WCDMAHSDPA基本原理.ppt
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1、HSDPA基本原理基本原理日讯科技日讯科技1Page 2课程目标课程目标掌握HSDPA的基本原理及特性掌握HSDPA信道结构了解HSDPA的各项关键技术理解HSDPA无线资源管理学习完本课程,您将能够:学习完本课程,您将能够:2Page 3l第一章第一章 HSDPA基本概念与特点基本概念与特点l第二章第二章 物理信道物理信道l第三章第三章 关键技术关键技术l第四章第四章 HSDPA无线资源管理无线资源管理3Page 4HSDPA HSDPA 基本概念基本概念lHSDPAHSDPA全称是高速下行分组接入(全称是高速下行分组接入(High Speed Downlink Packet High Sp
2、eed Downlink Packet AccessAccess),是),是3GPP R53GPP R5版本的重要特性。版本的重要特性。lHSDPA引入的原因:移动市场的发展需要,用户要求提供更高、更快和质量更好的数据接入市场竞争的压力:EDGE,CDMA 1X EV/DO,Wimax从实际的业务需求来看,下行的吞吐量需求远大于上行的吞吐量需求;目前的信道配置方式,由于数据业务的突发和低活动性特征,使下行容量的实际利用率非常低,进一步加剧了下行容量受限的矛盾。4Page 5HSDPA HSDPA 技术特点技术特点HSDPA是WCDMA下行高速数据解决方案5Page 6HSDPA HSDPA 技
3、术特点技术特点l通过采用这些技术,可以提高下行峰值数据速率,改善业务时延特性;提高下行吞吐量,有效的利用下行码资源和功率资源,提高下行容量。理论上,理论上,HSDPAHSDPA的物理层最高速率可以达到的物理层最高速率可以达到6Page 7NodeB增加MAC-hs实体:RNC的MAC-d将DTCH/DCCH上的数据映射到HS-DSCH数据帧,通过MAC-d流发送给MAC-hs。MAC-hs需要完成与MAC-d之间的流量控制(共享Iub传输)、小区内用户数据的调度、传输格式选择等动作。HSDPA HSDPA 协议栈结构协议栈结构 7Page 8l第一章第一章 HSDPA基本概念与特点基本概念与特
4、点l第二章第二章 物理信道物理信道l第三章第三章 关键技术关键技术l第四章第四章 HSDPA无线资源管理无线资源管理8Page 9HSDPA相对于相对于R99新增了新增了3个物理信道个物理信道9Page 10HSDPA传输信道到物理信道的映射传输信道到物理信道的映射10Page 11HSDPA HSDPA 相关物理信道相关物理信道每条HS-PDSCH SF=16每条HS-SCCH,SF=128,每小区最多配4条(限于手机能力)每条HS-DPCCH,SF=256,每H用户1条11Page 12伴随信道伴随信道DPCHDPCH在这3种物理信道之外,还有一条DPCH为专用信道,在HSDPA业务过程中
5、,我们称之为伴随信道,主要用于信令传输和功率控制;一般不承载业务,但是也可以承载诸如AMR等实时业务(多RAB,为CS+PS)。12Page 13HSDPAHSDPA物理信道物理信道HS-SCCH/HS-PDSCH都是下行共享信道,为所有用户共享,那我怎么知道什么时候、哪些信道传输的是我的数据呢?HS-SCCH就像队列最前方举旗帜的排头兵,UE会一直侦察HS-SCCH上的UEid判断该TTI对应的HS-PDSCH承载的数据是否属于自己,是,就接收解调,不是,就不做响应。13Page 14HSDPAHSDPA相关物理信道相关物理信道HS-SCCHHS-SCCHHS-SCCH的发射功率可以采用固定
6、功率发射;也可以与UE下行专用物理信道的导频功率之间相差一个固定的偏置,这样HS-SCCH可以伴随专用信道的功控保持合理的发射功率。14Page 15HSDPAHSDPA相关物理信道相关物理信道HS-PDSCHHS-PDSCHHS-PDSCH每小区最多配置15条,小区里所有的HS-PDSCH 必须配置码号连续的码字。配置15条HS-PDSCH的情况下,HSDPA最大支持速率可以达到。HS-PDSCH的发射功率由NodeB根据CQI、数据量以及分配给HSDPA的功率进行调整。HS-PDSCH的发射功率可以采用静态或者动态配置方法来配置15Page 16HSDPAHSDPA相关物理信道相关物理信道
