(2)HS-DSCH、HS-PDSCH、HS-SCCH和HS-SICH的实现
一个终端对应的只有一个HS-DSCH,不同的终端可以通过时分复用或者码分复用来共享HS-DSCH信道。在HS-DSCH传输信道上每次只传送一个传输块。CRC的长度固定为24比特,信道编码采用1/3 Turbo方式。HS-DSCH映射的物理信道是HS-PDSCH,扩频因子可以使用SF=1或者SF=16,调制方式可以采用QPSK或者16QAM。HS-PDSCH功率控制由网络侧根据编码调制方式和HS-SICH上的TPC综合决定。
HS-SCCH是一个物理信道,是HSDPA专用的下行控制信道。它使用的扩频因子为SF=16,调制方式采用QPSK。HS-SCCH承载着所有HSDPA相关物理层的配置信息和控制信息。终端根据HS-SCCH的配置信息接收HSDPA的下行数据。HS-SCCH信道上的配置信息主要包括UE_TD、TFRI、HARQ、HS-SICH上行同步和功控等相关信息。UE_ID用于表示当前配置信息所属的终端。TFRI主要包括码道、时隙的分配信息,传输块大小和调制方式信息,分别用于指示终端下一次接收HSDPA数据所使用HS-PDSCH的码道、时隙位置,传输块的大小和调制方式是QPSK还是16QAM。HARQ相关信息包括HARQ进程信息、新数据指示信息和冗余版本信息。新数据指示信息表明此次数据是新数据还是重发数据。当前终端收到HS-SCCH信道信息时刻必须比为HS-PDSCH配置的第一个时隙提前至少3个时隙的时间,并且TD-SCDMA的上、下行导频时隙不在计算之内。HS-SCCH的初始发射功率由网络侧决定。HS-SCCH的闭环功率控制由HS-SICH信道上的TPC(传输功率控制)信息控制。
HS-SICH是一个物理信道,是TD-SCDMA HSDPA专用的上行控制信道。它使用的扩频因子为SF=16,调制方式采用QPSK。HS-SICH信道用于反馈相关上行信息,主要包括CQI(信道质量指示)和ACK/NACK。为了支持HARQ的反馈信息,终端在接收到HSDPA数据后需要向网络发送ACK或者NACK。终端将1比特的反馈信息通过重复的方式编码成36比特,以提高反馈信息传送的可靠性。终端根据测量的结果选择RTBS(推荐传输块大小)和RMF(推荐调制方式)。RTBS采用R-M编码方式将6比特信息转换成32比特,RMF则采用重复的方式将1比特编码成16比特。RTBS和RMF的组合就是CQI。当前终端发送HS-SICH信道信息时刻必须比其对应的HS-PDSCH配置的最后一个时隙滞后至少9个时隙的时间,并且TD-SCDMA的上、下行导频时隙不在计算之内。HS-SICH的上行开环功控由网络侧配置期望接收功率和终端测量路损得到。HS-SICH闭环功控由HS-SCCH上的TPC(传输功率控制)信息控制。HS-SICH初始上行同步根据相关DPCH,以后的上行同步取决于HS-SCCH上的SS控制字。
(3)HSDPA数据传送典型过程
终端用户需要HSDPA相关服务时,首先发起PDP上下文激活的信令流程。在此信令过程中,网络侧给终端配置了与HSDPA相关的HS-SCCH、HS-SICH信息。
当需要在HS-PDSCH传送HSDPA下行数据时,网络侧根据各个用户的信道条件、各个用户在缓冲区内的剩余数据量、自从上次某个用户服务后所经过的时间以及哪些用户的重传还没有执行等因素选择合适的用户。网络侧先在HS-SCCH上发送用户标识信息、用来传送数据的HS-PDSCH的配置信息。
终端在收到HS-SCCH后,根据上面携带的用户标识来判断此HSDPA数据是否属于自己。如果属于自己,则根据HS-SCCH所指示的HS-PDSCH的配置情况进行数据接收。终端根据接收到的数据和测量结果在HS-SICH上向网络反馈结果,用以指示数据传输的是否成功,并且指示网络侧在下一次的数据传输中采用那种CQI。
网络侧在收到终端HS-SICH上的信息后,进行后续数据的传输或者当前数据的重传。
用户希望结束HSDPA数据服务时,终端发起PDP上下文去激活的信令流程。在此信令过程中,网络侧将释放所有的HSDPA相关的配置。
3、TD-SCDMA HSDPA终端解决方案
本方案是在T3G(天?科技)公司TD-SCDMA/GSM自动双模解决方案基础上讨论TD-SCDMA HSDPA(高速下行分组接入技术)的实现。
由于HSDPA主要是满足用户高速下行数据的应用要求,物理层需要在很短的TTI内把数据解调出来传送给上层,这就要求下行的处理能力强,而且速度必须快。本方案的物理层采用单独的内核和操作系统,高层协议采用另外的内核和操作系统。HSDPA数据的处理和反馈速度要求非常快,为了加快终端和网络的实时性,把所有的HARQ功能都放在终端的物理层来实现。在HARQ的实现过程中,终端如果无法正确解码HADPA数据,就会给网络侧回复NACK信息。同时会将这部分HSDPA数据软比特缓存起来,以便和接收到的重发数据一起解码而获得最好的效果。由于HSDPA的数据量相当大,这就要求物理层同时具备很大的存储空间。
为了实现HSDPA,在MAC中增加了MAC-hs实体来实现重排功能。当MAC-hs收到的HSDPA数据块的TSN不连续时就需要缓存暂时无法上传给拆分实体的数据,因此也需要额外的缓存空间。
本方案硬件平台框图如图2所示:

图2 TD-SCDMA HSDPA参考硬件平台
在协议栈方面,在基于T3G原有的TD-SCDMA/GSM双模协议栈的基础上增加了支持HSDPA的功能。根据3GPP标准的定义,在MAC层增加了MAC-hs实体,增加了对HS-DSCH的支持。在物理层也根据标准的定义增加了对HS-PDSCH、HS-SCCH和HS-SICH相关编解码的支持。增加了RRC层和MAC层、物理层接口对HSDPA的支持。从而实现了对HARQ、16QAM和AMC的支持。本方案将所有HARQ的功能都放在物理层的独立的内核来处理,反馈信息ACK/NACK不需要从MAC传送到物理层后再发送给网络侧,大大增加了HSDPA相关处理和反馈的实时性。TD-SCDMA HSDPA相关的协议栈结构如图3所示:

图3 TD-SCDMA HSDPA相关的协议栈结构
4、总结
经过多年的努力,TD-SCDMA标准已经越来越受到国际的认可和支持。TD-SCDMA系统HSDPA的实现能够大大加强其在3G国际标准里的竞争力。TD-SCDMA HSDPA终端的实现和产业化是其中很关键的一环。
TD-SCDMA终端如果能够配合网络实现HARQ、高阶调制、AMC和快速调度等功能,将会更好的支持高速下行数据业务??HSDPA。同时,芯片集成度的增高、进一步的高阶调制技术、MIMO技术等的研究和实现必将为TD-SCDMA高速数据业务进一步发展提供更多的空间。
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