第十三章B3G与4G移动通信系统.pdf
信息理论与技术教研中心信息理论与技术教研中心ITTCBUPT Information Theory&Technology Center第十三章第十三章 B3G与与4G移动通信系统移动通信系统牛凯牛凯2009-12-82BUPT Information Theory&Technology Center内容提要 本章主要介绍B3G和4G移动通信系统。首先简要介绍宽带移动通信标准化进展，然后分别介绍HSPA、cdma2000 EVDO、LTE与WiMax等B3G宽带移动通信系统的空中接口与关键技术，最后简要介绍4G移动通信IMT-Advanced(International Mobile Telecommunications-Advanced)的系统需求。2009-12-83BUPT Information Theory&Technology Center13.1 标准化进程标准化进程 13.1.1 概述概述 IMT-2000原含义为International Mobile Telecommunications，工作于2000MHz频段，大约于2000年左右商用。IMT-2000的目标与要求：全球同一频段、统一体制标准、无缝隙覆盖，并至少可实现全球漫游，提供以下不同环境下的多媒体业务：车速环境：144kbps，步行环境：384kbps，室内环境：2Mbps。当前国际电联ITU-R WP5D工作组负责IMT-2000的标准化工作，该工作组主要负责3G标准系列的定义与建议，并不负责具体的技术规范。IMT-2000的建议标准称为ITU-R M.1457，包括六个无线接口标准，如下图所示。2009-12-84BUPT Information Theory&Technology Center13.1 标准化进程标准化进程 其中前五项标准1999年10月被接纳为3G国际标准，第六项标准2007年10月被ITU接纳为3G标准。这些标准中UWC136与DECT只是地区性标准，只有WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA与TDD WiMax等四项标准是具有全球推广能力的3G标准。IMT-2000CDMA Direct Spread(UTRA and E-UTRA FDD)3GPPIMT-2000CDMA Multi-Carrier(CDMA2000 and UMB)3GPP2IMT-2000CDMA TDD(UTRA and E-UTRA TDD)3GPPIMT-2000TDMA Single-Carrier(UWC 136)ATIS/TIAIMT-2000FDMA/TDMA(DECT)ETSIIMT-2000OFDMA TDD WMAN(WiMAX)IEEEITU-RIMT-2000 地面无线接口标准(ITU-R M.1457)图13.1 IMT-2000标准系列2009-12-85BUPT Information Theory&Technology Center13.1 标准化进程标准化进程 3G移动通信标准的演进包括3GB3GE3G4G四个阶段，其中WCDMAHSPALTELTE-Advanced标准的演进由3GPP标准化组织负责；cdma2000EVDOUMB标准的研究由3GPP2标准化组织负责；802.16d802.16e802.16m标准的研究由IEEE标准化组织负责，这些标准都正在向4G IMT-Advanced演进。中国提出的TD-SCDMA标准已融合入WCDMA标准中，韩国提出的WiBro标准已融合入802.16标准中。2009-12-86BUPT Information Theory&Technology Center13.1 标准化进程标准化进程 宽带移动通信技术的演进宽带移动通信技术的演进 随着移动通信技术的演进，数据传输速率从300kbps1Mbps10Mbps100Mbps，最终演进到1Gbps的4G要求。WCDMAHSPALTELTE-AdvancedIMT-Advancedcdma2000EVDOUMB802.16d802.16e802.16mTD-SCDMAWiBro2000200420082011年份300kbps1Mbps1Mbps10Mbps10Mbps100Mbps100Mbps1Gbps低高3GB3GE3G4G图13.2 宽带移动通信技术标准演进2009-12-87BUPT Information Theory&Technology Center13.1 标准化进程标准化进程 13.1.2 3GPP标准演进标准演进PCG(Project Coordination Group)TSG GERAN(GSM EDGE Radio Access Network)TSG RAN(Radio Access Network)TSG SA(Services and System Aspects)TSG CT(Core Network and