HSDPA流量和覆盖研究
摘要：通过研究分析HSDPA的链路预算、系统特性,并与传统的R99分组业务做比较,得到运营商最关心的HSDPA流量与覆盖的关系。
一、 引言
第三代移动通信系统的一个重要特点是业务上、下行链路的业务量的不平衡性,下行链路的业务量将普遍大于上行链路的业务量。高速下行分组接入（HSDPA）技术针对用户高速下行数据业务的要求,基于链路自适应调制技术和混合ARQ技术来获得更高的流量和高峰值速率、减少传输等待时间。
由于採用新的技术,使得HSDPA在流量和覆盖上与基于R99协议的PS业务存在着一定的差别。本文将通过链路预算和系统仿真,研究HSDPA技术无线性能以及组网策略。
二、 HSDPA关键技术描述
与R99架构相比,HSDPA引入了短的传输时间间隔（TTI=2ms）、自适应调制和编码（AMC：Adaptive Modulation and Coding）、多码发射和快速物理层（L1）混合ARQ（HARQ：Hybrid Automatic Repeat reQuest）,并将分组调度器从RNC移到Node B中,以在Node B中实现MAC-hs协议控制的快速分组调度。
表 1 HSDPA与R99关键技术对比
HSDPA使用服务小区更新即硬切换。HS-PDSCH信道不支持软切换,因此没有切换增益。处于小区边缘的HSDPA用户可以使用硬切换或者使用CELL_DCH（HS-PDSCH）到CELL_DCH（DCH）状态迁移的方式进行小区切换。
16QAM调制方式可以大大提高系统的频谱效率（约为QPSK的2倍）。
AMC使得Node B能够根据UE反馈的信道状况及时地调整不同的调制方式（QPSK、16QAM）和编码速率,从而使得数据传输能及时跟上信道的变化状况,这是一种较好的链路自适应技术。
HARQ是一种前向纠错FEC和重传相结合的技术。它可以根据链路的状况快速地调整信道的传输速率并实现FEC与重传的结合,物理层HARQ受高层控制。
Bit Scrambling可以避免在传输中产生长「0」/「1」的情况,从而可以减少传输及接收错误,比特加扰不影响传输带宽。
MAC-hs流控功能使得RNC发送到Node B的数据流量保持在一定的状态,不会因为Node B的缓冲不够而导致待传输的数据丢失。每当RNC有数据需要发送到Node B时,RNC会先发送请求到Node B,只有Node B的缓冲池有一定空闲空间时才允许RNC发送数据。
三、 HSDPA链路预算分析
由此,我们可以对预算过程进行分析,得到不同速率情况下的覆盖效果变化分析,如图1所示。在进行预算过程仿真之后,我们可以考虑利用仿真平台仿真得到较低速率HSDPA信道连续覆盖的覆盖距离,对HSDPA的城区覆盖情况进行评估。
图 1 小区平均最低的吞吐率和覆盖比例的关系图
在图 1中,可以看出当HSDPA业务信道的速率降到250～300kbps左右时,可以覆盖到密集城区的小区边沿,就是说可以形成100%的连续覆盖。根据实际可能的无线环境恰当设置正交因子,可以得到如图1所示的典型的小区最低平均流量和覆盖比例的关系变化图。当HSDPA覆盖率加大时,相当于UE会远离基站,此时需要HSDPA对承载速率进行调整,通过降低速率以满足UE对业务的质量要求,降低系统的流量。从图 1可以看到,当UE处于基站近点的时候,小区的HSDPA的流量明显上升,可以发挥出HSDPA的高速下载功能。当HSDPA用户处于小区边缘时,外来干扰变大,我们可以通过观察Ior/Ioc的变化,考察HSDPA用户在小区边缘时的系统性能。
图 2不同外来干扰对HSDPA流量/覆盖率的影响
从图 2可以看出,当用户收到的外来干扰较小的时候,在保证一定的覆盖率的情况下,HSDPA支持的极限流量就越大。所以为了保证HSDPA的资源充分利用,通过接纳控制使得处于有利位置的UE获得HSDPA资源,对于远离基站、信道环境恶劣的UE,可以通过降低HSDPA的信息速率或者将信道切换到其他专用信道的PS业务承载来处理。
四、 HSDPA系统仿真分析
由于HS-PDSCH使用SF=16的扩频因子,其处理增益要小一些,因此其系统覆盖半径比CS12.2k话音（SF=128）要小,但比PS384k（SF=8）大。基本上可以认为HSDPA的系统覆盖半径与R99的低速PS业务一致。