7、HS-DPCCHHS-DPCCH16Page 17物理信道时序关系物理信道时序关系HS-SCCH和P-CCPCH对齐,HS-PDSCH和HS-SCCH相差2个时隙,UE根据HS-SCCH解调HS-PDSCH。HS-SCCH/PDSCH是公共信道,因此它和DPCH之间没有时序约束17Page 18UEUE能力等级(供参考)能力等级(供参考)18Page 19HSDPAHSDPA相关物理信道的发射功率相关物理信道的发射功率PHSDPA(HSDPA总发射功率)PHS-PDSCH+PHS-SCCHHS-PDSCH的发射功率由NodeB根据以下因素进行调整CQI数据量分配给HS-PDSCH的可用功率分配
8、给HS-PDSCH的可用码资源HS-SCCH的发射功率可以采用固定功率发射(户外5,室内3);与下行伴随信道相差一个固定的偏置,通常大于伴随信道功率,这样HS-SCCH可以伴随专用信道的功控保持合理的发射功率HS-DPCCH发射功率以上行DPCH为基准有个偏置,承载HARQ-ACK/NACK与CQI的时隙可以设置不同的偏置19Page 20HSDPA HSDPA 信道映射信道映射 当RAB的下行方向映射到HS-DSCH时,无论上行有没有数据,都需要配置对应的DCH,用来传输上行RLC确认消息,以及可能的上行数据。下图是下行使用HS-DSCH承载业务,SRB和上行业务在DCH承载,在软切换状态下
9、,DCH有多个小区承载,HS-DSCH服务小区只有一个。20Page 21l第一章第一章 HSDPA基本概念与特点基本概念与特点l第二章第二章 物理信道物理信道l第三章第三章 关键技术关键技术l第四章第四章 HSDPA无线资源管理无线资源管理21Page 22HSDPA HSDPA 关键技术关键技术 OverviewOverviewAMCFast SchedulingHARQ(Hybrid ARQ)16QAMSF16,2ms and CDM/TDM3 New Physical Channels22Page 23HSDPA HSDPA 关键技术关键技术快速调度(快速调度(2 2ms短帧与短帧与调
10、度)调度)AMC(支持支持QPSK和和16QAM)HARQ23Page 24快速调度基础快速调度基础10ms帧(15TimeSlots)一旦只有一小部分不能正确接收解码,将Delay 10ms进行重传2ms短帧(3TimeSlots)一旦不能正确接收解码,仅仅是一个2ms进程重传,而其他几个(产品实现最多6个)2ms的HARQ进程可以继续传送数据,极大地提高了空口资源利用率24Page 25快速调度快速调度快速调度快速调度(schedule)(schedule)(schedule)(schedule)调度算法可以基于调度算法可以基于 CDM,TDMCDM,TDM信道条件信道条件(CQI)(CQ
11、I)队列中等待的数据的多少(队列中等待的数据的多少(buffer buffer volume)volume)公平性公平性(Queue priority,waiting time)蜂窝吞吐量等蜂窝吞吐量等调度基本原则调度基本原则:在短期内以信道条件为主,而在长期: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内应兼顾到对所有用户的吞吐量和公平性l一些基本的调度算法一些基本的调度算法 Round Robin(RR)先到先分配先到先分配最大最大C/I(MAXC/I)等信道质量等信道质量Proportional Fair(PF)比例公平比例公平快速调度Schedule能够有效分配
12、小区功率、码资源,提高小区吞吐量。25Page 26共享信道的共享和调度共享信道的共享和调度(schedule)(schedule)下图是下图是4 4个用户时的调度示例图个用户时的调度示例图码分与时分混合方式,码分与时分混合方式,CDM+TDMCDM+TDMAll codes reserved for HSDPA transmission2ms26Page 27哪些用户发送哪些用户发送功率功率信道码信道码以及数据的属性以及数据的属性快速调度基本过程快速调度基本过程快速调度基本过程快速调度基本过程可用的资源可用的资源对资源需求对资源需求算法中间统计量算法中间统计量调度算法的输入:调度算法的输入:
