HSUPA基本原理課件

HSUPAHSUPA基本原理理Page1前言HSUPA是3GPPR6協(xié)議引入的新技術HSUPA通過新增一種專用信道類型E-DCH和相關的物理信道來實現(xiàn)高速上行數(shù)據傳輸HSUPA物理層速率最高可以達到5.76MbpsPage2參考資料3GPPR6協(xié)議TS25.211Physicalchannelandmappingoftransportchannelsontophysicalchannel(FDD)TS25.212Multiplexingandchannelcoding(FDD)TS25.213Spreadingandmodulation(FDD)TS25.214Physicallayerprocedure(FDD)TS25.306UEradioaccesscapabilitiesTS25.321MediumAccessControl(MAC)protocolspecificationTS25.322RadioLinkControl(RLC)protocolspecificationTS25.331RadioResourceControl(RRC)protocolspecificationPage3培訓目標學習完本課程后，您可以了解和掌握：WCDMA的發(fā)展和演進過程HSUPA新增的傳輸信道和物理信道物理層的對于HSUPA不同信道信號的處理過程HSUPA終端類型和能力HSUPA的協(xié)議棧結構以及引入HSUPA之后，對于原先的R99WCDMA協(xié)議棧的影響Page4目錄HSUPA概述HSUPA關鍵技術HSUPA物理層技術HSUPA協(xié)議棧結構Page5HSUPA的概述HSUPA的驅動力最終用戶的上行數(shù)據速率的需求–需要提供更高的上行數(shù)傳速率上行容量–更高的上行容量上行覆蓋–針對上行高速率業(yè)務需要更好的上行覆蓋Qos需求–減少上行的數(shù)傳時延Page6HSUPA的概述GSMGPRSEDGEWCDMAR99HSDPAR5HSUPAR6移動網絡類型上行峰值數(shù)傳速率下行峰值數(shù)傳速率GSM9.6Kbps9.6KbpsGPRS20Kbps171KbpsEDGE60Kbps473KbpsWCDMARelease99384Kbps2MbpsHSDPARelease5384Kbps14.4MbpsHSUPARelease61.92Mbps

/5.76Mbps14.4MbpsPage7HSUPA的概述R99WCDMA系統(tǒng)中對于上行業(yè)務的處理上行專用信道（DCH）上行專用信道使用可變擴頻因子的擴頻碼上行專用信道支持閉環(huán)功率控制上行專用信道支持軟切換上行公共信道（RACH）上行公共信道使用固定擴頻因子（基于業(yè)務速率）的擴頻碼上行公共信道不支持閉環(huán)功率控制上行公共信道不支持軟切換Page8HSUPA的概述R99WCDMA系統(tǒng)中對于上行業(yè)務處理的技術局限較大的調度（資源分配）時延在R99WCDMA中，RNC控制全部無線資源的分配為了適應BE業(yè)務的突發(fā)特性，節(jié)約上行資源，上行使用動態(tài)信道配置算法（DCCC），根據業(yè)務量來動態(tài)的調整上行擴頻因子的大小高層重傳機制導致較大時延R99WCDMA中為各項業(yè)務定義不同的傳輸時間間隔TTI（10/20/40/80ms）一旦接收端發(fā)現(xiàn)上行傳送的數(shù)據塊出現(xiàn)了錯誤，協(xié)議高層（RLC層）將執(zhí)行重傳的動作有限的上行峰值速率在R99WCDMA中，單用戶的上行峰值速率是384kbpsPage9HSUPA的概述

