TD-HSUPA标准化进展顺利
随着3GPP HSDPA标准化的完成,3G系统对下行分组数据业务的支持能力有了很大的增强。这自然就引发了一个考虑,HSDPA采用的关键技术,如基站快速调度、自适应调制编码(AMC)、混合自动重传(HARQ)等是否可以应用于上行分组业务的优化,进而对上行的性能进行改善,包括覆盖、吞吐量以及时延等方面。
于是3GPP启动了针对高速上行分组接入(HSUPA)技术的研究,最早是建立了宽带码分多址(WCDMA)上行增强可行性分析的研究项目,随后TDD厂家提出建立了TDD上行增强研究项目,对基站快速调度、自适应调制编码(AMC)、混合自动重传(HARQ)等技术进行了评估。作为3GPP标准重要组成部分的时分同步码分多址(TD-SCDMA),也在HSUPA方面做了很多研究和评估工作。在对技术完成评估后,后续进入工作项目阶段也就是具体的标准制订阶段。主要是根据可行性分析的结论,完成具体的标准内容,包括支持上行增强技术的信道结构定义、相关的信令及物理层处理过程等。目前TD-SCDMA上行增强工作项目在3GPP已经完成了标准化工作,具体内容体现在3GPP R7版本中。
TD-HSUPA标准化进程
在2005年,国内公司就牵头在3GPP开始了对TD-SCD-MA系统上行增强技术的分析评估工作。通过仿真分析,验证了HARQ、AMC等技术对上行分组性能带来较大的提升。随后,为完成TD-SCDMA HSUPA的标准化工作,在2006年3月份,国内公司牵头在三亚召开的3GPP RAN#31次会议上正式提出并通过了开展TD-SCDMA上行增强工作项目的建议。
标准化工作正式开展,并在3GPP几个工作组建立了相关的技术报告,开始具体的标准研究工作。其中以RAN1工作组和RAN2工作组为主建立了两个技术报告,分别研究对空中接口物理层协议和MAC层协议的修改和影响。同时,由于NodeB增加了MAC-e实体,对网络结构产生一定影响,加上对新增的特性指标和性能进行分析,RAN3工作组和RAN4工作组也展开了相关研究。
到去年6月份,该工作项目已完成,包括基本的物理层结构、H-ARQ定时和信令、Node-B调度、调制方案、随机接入过程、E-RUCCH和E-AGCH结构与编码、上行信令、UE能力、协议整体框架、E-DCH传输信道特性、QoS控制、移动性管理、Iub接口部分内容、新增信道的解调性能等。相关标准内容已经在3GPP R7版本中体现。
TD-HSUPA的关键技术
上行增强技术的目的主要是显著提高分组数据的峰值传输速率,以及提高上行分组数据的总体吞吐率,同时减少传输延迟,降低误帧率。在TD-SCDMA系统中,与HSDPA相似,HSUPA主要考虑的技术包括AMC、HARQ、节点B(NodeB)快速调度以及用户终端(UE)如何共享上行信道资源。
上行资源共享。在这一点上,TDD与FDD系统不同。在FDD系统中,HSUPA与HSDPA的一点不同在于,HSDPA中,HS-DSCH作为一个共享信道,为多用户共享,而HSUPA中,每个用户都有自己到NodeB的数据链路。TDD系统由于使用cellspecific扰码区分小区,上行码道受限,因此增强技术的出发点还是基于共享资源考虑,采用共享机制可以缓解资源受限的问题。
NodeB快速调度。NodeB快速调度的主要好处在于减小传输时延和提高吞吐量,这是因为减少了Iub接口上的传输过程以及对重传、UE缓存测量的快速反馈。除了在时延和吞吐量方面的好处,TD-SCDMA上行增强采用基站调度对资源分配和干扰控制两个方面也都能带来好处。由于TDD上行码道资源受限,对物理资源采用共享形式,并由基站进行快速调度,可以缓解码道资源受限以及快速适应无线环境变化。而且通过快速控制UE的速率,基站也可以更好地控制空中接口的干扰情况。
作为链路自适应技术的AMC,通过在信道质量好的情况下采用高阶调制来提高系统容量。原理与HSDPA中的相关技术类似,不再赘述。在上行采用什么样的调制方式需要从系统性能和对UE功放的影响两方面进行分析。根据仿真结果,采用8PSK和16QAM,相对于仅用QPSK的情况,系统容量提升在54%~56%。在上行,峰均比也是一个需要注意的问题,因此,对于采用高阶调制后对UE功率回退的影响也进行了分析,结果显示,8PSK的峰均比较QPSK方式略低。对于16QAM,峰均比较QPSK方式高出2.1dB。
类似HSDPA,HARQ可以对错误数据进行快速重传,并且减少无线链路控制(RLC)重传以改善用户体验。因此在上行增强中对HARQ的考虑主要在于减少时延和提高用户及系统的吞吐量。HARQ的采用对物理层和MAC层都将产生影响,在上行增强中引入HARQ,需要慎重考虑NodeB、UE存储空间的要求带来的信令负荷、复杂度和UE功率限制等因素。
TD-HSUPA的各项标准
为了支持HSUPA技术,TD-SCDMA系统在UTRAN和UE侧新增了MAC-e/es实体来处理上行增强的
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