HSDPA技術在TD—SCDMA多頻點小區的實現研究
學術研究
作者：蘇健
摘 要：為了提高小區用戶的峰值速率和小區數據吞吐率，文章提出了多頻點小區和HSDPA技術相結合的實現方案。用戶數據可以同時在多個載波上傳輸，所使用的物理資源根據係統的資源和幹擾負載狀況在多載波間進行靈活配置。文章根據信道編碼過程的不同提出了三種可行的實現方案，並針對傳輸可靠性和數據吞吐量進行了係統仿真，結果表明，多頻點分別獨立進行數據傳輸可獲得較高的數據吞吐量。
關鍵詞：高速下行分組接入；自適應調製編碼；混合自動重傳請求；多頻點小區
中圖分類號：TN929.53 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）09-00-04
0 引 言
為了滿足日益增長的對高速分組數據接入服務的需求，3GPP Rel5引入了HSDPA技術，並通過采用AMC、HARQ技術，引入高階調製（16QAM甚至64QAM調製），同時在基站側增加了一個實體MAC-hs用於數據的快速調度，因而可獲得較高的用戶峰值速率和小區數據吞吐率。目前，對於FDD，HSDPA理論峰值速率可達14.4 Mb/s，對於TD-SCDMA，時隙結構采用1上5下時，理論峰值速率可達到2.8 Mb/s[1，2]。與FDD HSDPA相比，TD-SCDMA HSDPA頻譜效率雖然相當，但是可提供的下行峰值速率較低，相比FDD沒有優勢。為了全麵提升TD-SCDMA係統支持高速數據業務的能力，增強TD-SCDMA的競爭優勢，筆者提出了HSDPA與多頻點小區相結合的方案，即多頻點HSDPA技術，通過多載波技術和高階調製來提高HSDPA的峰值傳輸速率和頻帶利用率。這樣，當采用16QAM調製時，3載波理論峰值速率可達到8.4 Mb/s。
1 多頻點HSDPA關鍵技術
TD-SCDMA單載波HSDPA采用HS-DSCH信道機製，通過使用自適應調製編碼（AMC）、混合自動重傳請求（HARQ）以及快速調度等技術獲得比較高的用戶速率和係統吞吐量。HSDPA在UE和NodeB的MAC層引入MAC-hs實體，可完成相關調度、反饋和重傳等功能，在網絡側重傳直接在NodeB進行控製，可提高重傳的速度，隻有較少數據傳輸的時延；在物理層引入了HS-SCCH（下行）和HS-SICH（上行）兩條控製信道，則可快速完成UE和NodeB之間的信息交互。
在引入多頻點後，多個頻點由基站側的MAC-hs實體統一調度，把用戶數據分成不同的子流放在多個頻點上同時進行傳輸。
1.1 AMC
和功率控製一樣，AMC也是一種鏈路自適應技術，通過采用更多的編碼率和多種調製方式（QPSK、16QAM），根據鏈路質量（CQI）自適應地調整數據的調製和編碼方式，可以補償由於信道變化對接收信號所造成的衰落影響，從而提高信號的信噪比性能。
HSDPA中AMC技術主要應用於HS-DSCH信道，AMC與HARQ相結合，對處於有利位置的用戶可以得到更高的數據速率，提高了小區平均吞吐量，另外，通過自適應地改變編碼調製方案來代替改變發射功率，充分利用了基站的發射功率，這樣做的結果是，在信道條件好時充分利用係統資源提高傳輸速率，而在信道條件差時又不提高功率，因而不會增加對其它用戶和小區的幹擾。
1.2 HARQ
HARQ即自動重複請求（ARQ）和前向糾錯編碼（FEC）混合使用，目前，HSDPA中的FEC仍采用1/3的Turbo碼。而在HSDPA中，HARQ技術需要與AMC結合使用，其主要作用是補償AMC選擇的傳輸格式不恰當帶來的誤碼。AMC的機製提供了大動態範圍的粗略的、慢速的自適應控製，而HARQ的機製則提供了小動態範圍的精確的、快速的自適應控製。
為了提高信道利用率，多頻點HSDPA的HARQ重傳機製采用N通道停等HARQ（N-channel-SAW-HARQ，N-SAW ARQ）方式，即在一個傳輸物理信道上同時並列進行N個HARQ進程（N的個數最大為8），當下行鏈路一個HARQ進程發送完數據包等待反饋消息的時候，啟動另外一個HARQ進程發送數據包。也就是說，當下行鏈路傳送一個HARQ進程的數據包時，上行鏈路傳輸的是其他HARQ進程的反饋信息。這樣，係統資源就可以被充分利用，但要求接收端能存儲N個傳輸塊的信息。
在交互過程中，如果網絡側將UE回複的NACK被誤判為ACK時，則HARQ進程不再重傳該數據塊，而是發送新的數據塊，數據的可靠度留給RLC保證，即在RLC層進行重傳。如網絡側將ACK誤判為NACK時，HARQ進程根據該數據塊的時延特性判斷是否重發該數據塊，如果重發，UE會再次發送ACK響應，由於每塊數據有編號，因此沒有任何影響。