引入了HSUPA后，新增的物理信道E-DPDCH增強了上行的數(shù)傳能力多個HSUPA用戶共享NodeB端的上行的干擾

NodeB通過快速調度控制所有的HSUPA用戶的上行發(fā)射功率和上行的數(shù)傳速率E-DPDCHE-DPDCHE-DPDCHE-DPDCHPage10HSUPA的概述HSUPA的上行數(shù)傳特點HSUPA提供更高上行速率TTI2ms，上行峰值速率5.76MbpsTTI10ms，上行峰值速率1.92Mbps提高了高速率業(yè)務的上行覆蓋提高了上行小區(qū)容量降低數(shù)傳時延HSUPA同樣引入了NodeB和終端之間的HARQ，這種底層的快速重傳機制可以減少重傳時延并提高重傳合并后的解碼成功率，提高小區(qū)吞吐量HSUPA也支持短TTI（如TTI=2ms）NodeB的快速調度NodeB的快速調度可以快速優(yōu)化資源的分配，提高資源利用效率，保證用戶的QoS，最大化系統(tǒng)的容量Page11HSUPA的概述HSUPA的關鍵技術匯總提高的小區(qū)的上行容量提高了單用戶的上行峰值速率減少了數(shù)傳的往返時延（RTT）提高了資源利用率更好的保證業(yè)務的QoS…短TTI（如2msTTI）…快速混合自動重傳（HARQ）…使用較小的擴頻因子（如SF2）…基于NodeB的快速調度…新增的上行高速信道(多碼傳輸)Page12HSUPA的概述HSDPA，HSUPA和DCH的技術對比特征DCHHS-DSCHE-DCH可變擴頻因子是否是快速功率控制是否是自適應調制否是否基于NodeB的快速調度否是是快速L1HARQ否是是軟切換是否是TTI80,40,20,10210,2Page13目錄HSUPA概述HSUPA關鍵技術2.1HARQ技術2.22msTTI2.3HSUPA快速調度2.4HSUPA新增的信道HSUPA物理層技術HSUPA協(xié)議棧結構Page14HSUPA關鍵技術–HARQHARQ是一種多路停等協(xié)議TTI2ms，每個HARQ實體中包含8個HARQ進程TTI10ms，每個HARQ實體中包含4個HARQ進程HSUPA的HARQ采用的是同步重傳的機制由于HSUPA支持軟切換，所以當HSUPA終端處于軟切換的狀態(tài)時，不同的NodeB將根據各自的解碼結果，向終端反饋ACK/NACKRNCCellACellBDataACKNACKPage15HSUPA關鍵技術–HARQ數(shù)據解碼過程0TrBlK0RSN=0Proc=0RV=0Receiverprocessing10msTTlHSUPAHARQ采用的是同步重傳機制，不同的HARQ進程之間保持著固定的定時關系NAKACKACKNAKNAKACKNAKACK1235將數(shù)據送往高層，高層啟動重排序功能1TrBlK1RSN=0Proc=1RV=0Receiverprocessing2TrBlK2RSN=0Proc=2RV=0Receiverprocessing3TrBlK3RSN=0Proc=3RV=0Receiverprocessing4TrBlK0RSN=1Proc=0RV=1ReceiverprocessingReceiverprocessing5TrBlK4RSN=0Proc=1RV=0Receiverprocessing6TrBlK5RSN=0Proc=2RV=08TrBlK0RSN=2Proc=0RV=29TrBlK4RSN=0Proc=1RV=0Receiverprocessing7TrBlK3RSN=1Proc=3RV=1NodeBUERNCPage16HSUPA關鍵技術–HARQUE的HARQ實體UE側的HARQ實體位于MAC-es/MAC-eUE側的HARQ實體可以存儲MAC-ePDU，以便將來重傳UTRAN側的HARQ實體UTRAN側的HARQ實體位于NodeB中的Mac-e中NodeBHARQ實體中的每個HARQ進程將根據對數(shù)據包的解碼成功與否產生確認信息（ACK）或非確認信息（NACK），并發(fā)送給UEUE根據ACK/NACK來決定進行新數(shù)據的傳送還是重傳原先的數(shù)據Page17HSUPA關鍵技術–HARQ重傳序列號（RSN）RSN＝0，表示是新數(shù)據的初始傳送每次重傳，RSN將增加1第一次發(fā)送數(shù)據→RSN=0第二次重傳數(shù)據→RSN=1第三次重傳數(shù)據→RSN=2以后的重傳數(shù)據→RSN=3NodeB根據RSN值，將執(zhí)行不同的動作RSN=0?新數(shù)據的初始傳送,將清空緩存中的數(shù)據RSN>0?重傳數(shù)據,執(zhí)行軟合并冗余版本（redundancyversion）和RSN之間的關系RV=Fun(RSN)Page18HSUPA關鍵技術–HARQHARQ支持兩種重傳模式RV（RedundancyVersion）參數(shù)可以定義重傳的模式選擇重傳數(shù)據的圖樣HARQ重傳模式冗余版本（RedundancyVersion）描述跟蹤合并（ChaseCombine）RV=0這種方式下，重傳的數(shù)據和初始傳輸?shù)臄?shù)據完全一致遞增冗余（Incrementalredundancy）RV=IR這種方式下，重傳的數(shù)據和初始傳輸?shù)臄?shù)據是不同Page19HSUPA關鍵技術–HARQ基于下表，NodeB可以根據RSN獲得RV參數(shù)對于第1～3次重傳，RV參數(shù)由下表決定對于第4～8次重傳，RV參數(shù)是與(CFN,sub-frame)有關Page20目錄HSUPA概述HSUPA關鍵技術2.1HARQ技術2.22msTTI2.3HSUPA快速調度2.4HSUPA新增的信道HSUPA物理層技術HSUPA協(xié)議棧結構Page21HSUPA關鍵技術–2msTTI2msTTI將大大減少傳輸?shù)臅r延減少終端用戶的傳輸時延支持更快的HARQ重傳HSUPA技術必須支持10ms的TTI，2msTTI是可選項HSUPA的上行峰值速率對于TTI10ms的HSUPA終端，上行的峰值速率為1.92Mbps對于支持TTI2ms的HSUPA終端，上行的峰值速率可以達到5.76MbpsPage22目錄HSUPA概述HSUPA關鍵技術2.1HARQ技術2.22msTTI2.3HSUPA快速調度2.4HSUPA新增的信道HSUPA物理層技術HSUPA協(xié)議棧結構Page23HSUPA關鍵技術–快速調度引入HSUPA之后，NodeB中將引入一個新的Mac層實體－Mac-e快速調度是Mac-e的主要功能之一快速調度算法將考慮以下的信息E-DPCCH中攜帶的HappybitE-DPDCH中攜帶的SI（Schedulinginformation）絕對授權（Absolutegrant）/相對授權（Relativegrant）NodeB端的噪聲水平（NoiseRise）用戶的優(yōu)先級業(yè)務的Qos需求保證比特率(GBR)最大比特率(MBR)Page24目錄HSUPA概述HSUPA關鍵技術2.1HARQ技術2.22msTTI2.3HSUPA快速調度2.4HSUPA新增的信道HSUPA物理層技術HSUPA協(xié)議棧結構Page25HSUPA新增的傳輸信道－E-DCHE-DCH是引入HSUPA后，新增加的一條專用傳輸信道E-DCH作為承載HSUPA數(shù)據的上行專用傳輸信道E-DCH，E-DCH上的數(shù)據可以映射到一條或多條E-DPDCHE-DCH的控制信息由E-DPCCH承載每個TTI，有且僅有一個HSUPA傳輸塊經由E-DCH抵達物理層傳輸時間間隔(TTI)HSUPA終端必須支持TTI10msHSUPA終端是否支持TTI2ms，是基于HSUPA終端的類型和能力Page26HSUPA新增的物理信道HSUPA新增加的上行傳輸信道

