HSUPA助力運(yùn)營商成本優(yōu)化

　　目前，HSUPA標(biāo)準(zhǔn)在3GPP規(guī)范化進(jìn)程中已全部凍結(jié)，并已完成全部的CR。相應(yīng)的預(yù)商用產(chǎn)品預(yù)計(jì)會在2007年中推出。

　　作為一種演變技術(shù)的E-HSPA，綜合了HSDPA和HSUPA兩者的好處。從而可以在WCDMA5M帶寬的基礎(chǔ)上，達(dá)到與LTE(下行OFDMA，上行SC-CDMA，將會在3GPPR8版本中定義)近似的性能，即頻譜利用率達(dá)到2bps/Hz的水平。

　　關(guān)鍵技術(shù)

　　HSUPA同HSDPA一樣，物理層關(guān)鍵技術(shù)的本質(zhì)都是對WCDMA分組傳輸技術(shù)的加強(qiáng)。眾所周知，分組傳輸技術(shù)本身是一種服務(wù)于用戶突發(fā)性數(shù)據(jù)訪問的技術(shù)，資源的調(diào)度是基于分組包進(jìn)行的。為了支持上行高速的分組業(yè)務(wù)，HSUPA引入了五個(gè)新的物理信道，并對上行分組包的傳輸格式提供了增強(qiáng)支持。

　　事實(shí)上，HSUPA繼續(xù)延續(xù)了WCDMA、HSDPA多碼道傳輸?shù)母拍?，其理論峰值速?.76Mbps是在2個(gè)SF=2和2個(gè)SF=4的4碼道并行傳輸?shù)那闆r下實(shí)現(xiàn)。

　　在對幀的支持上，HSUPA可靈活支持TTI=2ms和TTI=10ms的幀格式。目前，HSUPA物理信道可以支持兩種TTI幀格式，這有別于HSDPA單一的2msTTI和R99的10×2nms，(n=0，1，2，3)。10msTTI的保留一方面是考慮標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)早期的向后兼容，另一方面是因?yàn)榛?msTTI的短幀傳輸不適合工作于小區(qū)的邊緣。

　　從本質(zhì)上而言，HSUPA主要是上行的技術(shù)?？紤]上行鏈路的特點(diǎn)，如上行軟切換、功率控制和UE的峰均比(PAR)及用戶間的遠(yuǎn)近效應(yīng)(上行使用擾碼來區(qū)分用戶，互相關(guān)性差)等，HSUPA主要采用快速鏈路適配，自動混合重傳和快速調(diào)度等技術(shù)來提高上行鏈路的數(shù)據(jù)速率和小區(qū)容量。

　　為了簡化HSUPA終端復(fù)雜的硬件結(jié)構(gòu)和處理機(jī)制，在E-HICH的功能設(shè)計(jì)上雖然與HSDPA的HS-DPCCH類似，即用來提供HARQ反饋信息(ACK/NACK)。但是，它不包含CQI信息，因此HSUPA不支持自適應(yīng)調(diào)制和編碼AMC。由于WCDMA的擴(kuò)頻原理，UE的發(fā)射功率與其發(fā)送信息的數(shù)據(jù)速率直接相關(guān)：即高速率傳輸要求低擴(kuò)頻因子，也意味著低擴(kuò)頻增益，因此UE的發(fā)射功率要高。此外，同時(shí)發(fā)送信息的UE越多，其導(dǎo)致的相互干擾越多。而Node-B只能容忍最大數(shù)量的干擾，一旦超過最大值，它就不再能解碼各個(gè)UE的傳輸信息。所以，Node-B必須調(diào)節(jié)各個(gè)UE的E-DCH功率電平，以避免達(dá)到“功率天花板”。

　　采用上行功率控制后的HSUPA，E-DPDCH、E-DPCCH的初始功率設(shè)置與DPCCH有一定的偏置，即引入了△E-DPCCH和△DPDCH?！鱁-DPCCH和△DPDCH的值由高層協(xié)議棧給出，譬如在呼叫建立的時(shí)候。根據(jù)3GPPTS25.214規(guī)范，這種偏移，(j=1…4)值的配置還必須充分考慮TTI間隔和壓縮模式的因素。對于△DPDCH，還必須考慮采用的E-DPDCH信道個(gè)數(shù)等影響。

　　對于終端而言，可同時(shí)檢測服務(wù)小區(qū)和非服務(wù)小區(qū)集的E-RGCH信道。不同的是只有服務(wù)小區(qū)的RGCH信道允許命令終端提高發(fā)射功率，即發(fā)射UP(+1)指令。非服務(wù)小區(qū)只能指示過載的情形。由于自動混合重傳HARQ的存在，BLER指標(biāo)不會變差。因此HSUPA的外環(huán)功率控制的依據(jù)會改為“重傳的次數(shù)”，而不是BLER，這一點(diǎn)跟HSDPA是類似的。

　　為了降低BLER，同HSDPA一樣，HSUPA采用了自動混合重傳技術(shù)HARQ，支持兩種合并方式。即對基站重發(fā)的相同的分組包進(jìn)行前后合并(ChaseCombing)或?qū)局匕l(fā)的含有不同信息(即冗余信息)的分組包進(jìn)行增量冗余合并。信息在UE與基站間直接傳輸，采用ACK/NACK的方式進(jìn)行，當(dāng)基站正確接收數(shù)據(jù)后，會通過E-HICH信道發(fā)送ACK信息，否則發(fā)送NACK信息，這樣便于UE準(zhǔn)確及時(shí)地了解是否需要重傳。

　　事實(shí)上HARQ技術(shù)的效率和性能很大程度上取決于HSUPA的調(diào)度算法。HSUPA中的調(diào)度主要由NodeB中新增的MAC-e功能實(shí)體完成。

