HSUPA原理
HSDPA和HSUPA技术应用探讨
HSDPA和HSUPA技术应用探讨[转帖]2006年是中国3G发展的最关键一年，技术的选择关系到建网成本和网络质量。
对HSDPA/HSUPA的技术应用进行探讨，不论是对运营商还是普通用户都将会带来极大的好处。
对于运营商来说，HSDPA/HSUPA可以提高WCDMA和TD-SCDMA网络数据容量和频谱效率、实现性价比高的网络，实现更低的每比特传输成本。
对于普通用户来说，它们可以提供更高的数据速率、更短的服务响应时间、更好的服务可靠性。
一、HSDPA、HSUPA技术性能分析1.HSDPA技术性能分析HSDPA的性能与信道条件(如时间色散、小区环境、终端车速、小区内与小区间的干扰分布)、终端基本检测性能(敏感性、干扰抑制能力等)有关，还受到无线资源管理(RRM)算法的影响，如功率和码资源的分配、载干比估计的准确性及分组调度算法的选择和实施等。
在WCDMA R99中，所有传输信道都是在RNC侧终止，数据的重传功能位于RNC侧，每次重传都要经过Iub接口，增加了数据传输的延迟；HSDPA中的HARQ(Hybrid ARQ,混合自动请求重传)协议位于Node-B中，数据重传无需经过Iub接口，有效增加了无线链路的数据吞吐量，从而提高整个扇区的吞吐量。
在WCDMA R99中，下行链路功率控制的动态范围大约是20dB，而上行链路的功控动态范围可达70dB，这主要是由于下行链路的功率受限于小区内干扰，同时也意味着当用户靠近Node-B时，基站的发射功率会有所降低但不可能在短时间内大幅度下降；HSDPA中使用自适应调制编码(AMC)技术，对于靠近Node-B的用户，充分利用现有的信道条件，使用高阶的调制方案和较高的编码速率，以最大化下行链路的数据吞吐量。
在HSDPA中，小区吞吐量随调制方式、可使用的码信道数量和信道编码速率而不同，它所能达到的理论峰值速率为R99的5倍，如采用3/4编码速率和16QAM调制，能达到的峰值速率为10.7Mbit/s。
HSDPA原理及网络规划
Number of HSPDSCH 1 1 1 1 1 1 2 … 3 4 4 5 5 ... 5 5 7 8 10 12 … 15
Modulation
QPSK QPSK QPSK QPSK QPSK QPSK QPSK … QPSK QPSK QPSK QPSK 16-QAM … 16-QAM 16-QAM 16-QAM 16-QAM 16-QAM 16-QAM … 16-QAM
Node-B
Transmitter
Packet 1
Packet 1
Packet 2
UE
Receiver
Packet 1?
N
Packet 11? Packet + Packet 1?
A
August 23, 2006
>4
混合自动重传(HARQ)的概念
HSDPA中HARQ技术主要是系统端对编码数据比特的选择重传以及终端对物理层 重传数据合并。 通过RV参数来选择虚拟缓存中不同编码比特的传送。不同RV参数配置支持： CC（Chase Combining）（重复发送相同的数据） PIR（Partial Incremental Redundancy）（优先发送系统比特） FIR（Full Incremental Redundancy）（优先发送校验比特） 不同次重传，尽可能采用不同的r参数，使得打孔图样尽可能错开，保证不同 编码比特传送更为平均。
特点： 1) 提供较好的平衡算法，公平性和资源分配效率介于前两种算法（RR算法和最大C/I算法）之间 2)对所有用户提供服务的概率相同，虽然，所有用户可能经历不同的平均信道质量 3)提供系统吞吐量和公平性之间的平衡
August 23, 2006
+ d*f4
HSPA
1.4 多频终端
我们国家的G S M 用户（ G S M 9 0 0 M H z / 1 8 0 0 M H z ） 要到美国，则必须额外支持一个频段，即3频段手机，即9 0 0 M H z 、1 8 0 0 M H z 、1 9 0 0 M H z 。 目前的3 G / W C D M A 由I T U 分配了新的频段， 如1 9 2 0 M H z ~ 1 9 8 0 M H z ， 2 1 1 0 M H z ~ 2 1 7 0 M H z 。此外， 1 9 0 0 M H z 也大量应用在3 G 上， 8 5 0 M H z 主要集中在 美国/ 澳洲， 因此目前的W C D M A / H S P A终端主要是1 9 0 0 M H z / 2 1 00MHz。 从目前公布的6 3 7 款H S P A 终端来看， 其中有1 4 5 款3 频 终端， 即850MHz/1900MHz/2100MHz。
HSPA
1.1 HSPA
HSDPA和HSUPA合称为HSPA。 HSDPA ( 高速下行分组接入) 在下行链路上能够 实现高达14.4Mbps的速率。通过新的自适应调 制与编码以及将部分无线接口控制功能从无线网 络控制器转移到基站中，实现更高效的调度以及 更快捷的重传。HSDPA的性能得到了优化和提升； HSUPA ( 高速上行分组接入) 在上行链路中能够 实现高达5.76Mbps的速度。基站中更高效的上 行链路调度以及更快捷的重传控制成就HSUPA的 优越性能。
1.3 多模终端
