TD-HSUPA标准化进展顺利

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　　随着3GPP HSDPA标准化的完成，3G系统对下行分组数据业务的支持能力有了很大的增强。这自然就引发了一个考虑，HSDPA采用的关键技术，如基站快速调度、自适应调制编码(AMC)、混合自动重传(HARQ)等是否可以应用于上行分组业务的优化，进而对上行的性能进行改善，包括覆盖、吞吐量以及时延等方面。
　　于是3GPP启动了针对高速上行分组接入(HSUPA)技术的研究，最早是建立了宽带码分多址(WCDMA)上行增强可行性分析的研究项目，随后TDD厂家提出建立了TDD上行增强研究项目，对基站快速调度、自适应调制编码(AMC)、混合自动重传(HARQ)等技术进行了评估。作为3GPP标准重要组成部分的时分同步码分多址(TD-SCDMA)，也在HSUPA方面做了很多研究和评估工作。在对技术完成评估后，后续进入工作项目阶段也就是具体的标准制订阶段。主要是根据可行性分析的结论，完成具体的标准内容，包括支持上行增强技术的信道结构定义、相关的信令及物理层处理过程等。目前TD-SCDMA上行增强工作项目在3GPP已经完成了标准化工作，具体内容体现在3GPP R7版本中。
TD-HSUPA标准化进程
　　在2005年，国内公司就牵头在3GPP开始了对TD-SCD－MA系统上行增强技术的分析评估工作。通过仿真分析，验证了HARQ、AMC等技术对上行分组性能带来较大的提升。随后，为完成TD-SCDMA HSUPA的标准化工作，在2006年3月份，国内公司牵头在三亚召开的3GPP RAN#31次会议上正式提出并通过了开展TD-SCDMA上行增强工作项目的建议。
　　标准化工作正式开展，并在3GPP几个工作组建立了相关的技术报告，开始具体的标准研究工作。其中以RAN1工作组和RAN2工作组为主建立了两个技术报告，分别研究对空中接口物理层协议和MAC层协议的修改和影响。同时，由于NodeB增加了MAC-e实体，对网络结构产生一定影响，加上对新增的特性指标和性能进行分析，RAN3工作组和RAN4工作组也展开了相关研究。
　　到去年6月份，该工作项目已完成，包括基本的物理层结构、H-ARQ定时和信令、Node-B调度、调制方案、随机接入过程、E-RUCCH和E-AGCH结构与编码、上行信令、UE能力、协议整体框架、E-DCH传输信道特性、QoS控制、移动性管理、Iub接口部分内容、新增信道的解调性能等。相关标准内容已经在3GPP R7版本中体现。
TD-HSUPA的关键技术
　　上行增强技术的目的主要是显著提高分组数据的峰值传输速率，以及提高上行分组数据的总体吞吐率，同时减少传输延迟，降低误帧率。在TD-SCDMA系统中，与HSDPA相似，HSUPA主要考虑的技术包括AMC、HARQ、节点B(NodeB)快速调度以及用户终端(UE)如何共享上行信道资源。
　　上行资源共享。在这一点上，TDD与FDD系统不同。在FDD系统中，HSUPA与HSDPA的一点不同在于，HSDPA中，HS-DSCH作为一个共享信道，为多用户共享，而HSUPA中，每个用户都有自己到NodeB的数据链路。TDD系统由于使用cellspecific扰码区分小区，上行码道受限，因此增强技术的出发点还是基于共享资源考虑，采用共享机制可以缓解资源受限的问题。
　　NodeB快速调度。NodeB快速调度的主要好处在于减小传输时延和提高吞吐量，这是因为减少了Iub接口上的传输过程以及对重传、UE缓存测量的快速反馈。除了在时延和吞吐量方面的好处，TD-SCDMA上行增强采用基站调度对资源分配和干扰控制两个方面也都能带来好处。由于TDD上行码道资源受限，对物理资源采用共享形式，并由基站进行快速调度，可以缓解码道资源受限以及快速适应无线环境变化。而且通过快速控制UE的速率，基站也可以更好地控制空中接口的干扰情况。
