TD-HSPA是什么

TD-SCDMA在中国已经商业化。下行链路使用高速分组共享数据信道来承载每个小区中多个用户的下行链路数据，上行链路使用增强型分组上行链路信道来承载每个小区中多个用户的上行链路数据。

目前，TD-SCDMA在国内已经商业化。工业和信息化部近日发布的数据显示，截至2010年12月，中国3G手机用户总数已达4705万。中国移动发布的官方数据显示，截至12月底，中国移动3G手机用户数量为2070.2万，TD-SCDMA(简称TD)在三大3G网络中占据领先地位。

为了进一步提高系统的性能，为日益成为业务主要增长点的数据业务提供更好更强的服务，满足3G用户对互联网等数据业务的需求，TD-SCDMA必须不断增强承载分组数据业务的能力，提供更高的传输速率和更小的传输延迟。

中国通信标准协会(CCSA)作为时分同步码分多址技术标准的主要研究机构，围绕这一需求进行了充分的研究。从2005年到2006年，建立了第三代和第四代移动通信标准的国际标准化组织3GPP，采纳了CCSA的研究成果，发布了TD-SCDMA标准的Rel.5版——HSDPA技术标准。HSDPA大大提高了TD-SCDMA下行的吞吐效率，特别适合上下行流量不对称的数据业务，如FTP、web浏览等。

背景

随着互联网技术的发展，一些新技术和新业务对TD-SCDMA上行链路的吞吐量提出了新的要求，分组业务的不对称特性被打破。在此背景下，CCSA启动了对TD-SCDMA高速上行分组接入(HSUPA)技术标准的研究，该标准于2007年被3GPP采用，成为TD-SCDMA国际标准Rel.7版的主要特色。

道明HSDPA和道明HSUPA合称为道明HSPA。时分HSPA是对时分同步码分多址技术的综合增强，大大提高了其上行和下行分组数据传输能力。

随着市场需求和技术的发展，时分同步码分多址的技术能力也在不断提高。CCSA基本完成了TD-HSPA+的技术标准制定，已纳入3GPPRel.8版本。

TD-HSPA的关键技术

HSDPA电信和HSUPA电信都采用共享信道的机制来承载数据业务。使用基站进行快速调度，减少反馈延迟；采用高阶调制(16QAM)、自适应调制编码(AMC)和HARQ技术，辅以必要的功率控制和上行同步，提高了接口in 空的吞吐量，降低了误码率，提高了系统整体性能。

(1)物理层共享信道

在TD-HSPA中，下行链路采用高速分组共享数据信道(HS-PSDCH)来承载每个小区中多个用户的下行数据，上行链路采用增强型分组上行链路信道(E-PUCH)来承载每个小区中多个用户的上行数据。通过共享信道，多个用户可以以分时方式重用同一信道的资源。一方面提高了无线资源的利用效率，另一方面选择信道条件最好的用户使用信道，从而提高了系统的整体吞吐量。此外，还引入了HS-SCCH、HS-SICH、E-AGCH、E-HICH、E-RUCCH等五个公共控制信道，帮助实现空接口的HSPA业务。

每个物理信道的特征和结构将在第2章中详细描述。

(2)基站的快速调度

在TD-HSPA系统中，用户的调度权仍然在NodeB中，比R4系统中RNC分配资源的传统方式更有效、更快捷。

对于资源调度，关键问题是调度算法。一般来说，常用的算法如下:

① MaxC/I或MaxSINR算法；

②比例公平算法；

③ RoundRobin算法。

基站调度通常采用最大载波干扰比、比例公平和轮询算法。轮询算法是最简单的调度算法，它给小区内的每个UE相同的调度机会，即平等的使用HSPA资源的机会，可以认为是给了系统公平性的上限。

最大载波干扰比算法优先调度小区内当前信道条件最好的UE，使小区始终使用资源以高编码效率和良好的调制方式传输数据，自然会达到最佳的系统吞吐量。因此，最大载波干扰比算法给出了系统吞吐量的上限。

比例公平算法要兼顾用户公平和最大效率，在保证一定公平的前提下追求系统的最大吞吐量，是实际系统中最常用的调度算法。

需要注意的是，HSDPA业务的调度全部由基站完成，基站为每个UE分配下行传输机会、子帧时隙、编码信道(OVSF)、调制编码方式等。除了基站调度之外，HSUPA业务的调度还包括UE自身的调度，即UE收到NodeB的调度信息后，要整合自己不同的业务队列，对数据进行打包，并决定自己的传输格式。这就是HSUPA调度和HSDPA调度的区别。

