HSPA+终端标准现状及分析

随着移动通信产业的快速发展，各标准化组织的相关标准研究工作也正在越发紧锣密鼓地进行。其中，HSPA+作为介于HSPA与LTE之间的一种技术，目前3GPP标准化组织初步将其归类到R7系列。本文从HSPA+终端类别的定义出发，探讨它与HSPA终端的关系，以及HSPA+终端的新特点。

　　HSPA+终端分类情况

　　HSPA+是HSPA(3GPPR6)的向下演进版本，是上下行能力增强的一项技术，在FDD系统中，上下行资源是分开处理的，因此这里讨论的HSPA+的终端类别要分别从上下两个角度进行。

　　从标准定义的角度，HSPA+的下行业务信道是HS-DSCH，因此下行的终端类别也称为"HSDPA终端类别"，当然这里的"HSDPA终端类别"不同于3GPPR5中的HSDPA。同样，HSPA+的上行业务信道是E-DCH，因此上行的终端类别可称为"HSUPA终端类别"，也不同于3GPPR6中的"HSUPA终端类别"。

　　按照3GPP25.306V730的定义，HSDPA(FDD)的终端共分为16类,如表1所示。

表1 HSDPA终端类别及参数一览表

　　由表1可见，HSPA+终端完全后向兼容HSDPA的终端，Category1～12即为HSDPA的终端定义。HSPA+终端的标准仍在进一步修订中，有可能还存在其他类别的终端。

　　按照3GPP25.306V730的定义，HSUPA(FDD)的终端共分为7类，如表2所示。

表2 HSDPA终端类别及参数一览表

　　由表2可见，HSPA+终端完全后向兼容HSUPA的终端，Category1～6即为HSUPA的终端定义。同样地，HSPA+终端的标准仍在进一步修订中，也有可能还存在其他类别的终端。

　　影响HSPA+终端性能的关键要素

　　表1及表2详细地列出了不同类别的终端所对应的峰值速率以及影响峰值速率的主要因素，影响HSPA+终端性能的关键因素主要有以下几方面。

　　1.调制方式

　　HSPA+可采用QPSK，16QAM，64QAM三种调制方式。QPSK每一符号代表2bit，16QAM每符号代表4bit，而64QAM每符号代表6bit。因此由于调制方式的不同，每符号代表的信息量也有区别。

　　由表1可见，Category1～10的峰值速率是在16QAM调制方式下计算出的，高于只支持QPSK调试方式的Category11～12的峰值速率，而Category13～14采用64QAM调制后较前面的12类都要更高。

　　由表2可见，速率更高的Category7采用16QAM调制，而其他6类只支持QPSK调制方式。

　　2.天线方式

　　3GPPR6规范及以前的版本均采用传统的收发天线，而HSPA+采用全新的MIMO(2X2)配置，利用天线间的不相关性极大地提高系统效率，特别是在信号环境好的情况下，每根天线可传输不同的信息，实现峰值速率的加倍。

　　由表1可见，配置了MIMO的终端Category15～16峰值速率最大，其计算过程如下。

　　Category15在单TTI(2ms)内的可传输的最大传输块为23370bit，因此它的峰值速率为：23370bit/2ms×2=23.4Mbit/s。

　　Category16在单TTI(2ms)内的可传输的最大传输块为27952bit，因此它的峰值速率为：27952bit/2ms×2=28Mbit/s。

　　这里要说明一点：上面两个计算公式中后面乘上的2，是代表2根发MIMO天线承载不同的信息，因此峰值速率翻倍。

　　3.支持的最大码字数

　　(1)HSDPA

　　HSDPA采用固定SF=16的码道，单小区除公共信道占用一个SF=16的码字外，HSDPA最大可用的码字数为15个，由表1可知，16类终端支持的最大码字数分别为5、10、15。依据WCDMA的通信原理，信号从信源编码到信道编码，再进行扩频调制到3.84Mchips/s的带宽上。

　　采用QPSK调制，HSDPA单码道极限传输能力是：3840/16×2=480kbit/s。

　　采用16QAM调制，HSDPA单码道极限传输能力是：3840/16×4=960kbit/s。

　　采用64QAM调制，HSDPA单码道极限传输能力是：3840/16×6=1440kbit/s。

　　可见HSDPA的速率与可使用的码道数紧密相关，在其他条件一致的情况下，使用的码道数越多，能够达到的峰值速率越大。

　　(2)HSUPA

　　上行UE可采用的码道数跟自身信道环境和需要传输的速率相关，它采用的可变因子SF分别为64、32、16、8、4、2，同时采用多码道传输。由表2可知，在其他条件(SF、TTI、调制方式)相同的情况下，4码道传输的速率明显高于2码道传输的速率。

　　4.软信道容量

　　针对HSDPA的16类终端，规范分别定义了相应的软信道容量：HARQ的虚拟IR缓存，即HS-DSCH所能传输的总信息量。

　　混合ARQ是HSDPA的关键技术之一，它完成信道编码后的输出比特数与映射进HS-PDSCH物理信道集合的总比特数相匹配，HARQ功能由冗余版本(RV)参数控制，混合ARQ输出比特的精确设置依赖于输入比特数、输出比特数和RV参数。

　　HARQ功能包括2次速率匹配和一个虚拟IR缓存，也称为软信道容量，决定了混合ARQ的第一次速率匹配。软信道容量会影响网络侧使用的传输格式(RV)，并在一定程度上影响UE的传输能力，该容量越大所对应有效的传输信息量越大，UE的速率会越高，这从表1可以得到验证。

　　5.最小TTI的间隔

　　HSDPA采用资源共享的方式，帧长TTI为2ms，在码分方式下，每个TTI可同时容纳4个用户。在资源分配条件允许的情况下，UE可以一直占用资源，同时每个TTI都有信息发送，可实现资源利用率的最大化，但是UE在占用TTI的情况下不能发送数据，这将会浪费系统资源。例如，最小TTI间隔为2或3的UE与TTI间隔为1的UE相比，在传输相同信息量时，由于前者占用时间是后者的2或3倍，所以前者的速率是后者的1/2或1/3。因此，最小TTI间隔也对终端性能有很大影响。

　　最小TTI的间隔越小，代表可发送信息的机会越多，可实现的速率越大。性能低的手机在网时，较高的Inter-TTI会造成网络侧基站频谱利用效率降低。