Terminals)WG1Radio AspectsWG2Protocol AspectsWG3Terminal TestingWG1Radio Layer1WG2Radio Layer2 and Layer 3 RRWG3Iub,Iuc,Iur and UTRAN GSM RequiredWG4Radio Performance and Protocol AspectsWG5Mobile Terminal Conformance TestWG1ServicesWG2ArchitectureWG3SecurityWG4CodecWG5Telecom ManagementWG1MM/CC/SM(Iu)WG3Interworking with External NetworksWG4MAP/GTP/BCH/SSWG5OSAOpen Service AccessWG6Smart CardApplication Aspects3GPP(Third Generation Partnership Project)组织成立于1998年12月，由ETSI、ARIB、TTC、TTA、CCSA和ATIS等标准化组织构成，负责3G UTRA和GSM系统标准化。其组织结构如图所示。图13.3 3GPP组织结构2009-12-88BUPT Information Theory&Technology Center13.1 标准化进程标准化进程 13.1.2 3GPP标准演进标准演进 迄今为止，3GPP组织发布了10个标准版本，主要特征如图1.2所示。图13.4 3GPP协议版本2009-12-89BUPT Information Theory&Technology Center13.1 标准化进程标准化进程 13.1.2 3GPP标准演进标准演进 为了进一步提升系统性能，3GPP组织启动了长期演进(LTE)计划。2008年12月发布的R8 LTE版本，引入了OFDMA/SC-FDMA多址接入方式，峰值速率提升为DL:160Mbps/UL:50Mbps。目前正在标准化的R9版本对LTE/HSPA+进一步增强，并且重点开展R10 LTE-Advanced的标准化工作。3G频段最早是在世界无线电管理大会(WARC-92)上经各国协调划分的。其中1885-2025、2110-2200MHz这230MHz的对称频段称为IMT-2000核心频段。在WRC-2000大会上，为3G分配了2500-2690MHz的新频段。WRC07大会上，为IMT-2000与IMT-Advanced分配了额外的频段，包括：450-470、698-806、2300-2400以及3400-3600MHz频段。这些频段分配在不同的国家与地区有所变化。UTRA与E-UTRA的频谱分配情况如下表所示。2009-12-810BUPT Information Theory&Technology Center13.1 标准化进程标准化进程 13.1.2 3GPP标准演进标准演进频段上行频段范围下行频段范围双工模式应用系统适用区域11920 MHz1980 MHz2110 MHz2170 MHzFDDUTRA/E-UTRA欧洲、亚洲21850 MHz1910 MHz1930 MHz1990 MHzFDDUTRA/E-UTRA美洲(亚洲)31710 MHz1785 MHz1805 MHz1880 MHzFDDUTRA/E-UTRA欧洲、亚洲(美洲)41710 MHz1755 MHz2110 MHz2155 MHzFDDUTRA/E-UTRA美洲5824 MHz849 MHz869 MHz894MHzFDDUTRA/E-UTRA美洲6830 MHz840 MHz875 MHz885 MHzFDDUTRA/E-UTRA日本表1.1 UTRA与E-UTRA的频谱分配2009-12-811BUPT Information Theory&Technology Center13.1 标准化进程标准化进程 13.1.2 3GPP标准演进标准演进表1.1 UTRA与E-UTRA的频谱分配(续)72500 MHz2570 MHz2620 MHz2690 MHzFDDUTRA/E-UTRA欧洲、亚洲8880 MHz915 MHz925 MHz960 MHzFDDUTRA/E-UTRA欧洲、亚洲91749.9 MHz1784.9 MHz1844.9 MHz1879.9 MHzFDDUTRA/E-UTRA日本101710 MHz1770 MHz2110 MHz2170 MHzFDDUTRA/E-UTRA美洲111427.9 MHz1452.9 MHz1475.9 MHz1500.9 MHzFDDUTRA/E-UTRA日本12698 MHz716 MHz728 MHz746 MHzFDDUTRA/E-UTRA美洲13777 MHz787 MHz746 MHz756 MHzFDDUTRA/E-UTRA美洲14788 MHz798 MHz758 MHz768 MHzFDDUTRA/E-UTRA美洲17704 