读书笔记摘抄新闻资讯TD-HSDPA基本原理
HSDPA实际上是一些无线增强技术的集合，与R4系统相比，HSDPA主要是通过修改空中接口来增强系统性能。空口引入了高速下行共享信道（HS-DSCH）和相应的功能实体，支持高速下行分组数据的传输。HSDPA主要操作在UE、Node B的物理层和MAC层，而无线链路控制（RLC）和分组数据汇聚协定（PDCP）不做任何改动。从物理层来看，主要是引入自适应调製编码（AMC）和混合自动重传请求（HARQ）技术来增加数据吞吐量。从上层结构上来看，主要是增加了Node B的处理功能，在Node B和UE的MAC层引入MAC-hs实体，专门用来完成与HS-DSCH相关的MAC层操作以及与HARQ协定相关的处理。
基本介绍
- 中文名：TD-HSDPA基本原理
- 外文名：TD-HSDPA Basic Principle
- 套用学科：通信
原理
HSDPA是TD-SCDMA/WCDMA在3GPPRel5中引入的增强型技术，通过採用AMC、HARQ和快速调度等技术，在基站侧增加了一个实体MAC-hs用于数据的快速调度，可获得较高的用户峰值速率和小区数据吞吐率。在单载波下，TD-HSDPA可获得最大2.8Mbps的理论吞吐量，多载波绑定时，可得nx2.8Mbps（n为绑定载波数）的理论吞吐率。
结构
1.1HSDPA协定栈结构
如图1所示，引入HSDPA后，对UU口的影响主要是在MAC层增加了一个MAC-hs实体，位于MAC-d和Phy之间，用于对数据进行调度。MAC-hs实体的功能分别在UE和NodeB实现。对Iub的影响主要是增加了一个HS-DSCH数据帧和两个HS-DSCH控制帧，用于在NodeB和SRNC之间进行HS-DSCH数据的传输和流量控制。
图1HSDPA协定栈架构
1.2UTRAN侧MAC结构
描述MAC-hs实体的结构及功能
UTRAN侧MAC总体结构
如图2所示为引入HSDPA后UTRAN侧MAC总体结构。从结构上看，原有的MAC-d、MAC-c/sh没有变化，只是新增了一个MAC-hs实体。
图2UTRAN侧MAC结构
在网路侧，MAC-c/sh位于CRNC，MAC-d位于SRNC，而MAC-hs位于NodeB，如果配置了MAC-c/sh，则MAC-shSDU的传送路径为MAC-d―Iur（或无须通过Iur）―MAC-c/sh―Iub―MAC-sh；如果没有配置MAC-c/sh，则MAC-shSDU的传送路径为MAC-d―Iub/Iur―MAC-sh；HARQ的具体配置信息由RRC通过MAC-ControlSAP提供。为支持MAC-d和MAC-hs之间的数据传输，需要增加MAC-d与MAC-hs间的流量控制功能。
UTRAN侧MAC-hs实体
图3UTRAN侧MAC-hs实体
如图3所示，每个支持HS-DSCH的小区对应一个MAC-hs实体，MAC-hs负责处理HS-DSCH数据传送，同时还负责管理HSDPA的物理资源。在MAC_hs中对每个MAC-dPDU都进行优先权处理。MAC_hs包括以下四个功能模组：
- FlowControl（流量控制）：
完成MAC-hs与MAC-d或MAC-c/sh之间的流量控制，以减少层2的时延，减少由于HS-DSCH拥塞导致的数据丢失和重传。
-Scheduling/PriorityHandling（调度/优先权处理）：
该模组主要完成的功能包括对小区内所有用户进行调度。一个UE可以有一个或多个MAC-d数据流，每个MAC-d数据流包括的HS-DSCHMAC-dPDUs根据优先权分配至一个或多个优先权伫列，一个优先权伫列只对应一个MAC-d数据流。
确定HARQ实体（一个HARQ实体处理一个用户），对于每个待传送的MAC-hsPDU，向HARQ实体指示QueueID（即优先权伫列识别号）和TSN。
根据上行链路的反馈的状态报告确定是传送新的数据还是重传数据。
确定冗余版本；
