HSDPA技术毕业论文
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第一章 HSDPA的概述
1.1什么是HSDPA
HSDPA（High Speed Downlink Packet Access）表示高速下行分组接入技术。是实现提高WCDMA网络高速下行数据传输速率最为重要的技术，是3GPP在R5协议中为了满足上下行数据业务不对称的需求提出来的，它可以在不改变已经建设的WCDMA系统网络结构的基础上，大大提高用户下行数据业务速率(理论最大值可达14.4Mbps)，该技术是WCDMA网络建设中提高下行容量和数据业务速率的一种重要技术。力为了更好地发展数据业务，3GPP从这两方面对空中接口作了改进，引入了HSDPA技术。HSDPA不但支持高速不对称数据服务，而且在大大增加网络容量的同时还能使运营商投入成本最小化。它为UMTS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。为了适应多媒体服务对高速数据传输日益增长的需要，第三代移动通信合作项目组（3GPP）已经公布了一种新的高速数据传输技术，叫做高速下行分组接入技术（HSDPA）。该技术是WCDMA R99（也就是我们常说的WCDMA）的强化版本，大大加强了下行链路传输的功能。 1.2 HSDPA的应用
目前，HSDPA标准已经稳定，技术也日益成熟，产品性能通过测试得到验
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证，终端产品在市场上也已陆续推出。随着HSDPA技术不断发展和设备不断成熟，其良好的应用前景和平滑的演进能力正在引起业界越来越多的关注，HSDPA几乎得到了所有WCDMA设备厂商的支持，在世界范围内，各主要运营商也已开始计划部署或已经部署HSDPA。
包括美国、日本、中国等国家在内的多家大型移动通信运营商已将HSDPA纳入日程，纷纷表示将大力支持设备和终端厂商对HSDPA的研发，并积极组织外场测试，组建实验网验证HSDPA的性能。部分运营商首先在几个重要城市进行试商用，成功后再大范围推广。
第二章HSDPA的技术要点
2.1 HSDPA的基本原理
在R99的空中接口体系中，数据重传方式是由RNC来负责完成的，数据重传需要绕经Iub接口，数据重传的周期较长；Node B仅仅起到一个根据RNC的指令完成物理层编码、传输的功能，Node B本身基本不具有对物理资源的控制和调度能力。而在HSDPA中，为了在空中接口上实现更大的吞吐能力，对Node B的功能进行了增强，在Node B的层面引入了物理层重传和快速资源调度的概念。通过在更靠近空中接口的Node B上引入这些原本只有RNC才具有的功能，加快了重传以及对空中资源调度的效率。同时，结合AMC（Adaptive Modulation and Coding，自适应调制编码）、HARQ（Hybrid Automatic Repeat request）等新技术，采用了更短的TTI（Transmit Time Interval）长度（2ms）、固定扩频因子的多码道传输，从而在下行方向上实现了远高于R99的高速的分组数据传输能力。
2.2崭新的系统机构
HSDPA作为WCDMA在下行的增强技术，在体系结构中与R99最大的不同是增加了一个新的MAC子层，即MAC-hs子层，该子层负责调度以及流控处理，如图1-1所示
DTCH DTCH
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MAC-d MAC-hs PHY MAC-hs HS-DS- CH FP PHY TNL MAC-d HS-DSC FP TNL
UE Uu Node B Iub CRNC/SRNC
图1-1 HS-DSCH传输信道的协议模型
从图中可以看出：协议模型与R99相比，最大的不同是在Node B和UE分别进入了MAC-hs子层。Node B的MAC-hs实体通过Uu口的MAC-hs PDU传给UE的对等实体MAC-hs。RNC的MAC-d实体通过HS-DSCH FP将MAC-d PDU传给Node B的MAC-hs实体。
在Node B中引入MAC-hs子层的主要原因包括：多用户的快速调度；减少重传时延，提升用户的业务感受；提高AMC技术链路自适应性能：该技术根据信道质量来调整调制和编码方式，其性能对信道质量上报的时延非常敏感，时延越大链路自适应性能越差。