MHz716 MHz734 MHz746 MHzFDDE-UTRA2009-12-812BUPT Information Theory&Technology Center13.1 标准化进程标准化进程 13.1.2 3GPP标准演进标准演进表1.1 UTRA与E-UTRA的频谱分配(续)331900 MHz1920 MHz1900 MHz1920 MHzTDDUTRA/E-UTRA欧洲、美洲(不包括日本)342010 MHz2025 MHz2010 MHz2025 MHzTDDUTRA/E-UTRA欧洲，亚洲351850 MHz1910 MHz1850 MHz1910 MHzTDDUTRA/E-UTRA361930 MHz1990 MHz1930 MHz1990 MHzTDDUTRA/E-UTRA371910 MHz1930 MHz1910 MHz1930 MHzTDDUTRA/E-UTRA382570 MHz2620 MHz2570 MHz2620 MHzTDDUTRA/E-UTRA欧洲391880 MHz1920 MHz1880 MHz1920 MHzTDDUTRA/E-UTRA中国402300 MHz2400 MHz2300 MHz2400 MHzTDDUTRA/E-UTRA欧洲、亚洲2009-12-813BUPT Information Theory&Technology Center13.1 标准化进程标准化进程 13.1.3 3GPP2标准演进标准演进3GPP2(Third Generation Partnership Project 2)组织成立于1999年1月，由ARIB、CCSA、TTC、TTA、和TIA等标准化组织构成，负责cdma2000系统标准化。其组织结构如图所示。Steering CommitteeTSG-AAccess Network InterfacesTSG-Ccdma2000TSG-XTSG-SService and System AspectsWG-1Program Management TeamWG-2Feature and RequirementWG-3IOS Access NetworkWG-1Applications and ServicesWG-2Signaling and ProtocolWG-3Physical LayerWG-4PerformanceCSN-WGWireless Intelligent NetworkANSI-41PSN-WGWireless IP,MMD,IP ServicesREA-WGStage1 Review,Architecture,Evolution PathPMT-WGWork Item,Work PlanWG-1Feature/ServiceRequirementsWG-2Architecture/IPWG-3Program Management TeamWG-4SecurityTSG-NEvolved ANSI-41 WINTSG-PWireless Packet Data NetworkingWG-4Supporting TechnologyWG-5OAM&PPMT:Program Management TeamOAM&P:Operations,Administration,Maintenance and Provisioning图13.5 3GPP2组织结构2009-12-814BUPT Information Theory&Technology Center13.1 标准化进程标准化进程 13.1.3 3GPP2标准演进标准演进 迄今为止，3GPP2组织发布了7个标准版本图13.6 3GPP2协议版本2009-12-815BUPT Information Theory&Technology Center13.1 标准化进程标准化进程 13.1.4 WiMax标准演进标准演进WiMax(WorldwideInteroperability for Microwave Access)标准由IEEE 802.16宽带无线接入(BWA)标准工作组制订。为了推动WiMax产品的一致性验证、兼容性和互操作性，2001年6月由多家制造商与运营商共同组建了WiMax论坛Project Coordination Committee图13.7 WiMax论坛组织结构2009-12-816BUPT Information Theory&Technology Center13.1 标准化进程标准化进程 13.1.4 WiMax标准演进标准演进 迄今为止，802.16 标准化组织发布了10个协议版本图13.8 802.16协议版本2009-12-817BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.1 WCDMA概述概述 3GPP的WCDMA方案分为UTRA-FDD和UTRA-TDD方式。R99版本的系统参数如下表所示。