HSDPA，一开始只会部署在大城市、商务写字楼等数 据业务高发区域，然后逐渐延伸至全国。因此在某 一阶段，就存在多制式并存的局面。 网络上的空洞就必须由终端来解决。从WCDMA的发 展来看， 目前的H S P A 终端， 向下兼容G S M / E D G E / W C D M A ，在没有H S P A 覆盖的区域， 自动 接入到W C D M A ； 没有 WCDMA的区域，自动接入GSM/EDGE。
HSDPA_HDUPA测试分析
HSDPA与HSUPA增强功能及测试分析宽带蜂巢式数据服务市场正在迅速变化。
仅仅在几年前，UMTS技术仍处在早期部署阶段，能够利用提高频宽的服务少之又少，而能够支持这些服务的手机数量就更少。
现在，UMTS终于慢慢成为主流技术，中等价位手机已经上市，可获得更多的终端用户。
由于这一市场的发展，厂商和制造商正寻求各种方式，首先满足数量不断提高的潜在3G用户需求，其次是改善用户在这些宽带服务中的感受。
在技术方面，这需要改善3G网络容量，支持的峰值速率必须超过Rel.99 UMTS支持的384kbps，在理想情况下还应使用3G频谱。
第三代合作计划(3GPP)在早期阶段已经认识到这种需求，其任务是制订基于WCDMA的3G标准。
在2000年，它作为3GPP Rel-4标准化活动的一部份进行可行性研究，其目标是确定可望改进容量及可以实现峰值数据速率的技术，特别是在下行方向。
这一努力使得作为3GPP Rel-5的一部份的一系列增强规格得到核准，这些规格统称为HSDPA(高速下行封包接取)。
由于互动服务的数量不断提高，这些服务由最终用户产生内容而不是使用内容，人们需要改善上行使用容量。
3GPP Rel-6中的‘FDD 增强上行’功能满足了这种要求，这就是我们通常所说的HSUPA (高速上行封包接取)。
HSDPA和HSUPA都在3G无线接取网络(即UTRAN)中导入了新功能，必须使用相应的软件升级Node-B和RNC。
与蜂巢式网络中的任何其它技术进展一样，在部署之前必须全面测试这些增强功能，包括功能级和性能级。
本文的目的是介绍UTRAN增强功能，展示在开发/部署这些新技术时存在哪类测试要求。
HSDPA简介及功能测试HSDPA设计用于在一个小区中支持14.4Mbps的峰值数据速率。
UTRAN的主要增强功能是导入了一条新的传输讯息信道，称为高速共享数据讯息信道(HS-DSCH，参见表1)，外加上行和下行使用的两条控制讯息信道。
WCDMA_HSDPA_HSUPA_HSPA_LTE
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讲师名称：
3GPP2发展路线
3GPP2
IS-95 (cdmaOne) cdma2000 1X
1XEV-DV Rev C/D 1XEV-DO Rev 0
OFDM + MIMO
1XEV-DO Rev A 1XEV-DO Rev B
1/T s = Data Rate 1/T c = Chip Rate
Direct sequence CDMA transmitter & receiver
Bt = Transmission bandwidth Bi = Information bandwidth
CDMA_PRI_10.VSD
20
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The The
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讲师名称：
Multiple Access
CDMA
Thank you very much
The sun shines nicely today (kyou haii tenki desu ne)
CDMA
Channel 15 ksps
3.84 Mcps
Despreading
Processing gain
256
Processing gain increases with the spreading factor
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宽带无线技术HSDPA
Communication Research Center
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HSDPA是WCDMA规范R 5版本中包含的关键性的新特征。通 过使用Node B（收发信基站BTS）控制的快速物理层（L1）重 传传输合并技术以及快速链路自适应技术，HSDPA的概念在 设计时是要提高下行链路分组数据的吞吐量。
HSDPA的关键技术：
Communication Research Center 5
2015-1-12
WCDMA/HSPA用户的增长情况
在缓慢的起步阶段后，从2006年开始，增长速度加快，到 2009年底，用户总数达到4.5亿。
2015-1-12
Communication Research Center
6
HSDPA（R5）为无线网络带来的变化
典型的HSPA终端支持2~3 个衍生频段，两个在高端 （2100MHz和1900MHz）， 一个在低端（900MHz或 850MHz）。 一些高端终端甚至支持5个 频段。
2015-1-12 Communication Research Center
