6.4. HSPA 技术演进（ HSPA+ ）. TD-SCDMA 系统中的 HSPA 技术. 高速上行分组接入. 为了在移动网络基础上以最大的灵活性提供高速数据业务，移动通信领域新技术层出不穷，本章主要介绍如下内容： HSDPA/HSUPA 网络的特点及演进 HSDPA/HSUPA 对 R99/R4 版本无线网络结构的影响 HSDPA 的关键技术及空中接口的变化. HSUPA 的关键技术及空中接口的变化

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第 6 章 HSPA 网络技术

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Presentation Transcript

  1. 6.1 6.2 6.3 概述 HSPA网络结构 高速下行分组接入 第6章 HSPA网络技术

  2. 6.6 6.5 6.4 HSPA技术演进（HSPA+） TD-SCDMA系统中的HSPA技术 高速上行分组接入

  3. 为了在移动网络基础上以最大的灵活性提供高速数据业务，移动通信领域新技术层出不穷，本章主要介绍如下内容：为了在移动网络基础上以最大的灵活性提供高速数据业务，移动通信领域新技术层出不穷，本章主要介绍如下内容： • HSDPA/HSUPA网络的特点及演进 • HSDPA/HSUPA对R99/R4版本无线网络结构的影响 • HSDPA的关键技术及空中接口的变化

  4. HSUPA的关键技术及空中接口的变化 • TD-SCDMA系统中HSPA技术的特点 • HSPA+的主要目标、网络结构和采用的主要技术

  5. 6.1 概述 • 国际电信联盟1998年提出了第三代移动通信系统的标准化要求，主要目标就是希望第三代移动通信系统能同时提供电路交换业务和分组交换业务，最高传输速率为2Mbit/s。

  6. 随着信息社会对无线Internet业务需求的日益增长，2Mbit/s的传输速率已远远不能满足需求，第三代移动通信系统正逐步采用各种速率增强型技术。随着信息社会对无线Internet业务需求的日益增长，2Mbit/s的传输速率已远远不能满足需求，第三代移动通信系统正逐步采用各种速率增强型技术。

  7. 第三代移动通信系统高速数据传输解决方案具有非对称性、峰值速率高、激活时间短等特点，可以有效利用无线频谱资源，增加系统的数据吞吐量。第三代移动通信系统高速数据传输解决方案具有非对称性、峰值速率高、激活时间短等特点，可以有效利用无线频谱资源，增加系统的数据吞吐量。

  8. cdma2000 lx系统增强数据速率的下一个发展阶段称为cdma2000 lx EV，其中EV是Evolution（演进）的缩写，意指在cdma2000 lx基础上的演进系统。

  9. cdma2000 lx EV不仅要和原有系统保持后向兼容，而且要能够提供更大的容量，更佳的性能，满足高速分组数据业务和语音业务的需求。

  10. cdma2000 lx EV又分为两个阶段：cdma2000 lxEV-DO和cdma2000 lxEV-DV。相关内容将在第7章介绍。

  11. WCDMA和TD-SCDMA系统增强数据速率技术为HSDPA/HSUPA，HSDPA/HSUPA统称HSPA。

  12. 文中如不特别说明，HSDPA/HSUPA均指WCDMA系统采用的速率增强技术，下面依次介绍基于WCDMA系统和TD-SCDMA技术的HSPA技术。文中如不特别说明，HSDPA/HSUPA均指WCDMA系统采用的速率增强技术，下面依次介绍基于WCDMA系统和TD-SCDMA技术的HSPA技术。

  13. 1．HSPA的概念 • （1）HSDPA • 3GPP在2002年3月发布的R5版本中引入了高速下行链路分组接入（High Speed Downlink Packet Access，HSDPA）技术。

  14. HSDPA技术通过使用在GSM/EDGE标准中已有的方法来提高分组数据的吞吐量，这些方法包括自适应调制和编码技术（Adaptive Modulation and Coding，AMC）、混合自动重传请求技术（Hybrid Automatic Repeat on Request，HARQ）。

  15. HSDPA业务信道使用Turbo编码，可以在2ms内进行动态资源共享，包括共享码道资源和功率资源。

  16. HSDPA增加了物理信道，并采用多码传输方式、短传输时间间隔、快速分组调度技术和先进的接收机设计等，使小区下行峰值速率达到14.4Mbit/s。

  17. 为了实现HSDPA的功能特性，在物理层规范中引入了1个传输信道和3个物理信道。为了实现HSDPA的功能特性，在物理层规范中引入了1个传输信道和3个物理信道。

  18. ① 高速下行共享信道（High Speed Downlink Shared Channel，HS-DSCH） • ② 高速下行物理共享信道（High Speed Physical Downlink Share Channel，HS-PDSCH）

  19. ③ 高速下行共享控制信道（High Speed Shared Control Channel for HS-DSCH，HS-SCCH） • ④ 高速上行专用物理控制信道（High Speed Dedicated Physical Control Channel for HS-DSCH，HS-DPCCH）

  20. （2）HSUPA • 3GPP在2004年12月发布的R6版本中引入了增强型上行链路技术，初期是在增强型上行链路专用信道（E-DCH）的项目下启动的，又可以称为高速上行链路分组接入（High Speed Uplink Packet Access，HSUPA）技术，考虑到上行链路的特点，HSUPA对如下技术进行了深入研究。

  21. ① 上行的物理层快速混合自动重传请求（HARQ）； • ② 上行的基于Node B的快速调度技术； • ③ 更短的传输时间间隔； • ④ 上行采用高阶调制； • ⑤ 快速的专用信道建立。

