TD—SCDMA高速下行分組接入技術(shù)應(yīng)用

沈燕斌

【摘要】 隨著3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的日趨完善，3G網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量不斷攀升，尤其是3G數(shù)據(jù)卡用戶所占比例越來越大。HSDPA（High Speed Downlink Packages Access，高速下行分組接入）技術(shù)提供的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)下載是3G網(wǎng)絡(luò)區(qū)別于2G網(wǎng)絡(luò)的一大主要特點，成為3G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的主要承載方式，目前全網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量中，有80%以上是由HSDPA產(chǎn)生的。雖然cdma2000標準被逐漸取代，但是仍然需要建立在2.75G的標準上，與3GFDD頻段的分配產(chǎn)生矛盾，隨著HSDPA業(yè)務(wù)的持續(xù)迅速增長，3G網(wǎng)絡(luò)也從之前相對輕載的網(wǎng)絡(luò)逐步向高負載網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變。在4G移動技術(shù)尚未成熟之前有必要加強高速下行分組接入技術(shù)的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 TD-SCDMA 高速下行分組接入技術(shù)

高速下行分組接入技術(shù)（HSPDA）技術(shù)室3G引入到增強型無線技術(shù)，在基站側(cè)引入高階調(diào)制并增加MAC-hsst，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速調(diào)速，理論峰值速率可達14.4Mbps，在國外已成功引入到WCDMA網(wǎng)絡(luò)中，極大地提高了下行數(shù)據(jù)速率，目前國內(nèi)高速下行分組接入技術(shù)在TD-SCDMA中還處在逐步引入階段，本文通過理論系統(tǒng)仿真來說明TD-DMA高速下行分組技術(shù)的應(yīng)用，先簡單介紹高速下行分組接入技術(shù)的原理和關(guān)鍵技術(shù)。

一、高速下行分組接入技術(shù)概述

作為3G的一種后續(xù)演進技術(shù)，高速下行分組接入技術(shù)又稱為3.5G，能夠極大地提高下行數(shù)據(jù)速率，其原理是采用物理層的自適應(yīng)編碼和調(diào)制（AMC）、快速小區(qū)選擇（FCS）、共享信道技術(shù)以及快速混合自動重傳（HAPQ）等技術(shù)。自基于物理層的自適應(yīng)編碼和調(diào)制根據(jù)無線信號的變化情況選取合適的編碼方式和調(diào)制方式。在用戶無線先到接近NodeB等有利的通信地點時，用戶能通過發(fā)送高速率的信道編碼方式如3/4編碼速率和高階調(diào)制來獲得高的峰值速率，在用戶處在小區(qū)邊緣等不利的通信地點時，可以采取低速率的信道編碼方案如1/4編碼速率等保證通訊質(zhì)量。

快速混合自動重傳技術(shù)的應(yīng)用則是靈活地調(diào)整有效編碼速率提高系統(tǒng)的性能，另外這種技術(shù)還可以達到補償鏈路適配所帶來的誤碼現(xiàn)象。高速下行分組接入技術(shù)將快速混合自動重傳技術(shù)和物理層的自適應(yīng)編碼和調(diào)制技術(shù)結(jié)合在一起能夠取得自適應(yīng)效果，具體而言先通過物理層的自適應(yīng)編碼和調(diào)制技術(shù)選取可行性的數(shù)據(jù)速率選擇方案，再使用快速自動重傳技術(shù)選擇更加精確地速率調(diào)整方案，進而使資源利用率以及自適應(yīng)調(diào)整精度大大提高，快速混合自動重傳技術(shù)是一種結(jié)合FEC和ARQ的差錯控制方案，本身具有很多種形式，高速下行分組接入技術(shù)僅采用了三種遞增冗余的HARQ機制。由于系統(tǒng)共享資源通過調(diào)度算法進行控制，因此調(diào)度算法在很大程度上決定了系統(tǒng)的行為，在進行調(diào)度時要基于信道提哦啊見和優(yōu)先考慮業(yè)務(wù)兩個前提，充分發(fā)揮出快速混合自動重傳和物理層的自適應(yīng)編碼和調(diào)制的能力，調(diào)度算法為使每個瞬間達到最高的用戶數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)吞吐量最好向具有信道條件的用戶發(fā)射數(shù)據(jù)，另外還需要要注意到兼顧用戶公平性。對原有的系統(tǒng)高速下行分組接入技術(shù)也進行了改進，把MAC-hs子層添加到Node B側(cè)來負責(zé)編碼調(diào)試和自動重傳等功能，另在Node B側(cè)還搬入了調(diào)度與重傳功能，大大縮短了傳輸時間間隔TTI，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率，在系統(tǒng)的物理層主要添加了用于承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的HS-DSCH信道、用于承載發(fā)送數(shù)據(jù)參數(shù)的共享控制信道HS-SCCH以及用于承載DSCH的信道質(zhì)量指示信息的共享信息指示信道HS-SICH等。

