作 者:中国电信广州研究院 朱红梅 李宝荣
随着移动通信的快速发展,竞争加剧,各标准组织紧锣密鼓的开展相关标准的研究工作。HSPA+是介于HSPA与LTE之间的标准,3GPP初步将其归类到R7系列。本文从HSPA+终端类别的定义,来探讨它与HSPA终端的关系,以及HSPA+终端的新特点。
1 终端类别
HSPA+是HSPA(3GPPR6)的向下演进版本,是上下行增强的技术,在FDD系统中,上下行资源是分开处理的,因此这里讨论的HSPA+的终端类别要分别从上下两个角度进行。
从标准定义的角度,HSPA+的下行业务信道是HS-DSCH,因此一定程度上下行的终端类别也称为“HSDPA终端类别”,当然这里的“HSDPA终端类别”是不同于3GPPR5中的HSDPA。同样,从标准的角度,HSPA+的上行业务信道是E-DCH,因此上行的终端类别可称为“HSUPA终端类别”。,当然阿妈妮这也是不同于3GPPR6的“HSUPA终端类别”。
1.1 HSDPA终端类别
表格1 HSDPA终端类别及参数一览表
分析上表格,可见HSPA+终端完全后向兼容HSDPA的终端,Category1-12即为HSDPA的终端定义。当然HSPA+终端的标准还在进一步修订中,也许还存在其他类别的终端。
1.2 HSUPA终端类别
按照3GPP25.306V730的定义,HSUPA(FDD)的终端共分为7类,如表格2所示。
表格2 HSDPA终端类别及参数一览表
分析上表格,可见HSPA+终端完全后向兼容HSUPA的终端,Category1-6即为HSUPA的终端定义。当然HSPA+终端的标准还在进一步修订中,也许还存在其他类别的终端。
1.3 与HSPA终端的关系
2 影响HSPA+终端性能的关键要素
表格1,2详细的列出了不同类别的终端对应的峰值速率,以及影响峰值速率的各种因素。总结如下,影响HSPA+终端的各种关键因素如下:
2.1 调制方式
HSPA+可采用QPSK,16QAM,64QAM三种调制方式。QPSK每一符号代表2bit,16QAM每符号代表4bit,而64QAM每符号代表6bit,因此随着调制方式的差异,每符号代表的信息量呈现差异。
从表格一可见,Category1-10的峰值速率是在16QAM下计算出,它高于Category11-12的峰值速率,后者只支持QPSK。而Category13-14采用64QAM后较前面的12类都要高。
从表格二可见,Category7速率最高,它采用16QAM,而其他6类只采用了QPSK。
2.2 天线方式
3GPPR6及以前的版本都采用传统的收发天线,HSPA+采用全新的MIMO(2X2)配置,利用天线间的不相关性极大系统效率,特别是在信号环境好的情况下,每根天线可传输不同的信息,实现峰值速率的翻倍。
从表格一可见,配置了MIMO的终端Category15-16峰值速率最大,计算过程如下:
Category15在单TTI(2ms)内的可传输的最大传输块为23370bit,因此它的峰值速率为:23370bit/2msx2=23.4Mbps;
Category16在单TTI(2ms)内的可传输的最大传输块为27952bit,因此它的峰值速率为:27952bit/2msx2=28Mbps;
这里要说的是上面两个计算公式中后面乘上的2,是代表2根发MIMO天线承载不同的信息,因此峰值速率翻倍。
2.3 支持的最大码字数
一、HSDPA
HSDPA采用固定SF=16的码道,单小区除公共信道占用一个SF=16的码字外,HSDPA最大可用的码字数为15个。从表格一可见,16类终端支持的最大码字数分别为5、10、15。依据WCDMA的通信原理,信号从信源编码,到信道编码,再进行扩频调制到3.84Mchips/s的带宽上,因此:
如果是QPSK调制,HSDPA单码道的极限传输能力是:3840/16´2=480kbps;
如果16QAM调制,HSDPA单码道极限传输能力是:3840/16´4=960kbps;
如果是64QAM调制,HSDPA单码道极限传输能力是:3840/16´6=1440kbps;
由此可见HSDPA的速率与可使用的码道数紧密相关,在其他条件一致的情况下,使用的码道数越多,能够达到的峰值速率越大。
二、HSUPA
上行UE可采用的码道数跟自身信道环境,以及需要传输的速率相关,它采用可变的可变因子SF,分别是64、32、16、8、4、2。同时它采用多码道传输。从表格二可见,在其他条件(SF,TTI,调制方式)相同的情况下,4码道的传输速率明显高于2码道的能力。
2.4 软信道容量
针对HSDPA的16类终端,规范分别定义了相应的软信道容量,HARQ的虚拟IR缓存,即HS-DSCH能传输的总信息量。
混合ARQ是HSDPA的关键技术之一。它完成信道编码后的输出比特数与映射进HS-PDSCH物理信道集合的总比特数的匹配。HARQ功能由冗余版本(RV)参数控制。混合ARQ的输出比特的精确设置依赖于输入比特数、输出比特数和RV参数。
HARQ功能包括2次速率匹配和一个虚拟IR缓存,也称为软信道容量,软信道容量决定了混合ARQ的第一次速率匹配,会影响网络侧使用的传输格式(RV),一定程度上影响了UE的传输能力,当然该容量越大对应有效的传输信息越大,UE的速率会越高。从表格一可以得到验证。