TD—SCDMA高速下行分組接入技術應用

沈燕斌

【摘要】 隨著3G網絡建設的日趨完善，3G網絡用戶數量不斷攀升，尤其是3G數據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）技術提供的高速數據業務下載是3G網絡區別于2G網絡的一大主要特點，成為3G網絡數據業務的主要承載方式，目前全網的數據業務流量中，有80%以上是由HSDPA產生的。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頻段的分配產生矛盾，隨著HSDPA業務的持續迅速增長，3G網絡也從之前相對輕載的網絡逐步向高負載網絡轉變。在4G移動技術尚未成熟之前有必要加強高速下行分組接入技術的應用。

【關鍵詞】 TD-SCDMA 高速下行分組接入技術

高速下行分組接入技術（HSPDA）技術室3G引入到增強型無線技術，在基站側引入高階調制并增加MAC-hsst，實現數據的快速調速，理論峰值速率可達14.4Mbps，在國外已成功引入到WCDMA網絡中，極大地提高了下行數據速率，目前國內高速下行分組接入技術在TD-SCDMA中還處在逐步引入階段，本文通過理論系統仿真來說明TD-DMA高速下行分組技術的應用，先簡單介紹高速下行分組接入技術的原理和關鍵技術。

一、高速下行分組接入技術概述

作為3G的一種后續演進技術，高速下行分組接入技術又稱為3.5G，能夠極大地提高下行數據速率，其原理是采用物理層的自適應編碼和調制（AMC）、快速小區選擇（FCS）、共享信道技術以及快速混合自動重傳（HAPQ）等技術。自基于物理層的自適應編碼和調制根據無線信號的變化情況選取合適的編碼方式和調制方式。在用戶無線先到接近NodeB等有利的通信地點時，用戶能通過發送高速率的信道編碼方式如3/4編碼速率和高階調制來獲得高的峰值速率，在用戶處在小區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量。

快速混合自動重傳技術的應用則是靈活地調整有效編碼速率提高系統的性能，另外這種技術還可以達到補償鏈路適配所帶來的誤碼現象。高速下行分組接入技術將快速混合自動重傳技術和物理層的自適應編碼和調制技術結合在一起能夠取得自適應效果，具體而言先通過物理層的自適應編碼和調制技術選取可行性的數據速率選擇方案，再使用快速自動重傳技術選擇更加精確地速率調整方案，進而使資源利用率以及自適應調整精度大大提高，快速混合自動重傳技術是一種結合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僅采用了三種遞增冗余的HARQ機制。由于系統共享資源通過調度算法進行控制，因此調度算法在很大程度上決定了系統的行為，在進行調度時要基于信道提哦啊見和優先考慮業務兩個前提，充分發揮出快速混合自動重傳和物理層的自適應編碼和調制的能力，調度算法為使每個瞬間達到最高的用戶數據和數據吞吐量最好向具有信道條件的用戶發射數據，另外還需要要注意到兼顧用戶公平性。對原有的系統高速下行分組接入技術也進行了改進，把MAC-hs子層添加到Node B側來負責編碼調試和自動重傳等功能，另在Node B側還搬入了調度與重傳功能，大大縮短了傳輸時間間隔TTI，提高了數據傳輸效率，在系統的物理層主要添加了用于承載數據業務的HS-DSCH信道、用于承載發送數據參數的共享控制信道HS-SCCH以及用于承載DSCH的信道質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的應用

高速下行分組接入技術可以分為TDD和FDD兩種制式，實現方式的原理、物理過程以及關鍵技術等都比較相似，主要差別便現在物理層次，如幀結構、信道結構以及信令參數等。高速下行分組接入技術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，通過引入高階調制及輸來增加數據吞吐量。高速下行分組技術系統位于Modem板，主要負責的是HSDPAMAChine層的協議，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系統主要位于Modem板上，Modem板的PowerPC處理經網口傳來的數據和信令，再交由DSP處理，DSP的主要功能為處理物理層的編碼調制和速率匹配，高速下行分組技術系統軟件是在PowerPC8360E上的Linux操作系統上實現，網絡平臺為NFS，數據庫平臺為MySQL，整個Node軟件系統有FAP子系統、LMT子系統、NAP子系統、BMI子系統、DB子系統以及HADPA子系統等組成，MC子系統地功能主要是根據不同信令的控制該信令的執行流程，BMI子系統地功能主要是處理FP幀協議、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的影響