信道带宽5MHz双工方式FDD或TDD码元速率3.84Mchip/s帧长10ms下行链路和RF信道结构直扩调制扩频方式上行：双信道QPSK 下行：平衡QPSK复扩频数据调制方式上行：BPSK下行：QPSK信道编码交织或turbo码相干检测上/下行：用户专用的时间复用导频下行：共用导频表13.5 WCDMA R99的主要参数2009-12-818BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.1 WCDMA概述概述上行信道复用控制和导频信道时分复用；数据和控制信道I&Q复用下行信道复用数据和控制信道时分复用多速率可变扩频和多码扩频因子4256功率控制开环和快速闭环(1.5kHz)下行扩频码可变长度的正交序列码(OVSF)划分信道，2181的Gold序列码区分小区和用户(周期10ms)上行扩频码可变长度的正交序列码(OVSF)划分信道，2251的Gold序列区分用户(I/Q时间偏移不同，周期10ms)切换软切换、频率间切换表13.5 WCDMA R99的主要参数2009-12-819BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.1 WCDMA概述概述 1.物理信道与帧结构物理信道上行物理信道下行物理信道专用物理信道共用物理信道专用物理数据信道专用物理控制信道随机接入信道共用分组信道共享物理信道共用物理信道专用物理信道专用信道公共导频信道公共控制信道同步信道共享信道DPDCHDPCCHPRACHPCPCHDPCHCPICH（基本与辅助）CCPCH（基本与辅助）SCHDSCH图13.10 WCDMA的物理信道结构2009-12-820BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.1 WCDMA概述概述图13.11 上行DPDCH/DPCCH的帧结构2009-12-821BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.1 WCDMA概述概述图13.11 上行DPDCH/DPCCH的帧结构2009-12-822BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.1 WCDMA概述概述 2.逻辑信道逻辑信道控制信道CCH业务信道TCH寻呼控制信道专用控制信道公共控制信道共享信道控制信道ODMA专用控制信道ODMA公共控制信道ODMA专用业务信道专用业务信道公共业务信道广播控制信道DCCHBCCHPCCHCCCHSHCCHODCCHOCCCHDTCHCTCHODTCH控制信道CCH业务信道TCH寻呼控制信道专用控制信道公共控制信道共享控制信道ODMA专用控制信道ODMA公共控制信道ODMA专用业务信道专用业务信道公共业务信道广播控制信道图13.13 WCDMA逻辑信道结构2009-12-823BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.1 WCDMA概述概述 3.传输信道传输信道共用信道专用信道前向接入信道寻呼信道随机接入信道公共分组信道下行共享信道广播信道DCHBCHFACHPCHRACHCPCHDSCH图13.14 WCDMA的传输信道2009-12-824BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.1 WCDMA概述概述BCCHBCHPCCHFACHCCCHPCHSHCCHRACHDTCHCPCHCTCHDCCHDCHDSCH逻辑信道传输信道图13.15 逻辑信道与传输信道间的映射2009-12-825BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.2 HSDPA 1.主要特点 HSDPA(High-Speed Downlink Packet Access)是3GPP R5版本引入的增强性技术，旨在提高下行分组数据业务速率，为了充分跟踪信道的动态变化，发送时间间隔(TTI)从R99的10/20/40/80ms缩短为2ms，并且采用了共享数据信道结构。主要技术特点包括：高阶调制、速率控制、分组调度与HARQ，下面分别介绍。2009-12-826BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.2 HSDPA(1)速率控制与高阶调制速率控制与高阶调制 HSDPA系统中，利用UE测量的信道质量信息(CQI)可以进行链路的速率控制，通过链路自适应方法，提高数据传输速率。(2)分组调度分组调度 分组调度是HSDPA系统的核心单元，位于NodeB中，每个TTI，调度器根据信道响应质量选择合适的用户发送数据。