《電子技術(shù)應(yīng)用》
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TD-SCDMA HSPA+關(guān)鍵技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展
陳迎  范晨
來源:鼎橋通信技術(shù)有限公司
摘要: 為了增強(qiáng)對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持,,TD-SCDMA在3GPP Rel-5和Rel-7中分別引入了HSDPA(高速下行包接入)技術(shù)和HSUPA(高速上行包接入)技術(shù)(合稱HSPA),。而TD-SCDMA在3GPP Rel-8中啟動了一個新的研究項目HSPA+,,對HSPA進(jìn)行了進(jìn)一步的演進(jìn)和增強(qiáng),。本文介紹了TD-SCDMA HSPA+的目標(biāo),關(guān)鍵技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展,。
關(guān)鍵詞: 2.5G|3G TD-SCDMA HSPA
Abstract:
Key words :

 

引言

為了增強(qiáng)對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持,,TD-SCDMA3GPP Rel-5Rel-7中分別引入了HSDPA(高速下行包接入)技術(shù)和HSUPA(高速上行包接入)技術(shù)(合稱HSPA),。而TD-SCDMA3GPP Rel-8中啟動了一個新的研究項目HSPA+,,對HSPA進(jìn)行了進(jìn)一步的演進(jìn)和增強(qiáng),。本文介紹了TD-SCDMA HSPA+的目標(biāo),,關(guān)鍵技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展,。

1 TD-SCDMA HSPA+的目標(biāo)

為了進(jìn)一步提升HSPA系統(tǒng)的性能,,TD-SCDMA3GPP Rel-8中啟動了HSPA+項目,目標(biāo)包括:

1)         提高頻譜效率和峰值速率,;

2)         增大系統(tǒng)容量和支持的用戶數(shù),;

3)         保持和TD-SCDMA HSPA系統(tǒng)/R4系統(tǒng)的后向兼容性;

4)         降低用戶面時延和控制面時延,;

5)         降低終端功耗,。

2 TD-SCDMA HSPA+的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 Multiple Input / Multiple Output (MIMO)

智能天線和MIMO是多天線系統(tǒng)的兩個不同分支。智能天線利用信道的相關(guān)性以達(dá)到波束賦形的目的,能提高系統(tǒng)覆蓋,;而MIMO技術(shù)則利用信道的獨(dú)立性以達(dá)到多數(shù)據(jù)流并行傳輸?shù)哪康?,能提高系統(tǒng)的容量。

如果將智能天線與MIMO技術(shù)相結(jié)合,,系統(tǒng)能同時獲得空間分集和空間復(fù)用增益,。這種新的天饋系統(tǒng)不但能提供智能天線所帶來覆蓋增益,還能通過MIMO技術(shù)獲得MM為發(fā)端或收端的最小天線數(shù))倍的容量增益,。按照復(fù)用方法的不同,,TD-SCDMA HSPA+中的智能天線系統(tǒng)可以采用以下兩種MIMO演進(jìn)方案。

以下是TD-SCDMA HSPA+MIMO技術(shù)包括的一些方案,。

1)         PSRCPer Stream Rate Control)方案

TD-SCDMA HSPA+MIMO技術(shù)中采用PSRC方案,。Node B根據(jù)UE上行發(fā)送的參考符號進(jìn)行上行信道估計,獲得上行2×8的信道矩陣,;應(yīng)用本征值分解或SVD分解方法得到兩個最大本征值對應(yīng)的本征向量,,作為下行雙數(shù)據(jù)流的加權(quán)因子。兩個數(shù)據(jù)流經(jīng)單獨(dú)的編碼,、調(diào)制和智能天線賦形加權(quán)后,,并行從不同的虛擬天線端口發(fā)送。

