基于WCDMA的HSDPA技术及标准化探讨

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　　在信息高速发展的今天，数据业务成为整个电信行业的一个有力增长点。在移动通信领域，传统的基本话音业务已不能满足人们互联互通的需求，数据业务正逐渐演变成移动通信领域增长的强势力量。在R99阶段，WCDMA对数据业务提供了高达384kbps的支持能力，为了更好地解决Internet的无线延伸问题，3GPP组织制定了HSDPA标准，进一步使下行的数据业务速率增至13.9Mbps。与cdma 2000 1x EV-DO的革新不同，HSDPA技术不影响语音与数据业务的并发，成为WCDMA/TD-SCDMA增强型下一步演进的共同目标。
　　WCDMA中HSDPA的引入
　　为了达到提高下行分组数据速率和减少时延的目的，HSDPA的整体设计参考了HRPD空中接口设计过程中“速率控制为主、功率控制为辅”的基本理念，引入了HRPD中围绕速率控制机制为核心的相应配套技术，如自适应的编码和调制ACM、物理层HARQ(Hybrid-Automatic Repeat reQuest)和Node B上以2ms为周期的快速调度机制等。由于本身频谱的带宽优势和兼容性考虑，使得这种专门面向数据类业务的演进设计在WCDMA系统中获得了更好的速率优势和用户体验。
　　作为空中接口的增强，HSDPA的引入保持了WCDMA R99/R4 UTRAN侧的总体网络结构与协议层次。只是在Node B的MAC层新增了MAC-hs实体，专门负责HARQ操作以及相应的调度，并在物理层引入以下三种新的信道：HS-PDSCH、HS-DSCH和HS-DPCCH，以传输高速业务的用户数据及其控制信息。
　　高速下行物理共享信道HS-PDSCH专门负责下行链路用户数据的传输(R6版本中的HS-PDSCH也可用于信令传输)。HS-PDSCH用来承载高速下行共享传输信道HS-DSCH。一个HS-PDSCH对应一个固定SF=16的扩频码，来自于为HS-DSCH传输准备的扩频码集合。HS-PDSCH信道的共享支持CDM和TDM两种方式，并允许多码传输，根据UE的能力支持情况，在同一HS-PDSCH子帧中分配给一个UE多个信道化码。在实际组网中可根据无线环境和用户行为的情况灵活配置15个码道。HS-PDSCH还可以使用QPSK或者16QAM来进行调制。所有相关层1信令都由附属的HS-SCCH传递，HS-PDSCH不携带任何层1信令。
　　高速共享控制信道HS-SCCH用于下行链路，负责传输对HS-DSCH信道解码所必需的控制信息的物理层控制信道，如码道信息、HARQ相关RV(Redundancy Version)参数等。HS-SCCH采用固定SF=128的扩频码，恒定码率为60kbps，用来承载与HS-DSCH有关的下行信令。HS-SCCH一般提前HS-PDSCH两个时隙发送，供UE做好选择、解调和接受数据的准备。
　　高速专用物理控制信道HS-DPCCH信道用于上行链路，负责传输必要的控制信息。HS-DPCCH携带了有关下行HS-DSCH传输的反馈信令，反馈信令包括HARQ的ACK和信道质量指示CQI。一般一条无线链路上有一条HS-DPCCH，必须与某个上行DPCCH同时存在。
　　另外，每个使用HSDPA业务的用户还必须分配下行和上行R99的DPCH/DCH信道，用于传输层三信令以及其它非HS信道的功率控制信息。这类DCH信道通常被称为伴随DCH信道(A-DCH)。
　　在R6阶段，HSDPA又新增了下行的F-DPCH(Fractional DPCH)。该信道可由多用户共享，通过功率控制的方式有效减少码资源的浪费。另外，HS-DPCCH上引入的Pre-amble和Post-amble机制，也有效地降低了上行ACK/NAK的功率，减少了上行干扰，为HSUPA的顺利引入做好了铺垫。
　　根据GSA2006年7月正式公布的数据，目前全球已经投入使用及正在筹建的HSDPA网络数高达108个，已经投入运营的HSDPA网络有34个。
　　HSDPA管理规范综述
　　HSDPA技术借鉴了cdma 2000 1x向cdma 2000 1x EV-DO演进过程中的设计思想的相关转变，并将其中的部分核心技术，如AMC、Layer1-HARQ等应用到WCDMA网络的该部分的空中接口演进中。不同的是，HSDPA的设计一开始就没有像WCDMA一样对空中接口进行全盘的重构，而是以增加特殊信道为主要手段，将整个HSDPA部分和谐地纳入原有的UTRAN信道架构中，在不影响原有语音业务的前提下，对高速的数据业务在一个载波内做平滑的提速升级。这样一种保守而稳健的思路一直沿用至后来的HSUPA，从而贯穿了整个WCDMA家族的3G增强型技术(HSPA/HSPA+)的演进过程。
　　基于上述原因，当WCDMA网络的UTRAN侧从R99/R4的版本演进至HSDPA时，其相应的网络管理系统除了将相应的管理资源模型升级至支持HSDPA的版本之外，在其它方面几乎没有太大改变；由于目前从NMS角度控制的UTRAN侧管理资源模型的最小粒度停留在扇区/载频粒度，因此HSDPA的引入对原有IOC的整体架构并未造成任何影响，其微小的改动在于：简单扩充原有Node B/UtranCell对象类上的相关属性以体现对HSDPA特性的支持情况以及增加一个性能测量族，专门用于上报与HS-DPA特性相关的性能测量项。
　　即将报批的基于WCDMA的HSDPA网络管理规范在形式上独立成册，用以与R5版本相应的网络侧的技术规范匹配使用；但在内容上相对原有YD/T 1586系列而言实际上是以增补方式给出的。另外，该规范依旧遵循了原有标准制订过程中需求、分析、设计相互独立的原则；接口功能完全沿用了已经发布的YD/T 1584系列规范中的相关定义。配置资源模型的框架与YD/T 1586系列中相应部分保持一致，在小区和基站上新增的属性体现在以下三个方面：一是HSDPA支持能力标志，二是HSDPA运行状态标志，三是HSDPA特殊信道码资源预分配情况。
　　在性能资源模型方面，扩充了针对小区粒度的HSDPA相关性能测量族cellHsMeas，从以下四个方面记录了HSDPA相关的性能需求：一、分别从RAB/RB/RL三个不同阶段衡量HSDPA业务建立和释放的过程；二、分别从Serving Cell Change/Repointing和Channel Switch两个不同层次衡量HSDPA的移动性管理情况；三、分别从HSDPA小区整体的数据流量和每用户平均的吞吐量两个方面衡量HSDPA数据业务的负荷情况；四、分别从HSDPA码资源的消耗以及发射功率统计两个方面衡量HSDPA系统资源的负荷情况。
　　(北京邮电大学网络管理研究中心 朱凯)