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1、移动分组数据业务的支持能力是3G 系统最重要的特点之一。随着移动通信和Internet 网络的迅速发展，许多对流量和迟延要求较高的数据业务如视频、流媒体和下载等不断涌现。这些业务对移动通信系统提出了更高的需求，要求系统提供更高的传输速率和更小的传输时延。为了满足日益增长的分组业务需求，特别是下行业务需求，3GPP 提出了HSDPA 技术并进行了标准化，HSDPA 作为3GPP Release 5 版本中的最主要特性（包括FDD 以及TDD），于2002 年完成了标准化。HSDPA 通过采用AMC、HARQ 以及高阶调制（16QAM）等技术，并在基站侧实现快速调度，从而可以快速自适应的反映用户信
2、道的变化，获得较高的用户峰值速率和小区数据吞吐率。文档名称：TD-SCDMA HSDPA 技术 文档密级：内部公开2010-5-10 华为机密，未经许可不得扩散第 7 页, 共27 页TD-SCDMA HSDPA 有以下技术特点: 实现更高的峰值速率单载波最高达2.8Mbps 信道可以被多个用户共享 速率调整快每 5ms 可对用户资源重新分配一次TD-SCDMA HSDPA 采用了以下关键技术: 自适应调制和编码(AMC)根据链路质量快速调整调制和编码高阶调制（QPSK 和16-QAM） 混合 ARQ(HARQ)Type II，Type III 快速调度Node B 的物理层调度TD-SCDM
3、A HSDPA 关键技术4.2.2 共享信道为了适应分组数据业务的特点，HSDPA 中引入了共享信道的机制，多个用户共享无线资源。考虑到分组业务的特性，突发性强，持续时间不确定，系统采用共享信道的方式为分组用户提供服务，用户通过时分或者码分的形式共享无线资源。系统定义了新的共享信道以及相应的上下行控制信道以支持HSDPA 特性。文档名称：TD-SCDMA HSDPA 技术 文档密级：内部公开2010-5-10 华为机密，未经许可不得扩散第 8 页, 共27 页HSDPA 新增信道HSDPA新增了一种共享传输信道和三种共享物理信道: 传输信道：HS-DSCH, High Speed Downli
4、nk Shared Channel。 物理信道 HS-PDSCH 下行信道，承载HSDPA业务数据，High Speed Physical Downlink SharedChannel。 HS-SCCH 下行信道，HSDPA专用的下行控制信道，承载所有相关底层控制信息，High Speed Shared Control Channel。 HS-SICH 上行信道，用于反馈相关的上行信息，包括ACK/NACK和CQI ，HighSpeed Shared Indication Channel。其中HS-DSCH是新增加的传输信道，用于承载高速下行数据，映射到HS-PDSCH上。为了支持HSDPA相
5、关的信令，系统增加了两个物理信道HS-SCCH/HS-SICH，由NodeB控制，用于传递HS-DSCH的控制信息以及终端的反馈信息。HS-DSCH支持数据的TTI为 5ms，采用AMC以及HARQ等链路自适应技术，为多个用户以时分或者码分的形式共享。下行控制信道，HS-SCCH使用两个SF=16的码道，携带的控制信息包括用户标识，HS-PDSCH使用的码资源，调制方式，TBS块大小，以及HARQ相关信息。上行控制信道HS-SICH，使用一个SF=16 的码道，和HS-SCCH成对使用，用户用于反馈信道质量（CQI）以及下行数据ACK/NACK的信息。4.2.3 调制技术HSDPA 调制分为Q
6、PSK 和16QAM 两种。在有利位置的用户(如离基站较近的用户)会被分配较高的调制等级和较高的编码速率(例如16QAM 和R=3/4 的码率)，而在不利位置的用户(接近小区边缘的用户)会被分配较低的调制等级和编码速率(例如QPSK 和R=1/2 的码率)。系统仿真表明，采用16QAM 和QPSK 组合调制比单一QPSK 调制的系统可提高大约20%的平均吞吐率。QAM 是一种矢量调制，它将输入比特先映射到一个复平面（星座）上，形成复数调制符号，然后将符号的I、Q 分量（对应复平面的实部和虚部）对两个相互正交的同频载波进行幅度调制，利用已调信号在同一带宽内频谱正交的性质，来实现两路并行的数字信息
7、在同一信道内互不干扰的进行传输。QAM 对应的空间信号矢量端点分布图称为星座图，所以QAM 调制又称为星座调制。8PSK、QPSK、16QAM 的星座图如图5.6 所示。HSDPA 调制技术在 TD-SCDMA HSDPA 系统中，使用了QPSK 和16QAM 两种技术自适应调制。4.2.4 快速调度算法通过将数据的调度和重传移到NodeB 实现，可以更加快速的适应信道变化。基站根据UE 的反馈，依据一定的调度准则选择用户，或者调整UE 使用的调制方式编码速率，以优化系统性能。同时，调度以及数据重传在NodeB 实现，可以减小数据传输的时延。快速调度算法有几个重要的特点： 快速调度算法是在动态