确定HCSN，向某用户传送HS-SCCH时，该用户的HCSN加一。
- HARQ:
完成HARQ功能。一个HARQ实体能支持多进程的SAWHARQ协定，每个HS-DSCHTTI只能运行一个HARQ进程。
根据scheduler功能模组的指示，设定MAC-hsPDU的QueueID，TSN。传送数据时，确定HARQ的进程，设定相应的HARQprocessID。
负责将状态报告传送至Scheduling功能模组。
- TFRCselection:
为HS-DSCH选择适当的传输格式及传输资源。
UE侧MAC结构
UE侧MAC总体结构
如图4所示为引入HSDPA后UE侧MAC总体结构。从结构上看，原有的MAC-d、MAC-c/sh没有变化，只是新增了一个MAC-hs实体。
图4UE侧MAC结构
下行链路上，从HS-DSCH接收到的数据传送至MAC-hs处理，处理完的数据传送至MAC-d。MAC-hs的配置由RRC通过MACControlSAP配置。相关的下行信令携带了支持HS-DSCH的信息，相关上行信令携带了反馈给网路侧的信息。
UE侧MAC-hs实体
图5UE侧MAC-hs实体
如图5所示为UE侧MAC-hs实体结构，UE侧MAC_hs处理HSDPA相关功能，主要包括HARQ、Re-orderingqueuedistribution、Reordering和Disassembly功能模组：
-HARQ:
HARQ实体主要完成和HARQ协定相关的MAC功能。处理HARQ所有任务，负责产生ACK/NACK。HARQ的具体配置信息由RRC通过MAC-ControlSAP提供。
UE的HARQ实体包括多个HARQ进程，不过每个HS-DSCHTTI只能有一个HARQ进程。HS-SCCH中携带HARQ进程识别，指示随后接收的HS-DSCH由哪个HARQ进程处理。
-ReorderingQueuedistribution:
根据QueueID将MAC-hsPDUs分派到不同的reorderingbuffer。
- Reordering:
对应每个Queue有一个Reordering实体，Reordering实体根据接收到的TSN（传输序列号）对PDU进行排序，将TSN连续的PDU送至disassembly实体。
-Disassembly：
负责对MAC-hsPDUs进行拆分。去除MAC-hs头，抽取MAC-dPDU并递交到高层。
信道
TD-HSDPA中的信道如表1所示，其中有灰底的条目表示TD-HSDPA新增信道。
表1TD-HSDPA中的信道
信道分类 | 信道名称 | 功能 |
逻 辑 信 道 | 广播控制信道（BCCH） | 承载广播系统的控制信息 |
寻呼控制信道（PCCH） | 网路不知道UE所在小区位置时，传输寻呼信息 | |
专用控制信道（DCCH） | 在UE和网路间双向传递专用控制信息 | |
公共控制信道（CCCH） | 在UE和网路间双向传递控制信息 | |
专用业务信道（DTCH） | 双向传递用户信息 | |
公共业务信道（CTCH） | 为一个或多个UE传递专用的用户信息 | |
共享控制信道（SHCCH） | 在UE和网路间传递有关上下行共享信道的控制信息 |
续表
信道分类 | 信道名称 | 功能 |
传 输 信 道 | 广播信道（BCH） | 用于广播系统和小区的特有讯息 |
上行共享信道（USCH） | 承载专用控制数据或业务数据，可被UE共享 | |
下行共享信道（DSCH） | 承载专用控制数据和业务数据，可被UE共享 | |
寻呼信道（PCH） | 发射寻呼信息，以支持UE有效的休眠模式 | |
前向接入信道（FACH） | 系统知道移动台所在小区位置时，承载向移动台发射的控制信息；承载短得用户信息数据包 | |
随机接入信道（RACH） | 承载来自移动台的控制信息和一些短的用户信息数据包 | |
高速下行共享信道（HS-DSCH） | HSDPA专用传输信道，不同UE可以通过时分复用和码分复用来共享 | |