  22. E-DCH的定义中引入了5条新的物理信道。 • ① 增强专用物理数据信道（E-DCH Dedicated Physical Data Channel，E-DPDCH） • ② 增强专用物理控制信道（E-DCH Dedicated Physical Control Channel，E-DPCCH）

  23. ③ 绝对授予信道（E-DCH Absolute Grant Channel，E-AGCH） • ④ 相对授予信道（E-DCH Relative Grant Channel，E-RGCH） • ⑤ HARQ 确认指示信道（E-DCH HARQ Acknowledgement Indicator Channel，E-HICH）

  24. 2．TD-HSPA • （1）TD-HSDPA • 对TD-SCDMA和WCDMA而言，HSDPA采用的关键技术是基本一致的，实现方式也非常相似，两者不同的地方主要体现在如下几点。

  25. ① 帧结构不同 • ② 信道结构不同 • ③ TD-SCDMA的N频点特性

  26. （2）TD-HSUPA • 2003年6月，3GPP RAN第20次全会上，对TDD上行链路增强的可行性研究被列为研究项目（Study Itern）。

  27. 研究目的是考察Node B快速调度、HARQ和AMC等上行链路增强技术对提高上行链路的覆盖和吞吐量，降低时延的可行性和性能。

  28. HSUPA的引入对无线网络协议框架的影响，主要包括需引入新的增强型上行传输信道 （Enhanced Uplink Channel，E-UCH）以及新的MAC功能实体。

  29. 3．HSPA的演进（HSPA+） • HSPA+是在HSPA基础上的演进，在关键技术上，它保留了HSPA的如下特征：快速调度、混合自动重传（HARQ）、下行短帧（2ms）、上行可变帧长（10ms/2ms）、自适应调制和编码，同时保留了HSPA的所有信道及特征：HS-PDSCH、HS-SCCH、HS-DPCCH、E-DPCCH、E-DPDCH、E-RGCH、E-AGCH、E-HICH、F-DPCH等。

  30. 因此，它向下完全兼容HSPA技术，但为了支持更高的速率和更丰富的业务，HSPA+也引入了更多的新技术：因此，它向下完全兼容HSPA技术，但为了支持更高的速率和更丰富的业务，HSPA+也引入了更多的新技术：

  31. （1）MIMO技术 • （2）分组数据连续传输技术 • （3）上下行均采用更高阶调制 • （4）接入网架构的优化

  32. 6.2 HSPA网络结构 • 6.2.1 引入HSPA对R99/R4版本无线网络结构的影响 • HSPA叠加在WCDMA网络之上，既可以与WCDMA共享一个载波，也可以部署在另一个载波上。

  33. 在两种方案中，HSPA和WCDMA可以共享核心网和无线网的所有网元，包括基站（Node B）、无线网络控制器（RNC）、GPRS服务支持节点（SGSN）以及GPRS网关支持节点（GGSN）等。

  34. WCDMA和HSPA还可以共享站址、天线和馈线。 • 从WCDMA到HSPA需要进行软件升级，基站和无线网络控制器还需要更新一些硬件。

  35. 1．引入HSDPA对R99/R4版本无线网络结构的影响 图6-1 引入HSDPA对R99/R4版本无线网络结构的影响示意图

  36. （1）对Node B的影响 • ① MAC层增加了新的MAC-hs实体，实现HARQ和快速调度； • ② 增加了新的传输信道（HS-DSCH）与物理信道（HS-PDSCH、HS-SCCH和HS-DPCCH）；

  37. ③ 引入16QAM调制解调方式，对射频功放提出更高要求； • ④ 支持Iub接口数据的流量控制。

  38. （2）对RNC的影响 • ①RRM算法增强 • 接纳控制 • 资源分配 • 移动性管理

  39. ② 传输接口信令需要修改 • 在Iub/Iur上新增数据和控制帧 • NBAP（Iub接口） • RNSAP（Iur接口） • RRC协议（Uu接口） • ③ 相应的传输接口带宽需要增加（如Iub、Iu接口等）

  40. （3）HSDPA对UE的影响 • ① 要求UE新增MAC-hs层； • ② 对基带处理能力进行增强，使其可处理多码并传； • ③ 新增对16QAM解调的支持；

  41. ④ 要求终端具有更大的内存； • ⑤ 对更先进的接收机和接收算法的支持； • ⑥ 提供12类HSDPA终端。

  42. 表6-1 12类HSDPA终端特性

  43. 2．HSUPA对R99/R4版本网络结构的影响 • 引入HSUPA对R99/R4版本网络结构的影响与HSDPA类似，简介如下。 • （1）对Node B的影响 • ① MAC层增加了新的MAC-e实体，实现HARQ重传和调度功能。

  44. ② 增加了新的物理信道（E-DPDCH、E-DPCCH、E-AGCH、E-RGCH和E-HICH）； • ③ 支持Iub接口数据的流量控制。

  45. （2）对RNC的影响 • ① MAC-es实体在RNC中实现，完成分组数据的重排。 • ② 最基本的RRM算法包括接纳控制、资源分配和移动性管理等需要改进。 • ③ 传输接口信令需要修改，相应的传输接口带宽需要增加（如Iub、Iu接口等）。

  46. （3）HSUPA对UE的影响 • ① 要求UE新增MAC-e和MAC-es层； • ② 对基带处理能力进行增强，使其可处理多码并传； • ③ 要求终端具有更大的内存； • ④ 增加上行调度功能； • ⑤ 提供6类HSUPA终端。

  47. 表6-2 HSUPA终端特性

  48. 6.2.2 HSPA的用户协议结构 图6-2 R99/R4无线接口协议结构

  49. 1．HSDPA用户面协议结构 图6-3 HSPA用户数据在无线接口中的架构

  50. 图6-4 HSDPA用户面协议结构

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