8、复杂的无线环境下使多用户更有效地使用无线资源，提高整个扇区的吞吐量； 调度算法功能实现于基站； 需要考虑两个重要因素：吞吐量和公平性。文档名称：TD-SCDMA HSDPA 技术 文档密级：内部公开2010-5-10 华为机密，未经许可不得扩散第 10 页, 共27 页基于以上因素的考虑，HSDPA 系统中有三种常用的调度算法： Max C/I ：最大载干比算法； RR ：轮寻算法； PF ：正比公平算法在 HSDPA 系统调度算法的实现中，需要遵循以下的调度基本原则：在短期内以信道条件为主，而在长期内应兼顾到对所有用户的吞吐量和公平性。4.2.4.1 最大C/I 算法最大 C/I 算法的基本
9、概念是： Max C/I 基本思想是对所有待服务移动台依据其接收信号C/I 预测值进行排序，并按照从大到小的顺序进行各用户数据的发送。最大 C/I 算法的缺点是： 距离基站近的移动台由于其信道条件好会一直接收服务，而处于小区边缘的用户的由于C/I较低，这些用户将得不到服务机会，甚至出现所谓“饿死现象”，从占有系统资源的角度来看，这种调度算法是最不公平的。最大C/I算法示意图采用最大载干比算法的系统，其服务用户集中在距离NodeB 非常近的区域，对用户的覆盖范围小，这在大多数场景中是不可用的。该算法所得到的系统容量可以作为其它调度算法的上界。另外该算法的实现也是最简单的。4.2.4.2 轮询算法
10、RR轮询算法 RR 基本概念是： RR 算法的基本思想是保证小区内的用户按照某种确定的顺序循环占用等待时间的无线资源来进行通信。每个用户对应一个队列以存放待传数据，在调度时非空的队列以轮循的方式接受服务以传送数据。轮询算法 RR 的优点：文档名称：TD-SCDMA HSDPA 技术 文档密级：内部公开2010-5-10 华为机密，未经许可不得扩散第 11 页, 共27 页 轮循算法不仅可以保证用户间的长期公平性，还可以保证用户的短期公平性；另外算法实现简单。轮询算法 RR 的缺点： 该算法由于没有考虑到不同用户无线信道的具体情况，因此系统吞吐量是很低的。如图 5.8 所示，通常，人们认为RR
11、算法是最公平的，因为它保证所有用户占用等量的时间进行通信；同时人们认为该算法是性能最低的(它的系统吞吐量在实际系统中是最低的)。轮询算法RR示意图RR 算法是公平性的上界和算法性能的下界。4.2.4.3 正比公平算法PF正比公平算法 PF 基本概念是： 如果用户的信道条件较好，其请求传输的速率也较大，该用户的优先权也提高；如果一个用户因为信道条件较差，特别是由于它处于小区边缘，C/I 长时间较低，得不到传输的机会，其平均吞吐量减少，平均速率降低，这种情况下的用户同样会提高优先权，获得传输的机会。文档名称：TD-SCDMA HSDPA 技术 文档密级：内部公开2010-5-10 华为机密，未经许
12、可不得扩散第 12 页, 共27 页正比公平算法PF示意图从统计意义上来看，每个用户分配的资源是相同的，公平性与RR 相当，而系统容量高于RR，接近Max C/I，较适合实际系统使用。4.2.5 AMC-自适应调制和编码4.2.5.1 AMC 概述链路自适应方式主要采用两种方式： 方式一： 功率自适应方式，发送端改变发送数据的传输功率来适应信道条件的变化； 方式二： AMC 方式，发送端通过改变数据的传输码率，进而适应信道变化。 AMC 的原理就是在系统限制范围内，根据由大尺度衰落引起的瞬时无线链路信道质量的变化，灵活地调整发送给每个用户的数据的MCS（调制编码方式）具体来说，AMC(Adap
13、tive Modulation and Coding Schemes)通过改变调制方式和信道编码率来调整传输速率，目前采用QPSK 和16QAM 两种调制方式。系统根据自身物理层能力和信道变化情况，建立一个在共享信道HS-DSCH 中传输格式的编码调制格式集合（MCS），每个MCS 中的传输格式包括传输数据编码速率和调制方式等参数，当信道条件发生变化时，系统会选择与信道条件对应的不同传输格式来适应信道变化并通知UE。引入 AMC 的原因： 无线信道的一个很重要的特点就是具有很强的时变性，短时间的瑞利衰落可以达到十几甚至几十分贝。 对这种时变特性进行自适应跟踪会给系统性能的改善带来极大的好处。 链路自适应技术可以有很多方法，如功率控制和AMC 等。 HSDPA 在原有系统固定调制和编码方案的基础上，引入更多编码速率和16QAM 调制，使系统能够通过改变编码方式和调制方式对链路变化进行自适应跟踪。文档名称：TD-SCDMA HSDPA 技术 文档密级：内部公开2010-5-10 华为机密，未经许可不得扩散第 13 页, 共27 页AMC示意图如图 5.10 所示，HSDPA 采用AMC 作为基本的链路自适应技术对调制编码速率进行粗略的选择。靠近基站的用户接收信号功率强，采用高阶调制方式(如16QAM)和高速率信道
