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[摘要]在HSDPA规划中,需要综合考虑HSDPA组网方式及资源配置,在充分考虑语音业务质量和设备成熟度的基础上,尽可能提高HSDPA的数据传输速率和资源利用效率。
[关键词]组网方式资源配置HSDPA
中图分类号:TN92文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0820028-02
一、引言
HSDPA是TD-SCDMA的无线增强型技术,简称TD-HSDPA。TD-HSDPA不但支持高速不对称数据业务,而且大大增加了网络容量,为TD-SCDMA向更高数据传输速率和更高容量提供了一条平稳的演进途径。TD-HSDPA将被引入2007年扩大的TD-SCDMA规模网络技术应用试验中.并作为其重要的测试和验证内容之一,因此有必要对TD-HSDPA组网技术进行深入分析。
二、多载波HSDPA
TD-SCDMA在N频点和HSDPA技术的基础上,引入了多载波TD-HSDPA技术。相对于R4网络,多载波TD-HSDPA技术具有以下特点:
1.以N频点技术为基础。
2.支持AMC、Turbo编码、5ms和多种调制方式(包括QPSK、16QAM)。
3.支持多种调度算法和HARQ。在网络侧,每个用户建立一个HARQ实体,HARQ功能实体为每个载波建立单独的HARQ进程(1～8个)。
4.多载波数据在MAC层进行分流。当一个用户的数据需在多个载波上同时传输时,由MAC.hs将数据流分配到不同的载波.各载波独立进行编码映射、调制发送。对于UE,则需要具有同时接收多个载波数据的能力。各个载波独立进行译码处理后,由MAC-hs进行合并。
5.支持灵活的HSDPA载波配置方式。HSDPA与R4可以配置在不同的载波上,也可配置在同一载波的不同时隙,还可配置在同一载波同一时隙的不同码道。
6.网络根据终端能力分配资源。多个载波上的HS-PDSCH物理信道由多个UE以时分和戚码分的方式共享。系统应根据UE上报的能力,为同一UE分配一个或多个载波上的HS-PDSCH物理信道资源。
7.控制信道有“单一单”和“多一多”两种配置方式。对上行链路只有单载波发送能力的终端,采用“单一单”分配方法:对上行链路具有多载波发送能力的终端,可以采用“单一单”和“多一多”两种分配方法,从而简化了终端实现的复杂度。
8.支持多用户共享HSDPA资源,多载波最大数据传输速率为2.8Mbit/s。
三、HSDPA组网
目前TD-HSDPA单独组网暂时还不能承载CS域业务。所以运营商倾向于混合组网。R4与HSDPA混合组网的载波配置方案有独立载波、独立时隙和混合时隙3种方式。
(一)独立载波
独立载波指在同一个扇区内。按载波划分HSDPA与R4资源。HSDPA独享一个或多个载波,这些载波只提供HSDPA服务;R4载波内只能提供R4服务。在HSDPA建网初期,能够支持HSDPA的终端比较少,通过R4和HSDPA分载波的方式,在保证R4业务的同时,满足数据卡用户的高速数据业务需求。独立载波避免了R4和HSDPA之间的干扰。但是同一个N频点小区内的时隙切换点必须相同,在3:3时隙配置下,单独配置HSDPA业务会浪费上行容量资源。
(二)独立时隙
独立时隙指在同一个载波内。按时隙划分HSDPA与R4资源。单个载波既能提供HSDPA服务又可以提供R4服务,一方面,独立时隙方案可以根据不同的上下行业务需求,分别为R4和HSDPA分配时隙个数;另一方面,易于支持R4和HSDPA的并发业务。R4和HSDPA处于同一载波,可以根据数据与语音业务的需要,设置R4和HSDPA的时隙比例。当激活HSDPA用户处在小区边缘时,会对邻区的R4时隙带来干扰。针对此问题,有两种处理办法:其一,通过智能天线和RRM(无线资源管理)算法,控制相邻小区R4和HSDPA时隙间干扰;其二,HSDPA用户到了小区边缘由HSDPA信道切换到R4信道,只在小区近端提供HSDPA业务。
(三)混合时隙
混合时隙指在一个载波的同一时隙内,按码道划分HSDPA与R4资源。混合时隙既能提供HSDPA服务又可以提供R4服务。HSDPA与R4处于同一时隙,可以根据数据与语音业务的需要,把资源配置比例精确到码道。当R4和HSDPA处在同一个时隙时,除了邻小区时隙间干扰外,还存在本小区时隙内不同码道之间的干扰。由于时隙内功率分配和码资源规划复杂,小区内R4和HSDPA间没有有效的消除干扰的方法,考虑到TD-SCDMA单时隙的业务量有限,因此建议HSDPA与R4业务按时隙配置,在一个时隙之内不再细分HSDPA与R4信道。
