1、引言

　　TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)作為我國(guó)提出的第三代移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在最近幾年取得了令人欣喜的成果，產(chǎn)業(yè)鏈日趨完善，系統(tǒng)和終端逐漸成熟。隨著市場(chǎng)對(duì)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的日益增長(zhǎng)，3GPP在Release 5和Release 6版本規(guī)范中引入了重要的增強(qiáng)技術(shù)：高速下行分組接入（HSDPA：High Speed Downlink Packet Access）技術(shù)以同其它無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)相抗衡。HSDPA技術(shù)是3G系統(tǒng)中為了提高系統(tǒng)的下行業(yè)務(wù)速率而引入的一種改進(jìn)技術(shù)。目前，TD-SCDMA在這方面的進(jìn)展也非?？臁?

2、HSDPA中的若干關(guān)鍵技術(shù)

　　HSDPA是一些無(wú)線(xiàn)增強(qiáng)技術(shù)的集合，其目的在于滿(mǎn)足上/下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不對(duì)稱(chēng)需求，可以在不改變現(xiàn)行3G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的情況下提升下行鏈路的用戶(hù)峰值速率和小區(qū)數(shù)據(jù)吞吐率，從而大大提高系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的性能和容量。其基本的物理層關(guān)鍵技術(shù)主要包括：自適應(yīng)調(diào)制與編碼技術(shù)（AMC：Automatic Modulation and Coding）、混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求技術(shù)（HARQ：Hybrid Automatic Repeat Request）和高階調(diào)制技術(shù)等。

　　2.1　自適應(yīng)調(diào)制與編碼技術(shù)

　　對(duì)于AMC技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)側(cè)會(huì)根據(jù)終端上報(bào)的信道質(zhì)量指示（CQI：Channel Quality Indication）來(lái)自適應(yīng)調(diào)整下行的調(diào)制方式和編碼速率，以提高小區(qū)的平均吞吐量。自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)有效地利用了信道條件信息來(lái)提高整個(gè)系統(tǒng)的性能。對(duì)于TD-SCDMA終端，需要實(shí)時(shí)地統(tǒng)計(jì)高速下行共享信道（HS-DSCH：High Speed Downlink Shared Channel）的誤塊率（BLER：Block Error Ratio）。終端可以根據(jù)HS-DSCH的共享控制信道（HS-SCCH：Shared Control Channel for HS-DSCH）中帶有的物理層的信息，包括傳輸塊大小、調(diào)制方式、擴(kuò)頻增益以及物理信道數(shù)計(jì)算出有效碼率，從而計(jì)算出CQI值來(lái)上報(bào)給網(wǎng)絡(luò)側(cè)，進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)制編碼。

　　2.2　混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求技術(shù)

　　混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求技術(shù)將前向糾錯(cuò)（FEC：Forward Error Correction）技術(shù)同ARQ技術(shù)相結(jié)合，利用FEC技術(shù)的糾錯(cuò)能力以提高系統(tǒng)的傳輸效率，并通過(guò)ARQ技術(shù)來(lái)提高系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃浴？焖倩旌献詣?dòng)重傳也是一種鏈路自適應(yīng)的技術(shù)，它采用了FEC原理。是指接收方在解碼失敗的情況下，保存接收到的數(shù)據(jù)，并要求發(fā)送方重傳一定的數(shù)據(jù)。在HARQ中，鏈路層的信息用于進(jìn)行重傳判決，HARQ能夠自動(dòng)地適應(yīng)信道條件的變化并且對(duì)測(cè)量誤差和時(shí)延不敏感。AMC和HARO兩者結(jié)合起來(lái)可以得到最好的效果：AMC提供粗略的數(shù)據(jù)速率選擇，而HARQ可以根據(jù)數(shù)據(jù)信道條件對(duì)數(shù)據(jù)速率進(jìn)行較精細(xì)的調(diào)整。FEC原理包括了遞增冗余（每次重傳包括了更多的奇偶校驗(yàn)位）和跟蹤組合（同樣的數(shù)據(jù)塊將被完全重傳），可以根據(jù)系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間和系統(tǒng)性能對(duì)二者進(jìn)行選擇。

　　2.3　高階調(diào)制技術(shù)

　　對(duì)于高階調(diào)制，在HSDPA中采用了兩種可選調(diào)制方式，即QPSK和16QAM。對(duì)于TD-SCDMA終端來(lái)說(shuō)，需要從高階調(diào)制的符號(hào)中提取軟比特信息輸入到解碼器。