2)         MIMO信道估計碼的分配方案

準(zhǔn)確的信道估計是MIMO數(shù)據(jù)正確解調(diào)的前提,,為此采用PSRC的每個MIMO數(shù)據(jù)流需伴隨傳輸單獨(dú)的信道估計碼,。在TD-SCDMA中使用Midamble作為信道估計碼。以下是鼎橋公司的一種MIMO信道估計碼的分配方法:假設(shè)虛擬天線端口數(shù)為n,,每虛擬天線端口各有16walsh碼,,根據(jù)高層配置的K值,得到以 為偏移量的nKmidamble shifts m1,m2,…,mnK,。其中m1,m1+n,…,m1+(K-1)n 分配給第一個天線端口,,m2,m2+n,…,m2+(K-1)n 分配給第二個天線端口以此類推, mn,mn+n,…,mn+(K-1)n 分配給第n個天線端口。

1. 虛擬天線端口數(shù)為2,,K=4時的midamble shifts分配

3)         /雙流選擇方案

FDD中的MIMO在每個天線上發(fā)送一個公共信道估計碼,,UE通過各天線上的公共信道估計碼進(jìn)行2*2信道測量,來進(jìn)行單/雙流的選擇,。

對于使用智能天線的TDD系統(tǒng),,由于Node B端天線數(shù)目較大(68根),,Node B不可能在每個天線上發(fā)送一個公共信道估計碼,因此也就無法象FDD那樣通過公共信道估計碼在UE端進(jìn)行單/雙流的選擇,。

但由于上下行干擾的不對稱,,利用上行信道估計信息進(jìn)行下行單/雙流選擇不如UE直接根據(jù)下行信道信息進(jìn)行下行MIMO/雙流選擇準(zhǔn)確。鼎橋公司的方案建議無論下行數(shù)據(jù)域單流或雙流發(fā)送,,均在兩虛擬天線端口上發(fā)送參考符號,,以輔助UE進(jìn)行單/雙流的選擇,從而提高MIMO/雙流選擇的準(zhǔn)確性,。

2.2 分組用戶的連續(xù)連接(Continuous Connectivity for Packet Data Users) (CPC)

對于分組用戶來說,,HSPA技術(shù)能極大地提升用戶的傳輸速率。但是也存在著傳輸間斷(例如網(wǎng)頁瀏覽),,頻繁的連接終止以及重連等問題,。CPC技術(shù)解決問題的思路是讓CELL_DCH狀態(tài)的用戶盡可能保持連接。這又帶來了必須增加同時支持的用戶數(shù)的要求,。TD-SCDMA HSPA+CPC技術(shù)中作出了以下改進(jìn):

1)         去掉伴隨專用物理信道,。

在之前的TD-SCDMA HSPA中,每個用戶都有伴隨專用物理信道,,用來作為無線鏈路保持和下行波束賦形所需的激勵信號,。但是,伴隨專用物理信道占用了寶貴的碼道資源,,限制了用戶數(shù)量,。所以TD-SCDMA HSPA+不再使用伴隨專用物理信道。

2)         使用特定的midamble作為上行參考信號,。

由于TD-SCDMA HSPA+不再使用伴隨專用物理信道,,鼎橋公司建議使用“空閑”midamble資源作為上行參考信號,提供無線鏈路保持和下行波束賦形所需的激勵信號,。這里“空閑”的含義是:考慮到用戶調(diào)度的公平性和系統(tǒng)效率的最大化的折衷,,不會出現(xiàn)很小的資源單位,即單個時隙中只有部分midamble shift是有效的,,部分是空閑的,。

3)         引入SCCH-lessAGCH-less技術(shù)。

HS-SCCHE-AGCH分別是HSDPAHSUPA的物理控制信道,。當(dāng)用戶業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)塊大小和發(fā)送周期較為固定(例如VoIP業(yè)務(wù))時,,首傳數(shù)據(jù)塊可以使用預(yù)定義資源,而不再使用HS-SCCHE-AGCH調(diào)度資源,。這樣可以減少控制信道的開銷,,進(jìn)一步增加系統(tǒng)容量。

