HSDPA与HSUPA增强功能及测试分析
宽频蜂巢式数据服务市场正在迅速变化。仅仅在几年前,UMTS技术仍处在早期部署阶段,能够利用提高频宽的服务少之又少,而能够支援这些服务的手机数量就更少。现在,UMTS终于慢慢成为主流技术,中等价位手机已经上市,可获得更多的终端用户。
由于这一市场的发展,厂商和制造商正寻求各种方式,首先满足数量不断提高的潜在3G用户需求,其次是改善用户在这些宽频服务中的感受。在技术方面,这需要改善3G网路容量,支援的峰值速率必须超过Rel.99 UMTS支援的384kbps,在理想情况下还应使用3G频谱。
第三代合作计划(3GPP)在早期阶段已经认识到这种需求,其任务是制订基于WCDMA的3G标准。在2000年,它作为3GPP Rel-4标准化活动的一部份进行可行性研究,其目标是确定可望改进容量及可以实现峰值数据速率的技术,特别是在下行方向。这一努力使得作为3GPP Rel-5的一部份的一系列增强规格得到核准,这些规格统称为HSDPA(高速下行封包接取)。
由于互动服务的数量不断提高,这些服务由最终用户产生内容而不是使用内容,人们需要改善上行使用容量。3GPP Rel-6中的‘FDD增强上行’功能满足了这种要求,这就是我们通常所说的HSUPA (高速上行封包接取)。
HSDPA和HSUPA都在3G无线接取网路(即UTRAN)中导入了新功能,必须使用相应的软体升级Node-B和RNC。与蜂巢式网路中的任何其它技术进展一样,在部署之前必须全面测试这些增强功能,包括功能级和性能级。本文的目的是介绍UTRAN增强功能,展示在开发/部署这些新技术时存在哪类测试要求。
HSDPA简介及功能测试
HSDPA设计用于在一个小区中支援14.4Mbps的峰值数据速率。UTRAN的主要增强功能是导入了一条新的传输讯息通道,称为高速共享数据信息通道(HS-DSCH,参见表1),外加上行和下行使用的两条控制信息通道。
表1：HSDPA专用传输信息通道和实体信息通道
顾名思义,HS-DSCH是多个用户可同时使用的一条共享信息通道,满足了具有突发服务特点的应用需求。
这条新传输信息通道的导入影响着多个协议层,最明显的变化在实体层和MAC层。以下特性实现了HSDPA的高吞吐量功能：
1. HSDPA导入了一种自适应调变和编码(AMC)方案,根据终端和Node-B提供的信息通道条件相关资讯选择调变方法和编码速率。在下行方向,HSDPA支援16QAM作为良好信息通道条件下传输数据的高阶调变方法,同时支援用于WCDMA中的QPSK。
2. HSDPA採用混合自动重覆请求(HARQ)协议处理重传,保证无差错数据传输。HARQ是称为MAC-hs的新型MAC实体的关键要素,同时位于Node-B和用户设备中(UE),参见图1。
图1：HSDPA L1/L2协议结构
3. 快速封包调度演算法作为Node-B功能的一部份实现,它把HS-DSCH资源(如时隙和程式码)分配给不同的用户。
从这些特性可以看出,以前为RLC协议层及服务RNC(SRNC)预留的部份功能已经下移到MAC协议层及Node-B中。时间关键的功能(如HARQ处理和封包调度)对无线介面至关重要,因为HSDPA指定的传输时间间隔(TTI)仅2ms,是Rel. 99 WCDMA指定之最小TTI的1/5。换言之,重传及调变方法和编码速率变化等可能会每隔2ms产生一次。这么低的TTI明显允许Node-B更快地对变化的讯息通道条件作出反应,因此HSDPA为高吞吐量应用提供了更好的性能。
HSDPA标准比HS-DSCH更进一步,新增了以下两条传输讯息通道和实体层讯息通道：
1. 高速共享控制信息通道(HS-SCCH)是一条下行信息通道,用来提供与HS-PDSCH有关的控制资讯。它包括下一个HSDPA子讯框指向的移动终端标识、资讯程式码集资讯,以及解码HS-DSCH子讯框使用的调变方案等资讯。
2. 高速专用实体控制信息通道(HS-DPCCH)是一条上行控制信息通道,用来传送信息通道品质资讯(由CQI信息通道品质指示位元携带)及与Node-B中HARQ作业有关的ACK/NACK消息。
MAC协议增强功能
HSDPA不仅导入了新的传输信息通道和实体层信息通道,还对包括MAC层的高层协议产生影响。图1显示了HSDPA的第一层/第二层协议结构。