E-DCH承載上行高速的數(shù)據

HSUPA新增加的上行物理信道

E-DPDCHE-DCH的數(shù)據將會映射到一條或是多條E-DPDCHE-DPCCH承載E-DPDCH的控制信息HSUPA新增加的下行物理信道

E-AGCH承載絕對授權

E-RGCH承載相對授權

E-HICH承載針對E-DCH上的數(shù)據的HARQ過程的ACK/NACKPage27目錄HSUPA概述HSUPA關鍵技術2.1HARQ技術2.22msTTI2.3HSUPA快速調度2.4HSUPA新增的信道HSUPA物理層技術HSUPA協(xié)議棧結構Page28HSUPA新增的物理信道－E-DPDCHE-DPDCH增強專用物理數(shù)據信道，用于承載HSUPA用戶上行的傳輸數(shù)據，最大支持2個SF4同時組合2個SF2的多碼傳輸，峰值速率可達到5.76Mbps，采用QPSK調制如何實現(xiàn)HSUPA上行峰值速率5.76M?有效的信道編碼率=1較低的擴頻因子，如UE需要使用SF2的碼字多碼傳輸，如UE使用4個碼字進行上行的數(shù)傳，2個SF2和2個SF4的碼字使用短TTI，如2ms物理層理論速率的計算方法：物理層碼片數(shù)率×調制階數(shù)/擴頻因子＝3.84Mcps×(2×1/4+2×1/2)=5.76MbpsPage29HSUPA新增的物理信道－E-DPDCHE-DPDCH無線幀結構Page30HSUPA新增的物理信道－E-DPDCHE-DPDCH無線幀結構SI–調度信息（schedulingInformation）