物 理 信 道 | 专用物理信道（DPCH） | 承载与DCH有关的信息 |
寻呼指示信道（PICH） | 为UE提供有效的休眠模式操作 | |
上行导频信道（UpPCH） | 用于物理同步 | |
下行导频信道（DwPCH） | 用于物理同步 | |
主公共控制物理信道（PCCPCH） | 承载来自BCH的信息，用作整个小区的系统广播 | |
辅助公共控制物理信道（SCCPCH） | 承载来自PCH和FACH的数据 | |
物理随机接入信道（PRACH） | 承载来自RACH的数据 | |
物理上行共享信道（PUSCH） | 承载来自USCH的数据 | |
物理下行共享信道（PDSCH） | 承载来自DSCH的数据 | |
快速物理接入信道（FPACH） | NodeB使用它来回响UE传送的接入请求，同时对UE的传送功率和同步偏移进行调整 | |
高速物理下行共享信道（HS-PDSCH） | 承载与HS-DSCH有关的信息 | |
HS-DSCH共享控制信道（HS-SCCH） | 承载与HS-SCCH有关的高层控制信息 | |
HS-DSCH共享信息信道（HS-SICH） | 承载与HS-SCCH有关的高层控制信息和信道质量指示信息 |
图6和图7分别详尽地表示了UTRAN和UE侧的物理信道、传输信道、逻辑信道的映射关係。
图6UTRAN侧的物理信道、传输信道、逻辑信道的映射关係
图7UE侧的物理信道、传输信道、逻辑信道的映射关係
与R4不同，HSDPA引入了传输信道：高速下行共享信道（HS-DSCH），以及物理信道：高速物理下行共享信道（HS-PDSCH）、HS-DSCH共享控制信道（HS-SCCH）、HS-DSCH共享信息信道（HS-SICH）。
下面介绍新增信道中的HS-DSCH。
HS-DSCH是HSDPA专用传输信道，对不同的UE可以通过时分复用和码分复用来共享HS-DSCH，它是根据传输时间间隔被分配给用户。对同一个UE可以进行多码传输，这取决于UE的能力。它映射到物理信道HS-PDSCH，HS-PDSCH的扩频因子SF可以为1或者16。
1．HS-DSCH信道的协定结构
HS-DSCH的部分功能在没有升级到具备HS-DSCH功能的蜂窝环境中也能实现，在这个结构体中，R4原有的分组数据汇聚协定（PDCP）子层、无线链路控制（RLC）子层和MAC-d子层没有改变。不同的是，新增了一个MAC-hs实体，该功能实体包含HARQ和HSDPA的调度功能以及对HS-DSCH的控制功能。
在NodeB侧，有两种可以採用的协定配置。
（1）有MAC-c/sh配置：NodeB中的MAC-hs位于CRNC中的MAC-c/sh之下。MAC-c/sh可以为HS-DSCH提供像R4中DSCH同样的功能，HS-DSCH帧协定（FP）用来处理SRNC到CRNC以及CRNC和NodeB之间的数据传输。协定结构如图8所示。
（2）无MAC-c/sh配置：CRNC没有任何用于HS-DSCH的用户面功能，SRNC中的MAC-d直接在NodeB中的MAC-hs之上。在HS-DSCH用户平面中，SRNC直接与NodeB相连，无需经过CRNC。协定结构如图9所示。
2．HS-DSCH信道特徵
（1）一个HS-DSCH只在一个CCTrCH中进行信息处理和解码。
（2）每个UE只有一个CCTrCH是为HS-DSCH配置的。
（3）CCTrCH可以映射到一个或多个物理信道HS-PDSCH上。
（4）每个CCTrCH中只有一个HS-DSCH。
（5）仅存在于下行链路。
（6）可以进行波束赋形。
（7）除功率控制，可以採用链路自适应技术进行速率控制。
（8）可以在整个小区进行广播。
（9）总是与DPCH和一个或多个共享物理控制信道HS-SCCH对应，进行信息传输。
图8有MAC-c/sh配置的HS-DSCH协定结构图
图9无MAC-c/sh配置的HS-DSCH协定结构图