TD-HSUPA標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展順利

隨著3GPP HSDPA標(biāo)準(zhǔn)化的完成，3G系統(tǒng)對(duì)下行分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持能力有了很大的增強(qiáng)。這自然就引發(fā)了一個(gè)考慮，HSDPA采用的關(guān)鍵技術(shù)，如基站快速調(diào)度、自適應(yīng)調(diào)制編碼(AMC)、混合自動(dòng)重傳(HARQ)等是否可以應(yīng)用于上行分組業(yè)務(wù)的優(yōu)化，進(jìn)而對(duì)上行的性能進(jìn)行改善，包括覆蓋、吞吐量以及時(shí)延等方面。

　　于是3GPP啟動(dòng)了針對(duì)高速上行分組接入(HSUPA)技術(shù)的研究，最早是建立了寬帶碼分多址(WCDMA)上行增強(qiáng)可行性分析的研究項(xiàng)目，隨后TDD廠家提出建立了TDD上行增強(qiáng)研究項(xiàng)目，對(duì)基站快速調(diào)度、自適應(yīng)調(diào)制編碼(AMC)、混合自動(dòng)重傳(HARQ)等技術(shù)進(jìn)行了評(píng)估。作為3GPP標(biāo)準(zhǔn)重要組成部分的時(shí)分同步碼分多址(TD-SCDMA)，也在HSUPA方面做了很多研究和評(píng)估工作。在對(duì)技術(shù)完成評(píng)估后，后續(xù)進(jìn)入工作項(xiàng)目階段也就是具體的標(biāo)準(zhǔn)制訂階段。主要是根據(jù)可行性分析的結(jié)論，完成具體的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，包括支持上行增強(qiáng)技術(shù)的信道結(jié)構(gòu)定義、相關(guān)的信令及物理層處理過(guò)程等。目前TD-SCDMA上行增強(qiáng)工作項(xiàng)目在3GPP已經(jīng)完成了標(biāo)準(zhǔn)化工作，具體內(nèi)容體現(xiàn)在3GPP R7版本中。

TD-HSUPA標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程

　　在2005年，國(guó)內(nèi)公司就牽頭在3GPP開(kāi)始了對(duì)TD-SCD－MA系統(tǒng)上行增強(qiáng)技術(shù)的分析評(píng)估工作。通過(guò)仿真分析，驗(yàn)證了HARQ、AMC等技術(shù)對(duì)上行分組性能帶來(lái)較大的提升。隨后，為完成TD-SCDMA HSUPA的標(biāo)準(zhǔn)化工作，在2006年3月份，國(guó)內(nèi)公司牽頭在三亞召開(kāi)的3GPP RAN#31次會(huì)議上正式提出并通過(guò)了開(kāi)展TD-SCDMA上行增強(qiáng)工作項(xiàng)目的建議。

　　標(biāo)準(zhǔn)化工作正式開(kāi)展，并在3GPP幾個(gè)工作組建立了相關(guān)的技術(shù)報(bào)告，開(kāi)始具體的標(biāo)準(zhǔn)研究工作。其中以RAN1工作組和RAN2工作組為主建立了兩個(gè)技術(shù)報(bào)告，分別研究對(duì)空中接口物理層協(xié)議和MAC層協(xié)議的修改和影響。同時(shí)，由于NodeB增加了MAC-e實(shí)體，對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定影響，加上對(duì)新增的特性指標(biāo)和性能進(jìn)行分析，RAN3工作組和RAN4工作組也展開(kāi)了相關(guān)研究。

　　到去年6月份，該工作項(xiàng)目已完成，包括基本的物理層結(jié)構(gòu)、H-ARQ定時(shí)和信令、Node-B調(diào)度、調(diào)制方案、隨機(jī)接入過(guò)程、E-RUCCH和E-AGCH結(jié)構(gòu)與編碼、上行信令、UE能力、協(xié)議整體框架、E-DCH傳輸信道特性、QoS控制、移動(dòng)性管理、Iub接口部分內(nèi)容、新增信道的解調(diào)性能等。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容已經(jīng)在3GPP R7版本中體現(xiàn)。

TD-HSUPA的關(guān)鍵技術(shù)