3、HSDPA中的終端實(shí)現(xiàn)考慮

　　對(duì)于終端的調(diào)度而言，必需對(duì)HSDPA有一些特殊的處理。終端需要不停地檢測(cè)HS-SCCH信道，由于HS-SCCH信道是經(jīng)過(guò)信道編碼的，同尋呼指示信道（PICH：Paging Indicator Channel）不一樣。3GPP中要求最少在三個(gè)時(shí)隙內(nèi)調(diào)度接收HS-DSCH，這就要求必須在三個(gè)時(shí)隙的時(shí)間內(nèi)完成HS-SCCH的解調(diào)和解碼任務(wù)。同時(shí)，在這三個(gè)時(shí)隙中還可能伴有專(zhuān)用業(yè)務(wù)信道的解調(diào)和解碼任務(wù)。

　　為了提高信道的利用率，HSDPA中的HARQ重傳機(jī)制采用了N通道停止等待（N-Channel Stop-and-Wait）HARQ方式。即在一個(gè)傳輸物理信道上同時(shí)并列進(jìn)行N個(gè)HARQ進(jìn)程（N的個(gè)數(shù)最大為8），當(dāng)下行鏈路一個(gè)HARQ進(jìn)程發(fā)送完數(shù)據(jù)包等待反饋消息的時(shí)候。啟動(dòng)另外一個(gè)HARQ進(jìn)程發(fā)送數(shù)據(jù)包。也就是說(shuō)，當(dāng)下行鏈路傳送一個(gè)HARQ進(jìn)程的數(shù)據(jù)包的時(shí)候，上行鏈路傳輸?shù)氖瞧渌鸋ARQ進(jìn)程的反饋信息。這種方式的HARQ要求接收機(jī)，即TD-SCDMA終端，為了進(jìn)行碼合并（Code Combine）而存儲(chǔ)N個(gè)通道的信息，從而需要較大的存儲(chǔ)空間。

　　為了HARQ的實(shí)現(xiàn)方便，HS-DSCH在組幀時(shí)采用了二次速率匹配方案。這樣雖然使得碼合并處理簡(jiǎn)單化，但是卻增加了解速率匹配的時(shí)間。

4、凱明信息HSDPA技術(shù)方案的主要特點(diǎn)

　　凱明信息一直以來(lái)都在跟蹤HSDPA技術(shù)的發(fā)展，并對(duì)HSDPA技術(shù)進(jìn)行預(yù)研和仿真。凱明信息的HSDPA物理層方案主要完成的功能有：支持HS-PDSCH，HS-SCCH和HS-SICH物理信道；采用遞增冗余（IR）方案實(shí)現(xiàn)混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求（HARQ）；采用多碼傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持；采用鏈路自適應(yīng)和高階調(diào)制技術(shù)提高系統(tǒng)的頻譜利用率；采用短傳輸時(shí)間間隔（TTI）實(shí)現(xiàn)層1上的快速調(diào)度。

　　凱明信息的HSDPA物理層方案具有的主要特點(diǎn)有：完全遵循最新版本的3GPP規(guī)范，實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的所有功能；高效率的HARQ方案，大大提高系統(tǒng)的吞吐量；簡(jiǎn)單高效的高階調(diào)制與解調(diào)方案，大大提高系統(tǒng)的頻譜利用率；快速調(diào)度算法有效地保證了數(shù)據(jù)的連續(xù)傳輸。

　　在協(xié)議棧方面，凱明信息的HSDPA方案在原有AS協(xié)議棧的基礎(chǔ)上，除了按照CWTS規(guī)范新增MAC-hs功能實(shí)體外，還通過(guò)增加或完善RRC與MAC-hs，RRC與L1，MAC-hs與原有MAC，MAC-hs與L1等接口來(lái)共同完成HSDPA功能的配置和收發(fā)實(shí)現(xiàn)。RRC通過(guò)Uu口接收網(wǎng)絡(luò)側(cè)下發(fā)的命令，來(lái)決定是否需要開(kāi)啟HSDPA功能。當(dāng)HSDPA功能開(kāi)啟時(shí)，RRC將會(huì)通過(guò)上述前兩個(gè)接口將HSDPA功能所需的信息配置給MAC-hs和L1，使得MAC-hs和L1兩個(gè)實(shí)體可以按照CWTS規(guī)范所規(guī)定的方式同步地進(jìn)行高速數(shù)據(jù)包的收發(fā)任務(wù)。圖1為HSDPA軟件協(xié)議?？驁D。

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圖1　HSDPA軟件協(xié)議?？驁D

　　凱明信息的HSDPA協(xié)議棧方案主要完成的功能主要有：支持HS-DSCH傳輸信道；支持HS-PDSCH，HS-SCCH，HS-SICH物理信道；支持HS-DSCH帶內(nèi)信令的傳輸；MAC-hs實(shí)體支持流控、優(yōu)先級(jí)管理和調(diào)度；HARQ功能的實(shí)現(xiàn)；MAC-hs與MAC-D的復(fù)用和解復(fù)用。