TD-SCDMA系統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在一定時間內存在相關性，種種關系非常適合于智能天線（SA）的使用，MS的方位對減少MAI和MPI以及提升時隙內的碼道數至關重要，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信的理論基礎，發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整，因此其對于系統載波的傳輸相位準確性要求非常高。在TD-SCDMA系統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等，因此在實際應用中存在很大的難度，一旦接收信號估算錯誤，將會會導致非常嚴重的后果，另外用戶集中在一個方向將會導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信設備，可靠性不強，在以往的研究中，人們實現SA定向傳送的高效方案認為是基帶加權完成波束形成，本文研究智能天線陣元移相饋信號表達式、QPSK調制原理以及復數表達式來實現SA的定向發送，先導致QPSK調制基帶信號幅度加權來實現波束形成的數學表達式，在給出調試電路圖，利用此電路圖來實現SA定向發送。

2.3 改進方案

GSM主要用于語音業務，數據傳輸速率約為9.6kbit/s，發展到GPRS數據傳輸速率可以達到171.2kbit/s，由于頻譜效率的存在，同時考慮到運營商的效益，一個數據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的需求，在TD-SCDMA標準中，ing卻規定采用智能天線以及聯合檢測技術，但是在研究中發現，實現方法和應用智能評估方法很難以找到，因此在實際應用中一般僅使用智能天線和聯合檢測技術的一種，在多用戶情況下，TD-SCDMA系統提供的數據速率與標準值之間存在很大的差距，容易受到干擾的影響，在特定環境下，智能天線性能難以達到空分多址的應用要求，CDMA方式的主要技術卻顯示調試方式功率低，系統容量下降，因此需要里歐用高級技術改變這種情況，語音采用CDMA形式，高速數據通過TDMA方式進行實現，本文研究高速下行分組技術的技術高進方案，規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的標準幀結構，在改進方案中，取TS1和TS4為上行時隙，其所對應的下行時隙分別為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練序列，訓練系列的碼片數為144，上行時序繼續保持標準規定方式，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中的中置逆調試確定，不存在多徑衰落。

三、結束語

綜上所述，本文先概述了高速下行分組接入技術，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的影響，講述高速下行分組接入技術在TD-SCDMA中的應用改進方案。高速下行分組接入技術在TD-SCDMA中的應用不僅僅是提升了數據的傳輸速率，保證系統的后向兼容性，同時在更高的頻譜利用率上降低了運營成本，當然此項技術的應用并不是一蹴而就的，在組網應用中還會遇到一些問題，這些還需要更多的人共同去解決。

參 考 文 獻

[1] 張俊輝，陳賢亮. TD-SCDMA高速下行分組接入技術[J]. 通信技術，2007，40（06）：11-13

[2] 李靜海，梅順良，程曉晟等. TD-SCDMA HSDPA終端的實現[J]. 移動通信，2007，31（08）：41-44

[3] 崔杰，常永宇，劉淑慧，等. 基于TD-HSDPA系統的新型調度算法[J]. 通信學報，2010，31（03）：75-81

[4] 平驍卓，饒龍記，葛寶忠，等. cdma2000 lx基站接收機靈敏度與蜂窩呼吸擴張的分析[J]. 石家莊：無線電工程，2004，15（11）：14-16

[5] 吳群英，李世鶴，等. 時延角度擴散信道中TD.SCDMA系統下行波束技術[J]. 北京：信號處理，2002，18（05）：427-430

[6] 堵久輝，曾云寶，等. 智能天線下TDD—CDMA系統HSDPA容量研究. 北京：電路與系統學報，2008，12（01）：97-101

[7] 顧杰等. 智能天線發射數字多波束形成方法研究[J]. 北京：電波科學學報，2002，21（08）：381-385