HSDPA除了物理层重传外，同时还支持RLC层重传。RLC层负责对物理层丢包进行重传，可以根据业务特性选择是否进行RLC层重传。对于时延要求较高、丢包要求较低的业务不需要RLC层重传（RLC UM）；而对于丢包要求较高、时延要求较低的业务则需要RLC层重传（RLC AM）。
在R99中，最底层的重传为RLC层重传。RLC层重传时延包含了物理层处理时延以及Iub口重传的时延，其中Iub口重传的时延占的比重较大。物理层重传比RLC重传更快速，因此HSDPA的业务时延比R99更优。
由于HSDPA的物理层使用2ms的短帧,R99使用10m、s20ms、40ms和80ms的长TTI，所以HSDPA物理层时延比物理层低很多。HSDPA的环回时延（RTT Round Trip Time）可以低至70～80ms左右，而R99的RTT在120～150ms左右。 2.3 HSDPA新引入的物理信道
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为了实现HSDPA的功能特性，3GPP R5在物理层规范中引入了3种新的信道，高速物理下行共享信道（HS-PDSCH）:用于传输下行用户数据的物理信道，高速专用物理控制信道（HS-DPCCH）：上行物理层信令信道，和高速共享控制信道（HS-SCCH）：下行物理层信令信道。 2.3.1高速物理下行共享信道（HS-PDSCH）
高速物理下行链路共享信道（HS-PDSCH）它的引入时是为了承载传输信道HS-DSCH，也就是承载实际的用户数据。其扩频因子固定为16，调制方式可以是QPSK或16QAM，信道编码采用1/3 Turbo码，包含两级速率匹配，信道结构如图2-1所示
Tslot=2560chip M×160bit
Slot#0 Slot#1 Slot#2 1子帧：Tf=2ms 数据Ndate1bit 图2-1 HS-PDSCH的信道结构
其中，M为每个调制符号所代表的比特数。对于QPSK而言，M=2，在2msTTI内物理信道比特数为960，也就是480kbit/s；对于16QAM而言，M=4，在2msTTI内物理信道比特数为1920，也就是960kbit/s。如果15个码道并行传输，并且采用16QAM进行调制，那么物理层峰值速率达14.4Mbit/s，MAC-hs层的峰值速率为19.3Mbit/s，如图2-2所示
MAC-hs PDU
27925 加CRC 27925 24 码块分割
2 4661 4663 4663 4663 4663 4663 Turbo 编码 84006 12 （ R=1/3）
4 尾比特
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第一级速率匹配 28800
第二级速率匹配
28800 物理信道分割 15个码道 1920
图2-2最大信道比特数示意图
图中所示为HS-PDSCH信道在2ms内传输最大传输块时的编码过程，从图中可以看出，在2msTTI内可以传输的最大的MAC-hs PDU 为27952bit,最大的物理信道比特数为:15 （HS-PDSCH的码道数）× 1920（每码道的物理信道比特数）=28800bit。所以据此可知，HS-PDSCH可传的最大的MAC-hs速率为27952bit/2ms=13.9Mbit/s,而最大的物理信道速率为：28800bit/2ms=14.4Mbit/s。 2.3.2高速共享控制信道（HS－SCCH）
HS-SCCH信道是下行物理信道，它的引入为了承载译码HS-PDSCH信道所需的物理层信令。其扩频因子为128，调制方式为QPSK，信道编码为卷积码，采用一级速率匹配。HS-SCCH信道承载的信令包含两部分，如图2-3所示，第一部分（Slot#0）包括信道化码、调试方式，UE将在Slot#1内解出这些信息，用于在Slot#2的开始时刻启动HS-PDSCH解扰解扩的过程，避免UE侧码片级的数据缓存：第二部分（Slot#1和Slot#2）包括传输块大小指示、HARQ进程号、RV参数、新数据指示。第二部分信息将会在Slot#2结束后的一段时间内解出来，在没解出之前，要缓存HS-PDSCH解码后的符号级数据，等第二部分信息解出之后进行HS-PDSCH信道的解速率匹配、软比特合并、Turbo译码等操作。
Tslot=2560chip,40bit
Slot#0 Slot#1 Slot#2 1子帧：Tf=2ms 5
数据Ndate1bit
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