在TD-HSDPA组网中,结合数据业务的发展情况,需要合理设置上下行时隙比例。在建网初期,只有HSDPA数据卡用户。数据业务需求量不大,系统可以设置为3:3对称上下行时隙比,主要满足语音用户的需求。随着数据业务及HSDPA商用终端的广泛应用,在上下行业务需求不对称的区域,可以逐步把上下行时隙配置调整为2:4。当然,采用非对称上下行时隙配置时,应统一进行全网的时隙配置规划,合理设置不同时隙配置的切换带。
四、资源配置
TD-HSDPA资源的分配与TD-SCDMA网络一样,都是基于载波、时隙和码道组成的最小资源单元BRU(基本无线单元)。HSDPA既可与R4共用载波,也可以独立占用一个甚至多个载波。TD-SCDMA系统组网的灵活性、多样性依然适用于TD-HSDPA技术。以下对TD-HSDPA在不同组网情况下的资源配置方案进行分析。
(一)独立载波
在N频点网络中,HSDPA业务频点的设置没有特殊要求,可以选择主载波或者辅载波配置HSDPA业务,设备支持主、辅载波之间的切换。由于HSDPA和R4载波的不同性质,通常要求各小区的HSDPA使用相同频点载波。另外,TD-SCDMA系统N频点小区技术给HSDPA网络后期的扩容、资源重新调整带来了极大的方便性,扩容调整基本不会影响已有网络。
(二)独立时隙
N频点网络中原有PRACH与DPCH信道,HS-SICH、HS-SCCH与HS-PDSCH是HSDPA技术引入的新信道。其中HS-PDSCH是一种被几个UE共享的下行物理信道,HS-PDSCH和一个下行DPCH、一个或者几个HS-SCCH相伴随。每个UE在进行HSDPA业务时,必须伴随有DPCH。下行伴随DPCH用来承载高层信令及与上行DPCH相关的TPC/SS命令字。上行伴随DPCH可以用来承载高层信令、上行数据或上行回应的状态包、TCP、ACK及下行功控命令字TPC。由于码道资源受限,多用户时分复用相同的码道资源,上下行需要同时支持非连续发送。上行4个伴随DPCH信道,以l/2的方式,时分复用给8个用户;下行2个伴随DPCH信道以l/4的方式,时分复用给8个用户。
(三)混合时隙
TD-HSDPA混合时隙的码道分配方式与独立時隙类似。同一小区内,载波间功率共享是以时隙为单位进行的。HSDPA和R4共载波时,只有共时隙才需要功率的动态调整。动态功率分配是指在总功率保持恒定的情况下,HSDPA码道动态使用R4码道剩余功率,达到充分利用功率资源、提高链路性能的目的。码道动态功率控制时,首先对DPCH进行功控,在保证HSDPA最小发送功率的条件下,优先给DPCH分配功率,而HSDPA使用时隙剩余功率。
五、HSDPA仿真
分析TD-HSDPA链路预算过程,对比HSDPA与R4链路预算基础数据,下行链路差异项参见表1。
从链路预算差异表可以看出:HSDPA 164kbit/s业务覆盖与CS 46kbit/s相当:HSDPA 300kbit/s业务覆盖与PS 384kbit/s相比,最大允许链路损耗相差大约5dB。这意味着:相同覆盖情况下,小区边缘的HSDPA速率比R4速率低。当室外HSDPA与R4网络覆盖相当时,R4系统CS 46kbit/s连续覆盖的情况下,在原R4网络上引入HSDPA后,对各种典型信道环境进行仿真。仿真条件参考3GPP25.848(Annex B System Simulation Assumption
s),仿真结果参见表2。
从仿真结果可以看出:密集市区由于环境复杂,链路损耗偏大,影响了HSDPA速率;HSDPA在一般市区的发挥效果最好:郊区环境空旷,小区覆盖半径大,下行功率消耗增大,制约了HSDPA速率。在室内环境下,假设室内建有独立的分布系统,室内外采用异频组网。室内信道模型参见ITU-RM.1225 3G评估室内模型相关内容。仿真参数参考3GPP 25.848 Annex A。最低5%的覆盖电平的室内边缘速率仿真结果参见表3。
由表3可以看出:由于室内环境简单,在室内外异频组网的条件下,HSDPA速率与信号强度密切相关。在室内分布系统建设中,有HSDPA业务需求的楼宇应该提高室内分布系统的边缘场强要求。
六、结语
HSDPA是TD-HSDPA的增强型技术和长期演进的技术路线,使TD-HSDPA
具备持续发展的能力和更长远的竞争力。TD-HSDPA表现出来的优势,使得我们有理由相信,HSDPA技术将是TD-HSDPA网络建设的热点,不可缺少的重要组成部分。