二、TD-SCDMA高速下行分組接入技術(shù)的應(yīng)用

高速下行分組接入技術(shù)可以分為TDD和FDD兩種制式，實現(xiàn)方式的原理、物理過程以及關(guān)鍵技術(shù)等都比較相似，主要差別便現(xiàn)在物理層次，如幀結(jié)構(gòu)、信道結(jié)構(gòu)以及信令參數(shù)等。高速下行分組接入技術(shù)的特點主要是改變了幾項物理層和傳輸層性能的無線接口，通過引入高階調(diào)制及輸來增加數(shù)據(jù)吞吐量。高速下行分組技術(shù)系統(tǒng)位于Modem板，主要負責(zé)的是HSDPAMAChine層的協(xié)議，帶有6個DSP芯片，基帶處理部分主要跑分為ACU板和MOdem板，高速下行分組接入技術(shù)系統(tǒng)主要位于Modem板上，Modem板的PowerPC處理經(jīng)網(wǎng)口傳來的數(shù)據(jù)和信令，再交由DSP處理，DSP的主要功能為處理物理層的編碼調(diào)制和速率匹配，高速下行分組技術(shù)系統(tǒng)軟件是在PowerPC8360E上的Linux操作系統(tǒng)上實現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)平臺為NFS，數(shù)據(jù)庫平臺為MySQL，整個Node軟件系統(tǒng)有FAP子系統(tǒng)、LMT子系統(tǒng)、NAP子系統(tǒng)、BMI子系統(tǒng)、DB子系統(tǒng)以及HADPA子系統(tǒng)等組成，MC子系統(tǒng)地功能主要是根據(jù)不同信令的控制該信令的執(zhí)行流程，BMI子系統(tǒng)地功能主要是處理FP幀協(xié)議、上報資源狀況以及配置資源等。

2.2 智能天線對高速下行分組接入技術(shù)的影響

TD-SCDMA系統(tǒng)對于上下行鏈路均是采用相同頻帶進行傳輸，因此上下行信道間的參數(shù)在一定時間內(nèi)存在相關(guān)性，種種關(guān)系非常適合于智能天線（SA）的使用，MS的方位對減少MAI和MPI以及提升時隙內(nèi)的碼道數(shù)至關(guān)重要，同時也影響著波束的方向性。智能天線以相控陣天線為定向發(fā)信的理論基礎(chǔ)，發(fā)信波束的方向和強度均是通過到達各天線陣元載波的相位便宜和振幅變化進行調(diào)整，因此其對于系統(tǒng)載波的傳輸相位準確性要求非常高。在TD-SCDMA系統(tǒng)中影響載波傳輸相位的因素有很多如匹配度、電路時延以及濾波器參數(shù)等，因此在實際應(yīng)用中存在很大的難度，一旦接收信號估算錯誤，將會會導(dǎo)致非常嚴重的后果，另外用戶集中在一個方向?qū)?dǎo)致智能天線波束的自干擾隔離作用急速下降。

在使用智能天線時，一個基站必然會使用多套射頻收發(fā)信設(shè)備，可靠性不強，在以往的研究中，人們實現(xiàn)SA定向傳送的高效方案認為是基帶加權(quán)完成波束形成，本文研究智能天線陣元移相饋信號表達式、QPSK調(diào)制原理以及復(fù)數(shù)表達式來實現(xiàn)SA的定向發(fā)送，先導(dǎo)致QPSK調(diào)制基帶信號幅度加權(quán)來實現(xiàn)波束形成的數(shù)學(xué)表達式，在給出調(diào)試電路圖，利用此電路圖來實現(xiàn)SA定向發(fā)送。

2.3 改進方案

GSM主要用于語音業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)傳輸速率約為9.6kbit/s，發(fā)展到GPRS數(shù)據(jù)傳輸速率可以達到171.2kbit/s，由于頻譜效率的存在，同時考慮到運營商的效益，一個數(shù)據(jù)用戶不可能同時包含8個語音時隙，只能滿足部分移動通訊網(wǎng)的需求，在TD-SCDMA標準中，ing卻規(guī)定采用智能天線以及聯(lián)合檢測技術(shù)，但是在研究中發(fā)現(xiàn)，實現(xiàn)方法和應(yīng)用智能評估方法很難以找到，因此在實際應(yīng)用中一般僅使用智能天線和聯(lián)合檢測技術(shù)的一種，在多用戶情況下，TD-SCDMA系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)速率與標準值之間存在很大的差距，容易受到干擾的影響，在特定環(huán)境下，智能天線性能難以達到空分多址的應(yīng)用要求，CDMA方式的主要技術(shù)卻顯示調(diào)試方式功率低，系統(tǒng)容量下降，因此需要里歐用高級技術(shù)改變這種情況，語音采用CDMA形式，高速數(shù)據(jù)通過TDMA方式進行實現(xiàn)，本文研究高速下行分組技術(shù)的技術(shù)高進方案，規(guī)定智能天線在某一時刻屬于定向波束，避免CDMA自干擾的影響。

圖1是TD-SCDMA的標準幀結(jié)構(gòu)，在改進方案中，取TS1和TS4為上行時隙，其所對應(yīng)的下行時隙分別為TS2和TS3與TS5和TS6，其他時隙保持不變，前面給出的中置序列作為每個時隙的訓(xùn)練序列，訓(xùn)練系列的碼片數(shù)為144，上行時序繼續(xù)保持標準規(guī)定方式，最多允許8個用戶，基站將接受到3路多徑信號，最強一徑信號的來波方向通過上行突發(fā)中的中置逆調(diào)試確定，不存在多徑衰落。

三、結(jié)束語

綜上所述，本文先概述了高速下行分組接入技術(shù)，分析高速下行可提供的速率，并研究了智能天線對高速下行分組接入技術(shù)的影響，講述高速下行分組接入技術(shù)在TD-SCDMA中的應(yīng)用改進方案。高速下行分組接入技術(shù)在TD-SCDMA中的應(yīng)用不僅僅是提升了數(shù)據(jù)的傳輸速率，保證系統(tǒng)的后向兼容性，同時在更高的頻譜利用率上降低了運營成本，當然此項技術(shù)的應(yīng)用并不是一蹴而就的，在組網(wǎng)應(yīng)用中還會遇到一些問題，這些還需要更多的人共同去解決。

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