信道质量图13.16 HSDPA调度原理示意2009-12-827BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.2 HSDPA(3)HARQ HSDPA采用了基于软合并的HARQ机制，与R99的ARQ机制相比，5ms的重传时延很短，允许对没有正确接收的数据块进行快速重传。HSDPA系统中采用异步多重停等(Stop and Wait)HARQ机制，减小重传时延，降低系统开销。所谓异步是指NodeB收到NACK信令后，可以在任意的TTI发送重传数据块，并且NodeB把重传数据块看作新的数据单元进行分组调度。2009-12-828BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.2 HSDPATB2TB3TB4TB5TB6TB7TB8TB9TB10TB11TB12接收机处理接收机处理接收机处理接收机处理12345612345612接收机处理接收机处理接收机处理接收机处理接收机处理接收机处理2ms TTI固定时延(约5ms)在HARQ过程1中传输块TB1的初始传输在HARQ过程4中传输块TB4的重新传输在HARQ过程1中传输块TB1的重新传输TB1传输块发送数据缓存TB2TB3TB5TB6TB1TB7TB8接收数据缓存(具有重排功能)处理时延(约2.8ms)图13.17 HARQ处理流程2009-12-829BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.2 HSDPA 2.系统性能 按照使用码道数目、HARQ缓冲区长度、Turbo码码率与调制种类，可以定义12种HSDPA终端(UE)。HSDPA终端可以分为三大类，5/10/15码道，峰值速率为1.8Mpbs、3.6Mbps、7.2Mbps与14.4Mbps。这些峰值速率是指NodeB所能够支持的数据总和速率，可以由单个用户承载，也可以由多个用户共享。2009-12-830BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.2 HSDPA 3.信道结构 HSDPA系统的信道主要包括两个下行信道：HS-DSCH、HS-DCCH，以及两个辅助信道F-DPCH、HS-DPCCH。HS-DSCH承载下行用户数据HS-SCCH承载HS-DSCH控制信令(F-)DPCH承载功控指令DPDCH上行用户数据DPCCH承载DPDCH信令HS-DPCCH承载与HS-DSCH发送相关的信令每小区共享每用户专用图13.18 HSDPA信道结构2009-12-831BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.2 HSDPA(1)HS-DSCH信道信道图13.19 HS-DSCH信道的码资源分配示意2009-12-832BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.2 HSDPA(1)HS-DSCH信道信道 HS-DSCH信道采用多码传输方式，扩频增益SF=16，最大码道数目为5、10、15，HS-DSCH与R99下行信道共享码资源，发送时间间隔(TTI)为2ms，在此时中动态分配码资源与信道资源。2009-12-833BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.2 HSDPA HS-DSCH信道与R99 DPCH信道的比较，主要有四点差别：图13.20 HS-DSCH信道时域结构2009-12-834BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.2 HSDPA 与R99系统的DPCH信道相比，HS-DSCH信道并不进行功率控制，NodeB发射总功率扣除控制信道和DPCH信道的发射功率后，剩余功率都分配给HS-DSCH信道。HS-DSCH信道不进行软切换，从而减少了网络端的处理复杂度，降低了信令开销与处理时延。HS-DSCH信道只使用Turbo码，有QPSK、16QAM两种调制模式，并且不进行传输信道复用，降低了速率匹配的复杂度。HS-DSCH信道在PHY/MAC采用HARQ机制，同时在RLC也采用ARQ机制，对信道状态进行快速精细的调整适配，而DPCH信道只在RLC采用ARQ机制，处理时延长，链路速率提升受限制。2009-12-835BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.2 HSDPA(2)HS-SCCH信道信道 High-Speed Shared Control Channel(HS-SCCH)信道承载HS-DSCH信道的控制信令。HS-SCCH信道与HS-DSCH信道并行发送，不进行软切换，用不同的信道化码(OVSF)区分，SF=128，持续时间为3个时隙(2ms)，并分为两个功能部分。(3)HS-DPCCH信道信道 Uplink High-Speed Dedicated Physical Control Channel(HS-DPCCH)信道承载用于HARQ的ACK/NACK信息和用于NodeB调度的CQI信息。