沈燕斌

【摘要】 隨著3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的日趨完善，3G網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量不斷攀升，尤其是3G數(shù)據(jù)卡用戶所占比例越來(lái)越大。HSDPA（High Speed Downlink Packages Access，高速下行分組接入）技術(shù)提供的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)下載是3G網(wǎng)絡(luò)區(qū)別于2G網(wǎng)絡(luò)的一大主要特點(diǎn)，成為3G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的主要承載方式，目前全網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量中，有80%以上是由HSDPA產(chǎn)生的。雖然cdma2000標(biāo)準(zhǔn)被逐漸取代，但是仍然需要建立在2.75G的標(biāo)準(zhǔn)上，與3GFDD頻段的分配產(chǎn)生矛盾，隨著HSDPA業(yè)務(wù)的持續(xù)迅速增長(zhǎng)，3G網(wǎng)絡(luò)也從之前相對(duì)輕載的網(wǎng)絡(luò)逐步向高負(fù)載網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變。在4G移動(dòng)技術(shù)尚未成熟之前有必要加強(qiáng)高速下行分組接入技術(shù)的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 TD-SCDMA 高速下行分組接入技術(shù)

高速下行分組接入技術(shù)（HSPDA）技術(shù)室3G引入到增強(qiáng)型無(wú)線技術(shù)，在基站側(cè)引入高階調(diào)制并增加MAC-hsst，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速調(diào)速，理論峰值速率可達(dá)14.4Mbps，在國(guó)外已成功引入到WCDMA網(wǎng)絡(luò)中，極大地提高了下行數(shù)據(jù)速率，目前國(guó)內(nèi)高速下行分組接入技術(shù)在TD-SCDMA中還處在逐步引入階段，本文通過(guò)理論系統(tǒng)仿真來(lái)說(shuō)明TD-DMA高速下行分組技術(shù)的應(yīng)用，先簡(jiǎn)單介紹高速下行分組接入技術(shù)的原理和關(guān)鍵技術(shù)。

一、高速下行分組接入技術(shù)概述

作為3G的一種后續(xù)演進(jìn)技術(shù)，高速下行分組接入技術(shù)又稱為3.5G，能夠極大地提高下行數(shù)據(jù)速率，其原理是采用物理層的自適應(yīng)編碼和調(diào)制（AMC）、快速小區(qū)選擇（FCS）、共享信道技術(shù)以及快速混合自動(dòng)重傳（HAPQ）等技術(shù)。自基于物理層的自適應(yīng)編碼和調(diào)制根據(jù)無(wú)線信號(hào)的變化情況選取合適的編碼方式和調(diào)制方式。在用戶無(wú)線先到接近NodeB等有利的通信地點(diǎn)時(shí)，用戶能通過(guò)發(fā)送高速率的信道編碼方式如3/4編碼速率和高階調(diào)制來(lái)獲得高的峰值速率，在用戶處在小區(qū)邊緣等不利的通信地點(diǎn)時(shí)，可以采取低速率的信道編碼方案如1/4編碼速率等保證通訊質(zhì)量。

快速混合自動(dòng)重傳技術(shù)的應(yīng)用則是靈活地調(diào)整有效編碼速率提高系統(tǒng)的性能，另外這種技術(shù)還可以達(dá)到補(bǔ)償鏈路適配所帶來(lái)的誤碼現(xiàn)象。高速下行分組接入技術(shù)將快速混合自動(dòng)重傳技術(shù)和物理層的自適應(yīng)編碼和調(diào)制技術(shù)結(jié)合在一起能夠取得自適應(yīng)效果，具體而言先通過(guò)物理層的自適應(yīng)編碼和調(diào)制技術(shù)選取可行性的數(shù)據(jù)速率選擇方案，再使用快速自動(dòng)重傳技術(shù)選擇更加精確地速率調(diào)整方案，進(jìn)而使資源利用率以及自適應(yīng)調(diào)整精度大大提高，快速混合自動(dòng)重傳技術(shù)是一種結(jié)合FEC和ARQ的差錯(cuò)控制方案，本身具有很多種形式，高速下行分組接入技術(shù)僅采用了三種遞增冗余的HARQ機(jī)制。由于系統(tǒng)共享資源通過(guò)調(diào)度算法進(jìn)行控制，因此調(diào)度算法在很大程度上決定了系統(tǒng)的行為，在進(jìn)行調(diào)度時(shí)要基于信道提哦啊見(jiàn)和優(yōu)先考慮業(yè)務(wù)兩個(gè)前提，充分發(fā)揮出快速混合自動(dòng)重傳和物理層的自適應(yīng)編碼和調(diào)制的能力，調(diào)度算法為使每個(gè)瞬間達(dá)到最高的用戶數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)吞吐量最好向具有信道條件的用戶發(fā)射數(shù)據(jù)，另外還需要要注意到兼顧用戶公平性。對(duì)原有的系統(tǒng)高速下行分組接入技術(shù)也進(jìn)行了改進(jìn)，把MAC-hs子層添加到Node B側(cè)來(lái)負(fù)責(zé)編碼調(diào)試和自動(dòng)重傳等功能，另在Node B側(cè)還搬入了調(diào)度與重傳功能，大大縮短了傳輸時(shí)間間隔TTI，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率，在系統(tǒng)的物理層主要添加了用于承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的HS-DSCH信道、用于承載發(fā)送數(shù)據(jù)參數(shù)的共享控制信道HS-SCCH以及用于承載DSCH的信道質(zhì)量指示信息的共享信息指示信道HS-SICH等。