　　作为链路自适应技术的AMC，通过在信道质量好的情况下采用高阶调制来提高系统容量。原理与HSDPA中的相关技术类似，不再赘述。在上行采用什么样的调制方式需要从系统性能和对UE功放的影响两方面进行分析。根据仿真结果，采用8PSK和16QAM，相对于仅用QPSK的情况，系统容量提升在54%～56%。在上行，峰均比也是一个需要注意的问题，因此，对于采用高阶调制后对UE功率回退的影响也进行了分析，结果显示，8PSK的峰均比较QPSK方式略低。对于16QAM，峰均比较QPSK方式高出2.1dB。
　　类似HSDPA，HARQ可以对错误数据进行快速重传，并且减少无线链路控制（RLC）重传以改善用户体验。因此在上行增强中对HARQ的考虑主要在于减少时延和提高用户及系统的吞吐量。HARQ的采用对物理层和MAC层都将产生影响，在上行增强中引入HARQ，需要慎重考虑NodeB、UE存储空间的要求带来的信令负荷、复杂度和UE功率限制等因素。
TD-HSUPA的各项标准
　　为了支持HSUPA技术，TD-SCDMA系统在UTRAN和UE侧新增了MAC-e/es实体来处理上行增强的功能。同时，新定义了E-DCH信道用于承载上行高速数据以及相关控制信道。这里对这些新增功能的情况作一概述。
　　UE侧MAC-e/es结构。UE侧MAC-e/es实体负责处理E-DCH相关的功能，在UE侧MAC-e/es实体之间没有明确的划分。
　　UTRAN侧MAC-e/es结构。在系统侧，TD为支持E-DCH，增加了MAC-e/es实体。其中，MAC-e实体位于NodeB，MAC-es实体位于SRNC。针对每个UE，在SRNC存在一个MAC-es实体，该实体和位于NodeB的MAC-e实体一起处理E-DCH相关功能。
　　E-DCH信道及相关控制信道。为了支持HSUPA特性，TD-SCDMA系统上行新增加了增强上行链路专用信道(E-DCH)，这是一个传输信道，用于承载高速上行数据。其传输时间间隔(TTI)为5ms，支持高阶调制以及层1（L1）HARQ过程。其使用的资源，包括功率、时隙、码道等，可由NodeB调度分配。E-DCH映射到E-PUCH信道上。在下行方向，为了支持基站调度，增加了E-AGCH传输基站调度信息，以及E-HICH信道为支持HARQ过程，传输应答信息（ACK/NACK）。
　　HARQ方案。系统中采用了并行停等HARQ协议，支持Chase和增量冗余合并。E-DCH传输资源由NodeB通过E-AGCH分配，随后由E-HICH返回应答信息。这种时序关系是确定的。
　　NodeB调度过程。HSUPA的调度过程简述如下：
　　UE通过E-RUCCH发起调度请求，调度请求包含调度相关信息以及UE的标识E-RNTI。调度信息包括本小区和邻小区的路径损耗信息、可以允许使用的功率、缓存占用状况等。
　　NodeB调度器接收到请求后，若允许该UE发送上行增强数据，将通过E-AGCH发送接入允许信息给UE，接入允许信息主要包括功率允许和物理资源允许。由于E-AGCH是共享信道，因此接入允许信息还需要携带用户标识区分该接入允许是给哪个UE的，同时还指示UE，其接收应答信息的E-HICH信道标识。
　　UE收到E-AGCH，解得信息是给自己的后，就根据分配的资源和功率在E-DCH上选择自己可以使用的速率并开始数据传输，具有接入允许的UE，可以在MAC-e头重新携带调度信息。
　　NodeB接收E-DCH信息，解调后根据数据是否正确，在该用户监听的E-HICH信道上反馈ACK/NACK信息。UE根据反馈信息判断是否需要重传。
　　TD-SCDMA系统引入HSUPA技术后，对上行分组数据的支持也将极大地提高。带来的性能提升主要体现在以下方面：为用户提供更高上行传输速率，为高速数据业务提供更好覆盖，提高了系统承载数据服务的容量。针对普通用户而言，也可以在用户感受上有所提升，包括用户能感到更好的网络质量、更短的服务反应时间、更可靠的服务。同时，随着3GPP TD-SCDMA HSUPA标准化工作的完成，对于TD-SCDMA后续产品的开发也具有指导和参考作用。