SI長度：18bitsPage31HSUPA新增的物理信道－E-DPDCH

調度信息（SI），包含終端功率余量（UPH）

E-DCH緩存狀態(tài)（TEBS）最高優(yōu)先級邏輯信道緩存狀態(tài)（HLBS）最高優(yōu)先級邏輯信道ID（HLID）Page32HSUPA新增的物理信道－E-DPDCHE-DPDCH不同的速率等級序號信道比特速率(kbps)SFBits/FrameBits/SubframeBits/Slot

Ndata01525615030101301283006020260646001204031203212002408042401624004801605480848009603206960496001920640719202192003840128015~960KbpsSF:4-2561E-DPDCH1.92MbpsSF:42E-DPDCH3.84MbpsSF:22E-DPDCH5.76MbpsSF:4&SF:24E-DPDCHPage33HSUPA新增的物理信道－E-DPDCHE-DPDCH碼字使用規(guī)則Nmax-dpdchE-DPDCHkOVSF碼Ced,k0E-DPDCH1Cch,SF,SF/4ifSF

4Cch,2,1ifSF

=

2E-DPDCH2Cch,4,1ifSF

=

4Cch,2,1ifSF

=

2E-DPDCH3E-DPDCH4Cch,4,11E-DPDCH1Cch,SF,SF/2E-DPDCH2Cch,4,2ifSF

=

4Cch,2,1ifSF

=

2Page34HSUPA新增的物理信道－E-DPDCHE-DPDCHI/Q復用Ced,k:信道化碼（OVSF）βed,k:E-DPDCH的增益因子Nmaxdpdch是否存在HS-DSCHE-DPDCHkIqed,k0No/YesE-DPDCH1IE-DPDCH2QE-DPDCH3IE-DPDCH4Q1NoE-DPDCH1QE-DPDCH2I1YesE-DPDCH1IE-DPDCH2QIqed,k:決定I/Q支路的映射Iqed,k=I,調制時映射到I支路Iqed,k=Q,調制時映射到Q支路Page35HSUPA新增的物理信道－E-DPCCHE-DPCCH總是伴隨著上行的E-DPDCH一起發(fā)送用于承載解調E-DPDCH的控制信息，共10bit：E-TFCI(7bit)、RSN(2bit，重傳序列號)、happybit(1bit)，擴頻因子256E-DPCCH的無線幀結構Page36HSUPA新增的物理信道－E-DPCCHE-DPCCH時隙結構E-DPCCH攜帶的相關的信息E-DPCCH使用的OVSF碼E-DPCCH固定使用Cch,256,1的碼字RSNE-TFCIHappybit2bit7bit1bitSF256SlotFormat#iChannelBitRate(kbps)SFBits/FrameBits/SubframeBits/SlotNdata0152561503010Page37HSUPA新增的物理信道－E-DPCCHE-TFCI表格索引參數(shù)名:EtfciTabIdx取值范圍:table0,table1Happybit延時條件參數(shù)名:HBDelaycnd取值范圍:2,10,20,50,100,200,500,1000ms這個參數(shù)用于判決HSUPA用戶是happy狀態(tài)還是unhappy狀態(tài)Page38E-DPDCH和E-DPCCH的幀結構E-DPDCH/E-DPCCH和上行的DPCCH具有相同的幀定時Page39HSUPA新增的物理信道－E-AGCHE-DCH絕對授權信道-E-AGCHE-AGCH即E-DCH絕對授信（AG）信道，為公共共享物理信道，通過信道碼與E-RNTI相關的CRC來區(qū)分用戶，擴頻因子256位于UE的E-DCH服務小區(qū)，指示下一個傳輸中UE允許使用的上行最大功率（E-DCHtrafficPilotRatio－E-DPDCH/DPCCH），即AG值（Absolutegrantvalue）5比特，指示值的范圍從0～32AG值的應用范圍（Absolutegrantscope）－1比特UE標識－16比特E-AGCH無線幀可以是2ms，也可以是10ms如果E-DCH的TTI是2ms，那么E-AGCH無線幀的長度就是2ms如果E-DCH的TTI是10ms，那么EAGCH無線幀的長度就是10ms僅僅是UE的服務E-DCH小