这些信息直接由R99的上行DPDCH信道承载，命名为HS-DPCCH信道。(4)F-DPCH信道信道为了节省下行码资源，R6版本中引入了Fractional DPCH(F-DPCH)信道承载功率控制信令。对于每个用户的上行链路分配一个SF=256的下行码道进行功率控制比较浪费码资源，因此可以采用同一个OVSF码，用时分方式区分不同用户的功控指令，这就是F-DPCH信道的解决方案。2009-12-836BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.2 HSDPA 4.系统处理流程 HSDPA的物理层处理流程总结如下：NodeB中的调度器对评估不同用户的信道条件、每个用户待发送量、特定用户从上次调度到现在的时间以及用户数据的重传情况。根据给定准则选择用户，依赖设备商的不同调度算法。一旦在特定TTI已经选定了用户，则NodeB需要确定HS-DSCH信道必要的参数。例如码道数目、调制模式、UE性能类别以及终端的数据缓存大小等。NodeB相对于HS-DSCH信道，提前2个时隙发送HS-SCCH，通知UE必要的参数。HS-SCCH可以从4个信道中任意选择。2009-12-837BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.2 HSDPA 4.系统处理流程 终端监测网络指定的HS-SCCH信道，一旦UE译码了HS-SCCH的第一部分，就可以开始译码HS-SCCH的剩余部分，并且可以从HS-DSCH信道中缓存必要的数据。当译码了HS-SCCH的第二部分，则UE可以确定数据属于的HARQ过程序号，以及是否需要与软缓存中的数据进行合并。当对合并数据译码后，UE可以在HS-DPCCH信道发送ACK/NACK信令。如果网络在连续的TTI时间中向同一个UE发送数据，则终端将持续监测相同的HS-SCCH信道。2009-12-838BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.3 HSUPA 1.主要特点 High-Speed Uplink Packet Access(HSUPA)是3GPP R6引入的增强性技术，旨在提高上行链路的传输速率。HSUPA和HSDPA合称HSPA，是对WCDMA整体系统性能的增强。HSUPA主要使用了快速调度与快速HARQ两种关键技术，提高系统性能。在HSUPA中，TTI有2ms和10ms两种，并且引入了一种新的传输信道Enhanced Dedicated Channel(E-DCH)。2009-12-839BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.3 HSUPA技术特征DCHE-DCH可变SF因子是是快速功率控制是是自适应调制否否多码传输否(标准有定义，但未使用)是快速HARQ否是软切换是是快速NodeB调度否是表13.8 E-DCH信道与DCH信道的差别2009-12-840BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.3 HSUPA HSUPA的技术特点总结如下(1)资源共享资源共享 对于下行链路，多用户共享的无线资源包括发送功率与码资源，都位于NodeB中，但对于上行链路，共享资源是上行链路容忍的干扰，由多个UE的发射功率决定，分布于多个终端中。(2)调度信息传送调度信息传送 下行链路，调度器与发送数据缓存都位于NodeB中，但对于上行链路，调度器位于NodeB，而数据缓存分布于各个UE。因此，UE需要向调度器发送数据Buffer的状态信息。(3)功率控制功率控制 由于WCDMA上行链路异步，因此相互之间存在干扰，需要通过快速功控抑制远近效应。E-DCH信道的发射功率相对于上行控制信道的受控功率有功率偏移，调度器可以控制E-DCH信道的数据速率。这有别于HSDPA，其下行发射功率基本恒定，数据可以自适应变化。2009-12-841BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.3 HSUPA(4)软切换软切换 E-DCH信道支持软切换，多个小区可以接收到一个终端的数据，能够获得分集增益。采用软切换意味着需要多个小区进行联合功率控制，从而限制相邻小区产生的干扰，保证与R99的后向兼容性。(5)无需高阶调制无需高阶调制 上行链路，用户之间不需要共享码资源，典型情况下，信道编码的码率要低于下行信道。因此，采用BPSK调制，通过码率调整，已经能够获得功率效率与频谱效率的折中，不需要进行高阶调制。(6)同步同步HARQ HSDPA采用异步HARQ机制，而HSUPA采用同步多重停等HARQ机制，这是一个主要的差别。同步HARQ机制中，重传时间是预先确定的，并且重传数据块的传输格式也是已知的，例如每次重传的冗余数据图样，并且不需要进行重新调度。