1. 标准的进展
我们知道在WCDMA的R6行标中已经有了HSUPA,但是TD的HSUPA要到3GPP R7中才会有。这件事在今年6月的RAN会议上已经完成了,CCSA在今年4月份也已经立项了,预计明年6月份能完成行标的制定!
2. W-HSUPA和TD-HSUPA的区别
W-HSUPA和TD-HSUPA的区别主要是:W-HSUPA只有专用信道的增强技术(E-DCH),而TD-HSUPA具有专用信道和共享信道增强(E-UCH)两种方式。这主要是在WCDMA的上行链路中,每个UE采用不同的上行扰码,使得UE无法利用共享信道;对于TD-SCDMA,每个小区的上行采用一个扰码,因此可以实现共享信道增强方式。当然在HARQ和快速调度等实现上也有差异,这点我们在下面会具体谈到。
3. TD-HSUPA的关键技术
3.1 Node B快速调度
为了减小传输时延和提高吞吐量,减少Iub接口上的传输过程以及便于对重传、UE缓存测量的快速反馈,TD-HSUPA中在Node B增加了MAC-e/es实现对UE的快速调度。具体实现我们在4.3中展开。
3.2 AMC
这一点曾经在CNTTR论坛里有人讨论过:到底HSUPA中有没有AMC。肯定是有的。之所以很多人认为没有是因为误认为TD-HSUPA的上行只有 QPSK,其实不是这样的,在TD-HSUPA上行中已经加入和8PSK和16QAM,如果考虑和智能天线的结合,可以考虑64QAM,因此是有AMC 的。
3.3 HARQ
快速HARQ允许Node B对接收到的错误数据快速请求重传,HARQ功能在媒体接入控制高速(MAC-hs)层实现,该层在Node B处终止。这样,快速HARQ的重传时延远低于RLC(无线链路控制子层)的重传时延,大大降低了TCP/IP和时延敏感业务的时延抖动。在解码之前,Node B将之后重传的信息与原来传输信息合并,这就是通常所说的软合并。软合并可以增大容量和特定数据速率的覆盖率。
4. 标准的实现
4.1 信道
为了支持HSUPA特性,TD-SCDMA系统上行新增加了增强上行链路专用信道(E-DCH),这是一个传输信道,用于承载高速上行数据。其传输时间间隔(TTI)为5ms,支持高阶调制,以及层1(L1)HARQ过程。其使用的资源,包括功率、时隙、码道等,可由NodeB调度分配。
在上行还定义了两个控制信道上行增强控制信道(E-UCCH)和上行增强随机接入信道(E-RUCCH),用于传输上行增强相关的信令信息。E-UCCH通常和E-DCH复用在一起,传递当前E-DCH HARQ相关的信息。E-RUCCH映射在物理随机接入资源上,主要用于上行增强业务的接入请求。这两种控制信道的定义如下(摘自3GPP TR25.827 V7.1.0 1.28 Mcps TDD enhanced uplink:Physical Layer Aspects):
E-UCCH (E-DCH Uplink Control Channel): One E-UCCH is multiplexed with E-DCH onto one CCTrCH of E-DCH type. Multiple instances of the same E-UCCH information can be transmitted within an E-DCH TTI, the detailed number of instances can be set by NodeB MAC-e for scheduled transmissions and signalled by higher layers for non-scheduled transmissions.
E-RUCCH(E-DCH Random Access Uplink Control Channel):E-RUCCH is mapped to random access physical resources.
E-DCH映射到增强上行物理信道(E-PUCH)上。E-PUCH信道资源分为调度的和非调度的两类,其中非调度部分由无线网络控制器(RNC)分配,而调度部分则由NodeB MAC-e实体进行调度分配。
在下行方向,为了支持基站调度,增加了增强上行绝对接入允许信道(E-AGCH)传输基站调度信息,以及增强上行HARQ应答指示信道(E-HICH)来支持HARQ过程的传输应答信息(如ACK/NACK)。
4.2 HARQ的实现
TD-HSUPA的HARQ算法与TD-HSDPA在许多方面都相同,如采用停-等式ARQ模式、在同一个物理信道上采用多个HARQ进程等。但是上行增强HARQ算法与HSDPA的区别在于:HARQ进行重传时,每次重传的TFC格式不一致。这主要是因为上行链路规定UE的CCTrCH信道只能有一个,当数据分组需要重传时,由于时间关系,每次传输的TFC集合可能不同,这样重传的业务组合会有变化。
E-DCH传输资源由NodeB通过E-AGCH分配,随后由E-HICH返回应答信息,这里存在着时序的问题。其中终端接到E-AGCH和随后开始传输 E-DCH的时隙间隔,一般现定义为6个时隙(当然这个和UE的处理能力是有关系的);终端传输E-DCH和收到基站应答的时间间隔,该值由高层配置,取值范围4到15时隙。
HARQ相关的上下行信令,主要有通过上行E-UCCH携带的HARQ进程ID,3比特;重传序列号(RSN),2比特;其他,如支持的进程个数和nE-HICH 相关信息由高层配置。
这边需要特别说明的是:在 WCDMA上行增强技术中采用的是同步HARQ。同步HARQ的主要好处就是节省了控制信令开销,不需要表示HARQ处理序号,而且在FDD上行增强技术中,仅仅通过2 bitRSN就可表示RV信息和新数据指示符信息。但是对于TD-SCDMA系统来说,使用同步HARQ会有冲突。因为在上行链路中,对于TD-SCDMA系统,所有的UE共享时隙和OVSF码,不像WCDMA系统,每一个UE都分配一个惟一的扰码。如果对于一个 UE,Node B反馈的ACK被错误地解码成NACK,那么就需要在后面帧的相同时隙和码资源中进行重传,与此同时,调度器完全有可能将此资源分配给其他UE,从而造成冲突。因此TD中使用的是异步HARQ。
4.3 快速调度的实现
HSUPA 的调度过程简述如下:
(1)UE通过E-RUCCH发起调度请求,调度请求包含调度相关信息以及UE的标识——无线网络临时标识(E-RNTI)。调度信息包括本小区和邻小区的路径损耗信息、可以允许使用的功率、缓存占用状况等等。
(2)NodeB调度器接收到请求后,若允许该UE发送上行增强数据,将通过E-AGCH发送接入允许信息给UE,接入允许信息主要包括功率允许和物理资源允许。并且由于E-AGCH是共享信道,因此接入允许信息还需要携用户标识区分该接入允许是给哪个UE的,同时还指示UE,其接收应答信息的E- HICH信道标识。
(3)UE收到E-AGCH,解得信息是给自己的后,就根据分配的资源和功率在E-DCH上选择自己可以使用的速率并开始数据传输,具有接入允许的UE,可以在MAC-e头重新携带调度信息。
(4)NodeB 接收E-DCH信息,解调后根据数据是否正确,在该用户监听的E-HICH信道上反馈ACK/NACK信息。UE根据反馈信息判断是否需要重传。
最后还要附带说明一下和WCDMA的区别:
在WCDMA中,由于不同用户的上行扰码是唯一的,上行调度算法主要解决为不同UE分配TFCS(Transport Form at Combination Set)以及传输时间,从而可以有效的控制上行链路的干扰,从而达到增加容量和速率覆盖目的。
对于TDD模式,一个小区内所有进行上行传输的UE采用相同扰码。这样,上行调度算法必须考虑码道资源的分配,即TDD模式的调度需要考虑三种资源的分配:TFCS、传输时间和码道。可见,TDD模式的调度算法更为复杂,但由于唯一分配码道资源,减少了UE间干扰,可进一步提高系统性能。
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