作者简介:
李智峰(1978-),男,广东兴宁人,研究方向:通信。
[关键词]组网方式资源配置HSDPA
中图分类号:TN92文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0820028-02
一、引言
HSDPA是TD-SCDMA的无线增强型技术,简称TD-HSDPA。TD-HSDPA不但支持高速不对称数据业务,而且大大增加了网络容量,为TD-SCDMA向更高数据传输速率和更高容量提供了一条平稳的演进途径。TD-HSDPA将被引入2007年扩大的TD-SCDMA规模网络技术应用试验中.并作为其重要的测试和验证内容之一,因此有必要对TD-HSDPA组网技术进行深入分析。
二、多载波HSDPA
TD-SCDMA在N频点和HSDPA技术的基础上,引入了多载波TD-HSDPA技术。相对于R4网络,多载波TD-HSDPA技术具有以下特点:
1.以N频点技术为基础。
2.支持AMC、Turbo编码、5ms和多种调制方式(包括QPSK、16QAM)。
3.支持多种调度算法和HARQ。在网络侧,每个用户建立一个HARQ实体,HARQ功能实体为每个载波建立单独的HARQ进程(1～8个)。
4.多载波数据在MAC层进行分流。当一个用户的数据需在多个载波上同时传输时,由MAC.hs将数据流分配到不同的载波.各载波独立进行编码映射、调制发送。对于UE,则需要具有同时接收多个载波数据的能力。各个载波独立进行译码处理后,由MAC-hs进行合并。
5.支持灵活的HSDPA载波配置方式。HSDPA与R4可以配置在不同的载波上,也可配置在同一载波的不同时隙,还可配置在同一载波同一时隙的不同码道。
6.网络根据终端能力分配资源。多个载波上的HS-PDSCH物理信道由多个UE以时分和戚码分的方式共享。系统应根据UE上报的能力,为同一UE分配一个或多个载波上的HS-PDSCH物理信道资源。
7.控制信道有“单一单”和“多一多”两种配置方式。对上行链路只有单载波发送能力的终端,采用“单一单”分配方法:对上行链路具有多载波发送能力的终端,可以采用“单一单”和“多一多”两种分配方法,从而简化了终端实现的复杂度。
8.支持多用户共享HSDPA资源,多载波最大数据传输速率为2.8Mbit/s。
三、HSDPA组网
目前TD-HSDPA单独组网暂时还不能承载CS域业务。所以运营商倾向于混合组网。R4与HSDPA混合组网的载波配置方案有独立载波、独立时隙和混合时隙3种方式。
(一)独立载波
独立载波指在同一个扇区内。按载波划分HSDPA与R4资源。HSDPA独享一个或多个载波,这些载波只提供HSDPA服务;R4载波内只能提供R4服务。在HSDPA建网初期,能够支持HSDPA的终端比较少,通过R4和HSDPA分载波的方式,在保证R4业务的同时,满足数据卡用户的高速数据业务需求。独立载波避免了R4和HSDPA之间的干扰。但是同一个N频点小区内的时隙切换点必须相同,在3:3时隙配置下,单独配置HSDPA业务会浪费上行容量资源。
(二)独立时隙
独立时隙指在同一个载波内。按时隙划分HSDPA与R4资源。单个载波既能提供HSDPA服务又可以提供R4服务,一方面,独立时隙方案可以根据不同的上下行业务需求,分别为R4和HSDPA分配时隙个数;另一方面,易于支持R4和HSDPA的并发业务。R4和HSDPA处于同一载波,可以根据数据与语音业务的需要,设置R4和HSDPA的时隙比例。当激活HSDPA用户处在小区边缘时,会对邻区的R4时隙带来干扰。针对此问题,有两种处理办法:其一,通过智能天线和RRM(无线资源管理)算法,控制相邻小区R4和HSDPA时隙间干扰;其二,HSDPA用户到了小区边缘由HSDPA信道切换到R4信道,只在小区近端提供HSDPA业务。
(三)混合时隙
混合时隙指在一个载波的同一时隙内,按码道划分HSDPA与R4资源。混合时隙既能提供HSDPA服务又可以提供R4服务。HSDPA与R4处于同一时隙,可以根据数据与语音业务的需要,把资源配置比例精确到码道。当R4和HSDPA处在同一个时隙时,除了邻小区时隙间干扰外,还存在本小区时隙内不同码道之间的干扰。由于时隙内功率分配和码资源规划复杂,小区内R4和HSDPA间没有有效的消除干扰的方法,考虑到TD-SCDMA单时隙的业务量有限,因此建议HSDPA与R4业务按时隙配置,在一个时隙之内不再细分HSDPA与R4信道。