2009-12-842BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.3 HSUPA 2.系统性能 按照使用码道数目、传输块长度、TTI支持能力，可以定义6种HSUPA终端。3.信道结构 HSUPA系统的信道主要包括五个信道：E-DPDCH、E-DPCCH、E-AGCH、E-RGCH以及E-HICH信道。2009-12-843BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.3 HSUPA Ehanced Dedicated Physical Data Channel(E-DPDCH)信道承载E-DCH信道的用户数据，其TTI时间为10ms或2ms。如果象HSDPA一样，只采用2ms TTI，则对于小区边缘的上行信道控制信令开销太大。因此HSUPA采用了两种TTI时间，小区中心采用2ms TTI，小区边缘采用10ms TTI。E-DPDCH信道的调制模式与R99相同，也是BPSK调制。由于调制模式不变，则为了提高链路速率，需要采用上行多码传输。R99中SF最小为4，一个码道的最高速率为384kbps(未编码速率为960kbps)。2009-12-844BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.3 HSUPA 而为了进一步提高速率，R6中引入了SF=2的码道，这样一个码道的速率(未编码)可以从960kbps提高到1920kbps。当E-DPDCH的数据速率超过了单个SF 4码道的承载能力，则增加另一个E-DPDCH信道，使用相同SF的码道进行承载图13.22 E-DPDCH信道结构2009-12-845BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.3 HSUPA E-DPDCH信道当采用并行的两个SF2码道和两个SF4码道时，上行链路能够达到峰值速率(5.76Mbps)。图13.23 HSUPA上行资源共享示意2009-12-846BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.3 HSUPA 5.HSPA系统操作 一般的，HSUPA需要和HSDPA联合操作，一起组成HSPA系统。下图给出了R6、R5与R99联合操作的物理层信道交互过程。如图所示，尽管有些信道，如HS-SCCH信道、E-HICH信道等可以多个用户共享，同时工作的信道仍然非常多，达到11类。对于R99的DPCH信道，一般只承载话音业务。随着系统的演进，为了节省码资源，下行DPDCH/DPCCH信道可以被F-DPCH信道代替，上行DPDCH信道可以被E-DPDCH信道取代。2009-12-847BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.3 HSUPA 5.HSPA系统操作图13.26 HSUPA、HSDPA与R99协同运行2009-12-848BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.4 MBMS多媒体多播广播(MBMS)业务是3GPP R6引入的的新业务，从而利用蜂窝网络能够支持各种业务多播与广播业务。基于MBMS机制，相同的业务数据可以向多个用户发送，覆盖一个或多个小区，如下图所示。2009-12-849BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.4 MBMS图13.27 MBMS业务场景2009-12-850BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.4 MBMS MBMS业务主要采用三种分集技术，提高链路分集增益。宏分集(Macro diversity)，通过合并多个小区的信号，提高接收信号SNR。时间分集(Time diversity)，通过采用80ms TTI和使用应用级编码(例如Raptor Code)，可以提高对抗信道快速衰落的能力。空时发分集(STTD)，R7协议中，采用了MIMO技术，通过空间发送分集，可以提高链路分集增益。2009-12-851BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统 13.2.4 MBMS 为了支持MBMS业务，R6中引入了三个新的逻辑信道：MBMS Traffic Channel(MTCH)，用于承载应用数据；MBMS Control Channel(MCCH)，用于承载控制信令；MBMS Scheduling Channel(MSCH)，为了支持UE不连续接收(DRX)，用于承载调度信息。2009-12-852BUPT Information Theory&Technology Center13.2 HSPA系统系统