二、TD-SCDMA高速下行分組接入技術(shù)的應(yīng)用

高速下行分組接入技術(shù)可以分為TDD和FDD兩種制式，實(shí)現(xiàn)方式的原理、物理過(guò)程以及關(guān)鍵技術(shù)等都比較相似，主要差別便現(xiàn)在物理層次，如幀結(jié)構(gòu)、信道結(jié)構(gòu)以及信令參數(shù)等。高速下行分組接入技術(shù)的特點(diǎn)主要是改變了幾項(xiàng)物理層和傳輸層性能的無(wú)線接口，通過(guò)引入高階調(diào)制及輸來(lái)增加數(shù)據(jù)吞吐量。高速下行分組技術(shù)系統(tǒng)位于Modem板，主要負(fù)責(zé)的是HSDPAMAChine層的協(xié)議，帶有6個(gè)DSP芯片，基帶處理部分主要跑分為ACU板和MOdem板，高速下行分組接入技術(shù)系統(tǒng)主要位于Modem板上，Modem板的PowerPC處理經(jīng)網(wǎng)口傳來(lái)的數(shù)據(jù)和信令，再交由DSP處理，DSP的主要功能為處理物理層的編碼調(diào)制和速率匹配，高速下行分組技術(shù)系統(tǒng)軟件是在PowerPC8360E上的Linux操作系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為NFS，數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)為MySQL，整個(gè)Node軟件系統(tǒng)有FAP子系統(tǒng)、LMT子系統(tǒng)、NAP子系統(tǒng)、BMI子系統(tǒng)、DB子系統(tǒng)以及HADPA子系統(tǒng)等組成，MC子系統(tǒng)地功能主要是根據(jù)不同信令的控制該信令的執(zhí)行流程，BMI子系統(tǒng)地功能主要是處理FP幀協(xié)議、上報(bào)資源狀況以及配置資源等。

2.2 智能天線對(duì)高速下行分組接入技術(shù)的影響

TD-SCDMA系統(tǒng)對(duì)于上下行鏈路均是采用相同頻帶進(jìn)行傳輸，因此上下行信道間的參數(shù)在一定時(shí)間內(nèi)存在相關(guān)性，種種關(guān)系非常適合于智能天線（SA）的使用，MS的方位對(duì)減少M(fèi)AI和MPI以及提升時(shí)隙內(nèi)的碼道數(shù)至關(guān)重要，同時(shí)也影響著波束的方向性。智能天線以相控陣天線為定向發(fā)信的理論基礎(chǔ)，發(fā)信波束的方向和強(qiáng)度均是通過(guò)到達(dá)各天線陣元載波的相位便宜和振幅變化進(jìn)行調(diào)整，因此其對(duì)于系統(tǒng)載波的傳輸相位準(zhǔn)確性要求非常高。在TD-SCDMA系統(tǒng)中影響載波傳輸相位的因素有很多如匹配度、電路時(shí)延以及濾波器參數(shù)等，因此在實(shí)際應(yīng)用中存在很大的難度，一旦接收信號(hào)估算錯(cuò)誤，將會(huì)會(huì)導(dǎo)致非常嚴(yán)重的后果，另外用戶集中在一個(gè)方向?qū)?huì)導(dǎo)致智能天線波束的自干擾隔離作用急速下降。

在使用智能天線時(shí)，一個(gè)基站必然會(huì)使用多套射頻收發(fā)信設(shè)備，可靠性不強(qiáng)，在以往的研究中，人們實(shí)現(xiàn)SA定向傳送的高效方案認(rèn)為是基帶加權(quán)完成波束形成，本文研究智能天線陣元移相饋信號(hào)表達(dá)式、QPSK調(diào)制原理以及復(fù)數(shù)表達(dá)式來(lái)實(shí)現(xiàn)SA的定向發(fā)送，先導(dǎo)致QPSK調(diào)制基帶信號(hào)幅度加權(quán)來(lái)實(shí)現(xiàn)波束形成的數(shù)學(xué)表達(dá)式，在給出調(diào)試電路圖，利用此電路圖來(lái)實(shí)現(xiàn)SA定向發(fā)送。