2.3 更高階調(diào)制64 QAM (Downlink Higher Order Modulation using 64 QAM for HSDPA)

TD-SCDMA HSPA在上、下行使用QPSK 16QAM,。為進(jìn)一步提高速率,,TD-SCDMA HSPA+在下行引入64QAM。通過文獻(xiàn)[1]中的仿真可以得出以下結(jié)論:在仿真的室外場景中引入64QAM對小區(qū)吞吐量沒有十分明顯的改善,;在室內(nèi)場景中,用戶接收的信噪比較高,,選擇64QAM調(diào)制方式的機(jī)會增多,,因此引入64QAM能夠?qū)π^(qū)吞吐量有一定的提高。

2.4 2增強(qiáng) (Layer 2 Enhancements)

MIMO和高階調(diào)制等技術(shù)的引入提高了TD-SCDMA HSPA+的上下行數(shù)據(jù)傳輸速率,。但是RLC PDU 的大小等參數(shù)卻限制了HSPA RLC層的峰值速率,。對此,HSPA+2增強(qiáng)技術(shù)引入以下優(yōu)化:

1)         引入靈活的的RLC PDU大??;

2)         支持MAC分段

3)         在一個PDU中支持多個邏輯信道的復(fù)用,;

4)         保證向后兼容性,。

2.5 增強(qiáng)CELL_FACH 狀態(tài) (Enhanced CELL_FACH State)

增強(qiáng)CELL_FACH狀態(tài)技術(shù)主要針對速率較低,在線時間長的業(yè)務(wù)(例如“永遠(yuǎn)在線業(yè)務(wù)”)進(jìn)行了優(yōu)化,。其目的是:降低終端功耗,,提高系統(tǒng)容量和增加支持的用戶數(shù)。增強(qiáng)CELL_FACH狀態(tài)技術(shù)主要包括了以下改進(jìn):

1)         CELL_FACH狀態(tài)和CELL_PCH狀態(tài)下支持HSDPAHSUPA技術(shù)以提高峰值速率,;

2)         通過提高數(shù)據(jù)速率,,減小CELL_FACHCELL_PCHURA_PCH狀態(tài)下的信道用戶平面和控制平面時延,;

3)         減小CELL_FACH,,CELL_PCHURA_PCH狀態(tài)到CELL_DCH狀態(tài)的轉(zhuǎn)換時延;

4)         通過不連續(xù)傳輸來減小CELL_FACH狀態(tài)下的UE功率消耗,。

3 TD-SCDMA HSPA+的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展

TD-SCDMA HSPA+20079月成立了SIstudy item)來進(jìn)行可行性研究,。之后對其中的各個技術(shù)點成立了WIwork item)來進(jìn)行進(jìn)一步的研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作,詳見下表:

2. TD-SCDMA HSPA+各個WI標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展

從上表可以看出,,TD-SCDMA HSPA+整體在2008年底基本完成標(biāo)準(zhǔn)化工作,,從時間上能夠保證TD-SCDMA的平滑演進(jìn)。

結(jié)束語

目前,,我國的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)具備了相當(dāng)?shù)囊?guī)模,,已經(jīng)支持HSDPA技術(shù),預(yù)計在2009年可以支持HSUPA技術(shù),。采用TD-SCDMA HSPA+技術(shù)可以在已有的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)上以較小的成本來進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能,。另外,TD-SCDMA HSPA+技術(shù)的

開發(fā)難度和成本較低。,。,。隨著TD-SCDMA的不斷發(fā)展,HSPA+等新技術(shù)的研究也將不斷深入,。

參考文獻(xiàn)

[1]  3GPP TR25.824 V8.0.0, The scope of High speed packet access (HSPA) evolution for 1.28Mcps TDD

[2]  3GPP TR 25.999 V7.0.1, High speed packet access (HSPA) evolution

 

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