13、1 1、可用的资源,包括功率、信道码;、可用的资源,包括功率、信道码;2 2、对该资源的需求,包括用户、各用户的数据量、是否重传、空口能力估计、伴随信道功率、对该资源的需求,包括用户、各用户的数据量、是否重传、空口能力估计、伴随信道功率、伴随信道的上下行压缩沟、伴随信道的上下行压缩沟、Discard Timer;3 3、调度算法的中间统计量,例如等待时间、平均信道、调度算法的中间统计量,例如等待时间、平均信道C/I等。等。调度算法的输出:调度算法的输出:哪些用户发送、功率为多少、用何种信道码以及发送该数据的属性哪些用户发送、功率为多少、用何种信道码以及发送该数据的属性(Queue ID、Xrv
14、,决,决定丢弃那些超时效的数据包定丢弃那些超时效的数据包 )27Page 28基于最大载干比的调度算法基于最大载干比的调度算法基于最大载干比的调度算法基于最大载干比的调度算法(MaxC/I)(MaxC/I)(MaxC/I)(MaxC/I)特点:特点:1)1)最大最大C/I调度算法在一个调度算法在一个TTI期间,为最大期间,为最大C/I的用户提供资源分配的用户提供资源分配2)2)这种方式自然导致小区吞吐量最大,因为被提供服务的用户,具有最好的信道条件。这种方式自然导致小区吞吐量最大,因为被提供服务的用户,具有最好的信道条件。3)3)然而,这种方式不能保证用户的公平性。事实上,在小区边缘的用户,由
15、于过多的业务延迟然而,这种方式不能保证用户的公平性。事实上,在小区边缘的用户,由于过多的业务延迟和信号质量变差,受到比较大的处罚,影响比较大和信号质量变差,受到比较大的处罚,影响比较大 28Page 29基于公平分配的调度算法基于公平分配的调度算法基于公平分配的调度算法基于公平分配的调度算法(RR-Round Robin)(RR-Round Robin)(RR-Round Robin)(RR-Round Robin)特点:特点:1)1)RR调度算法对于每个用户,采用调度算法对于每个用户,采用“先到先分配先到先分配”的原则的原则 2)2)对于各个用户而言,具有高度对于各个用户而言,具有高度“公平
16、性公平性”,但是,整体系统开销比较大,获得系统吞吐量,但是,整体系统开销比较大,获得系统吞吐量(即频谱效率)的成本较高(即频谱效率)的成本较高 29Page 30基于部分公平的调度算法基于部分公平的调度算法基于部分公平的调度算法基于部分公平的调度算法(PF-Proportional Fair)(PF-Proportional Fair)(PF-Proportional Fair)(PF-Proportional Fair)特点:特点:1)1)提供较好的平衡算法,公平性和资源分配效率介于前两种算法(提供较好的平衡算法,公平性和资源分配效率介于前两种算法(RR算法和最大算法和最大C/I算法)之间算
17、法)之间 2)2)对所有用户提供服务的概率相同,虽然,所有用户可能经历不同的平均信道质量对所有用户提供服务的概率相同,虽然,所有用户可能经历不同的平均信道质量 3)3)提供系统吞吐量和公平性之间的平衡提供系统吞吐量和公平性之间的平衡 Priority根据根据R/r得到得到R:UE的请求速率的请求速率(根据根据CQI得到得到TBSize/2ms)r:该该UEUE之前(内)传输层所传送的有效数据量(不之前(内)传输层所传送的有效数据量(不含重传数据)含重传数据)30Page 31HSDPA HSDPA 关键技术关键技术快速调度(2ms短帧与调度)AMC(支持QPSK和16QAM)HARQ31Pag
18、e 32自适应调制与编码自适应调制与编码自适应调制与编码自适应调制与编码(AMC)(AMC)(AMC)(AMC)AMC(自适应调制和编码自适应调制和编码),基于信道质量的信息反馈,基于信道质量的信息反馈调整数据速率来补偿信道条件好的信道条件 更高速率坏的信道条件 更低速率调整编码速率来补偿信道条件坏的信道条件 1/3编码好的信道条件 -3/4编码调整调制方案来补偿信道条件好的信道条件 16QAM坏的信道条件 QPSK信道质量的信息反馈,即信道质量的信息反馈,即Channel Quality Feedback(CQI)UE 测量信道质量(SNR)报告(每2ms或更长周期)给Node-BNode-
