HSUPA技術(shù)實(shí)現及其應用分析

　　1、HSUPA關(guān)鍵技術(shù)

　　與HSDPA類(lèi)似，HSUPA采用了物理層快速重傳及軟合并（HARQ）、Node B分布調度、更短的TTI、高階調制等技術(shù)。因此HSUPA的系統性能主要由擴頻、調制、編碼、HAQR重傳和軟合并、調度效率以及特定無(wú)線(xiàn)環(huán)境等因素確定。

　　1.1　軟合并與HARQ技術(shù)

　　HSUPA采用混合自動(dòng)重傳HARQ技術(shù)，應對復雜多變的傳輸信道。HARQ是一種糾錯技術(shù)?；旌希℉ybrid）的意思是它綜合了前向糾錯碼（FEC）和重傳（ARQ）兩種方式的特點(diǎn)。R99/R4采用了傳統的ARQ方法，重傳功能在RLC實(shí)現。HSUPA在Node B增加了H-ARQ功能，用以提高傳輸速率和減小時(shí)延。在HSUPA中采用的是多進(jìn)程停等HARQ機制。停等協(xié)議SAW（Stop & Wait）是對每個(gè)進(jìn)程來(lái)說(shuō)，發(fā)送完數據包后等待接收正確的確認信息，如果對方?jīng)]有正確接收，則重傳數據包，如果對方已經(jīng)正確接收，則發(fā)送下一個(gè)新的數據包。在HSUPA中，10msTTI對應4個(gè)HARQ進(jìn)程，2msTTI對應8個(gè)HARQ進(jìn)程。對于HARQ的前向糾錯，分為CC（Chase Combining）和IR（Incremental Redundancy）兩種方式。CC方式重傳的信息和第一次發(fā)送的內容完全一樣，這樣UE在解碼前，先把重傳的信息進(jìn)行最大比合并后，再進(jìn)行解碼，提高解碼增益。IR方式的重傳支持兩種類(lèi)型，一種是重傳時(shí)發(fā)送和前次發(fā)送完全不一樣的冗余信息，該信息只有和第一次發(fā)送的信息合并后才可以解碼；另外一種是重傳時(shí)發(fā)送和前次完全不一樣的冗余信息，但該信息是可以自解碼的。在每次HARQ重傳時(shí)，通過(guò)給定增量冗余方式，提高譯碼前向糾錯的能力。

　　1.2　快速調度

　　HSUPA采用Node B的非集中調度策略。非集中調度策略是針對RNC內的集中式調度策略而言，RNC集中調度的優(yōu)點(diǎn)是知道UE多個(gè)無(wú)線(xiàn)鏈路的解調性能以及相應小區負載信息，可以更準確的調度UE的數據傳輸速率，防止UE過(guò)高的發(fā)射功率給某些小區帶來(lái)過(guò)大的底噪攀升，但是缺點(diǎn)是響應時(shí)間太慢。Node B非集中調度的優(yōu)點(diǎn)是可以根據當前UE的信道條件好壞和小區負載狀況，以最快2ms的速率對用戶(hù)的數據傳輸速率進(jìn)行調度，可以獲得快速調度帶來(lái)的性能增益，缺點(diǎn)是無(wú)法知道調度UE發(fā)射功率給其他鄰小區帶來(lái)的底噪攀升。為了解決軟切換區域服務(wù)小區Node B調度給其他鄰小區帶來(lái)的不可估計的底噪影響，在HSUPA中，最終的UE傳輸格式選擇權由UE自己決定，UE可以根據當前各個(gè)小區下行傳輸速率調度指示 RG信息以及自己剩余可用功率信息，決定是否增加傳輸速率，還是降低傳輸速率。比如，如果UE接收的非服務(wù)小區傳輸速率調整指示RG為下調傳輸速率，則即使UE服務(wù)小區指示UE上調傳輸速率，也將按照下調傳輸速率進(jìn)行數據傳輸，防止過(guò)大的發(fā)射功率抬高非服務(wù)小區的底噪聲，超過(guò)了負載要求，導致系統性能下降。Node B采用非集中式的快速調度機制，和R99/R4的DCH相比，可以使得Node B工作在較高的負載水平，這樣網(wǎng)絡(luò )規劃的負載余量預留可以大大的減小，提高了系統上行的容量。

　　1.3　2ms短幀

　　HSUPA采用2ms短幀，減小了傳輸時(shí)延，主要體現在空口數據傳輸相比10ms有比較大的時(shí)延減小，并且發(fā)射方數據組成幀時(shí)需要的幀對齊時(shí)間也減小了。2ms短幀使得Node B控制的HARQ進(jìn)程的往返RTT（Round　Trip Time）減小了，并提高了快速調度響應時(shí)間。相對10ms幀來(lái)說(shuō)，可以更好的利用資源，獲得更高的系統容量。

　　下面具體分析一下2ms TTI和10ms TTI相比帶來(lái)的性能增益。

表1　HSUPA調度周期仿真參數

　　HSUPA調度周期仿真參數如表1所示。2ms TTI的EDCH調度周期為2ms，Node B根據當前小區負載特性確定用戶(hù)調整的速率指示（RG，Rate Grant）值，并發(fā)送給用戶(hù)，用戶(hù)使用該調度信息（SI，Scheduling Information）時(shí)，考慮處理時(shí)延等因素，調度對應上行數據傳輸格式有10個(gè)時(shí)隙的延遲；10ms TTI的E-DCH調度周期和上行數據使用SI的延遲分別為10ms和35時(shí)隙。仿真結果顯示，在4.5dB RoT的情況下，2ms TTI的E-DCH小區吞吐率比10ms TTI的E-DCH小區吞吐率提高了16%，并且隨著(zhù)工作負載點(diǎn)的增加，獲得的性能提升更大?？梢?jiàn)短TTI帶來(lái)了較大的性能增益。

　　2、HSUPA在UMTS中的技術(shù)實(shí)現

　　2.1　在物理層的實(shí)現

　　為了支持HSUPA，物理層在上行增加了E-DPCCH和E-DPDCH，在下行增加了E-AGCH、E-RGCH和E-HICH。上行增強專(zhuān)用數據信道E-DPDCH用于承載HSUPA用戶(hù)上行的傳輸數 據，最大支持2個(gè)SF=4同時(shí)組合2個(gè)SF=2的多碼傳輸，峰值速率可達5.76Mb/s， E-DPDCH采用BPSK調制；上行增強控制信道E-DPCCH承載解調數據信道E-DPDCH的伴隨信令。下行絕對授權信道E-AGCH為公共信道，由用戶(hù)服務(wù)E-DCH無(wú)線(xiàn)連接所在的小區指示UE E-DPDCH最大可用功率偏置，通常為慢速調節；下行相對授權信道E-RGCH為專(zhuān)用信道，最快可按2ms時(shí)間快速調整UE的上行可用功率；下行 HARQ指示信道E-HICH用于反饋用戶(hù)接收進(jìn)程數據是否正確的ACK/NACK信息。