2.3 改進(jìn)方案

GSM主要用于語(yǔ)音業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)傳輸速率約為9.6kbit/s，發(fā)展到GPRS數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到171.2kbit/s，由于頻譜效率的存在，同時(shí)考慮到運(yùn)營(yíng)商的效益，一個(gè)數(shù)據(jù)用戶不可能同時(shí)包含8個(gè)語(yǔ)音時(shí)隙，只能滿足部分移動(dòng)通訊網(wǎng)的需求，在TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)中，ing卻規(guī)定采用智能天線以及聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)，但是在研究中發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)方法和應(yīng)用智能評(píng)估方法很難以找到，因此在實(shí)際應(yīng)用中一般僅使用智能天線和聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)的一種，在多用戶情況下，TD-SCDMA系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)速率與標(biāo)準(zhǔn)值之間存在很大的差距，容易受到干擾的影響，在特定環(huán)境下，智能天線性能難以達(dá)到空分多址的應(yīng)用要求，CDMA方式的主要技術(shù)卻顯示調(diào)試方式功率低，系統(tǒng)容量下降，因此需要里歐用高級(jí)技術(shù)改變這種情況，語(yǔ)音采用CDMA形式，高速數(shù)據(jù)通過(guò)TDMA方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，本文研究高速下行分組技術(shù)的技術(shù)高進(jìn)方案，規(guī)定智能天線在某一時(shí)刻屬于定向波束，避免CDMA自干擾的影響。

圖1是TD-SCDMA的標(biāo)準(zhǔn)幀結(jié)構(gòu)，在改進(jìn)方案中，取TS1和TS4為上行時(shí)隙，其所對(duì)應(yīng)的下行時(shí)隙分別為TS2和TS3與TS5和TS6，其他時(shí)隙保持不變，前面給出的中置序列作為每個(gè)時(shí)隙的訓(xùn)練序列，訓(xùn)練系列的碼片數(shù)為144，上行時(shí)序繼續(xù)保持標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定方式，最多允許8個(gè)用戶，基站將接受到3路多徑信號(hào)，最強(qiáng)一徑信號(hào)的來(lái)波方向通過(guò)上行突發(fā)中的中置逆調(diào)試確定，不存在多徑衰落。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文先概述了高速下行分組接入技術(shù)，分析高速下行可提供的速率，并研究了智能天線對(duì)高速下行分組接入技術(shù)的影響，講述高速下行分組接入技術(shù)在TD-SCDMA中的應(yīng)用改進(jìn)方案。高速下行分組接入技術(shù)在TD-SCDMA中的應(yīng)用不僅僅是提升了數(shù)據(jù)的傳輸速率，保證系統(tǒng)的后向兼容性，同時(shí)在更高的頻譜利用率上降低了運(yùn)營(yíng)成本，當(dāng)然此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用并不是一蹴而就的，在組網(wǎng)應(yīng)用中還會(huì)遇到一些問(wèn)題，這些還需要更多的人共同去解決。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 張俊輝，陳賢亮. TD-SCDMA高速下行分組接入技術(shù)[J]. 通信技術(shù)，2007，40（06）：11-13

[2] 李靜海，梅順良，程曉晟等. TD-SCDMA HSDPA終端的實(shí)現(xiàn)[J]. 移動(dòng)通信，2007，31（08）：41-44

[3] 崔杰，常永宇，劉淑慧，等. 基于TD-HSDPA系統(tǒng)的新型調(diào)度算法[J]. 通信學(xué)報(bào)，2010，31（03）：75-81

[4] 平驍卓，饒龍記，葛寶忠，等. cdma2000 lx基站接收機(jī)靈敏度與蜂窩呼吸擴(kuò)張的分析[J]. 石家莊：無(wú)線電工程，2004，15（11）：14-16

[5] 吳群英，李世鶴，等. 時(shí)延角度擴(kuò)散信道中TD.SCDMA系統(tǒng)下行波束技術(shù)[J]. 北京：信號(hào)處理，2002，18（05）：427-430

[6] 堵久輝，曾云寶，等. 智能天線下TDD—CDMA系統(tǒng)HSDPA容量研究. 北京：電路與系統(tǒng)學(xué)報(bào)，2008，12（01）：97-101

[7] 顧杰等. 智能天線發(fā)射數(shù)字多波束形成方法研究[J]. 北京：電波科學(xué)學(xué)報(bào)，2002，21（08）：381-385