　　基于的協(xié)議棧功能實(shí)現(xiàn)，技術(shù)方案具有以下主要特點(diǎn)：完全遵循最新版本CWTS規(guī)范所規(guī)定的全部功能；采用增量開(kāi)發(fā)方式，對(duì)既有協(xié)議棧影響減少到最?。粚?shí)體間接口簡(jiǎn)潔、直觀，模塊間耦合性小；針對(duì)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，時(shí)延小。

5、TD-SCDMA HSDPA在3G系統(tǒng)中的應(yīng)用前景

　　雖然FDD WCDMA和TDD TD-SCDMA的HSDPA在技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式上大致相似，而且網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)都可以在不改變已經(jīng)建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的情況下，通過(guò)軟件升級(jí)即可完成，但是綜合考量而言，TD-SCDMA HSDPA還是具有一些相對(duì)優(yōu)勢(shì)。

　　（1）頻譜利用效率方面的優(yōu)勢(shì)

　　在上下行時(shí)隙配置為1:5時(shí)，單載波（1.6MHz帶寬）TD-SCDMA HSDPA的理論峰值速率可以達(dá)到2.8Mbit/s；在10MHz帶寬內(nèi)（WCDMA系統(tǒng)的一個(gè)載波帶寬）能夠達(dá)到的峰值速率為16.8Mbit/s，已經(jīng)大于WCDMA HSDPA相應(yīng)的14.4Mbit/s。如果考慮多載頻的應(yīng)用環(huán)境，TD-SCDMA HSDPA系統(tǒng)的頻譜利用效率較WCDMA HSDPA系統(tǒng)將更具優(yōu)勢(shì)。

　　（2）頻譜資源分配方面的優(yōu)勢(shì)

　　對(duì)于WCDMA，如果要在10MHz的帶寬內(nèi)支持HSDPA技術(shù)，則要求上下行的5MHz帶寬分別都是連續(xù)的。而TD-SCDMA則可以使用6個(gè)分離的1.6MHz載波，在載波資源受限情形下，這無(wú)疑是一個(gè)極大的優(yōu)勢(shì)。

　?。?）網(wǎng)絡(luò)部署方面的優(yōu)勢(shì)

　　考慮3GPP Release4和HSDPA網(wǎng)絡(luò)的共存部署問(wèn)題，基于窄帶技術(shù)的TD-SCDMA HSDPA網(wǎng)絡(luò)在資源利用率、組網(wǎng)成本、移動(dòng)性管理復(fù)雜度和靈活性等方面均相比WCDMA HSDPA系統(tǒng)更具優(yōu)勢(shì)。

6、結(jié)束語(yǔ)

　　綜上所述，TD-SCDMA向HSDPA的演進(jìn)，將使TD-SCDMA具備持續(xù)的發(fā)展能力和更長(zhǎng)遠(yuǎn)的競(jìng)爭(zhēng)力，更增強(qiáng)運(yùn)營(yíng)商在3G建網(wǎng)制式選擇時(shí)對(duì)于TD-SCDMA系統(tǒng)的信心。

　　凱明信息作為T(mén)D-SCDMA芯片解決方案提供商，目前所研發(fā)的新一代雙模芯片組“火星”已完成室內(nèi)測(cè)試及室外現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證。在3G承載業(yè)務(wù)方面，并發(fā)業(yè)務(wù)（PS下行128kbit/s+語(yǔ)音CS 12.2k AMR）得到充分驗(yàn)證；在室內(nèi)及室外環(huán)境下，已實(shí)現(xiàn)上行128kbit/s/下行384kbit/s數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；通過(guò)合作伙伴的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備及服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的基于384kbit/s數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的流媒體、視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)以及電路域的可視電話(huà)業(yè)務(wù)，充分展示了“火星”平臺(tái)強(qiáng)大的處理能力；全系統(tǒng)表現(xiàn)出良好和持續(xù)的穩(wěn)定性；在省電功能方面，成功實(shí)現(xiàn)了電源管理功能，深睡狀態(tài)下電流約為6mA，384kbit/s業(yè)務(wù)的電流為210mA左右。已經(jīng)接近商用終端的耗電水平。

　　同時(shí)，凱明信息也將在加緊開(kāi)展HSDPA在系統(tǒng)與終端設(shè)備上的研發(fā)工作，相信憑借凱明信息強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力，勢(shì)將再攀HSDPA未來(lái)通信演進(jìn)的技術(shù)高峰。