　　快速調(diào)度

　　HSUPA調(diào)度的核心思想是避免過多的UE同時(shí)高速接入，從而給系統(tǒng)帶來干擾，即盡可能抑制上行干擾和功率過載。這一點(diǎn)同HSDPA采用MAC-hs調(diào)度，實(shí)現(xiàn)碼字和功率的有效分配有很大差別的。但兩者共同點(diǎn)是，調(diào)度信令是在基站和移動終端間直接傳輸?shù)?，這跟WCDMAR99的RNC控制下的RLC重傳機(jī)制不同，因而更加適合于高速的分組調(diào)度。

　　HSUPA基于NodeB的快速調(diào)度機(jī)制可以使基站靈活快速地控制小區(qū)內(nèi)各移動終端傳輸速率，使無線網(wǎng)絡(luò)資源更有效地服務(wù)于訪問突發(fā)性數(shù)據(jù)的用戶，從而達(dá)到增加小區(qū)吞吐量的效果。

　　目前HSUPA的調(diào)度主要基于E-DCH信道進(jìn)行的。調(diào)度的申請主要是UE向基站發(fā)送相應(yīng)信令信息實(shí)現(xiàn)。每個(gè)UE都有自己的服務(wù)準(zhǔn)許，影響著下一次發(fā)射UE采用的E-DPDCH信道的功率比。事實(shí)上，服務(wù)準(zhǔn)許包括兩方面的內(nèi)容：絕對準(zhǔn)許及相對準(zhǔn)許。絕對準(zhǔn)許的內(nèi)容為小區(qū)信息，E-DCH的絕對功率偏置以及UE可用的PrimaryE-RNTI及SecondaryE-RNTI。絕對準(zhǔn)許可以用來初始化UE服務(wù)準(zhǔn)許。

　　正如我們前面提到，HSUPA的調(diào)度由MAC-e功能實(shí)體完成。實(shí)際上，HSUPA在UE和網(wǎng)元NodeB及SRNC上引入了MAC-e和MAC-es兩個(gè)實(shí)體。MAC-e在UE和Node中實(shí)現(xiàn)，通俗而言，它是重傳和調(diào)度的指揮中心，決定UE的高速接入，并根據(jù)隊(duì)列優(yōu)先級、UE能力、等待/空閑時(shí)間、ACK/NACK重復(fù)次數(shù)和壓縮模式等參數(shù)進(jìn)行基于業(yè)務(wù)QoS需求的TFC算法選擇。從理論上而言，這是一種參數(shù)化的調(diào)度器。

　　MAC-es實(shí)體在UE和SRNC中實(shí)現(xiàn)。在UE中，它負(fù)責(zé)把多條MAC-d流量復(fù)用到同一條MAC-es流上。在SRNC中，它主要負(fù)責(zé)順序合并和把MAC-d流跟不同QoS規(guī)范(如流類業(yè)務(wù)和后臺類業(yè)務(wù))的各個(gè)PDP場景對應(yīng)。因此，與HSDPA不同，MAC層在NodeB和RNC之間的分離，為E-DCH軟切換和更軟切換創(chuàng)造了條件。因?yàn)槲挥赟RNC中的MAC-es接收的幀可能來自當(dāng)前為UE服務(wù)的不同Node-B。

　　未來機(jī)遇

　　目前，3GPPTS34.123對于MAC-e/MAC-es的實(shí)體的各種具體功能，包括與RRC相互作用的各種場景，主要包括RRC控制下物理信道的重配，E-TFC，happybit調(diào)度和HARQ重傳機(jī)制及MAC-d流的正確復(fù)用和解復(fù)用等。另外，基于業(yè)務(wù)QoS的RAB建立和NAS層HSUPA相關(guān)的特性都需要額外考察。

　　在切換方面，HSUPA到GPRS小區(qū)的切換是比較關(guān)鍵的地方。目前關(guān)于此方面的測試可以在羅德與施瓦茨公司的CRTU-W上實(shí)現(xiàn)。CRTU具備強(qiáng)大的分析工具支持，甚至可以支持上傳文件，Email等真實(shí)的業(yè)務(wù)流。

　　根據(jù)3GPP規(guī)范，HSUPA終端共有6類。它們代表了不同的執(zhí)行復(fù)雜性。差別主要在于最大支持的E-DCH碼字，最小的擴(kuò)頻因子，TTI和支持的最大傳輸塊大小。其中TTI和最大傳輸塊大小決定了UE的最大傳輸速率。目前，6個(gè)分類中，支持2msTTI的僅有三種，而支持10msTTI的，即2Mbps的終端在各個(gè)分類中居于多數(shù)。

　　在HSUPA數(shù)據(jù)終端的開發(fā)過程中，要經(jīng)歷物理層測試，協(xié)議棧集成，射頻測試，一致性測試，生產(chǎn)測試等階段。這是一個(gè)分階段逐步進(jìn)行的工作。為了加速產(chǎn)品的開發(fā)和保證終端的質(zhì)量，需要對各個(gè)功能模塊和實(shí)體單元進(jìn)行暗箱或白箱測試。在這些階段可以分步采用支持HSUPA測試的信號源SMU200A和頻譜分析儀FSU/FSQ、無線綜測儀CMU200和協(xié)議分析儀CRTU-W，具有很好的靈活性。

　　HSUPA是與HSDPA對稱互補(bǔ)的技術(shù)。HSDPA和HSUPA結(jié)合在一起，會達(dá)到資源利用的最大化。目前各大芯片廠商正在加強(qiáng)推出HSUPA的早期預(yù)商用芯片。估計(jì)在明年中后期，整個(gè)市場將會逐漸成熟。

　　----《通信產(chǎn)業(yè)報(bào)》