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高速下行链路分组接入


从技术角度来看,HSDPA 主要是通过引入高速下行共享信道(HS-DSCH)增强空中接口,并在UTRAN 中增加相应的功能实体来完成的。从底层来看,主要是引入自适应调制编码(AMC)和 HARQ(混合 ARQ)技术来增加数据吞吐量。从整体构架上来看,主要是增强Node B 的处理功能,在Node B 的MAC层中引入一个新的MAC-hs 实体,专门完成HS-DSCH的相关参数和HARQ协议等相关处理,在高层和接口加入相关操作信令。


HSDPA技术演进

3GPP描述了HSDPA的三个发展阶段:基本型HSDPA、增强型HSDPA、新空中接口。

1、第一阶段—基本型HSDPA
HSDPA第一阶段的功能是由3GPP R5规定的,其目标是实现 10.8Mbit/s 的峰值速率。HSDPA通过码分多址复用技术与3GPP R99 规范使用的信道,共享成对频率波段。与 3GPP R99 规范相比,HSDPA第一阶段的主要变化在于:增加了3个新的物理信道、HS-PDSCH 使用自适应调制(QPSK/16QAM)和 Turbo 编码技术、引入一个新的MAC实体MAC-hs 来控制HS-DSCH、HARQ协议。
2、第二阶段—增强型HSDPA
HSDPA 第二阶段的功能由3GPP R6 规范定义,其目标是将峰值数据率提高到30Mbit/s 左右。为了进一步改进 HSDPA 的覆盖范围、系统输出和频谱效率,需要使用各种新型多天线传输技术,其中有些技术已经包括在3GPP R5规范之中,而另外一些技术仍在3GPP的研究之中,有可能出现在3GPP R6及以后的规范中。
HSDPA第二阶段主要使用了天线波束赋形技术、发射分集和空时编码、多入多出(MIMO)系统三种多天线传输技术。
3、第三阶段—新空中接口
为实现更高的平均速率,HSDPA 技术将进一步和 OFDM、MIMO 等结合,以提供更高的速率。空中接口决定系统的性能和复杂性,因此它的选择对于提高网络的容量和速率非常关键。HSDPA 第三阶段的目标是提供 100Mbit/s~1Gbit/s的速率,这就需要额外的频谱和改进的信号处理技术,其中主要包括改进的信号处理技术、选择OFDM作为OFDMA使用的主要技术等方面。




HSDPA 的关键技术

自适应编码调制(AMC)

AMC 就是在传统系统固定调制和编码方式的基础上,引入更高的编码速率和更高阶调制方式等自适应技术,使系统能够通过改变编码方式和调制等级对链路变化进行自适应跟踪。AMC主要优点有:处于有利位置的用户可以得到更高的数据速率,提高小区平均吞吐量;链路自适应基于改变调制编码方案代替改变发射功率,以减小冲突。


混合自动重传请求(HARQ)

所谓自动重传请求(ARQ)就是一次数据传输失败时要求重传的一种传输机制。ARQ包括:停等方式(SW,Stop and Wait)重传、后退N(GBN,Go Back N)步方式重传、选择(SR,Selective Repeat)方式重传、N信道AW方式重传。


快速分组调度算法
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。分组调度算法的衡量指标是系统效率和服务公平性。分组调度算法有Round Robin 算法、最大C/I 算法以及公平算法。

Round Robin 算法采用轮询式调度而不考虑信道条件,它属于盲算法,只是简单地在用户之间均匀地分配无线资源,具有最高的公平性;最大 C/I 算法也可以称为最高性能调度算法,因为采用该算法可以使小区获得最高的吞吐量;公平算法分为公平吞吐量算法、公平时间算法和公平功率算法。


快速链路调整技术

数据业务与话音业务具有不同的业务特性。话音通信系统通常采用功率控制技术来抵消信道衰落对于系统的影响,以获得相对稳定的速率,而数据业务相对可以容忍延时,可以容忍速率的短时变化。因此 HSDPA 不是试图去对信道状况进行改善,而是根据信道情况采用相应的速率。由于 HS-DSCH 每隔2ms 就更新一次信道状况信息,因此,链路层调整单元可以快速跟踪信道变化情况,并通过采用不同的编码调制方案来实现速率的调整。


快速蜂窝选择

FCS是为HSDPA而推荐使用的。使用FCS,UE能指示一个最好的小区用于下行链路。确定“最好的”蜂窝不仅要基于无线信号传播的条件,还要考虑在激活集中小区的功率和码字空间的资源。一般而言,同时有很多小区处于激活集,但只有最适合的小区基站允许发送,这样可以降低干扰提高系统容量。


MIMO技术
多入多出(MIMO)系统是在发送和接收端同时使用多天线,这样相对于只在发送端使用多个天线有更多好处。在MIMO系统中,通过码复用技术可以使峰值吞吐量得到提高。
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