19、B 基于CQI来选择调制方案,块大小和数据速率Throughput SIR 关系关系自适应调制与编码AMC能够提高空口带宽,适应高速无线传输。32Page 33调制方式调制方式调制方式调制方式HSDPA ModulationQPSK16QAM33Page 34CQICQI映射表映射表(Category 10)(Category 10)CQI valueTransport Block SizeNumber of HS-PDSCHModulationReference power adjustment NIRXRV0N/AOut of range11371QPSK028800021731QPSK0
20、32331QPSK043171QPSK053771QPSK064611QPSK076502QPSK01217423QPSK01322794QPSK01425834QPSK01533195QPSK0163565516-QAM0.216554516-QAM0227168516-QAM0239719716-QAM02411418816-QAM025144111016-QAM026172371216-QAM0030255581516-QAM0协议推荐的自适应编码与调制方案协议推荐的自适应编码与调制方案根据根据CQI,采用相应的,采用相应的TBSize、调制方式和发射功率、调制方式和发射功率34Page
21、 35链路仿真链路仿真-AMCAMC(AMC(Adaptive modulation and channel Adaptive modulation and channel coding coding)性能性能性能性能 AMCAMC用于根据瞬时的信用于根据瞬时的信用于根据瞬时的信用于根据瞬时的信道条件调整发射参数,且道条件调整发射参数,且道条件调整发射参数,且道条件调整发射参数,且能最优化数据速率能最优化数据速率能最优化数据速率能最优化数据速率 AMCAMC性能受信道质量策性能受信道质量策性能受信道质量策性能受信道质量策略误差及衰落信道中反馈略误差及衰落信道中反馈略误差及衰落信道中反馈略误差及
22、衰落信道中反馈延迟的影响延迟的影响延迟的影响延迟的影响低速时,低速时,低速时,低速时,AMCAMC性能较好,性能较好,性能较好,性能较好,优于固定编码调制优于固定编码调制优于固定编码调制优于固定编码调制(Fixed(Fixed MCS)MCS)高速时,高速时,高速时,高速时,AMCAMC相对于固相对于固相对于固相对于固定编码调制定编码调制定编码调制定编码调制(Fixed MCS)(Fixed MCS)有负面效果有负面效果有负面效果有负面效果35Page 36自适应编码调制自适应编码调制(AMC)(AMC)的过程的过程UEUE对接收信道进行测量对接收信道进行测量对接收信道进行测量对接收信道进行测
23、量UEUE反馈反馈反馈反馈CQICQINodeBNodeB根据上报的根据上报的根据上报的根据上报的CQICQI经过滤波、校正后得出真实经过滤波、校正后得出真实经过滤波、校正后得出真实经过滤波、校正后得出真实CQICQI(信道质量)(信道质量)(信道质量)(信道质量)根据根据根据根据CQICQI、待发数据量、可用功率和码资源选定信、待发数据量、可用功率和码资源选定信、待发数据量、可用功率和码资源选定信、待发数据量、可用功率和码资源选定信道数、发射功率、调制方式等道数、发射功率、调制方式等道数、发射功率、调制方式等道数、发射功率、调制方式等36Page 37HSDPA HSDPA 关键技术关键技术
24、快速调度(2ms短帧与调度)AMC(支持QPSK和16QAM)HARQ37Page 38混合重传混合重传混合重传混合重传(HARQ)(HARQ)(HARQ)(HARQ)传统的传统的ARQ对收到的传输块进行解码检测解码后的块是否有CRC错误如果错误 抛弃错误的块请求重传Hybrid ARQ对收到的传输块进行解码检测解码后的块是否有CRC错误如果错误 存储错误的块(不抛弃)请求重传对新收到的重传块和早先的块进行合并 合并处理合并处理递增冗余递增冗余混合重传HARQ能够减少重传时间,提高小区吞吐量。38Page 39混合自动重传混合自动重传(HARQ)(HARQ)的概念的概念HSDPA中HARQ技术
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