泰尔实验室：HSPA关键技术解析

作者：中国泰尔实验室 马小丽 李锦仪

　　HSPA的全称为高速分组接入(high speed packet access)，它是高速下行分组接入HSDPA(high speed downlink packet access)和高速上行分组接入HSUPA(high speed uplink packet access)两种技术的统称。HSPA是为了支持更高速率的数据业务、更低的时延、更高的吞吐量和频谱利用率、对高数据速率业务的更好的覆盖而提出的。HSDPA在3GPP Release 5中进行标准化，可以在一个小区中支持14.4Mbit/s的峰值数据速率。HSUPA在3GPP Release 6中进行标准化，可以在一个小区中支持5.76Mbit/s的峰值数据速率。HSDPA和HSUPA的性能在3GPP的后续版本中有所完善和增强。图1为3GPP演进的时间表。

图1 3GPP时间表

　　HSPA新增信道

　　1.HSDPA新增物理信道

　　HSDPA在物理层引入了三种新的物理信道：HS-PDSCH、HS-SCCH和HS-DPCCH。在用户数据传输方面引入了高速下行链路共享物理信道(HS-PDSCH)，在伴随的信令消息方面引入了高速共享控制信道HS-SCCH和高速专用物理控制信道HS-DPCCH。HS-SCCH信道用于下行链路，负责传输HS-DSCH信道解码所必须的控制信息。HS-DPCCH信道用于上行链路,负责传输必要的控制信息。HSDPA新增物理信道的相关信息如表1所示。

表1 HSDPA新增物理信道

　　2.HSUPA新增物理信道

　　在上行信道方面，HSUPA增加了强专用物理数据信道E-DPCCH和增强专用物理控制信道E-DPDCH，E-DPDCH用于承载用户上行数据，E-DPCCH承载伴随信令，包括E-TFCI、重传序列号(RSN)和满意比特信息。在下行信道方面，HSUPA增加了绝对授权信道E-AGCH、相对授权信道E-RGCH、HARQ确认指示信道E-HICH。E-AGCH为公共信道，用来传送用户终端最大可用传输速率的数据；E-RGCH为专用信道，用来传送递增或递减的调度指令，最快可按2msTTI调整用户终端的上行传输速率；E-HICH为专用信道，承载标识用户接收进程是否正确的ACK/NACK信息。HSUPA新增物理信道的相关信息如表2所示。

表2 HSUPA新增物理信道

　　HSPA关键技术

　　1.混合自动请求重传HARQ

　　HSDPA和HSUPA在物理层都采用了HARQ技术，都支持两种合并方式—Chase合并(CC，ChaseCombining)和增量冗余技术(IR，Incremental Redundancy)。CC方式重发的数据包与原数据包完全相同，接收端把每个包中的对应比特一一相加，再送入译码器。而IR技术每次重发的数据包里包含更多纠错码的编码方式，因而含有更多的冗余信息量，可以适应信道条件恶劣的情况。

　　不同于WCDMA Release99的数据包重传，HSDPA和HSUPA的数据包重传避开了Iub接口，大大减少了重传时延。HSDPA和HSUPA惟一的差别为，HSDPA采用了异步的HARQ，而HSUPA采用了同步的HARQ。

　　2.基于NodeB的快速调度

　　与WCDMA Release99不同，HSDPA和HSUPA的分组调度都是直接由NodeB控制,而不是由RNC控制。在HSDPA中，调度主要由Node B中的新增实体MAC-hs来完成，负责为多个用户分配HS-DSCH资源(时隙和码字)，以达到最大化利用系统资源的目的。在HSUPA中，调度主要由Node B中新增的MAC-e功能实体完成，负责为各个E-DCH用户分配所需要的尽可能多的发射功率，同时避免过多的UE接入，尽可能地抑制上行干扰。在HSUPA中，服务小区将对调度起主要作用。

　　3.自适应编码调制AMC

　　HSDPA引入了比WCDMA的QPSK更高阶的16QAM调制方式以提高下行数据速率。HSDPA采用AMC作为基本的链路自适应技术对调制编码方式进行选择。

　　在调制方式上，HSUPA的Release6中没有引入新的调制方案，而是使用与WCDMA上行同样的双BIT/SK调制(HPSK扩展)。同时，为了简化HSUPA终端复杂的硬件结构和处理机制，E-HICH的功能虽然与HSDPA的HS-DPCCH类似(即提供HARQ反馈信息ACK/NACK)，但是E-HICH的承载信息中不包含CQI信息，因此HSUPA不支持自适应编码调制AMC。

　　4.2msTTI短帧传输

　　WCDMA Release99中DCH的传输时间间隔(TTI)为10ms、20ms、40ms、80ms。HSDPA使用2msTTI，可以大大减小HARQ进程的往返时间，提高快速调度响应能力。HSUPA同时采用10ms TTI和2ms TTI。保留10ms TTI，一方面是考虑标准实现后向兼容，另一方面是因为基于2ms TTI的短帧传输不适合工作于小区的边缘；而2ms的TTI为可选，可以大大减小传输时延，获得更高的系统吞吐量。