　　上行增強(qiáng)技術(shù)的目的主要是顯著提高分組數(shù)據(jù)的峰值傳輸速率，以及提高上行分組數(shù)據(jù)的總體吞吐率，同時(shí)減少傳輸延遲，降低誤幀率。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，與HSDPA相似，HSUPA主要考慮的技術(shù)包括AMC、HARQ、節(jié)點(diǎn)B(NodeB)快速調(diào)度以及用戶(hù)終端(UE)如何共享上行信道資源。

　　上行資源共享。在這一點(diǎn)上，TDD與FDD系統(tǒng)不同。在FDD系統(tǒng)中，HSUPA與HSDPA的一點(diǎn)不同在于，HSDPA中，HS-DSCH作為一個(gè)共享信道，為多用戶(hù)共享，而HSUPA中，每個(gè)用戶(hù)都有自己到NodeB的數(shù)據(jù)鏈路。TDD系統(tǒng)由于使用cellspecific擾碼區(qū)分小區(qū)，上行碼道受限，因此增強(qiáng)技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)還是基于共享資源考慮，采用共享機(jī)制可以緩解資源受限的問(wèn)題。

　　NodeB快速調(diào)度。NodeB快速調(diào)度的主要好處在于減小傳輸時(shí)延和提高吞吐量，這是因?yàn)闇p少了Iub接口上的傳輸過(guò)程以及對(duì)重傳、UE緩存測(cè)量的快速反饋。除了在時(shí)延和吞吐量方面的好處，TD-SCDMA上行增強(qiáng)采用基站調(diào)度對(duì)資源分配和干擾控制兩個(gè)方面也都能帶來(lái)好處。由于TDD上行碼道資源受限，對(duì)物理資源采用共享形式，并由基站進(jìn)行快速調(diào)度，可以緩解碼道資源受限以及快速適應(yīng)無(wú)線(xiàn)環(huán)境變化。而且通過(guò)快速控制UE的速率，基站也可以更好地控制空中接口的干擾情況。

　　作為鏈路自適應(yīng)技術(shù)的AMC，通過(guò)在信道質(zhì)量好的情況下采用高階調(diào)制來(lái)提高系統(tǒng)容量。原理與HSDPA中的相關(guān)技術(shù)類(lèi)似，不再贅述。在上行采用什么樣的調(diào)制方式需要從系統(tǒng)性能和對(duì)UE功放的影響兩方面進(jìn)行分析。根據(jù)仿真結(jié)果，采用8PSK和16QAM，相對(duì)于僅用QPSK的情況，系統(tǒng)容量提升在54%～56%。在上行，峰均比也是一個(gè)需要注意的問(wèn)題，因此，對(duì)于采用高階調(diào)制后對(duì)UE功率回退的影響也進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示，8PSK的峰均比較QPSK方式略低。對(duì)于16QAM，峰均比較QPSK方式高出2.1dB。

　　類(lèi)似HSDPA，HARQ可以對(duì)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行快速重傳，并且減少無(wú)線(xiàn)鏈路控制（RLC）重傳以改善用戶(hù)體驗(yàn)。因此在上行增強(qiáng)中對(duì)HARQ的考慮主要在于減少時(shí)延和提高用戶(hù)及系統(tǒng)的吞吐量。HARQ的采用對(duì)物理層和MAC層都將產(chǎn)生影響，在上行增強(qiáng)中引入HARQ，需要慎重考慮NodeB、UE存儲(chǔ)空間的要求帶來(lái)的信令負(fù)荷、復(fù)雜度和UE功率限制等因素。

TD-HSUPA的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)

　　為了支持HSUPA技術(shù)，TD-SCDMA系統(tǒng)在UTRAN和UE側(cè)新增了MAC-e/es實(shí)體來(lái)處理上行增強(qiáng)的功能。同時(shí)，新定義了E-DCH信道用于承載上行高速數(shù)據(jù)以及相關(guān)控制信道。這里對(duì)這些新增功能的情況作一概述。

　　UE側(cè)MAC-e/es結(jié)構(gòu)。UE側(cè)MAC-e/es實(shí)體負(fù)責(zé)處理E-DCH相關(guān)的功能，在UE側(cè)MAC-e/es實(shí)體之間沒(méi)有明確的劃分。