在TD-HSDPA组网中,结合数据业务的发展情况,需要合理设置上下行时隙比例。在建网初期,只有HSDPA数据卡用户。数据业务需求量不大,系统可以设置为3:3对称上下行时隙比,主要满足语音用户的需求。随着数据业务及HSDPA商用终端的广泛应用,在上下行业务需求不对称的区域,可以逐步把上下行时隙配置调整为2:4。当然,采用非对称上下行时隙配置时,应统一进行全网的时隙配置规划,合理设置不同时隙配置的切换带。
四、资源配置
TD-HSDPA资源的分配与TD-SCDMA网络一样,都是基于载波、时隙和码道组成的最小资源单元BRU(基本无线单元)。HSDPA既可与R4共用载波,也可以独立占用一个甚至多个载波。TD-SCDMA系统组网的灵活性、多样性依然适用于TD-HSDPA技术。以下对TD-HSDPA在不同组网情况下的资源配置方案进行分析。
(一)独立载波
在N频点网络中,HSDPA业务频点的设置没有特殊要求,可以选择主载波或者辅载波配置HSDPA业务,设备支持主、辅载波之间的切换。由于HSDPA和R4载波的不同性质,通常要求各小区的HSDPA使用相同频点载波。另外,TD-SCDMA系统N频点小区技术给HSDPA网络后期的扩容、资源重新调整带来了极大的方便性,扩容调整基本不会影响已有网络。
(二)独立时隙
N频点网络中原有PRACH与DPCH信道,HS-SICH、HS-SCCH与HS-PDSCH是HSDPA技术引入的新信道。其中HS-PDSCH是一种被几个UE共享的下行物理信道,HS-PDSCH和一个下行DPCH、一个或者几个HS-SCCH相伴随。每个UE在进行HSDPA业务时,必须伴随有DPCH。下行伴随DPCH用来承载高层信令及与上行DPCH相关的TPC/SS命令字。上行伴随DPCH可以用来承载高层信令、上行数据或上行回应的状态包、TCP、ACK及下行功控命令字TPC。由于码道资源受限,多用户时分复用相同的码道资源,上下行需要同时支持非连续发送。上行4个伴随DPCH信道,以l/2的方式,时分复用给8个用户;下行2个伴随DPCH信道以l/4的方式,时分复用给8个用户。
(三)混合时隙
TD-HSDPA混合时隙的码道分配方式与独立時隙类似。同一小区内,载波间功率共享是以时隙为单位进行的。HSDPA和R4共载波时,只有共时隙才需要功率的动态调整。动态功率分配是指在总功率保持恒定的情况下,HSDPA码道动态使用R4码道剩余功率,达到充分利用功率资源、提高链路性能的目的。码道动态功率控制时,首先对DPCH进行功控,在保证HSDPA最小发送功率的条件下,优先给DPCH分配功率,而HSDPA使用时隙剩余功率。
五、HSDPA仿真
分析TD-HSDPA链路预算过程,对比HSDPA与R4链路预算基础数据,下行链路差异项参见表1。
从链路预算差异表可以看出:HSDPA 164kbit/s业务覆盖与CS 46kbit/s相当:HSDPA 300kbit/s业务覆盖与PS 384kbit/s相比,最大允许链路损耗相差大约5dB。这意味着:相同覆盖情况下,小区边缘的HSDPA速率比R4速率低。当室外HSDPA与R4网络覆盖相当时,R4系统CS 46kbit/s连续覆盖的情况下,在原R4网络上引入HSDPA后,对各种典型信道环境进行仿真。仿真条件参考3GPP25.848(Annex B System Simulation Assumption
s),仿真结果参见表2。
从仿真结果可以看出:密集市区由于环境复杂,链路损耗偏大,影响了HSDPA速率;HSDPA在一般市区的发挥效果最好:郊区环境空旷,小区覆盖半径大,下行功率消耗增大,制约了HSDPA速率。在室内环境下,假设室内建有独立的分布系统,室内外采用异频组网。室内信道模型参见ITU-RM.1225 3G评估室内模型相关内容。仿真参数参考3GPP 25.848 Annex A。最低5%的覆盖电平的室内边缘速率仿真结果参见表3。
由表3可以看出:由于室内环境简单,在室内外异频组网的条件下,HSDPA速率与信号强度密切相关。在室内分布系统建设中,有HSDPA业务需求的楼宇应该提高室内分布系统的边缘场强要求。
六、结语
HSDPA是TD-HSDPA的增强型技术和长期演进的技术路线,使TD-HSDPA
具备持续发展的能力和更长远的竞争力。TD-HSDPA表现出来的优势,使得我们有理由相信,HSDPA技术将是TD-HSDPA网络建设的热点,不可缺少的重要组成部分。
作者简介:
李智峰(1978-),男,广东兴宁人,研究方向:通信。