區(qū)將發(fā)送AGPage40HSUPA新增的物理信道－E-AGCHE-AGCH無線幀的結構E-AGCH是一個公共的下行信道，SF固定是256，固定速率是30kbps6個信息比特+16比特CRC經過了16比特的UE標識掩碼并編碼為60個信道比特10ms無線幀E-AGCH2ms子幀Slot#0Slot#1Slot#2Slot#14Slot#i……Slot#13Page41HSUPA新增的物理信道－E-RGCHE-DCH相對授權信道－E-RGCHE-RGCH主要用于承載相對授權信息（RG）值，RG值用于通知UE上升/下降E-DPDCH的發(fā)射功率，從而影響到上行數(shù)據速率的上升/下降RG值的取值范圍是（1,0,-1)1表示上升E-DPDCH的發(fā)射功率（UP）0（DTX）表示保持上行E-DPDCH的發(fā)射功率（HOLD）－1表示減少E-DPDCH的發(fā)射功率（DOWN）服務的RLS（E-DCHservingRLS）可以通過E-RGCH發(fā)送UP,HOLD和DOWN指令非服務RLS中的小區(qū)只能通過E-RGCH發(fā)送HOLD和DOWN指令Page42HSUPA新增的物理信道－E-RGCHE-RGCH的無線幀的結構SF固定是12810ms無線幀Slot#2Slot#0Slot#1Slot#iSlot#14……2ms子幀bi,0bi,1bi,3bi,2…………bi,39Page43HSUPA新增的物理信道－E-RGCH當UE收到RG指令后，會對根據當前使用的SG（Servinggrant）做出調整當UE收到RGDown時，當前使用的SG將會下降1個步長當UE收到RGUP時，當前使用的SG會增加1個步長，2個步長或3個步長E-RGCH3-Index-StepThresholdE-RGCH2-Index-StepThresholdPage44HSUPA新增的物理信道－E-RGCHE-RGCH23步長調整門限ERgch3IndStpThsE-RGCH2單位步長調整門限ERgch2IndStpThs如果當前的服務授權小于“E-RGCH3-Index-StepThreshold”，則服務授權的向上調整步長為3個單位；如果當前的服務授權大于等于“E-RGCH3-Index-StepThreshold”且小于“E-RGCH2-Index-StepThreshold”，則服務授權的向上調整步長為2個單位；如果當前的服務授權大于等于“E-RGCH2-Index-StepThreshold”，則服務授權的向上調整步長為1個單位通過MML：SETFRC設置上述參數(shù)Page45HSUPA新增的物理信道－E-HICHE-DCHHARQ指示信道－E-HICHE-HICH用于承載HARQ過程中確認和非確認信息如果NodeB正確接收了E-DPDCH的數(shù)據包，那么就會回應一個確認（ACK）消息如果NodeB發(fā)現(xiàn)本次TTI內傳送的數(shù)據包是錯誤的，那么就會回應一個否認（NACK）消息E-HICH的無線幀結構和E-RGCH完全相同，擴頻因子固定使用12810ms無線幀Slot#2Slot#0Slot#1Slot#iSlot#14……2ms子幀bi,0bi,1bi,3bi,2…………bi,39Page46HSUPA新增的物理信道－E-HICHE-DCHHARQ指示信道－E-HICHE-HICH和E-RGCH使用相同的擴頻碼所有在E-DCH活動集中的小區(qū)都會根據解碼是否成功，獨立的發(fā)送確認信息（ACK）或者非確認信息（NACK）ACK/NACK映射到E-HICHE-DCH數(shù)據塊接收響應EHICH上的數(shù)傳服務RLS小區(qū)非服務RLS小區(qū)正確接收數(shù)據ACK＋1＋1錯誤接收數(shù)據NACK－1DTX未檢測到數(shù)據－DTXDTXPage47HSUPA新增的物理信道E-HICH和E-RGCHE-HICH和E-RGCH使用相同的擴頻碼（SF固定為128），使用40個40比特長的正交序列（即特征碼）將多個的E-HICH和E-RGCH復用在同一個SF=128的下行碼道按照協(xié)議定義的特征碼跳變圖樣，連續(xù)的3個時隙中每個時隙使用不同的特征碼相同的E-HICH和E-RGCH在3個時隙被重復3次Page48HSUPA新增的物理信道E-HICH和E-RGCH的正交序列Css,40,0-1-1-11-11-1-111…