　　UTRAN側(cè)MAC-e/es結(jié)構(gòu)。在系統(tǒng)側(cè)，TD為支持E-DCH，增加了MAC-e/es實(shí)體。其中，MAC-e實(shí)體位于NodeB，MAC-es實(shí)體位于SRNC。針對(duì)每個(gè)UE，在SRNC存在一個(gè)MAC-es實(shí)體，該實(shí)體和位于NodeB的MAC-e實(shí)體一起處理E-DCH相關(guān)功能。

　　E-DCH信道及相關(guān)控制信道。為了支持HSUPA特性，TD-SCDMA系統(tǒng)上行新增加了增強(qiáng)上行鏈路專(zhuān)用信道(E-DCH)，這是一個(gè)傳輸信道，用于承載高速上行數(shù)據(jù)。其傳輸時(shí)間間隔(TTI)為5ms，支持高階調(diào)制以及層1（L1）HARQ過(guò)程。其使用的資源，包括功率、時(shí)隙、碼道等，可由NodeB調(diào)度分配。E-DCH映射到E-PUCH信道上。在下行方向，為了支持基站調(diào)度，增加了E-AGCH傳輸基站調(diào)度信息，以及E-HICH信道為支持HARQ過(guò)程，傳輸應(yīng)答信息（ACK/NACK）。

　　HARQ方案。系統(tǒng)中采用了并行停等HARQ協(xié)議，支持Chase和增量冗余合并。E-DCH傳輸資源由NodeB通過(guò)E-AGCH分配，隨后由E-HICH返回應(yīng)答信息。這種時(shí)序關(guān)系是確定的。

　　NodeB調(diào)度過(guò)程。HSUPA的調(diào)度過(guò)程簡(jiǎn)述如下：

　　UE通過(guò)E-RUCCH發(fā)起調(diào)度請(qǐng)求，調(diào)度請(qǐng)求包含調(diào)度相關(guān)信息以及UE的標(biāo)識(shí)E-RNTI。調(diào)度信息包括本小區(qū)和鄰小區(qū)的路徑損耗信息、可以允許使用的功率、緩存占用狀況等。

　　NodeB調(diào)度器接收到請(qǐng)求后，若允許該UE發(fā)送上行增強(qiáng)數(shù)據(jù)，將通過(guò)E-AGCH發(fā)送接入允許信息給UE，接入允許信息主要包括功率允許和物理資源允許。由于E-AGCH是共享信道，因此接入允許信息還需要攜帶用戶(hù)標(biāo)識(shí)區(qū)分該接入允許是給哪個(gè)UE的，同時(shí)還指示UE，其接收應(yīng)答信息的E-HICH信道標(biāo)識(shí)。

　　UE收到E-AGCH，解得信息是給自己的后，就根據(jù)分配的資源和功率在E-DCH上選擇自己可以使用的速率并開(kāi)始數(shù)據(jù)傳輸，具有接入允許的UE，可以在MAC-e頭重新攜帶調(diào)度信息。

　　NodeB接收E-DCH信息，解調(diào)后根據(jù)數(shù)據(jù)是否正確，在該用戶(hù)監(jiān)聽(tīng)的E-HICH信道上反饋ACK/NACK信息。UE根據(jù)反饋信息判斷是否需要重傳。

　　TD-SCDMA系統(tǒng)引入HSUPA技術(shù)后，對(duì)上行分組數(shù)據(jù)的支持也將極大地提高。帶來(lái)的性能提升主要體現(xiàn)在以下方面：為用戶(hù)提供更高上行傳輸速率，為高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供更好覆蓋，提高了系統(tǒng)承載數(shù)據(jù)服務(wù)的容量。針對(duì)普通用戶(hù)而言，也可以在用戶(hù)感受上有所提升，包括用戶(hù)能感到更好的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、更短的服務(wù)反應(yīng)時(shí)間、更可靠的服務(wù)。同時(shí)，隨著3GPP TD-SCDMA HSUPA標(biāo)準(zhǔn)化工作的完成，對(duì)于TD-SCDMA后續(xù)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)也具有指導(dǎo)和參考作用。