WCDMA/HSPA衍生频段
8
HSPA的演进
3GPP在Release 5和6版本中对移动宽带接入定义了基准眼球，而在R 7、 8和9版本中HSPA的演进内容进一步提升了HSPA的能力，并且于2010年 在R 10版本中持续有所发展。 3G网络的能力从R 99到R 9已经有了极大地改进。简单的原因就是天线 方面已经从WCDMA的电路续接工作方式完全改变为HSPA的全分组。
Communication Research Center 16
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5.2.3 对无线接入网络体系结构的影响
HSUPA系统级仿真与关键技术研究的开题报告
HSUPA系统级仿真与关键技术研究的开题报告一、研究背景和意义随着移动通信技术的不断发展和应用，无线通信网络的用户数量和数据传输量不断增加，对无线网络的数据传输速率和用户体验提出了更高的要求。
高速上行分组接入（High-Speed Uplink Packet Access，HSUPA）作为无线通信演进技术之一，可以对WCDMA网络进行升级，增加上传带宽，提高上行数据速率。
因此，研究HSUPA系统级仿真与关键技术，对提升无线通信网络的性能和优化网络结构具有重要意义。
二、研究内容本研究将通过HSUPA系统级仿真软件的搭建和使用，对HSUPA无线通信技术进行研究和分析。
具体研究内容如下：1. HSUPA系统架构分析对HSUPA系统架构和功能进行分析，了解各个模块之间的关系和作用，为后续仿真和研究提供基础。
2. HSUPA仿真环境搭建选择合适的HSUPA系统级仿真软件，在此基础上搭建仿真环境，包括创建网络拓扑结构、配置参数等。
3. HSUPA性能评估通过设置各种不同场景和参数组合，对HSUPA系统的性能进行评估，包括传输速率、系统容量、时延等指标的分析和比较。
4. HSUPA关键技术研究对HSUPA系统的关键技术进行研究，包括调制方式、编码方式、调度算法等，探索如何优化网络性能并提高系统的吞吐量。
5. HSUPA通信协议的改进基于对HSUPA关键技术的研究和分析，对其通信协议进行改进和优化，提高系统的灵活性和鲁棒性。
三、研究方法本研究采用理论分析与数值仿真相结合的方法，分别对HSUPA无线通信技术和系统级仿真进行研究。
1. 理论分析通过查阅相关文献和标准，对HSUPA无线通信技术进行理论分析，探讨其原理、优缺点和适用范围，为后续仿真和研究提供理论依据。
2. 数值仿真通过HSUPA系统级仿真软件，搭建仿真环境，对HSUPA无线通信技术进行数值仿真。
通过对仿真数据的收集和分析，评估其性能和确定关键技术，为后续改进和优化提供数据支持。
TD-HSUPA技术实现及其应用分析
HSUPA技术实现及其应用分析摘要HSUPA作为继HSDPA后又一个增强的数据解决方案，在全球多媒体发展、视频监控以及移动VoIP升温的脚步声中，走入运营商的视野，受到业界的广泛关注。
文章介绍了HSUPA的关键技术，详细分析了HSUPA的引入对网络带来的影响，对网络规划带来的影响。
最后给出HSUPA的应用部署前景。
1、HSUPA关键技术与HSDPA类似，HSUPA采用了物理层快速重传及软合并（HARQ）、Node B分布调度、更短的TTI、高阶调制等技术。
因此HSUPA的系统性能主要由扩频、调制、编码、HAQR重传和软合并、调度效率以及特定无线环境等因素确定。
1.1 软合并与HARQ技术HSUPA采用混合自动重传HARQ技术，应对复杂多变的传输信道。
HARQ是一种纠错技术。
混合（Hybrid）的意思是它综合了前向纠错码（FEC）和重传（ARQ）两种方式的特点。
R99/R4采用了传统的ARQ方法，重传功能在RLC实现。
HSUPA在Node B增加了H-ARQ功能，用以提高传输速率和减小时延。
在HSUPA中采用的是多进程停等HARQ机制。
停等协议SAW（Stop & Wait）是对每个进程来说，发送完数据包后等待接收正确的确认信息，如果对方没有正确接收，则重传数据包，如果对方已经正确接收，则发送下一个新的数据包。
在HSUPA中，10msTTI对应4个HARQ进程，2msTTI对应8个HARQ进程。
对于HARQ的前向纠错，分为CC（Chase Combining）和IR（Incremental Redundancy）两种方式。
CC方式重传的信息和第一次发送的内容完全一样，这样UE在解码前，先把重传的信息进行最大比合并后，再进行解码，提高解码增益。
IR 方式的重传支持两种类型，一种是重传时发送和前次发送完全不一样的冗余信息，该信息只有和第一次发送的信息合并后才可以解码；另外一种是重传时发送和前次完全不一样的冗余信息，但该信息是可以自解码的。
TD-SCDMA HSUPA技术介绍
信产部电信研究院MTNet实验室 duohao
目录
• HSUPA背景介绍 • HSUPA关键技术 • TD-HSUPA协议栈介绍 • TD-HSUPA物理层介绍 • TD的未来与展望
Hale Waihona Puke 2目录• HSUPA背景介绍 • HSUPA关键技术 • TD-HSUPA协议栈介绍 • TD-HSUPA物理层介绍 • TD的未来与展望
33
基于NodeB的快速调度
• 基于Node-B控制的快速物理资源调度