…1-1-1-1Css,40,1-111-1-1111-1-1…

…11-1-1Css,40,2-1-1-11-1111-1-1…

…-1-1-1-1Css,40,i1-11-1-1111-1-1…

…-1-1-1-1Css,40,391-1-1-1-1-1-1111…

…-1-1-1-1Page49HSUPA新增的物理信道E-HICH和E-RGCH使用的特征碼跳變圖樣E-RGCH和E-HICH共享以上的特征碼跳變圖樣表序號連續(xù)的3個時隙，其中i表示時隙號imod3=0imod3=1imod3=200213111818n61216n…………………Css,40,13Css,40,6Page50HSUPA終端類型Page51目錄HSUPA概述HSUPA關鍵技術HSUPA物理層技術HSUPA協(xié)議棧結構Page52HSUPA協(xié)議棧結構引入HSUPA后，Mac層又新增加了Mac-e實體和Mac-es實體UE增加了Mac-es/Mac-e實體，用于處理HARQ協(xié)議，調度，Mac-es復用和E-DCH傳輸格式選擇NodeB增加了Mac-e實體，用于處理HARQ協(xié)議，調度和Mac-e解復用SRNC增加Mac-es實體，用于合并來自不同NodeB的軟切換數(shù)據，并向Mac-d按序發(fā)送數(shù)據MAC-dMAC-esE-DCHFPTNLMAC-eTNLPHYE-DCHFPMAC-dMAC-es/MAC-ePHYDCCHDTCHUEDCCHDTCHNodeBUuIubSRNCIurTNLTNLDRNCPage53HSUPA協(xié)議棧結構UE側的MAC-es/e實體HARQ來自MAC-d的數(shù)據流接收來自E-AGCH/E-RGCH的授權信息E-HICH上相應的ACK/NACK信息E-DPDCH上的數(shù)據塊E-DPCCH上的控制信息,如：E-TFCI,RSN,happybitMAC-e/esE-TFC選擇復用和TSN的設置控制信息數(shù)據Page54HSUPA協(xié)議棧結構（UE中Mac-e/es的功能）E-TFC選擇這個實體負責根據發(fā)自UTRAN經L1接收的調度信息來進行E-TFC選擇，以及對映射到E-DCH上的不同的MAC-d流進行仲裁。E-TFC選擇功能控制MAC-esPDU數(shù)據塊的復用復用負責連接多個MAC-dPDUs到MAC-esPDUs，并且按照E-TFC選擇算法的指令復用一個或者多個MAC-esPDUs成為一個MAC-ePDU，該MAC-ePDU在下一個TTI中傳輸復用實體還負責管理和設置每個MAC-esPDU的每個邏輯信道的TSNHARQ負責處理和HARQ協(xié)議有關的MAC功能，支持多個HARQ進程。它負責存儲MAC-ePDU數(shù)據以及可能的重傳。HARQ實體提供E-TFC、RSN和用于L1的功率偏置Page55UE側的Mac-e/Mac-es幀處理過程Page56Mac-e/Mac-es幀的特點由同一個邏輯信道中的大小相同的MAC-dPDU組成MAC-esPDU各邏輯信道的MAC-esPDU組裝成MAC-ePDU每個TTI只能有一個傳輸塊（傳輸塊大小協(xié)議中有表格給出），各邏輯信道各有一個MAC-esPDUSI可以和MAC-e的PDU一起發(fā)送，也可以單獨組成MAC-e幀發(fā)送(ETFCI=0)Page57HSUPA協(xié)議棧結構位于NodeB側中的MAC-e實體MAC-d流通過E-AGCH和E-RGCH向UE發(fā)送授權信息在E-HIC發(fā)送確認信息ACK/NACK在E-DPDCH上接收數(shù)據塊在E-DPCCH接收