允许同时服务于多种业务和速率的用户，避免码资源 短缺；更为准确地跟踪用户缓存状态，依据用户缓存状态 动态调整资源分配，显著降低数据在用户缓存中的排队时 延，从而改善系统吞吐量；依据无线链路变化动态调整资 源分配，更有效的利用有限的上行物理层资源，避免资源 的过多分配，从而改进系统的上行吞吐量和容量；物理层 资源的分配实体在Node-B中可显著改善各类业务的时延 QoS 特性。Node-B控制的物理资源分配可避免用户发送 资源请求和UTRAN发送响应的时延，省去UTRAN协议栈处 理时间，使HARQ重传时延降到最低。
按照重传发生的时刻来区分，可以将 HARQ可以分为同步和异步两类。TD-HSUPA 使用的都是异步的HARQ。
28
混合自动重传请求(HARQ)
控制信令开销小，在每次传输过程中的参数都
与异步HARQ相比较，同步HARQ具有以下的优势：
是预先已知的，不需要标示HARQ的进程序号。 在非自适应系统中接收端操作复杂度低。 提高了控制信道的可靠性，在非自适应系统中， 有些情况下，控制信道的信令信息在重传时与初 始传输是相同的，这样就可以在接收端进行软信 息合并从而提高控制信道的性能。
HSUPA和诺基亚的HSUPA演示系统介绍
HSUPA和诺基亚的HSUPA演示系统介绍
诺基亚(中国)投资有限公司
【期刊名称】《现代电信科技》
【年(卷),期】2005(000)011
【摘要】HSUPA的含义是高速上行链路分组接入，我们都知道WCDMA R5中的HSDPA是WCDMA下行链路方向（从无线接入网络列移动终端的方向）针对分组业务的优化和演进与HSDPA类似．HSUPA是上行链路方向（从移动终端到无线接入网络的方向）针对分组业务的优化和演进。
HSUPA是继HSDPA后，WCDMA标准的又一次重要演进。
【总页数】3页(P68-70)
【作者】诺基亚(中国)投资有限公司
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TN91
【相关文献】
1.HSUPA和诺基亚的HSUPA演示系统介绍 [J], 赵竹岩
2.HSUPA和诺基亚的HSUPA演示系统 [J], 赵竹岩
3.诺基亚率先演示HSUPA技术 [J],
4.6月28日：诺基亚在中国完成首个HSUPA公开演示 [J],
5.诺基亚中国率先演示HSUPA技术 [J],
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HSUPA关键技术 – HARQ
将数据送往高层，高层启动重排序功能
RNC
1
2
5
3
Node B
Receiver processing Receiver processing Receiver processing Receiver processing Receiver processing Receiver processing Receiver processing Receiver processing
HSUPA物理层速率最高可以达到5.76Mbps
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参考资料
3GPP R6协议
TS 25.211 Physical channel and mapping of transport channels onto physical channel (FDD)
… 短TTI （如2ms TTI）
… 快速混合自动重传（HARQ）
… 使用较小的扩频因子（如SF2）
提高的小区的上行容量 提高了单用户的上行峰值速率 减少了数传的往返时延（RTT） 提高了资源利用率 更好的保证业务的QoS
… 基于NodeB的快速调度
… 新增的上行高速信道(多码传输)
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NodeB的快速调度
NodeB的快速调度可以快速优化资源的分配，提高资源利用效率，保证用户的QoS，最 大化系统的容量
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HSUPA的概述
HSUPA的关键技术汇总
10 ms TTl
HSUPA HARQ采用的是同步重传机制，不同 的HARQ进程之间保持着固定的定时关系
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HSUPA关键技术 – HARQ
UE的HARQ实体
TS 25.212 Multiplexing and channel coding (FDD) TS 25.213 Spreading and modulation (FDD)
TS 25.214 Physical layer procedure (FDD)
TS 25.306 UE radio access capabilities TS 25.321 Medium Access Control (MAC) protocol specification TS 25.322 Radio Link Control (RLC) protocol specification TS 25.331 Radio Resource Control (RRC) protocol specification
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HSUPA的概述
GSM GPRS WCDMA R99 HSDPA R5 HSUPA R6
EDGE
移动网络类型
GSM GPRS
上行峰值数传速率
9.6Kbps 20Kbps
HSUPA的概述
E-DPDCH
引入了HSUPA后，新增的物理信道E-DPDCH增强了上行的数传能力 多个HSUPA用户共享NodeB端的上行的干扰 NodeB通过快速调度控制所有的HSUPA用户的上行发射功率和上行的数传速率
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HSUPA的概述
R99 WCDMA系统中对于上行业务的处理
上行专用信道（DCH）
上行专用信道使用可变扩频因子的扩频码 上行专用信道支持闭环功率控制
上行专用信道支持软切换
下行峰值数传速率
9.6Kbps 171Kbps
EDGE
WCDMA Release 99 HSDPA Release 5 HSUPA Release 6
60Kbps
384Kbps 384Kbps 1.92Mbps / 5.76Mbps
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473Kbps
2Mbps 14.4Mbps 14.4Mbps
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培训目标
学习完本课程后，您可以了解和掌握：
WCDMA的发展和演进过程 HSUPA新增的传输信道和物理信道
物理层的对于HSUPA不同信道信号的处理过程
冗余版本（redundancy version）和RSN之间的关系
RV = Fun (RSN)
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HSUPA关键技术 – HARQ
HARQ 支持两种重传模式
HSUPA 终端类型和能力 HSUPA的协议栈结构以及引入HSUPA之后，对于原先的R99 WCDMA协议栈的影响
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目 录
1. HSUPA概述 2. HSUPA关键技术 3. HSUPA物理层技术
上行公共信道（RACH）
上行公共信道使用固定扩频因子（基于业务速率）的扩频码 上行公共信道不支持闭环功率控制 上行公共信道不支持软切换
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HSUPA的概述
R99 WCDMA系统中对于上行业务处理的技术局限
较大的调度（资源分配）时延
在R99 WCDMA中，RNC控制全部无线资源的分配 为了适应BE业务的突发特性，节约上行资源，上行使用动态信道配置算法
（DCCC），根据业务量来动态的调整上行扩频因子的大小
高层重传机制导致较大时延
R99 WCDMA中为各项业务定义不同的传输时间间隔TTI（10/20/40/80ms）
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HSUPA的概述
HSDPA，HSUPA和DCH的技术对比
特征 DCH
是
是 否 否 否 是
HS-DSCH
否
否 是 是 是 否
E-DCH
是
是 否 是 是 是
可变扩频因子
快速功率控制 自适应调制 基于NodeB的快速调度 快速L1 HARQ 软切换
TTI
80,40,20,10
2
10,2
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4. HSUPA协议栈结构
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HSUPA的概述
HSUPA的驱动力
最终用户的上行数据速率的需求 – 需要提供更高的上行数传速率 上行容量 – 更高的上行容量 上行覆盖 – 针对上行高速率业务需要更好的上行覆盖 Qos需求 – 减少上行的数传时延
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目 录
1. HSUPA概述 2. HSUPA关键技术 2.1 HARQ技术
2.2 2ms TTI
2.3 HSUPA 快速调度 2.4 HSUPA 新增的信道 3. HSUPA物理层技术 4. HSUPA协议栈结构
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每次重传，RSN将增加1
第一次发送数据 → RSN = 0 第二次重传数据 → RSN = 1 第三次重传数据 → RSN = 2 以后的重传数据 → RSN = 3
NodeB根据RSN值，将执行不同的动作
RSN=0 ⇒ 新数据的初始传送, 将清空缓存中的数据 RSN>0 ⇒ 重传数据, 执行软合并
一旦接收端发现上行传送的数据块出现了错误，协议高层（RLC层）将执行
重传的动作
有限的上行峰值速上行峰值速率是384kbps
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