TD-HSPA每5毫秒调度一次(最小传输间隔)，信道-时隙复用在不同用户之间执行。时分复用允许用户在时隙之间共享和复用，码分复用允许用户在同一时隙的不同码道上复用。因此，调度算法应该支持这种复用特性，并在扇区吞吐量和用户性能之间做出折衷，以便根据不同的性能目标灵活选择不同的计算策略。

(3)自动调制和编码

自适应调制编码是指根据无线信道的实时变化，自适应选择合适的调制编码方法。基站应该根据用户的实时信道质量选择最合适的调制和编码方法，使用户能够达到尽可能高的数据速率。例如，当用户处于较好的通信场所时，用户可以采用比特率为3/4的16QAM的信道编码方法，并采用较高的穿孔率，从而获得较高的传输速率。当用户处于较差的通信场所时，用户采用1/4比特率的QPSK信道编码方案，采用较低的穿孔率或不穿孔，以保证误码率控制在系统设计阈值以下，以保证通信质量。

(4)混合自动重复请求(HARQ)

HARQ技术可以在HSDPA带来巨大的吞吐量和延迟性能收益，这一重要技术在HSUPA仍在使用。快速HARQ允许基站快速请求重传接收到的错误数据，HARQ功能在基站终止。这样，快速HARQ的重传时延远低于RLC(无线链路控制子层)，大大降低了TCP/IP和时延敏感业务的时延抖动。在解码之前，NodeB将重传的信息与原来传输的信息进行合并，通常称为软合并。软合并可以增加特定数据速率的容量和覆盖范围。

混合自动重复请求(HARQ)是一种结合前向纠错编码(FEC)和自动反馈重传(ARQ)的纠错方法。在HARQ，发送方将发送带有一定冗余信息的数据，接收方将首先检查并纠正错误。如果发现无法正确解码，将要求发送方再次发送数据。HARQ易于实现，通过多次反馈重传，整个系统的误码率可以很低。HARQ机制可分为第一类HARQ、第二类HARQ和第三类HARQ。

第一类HARQ是指纠错不成功后，接收端丢弃接收到的数据包，请求发送端重传。重新传输的数据包与上次发送的数据包完全相同，包括信息位和冗余位。

第二类HARQ是一种增量延迟重传机制。在第二类HARQ中，接收到的错误数据包不会被立即丢弃。在接收到重传的数据包后，接收器将把重传的数据包和错误数据包组合在一起，然后解码。通过两次合并有用信息，可以大大提高纠错能力。第二类HARQ的重传数据包只有在与第一次传输的数据包组合后才能解码，不能单独解码。

三型HARQ是二型HARQ的改进方案。改进的重传数据分组可以被自解码，也就是说，它可以与第一次传输的数据组合以形成具有更大冗余信息的数据分组用于解码。所以三型HARQ的编码方法每次都要精心设计。

假设每次传输的误码率不变，HARQ可以通过多次重传成倍降低空中接口的误码率，提高数据传输质量，因此是TD-HSPA/HSPA+乃至LTE系统中不可缺少的关键技术。

时域HSPA物理层介绍

TD-HSPA的空中的接口，即UE与网络之间的Uu接口，与之前版本的TD-SCDMA兼容，由L1、L2、L3层组成。本章重点介绍时分HSPA的物理层。

物理层定义物理信道。在时分双工模式下，物理信道由代码、频率和时隙决定。物理层的行为由RRC层控制。物理层向MAC层提供不同的传输通道。传输信道的特性和具体参数由信息在无线接口上的传输方式决定，如共享传输或专用传输，因此传输信道分为多种类型。

物理层为更高层提供数据传输服务，利用MAC子层的传输通道实现。在TD-HSPA和TD-HSPA+技术中，为了提供数据传输业务，物理层不仅完成了传统的TD-SCDMA物理层功能，还增加了与高速分组接入相关的功能，主要包括:

-HS-DSCH和东DCH频道的混合ARQ(HARQ)软组合；

物理信道，如HS-PDSCH、HS-SICH、HS-SCCH、E-PUCH、E-RUCCH、E-AGCH、E-HICH等。

同时分同步码分多址一样，时分HSPA采用直接序列扩频码分多址，码片速率为1.28码片/秒，扩频带宽为1.6兆赫..采用TDD(时分双工)模式，该双工模式下的前向链路(下行链路)和反向链路(上行链路)的信息以相同载频的不同时间间隔传输。因此，在TDD模式下，物理信道中的时隙被分成发送和接收部分，并且前向和反向信息被交替发送。

R4版的TD-SCDMA采用QPSK和8PSK调制。在HSPA阶段，系统分别支持HSDPA、MBMS和HSUPA的16QAM调制，其整形滤波器采用滚降系数为0.22的根升余弦滤波器。

在TD-HSPA，新增的物理层流程包括HS-DSCH传输相关流程和DCH传输相关流程。

在时分HSPA中，物理层需要测量无线电特性，如FER、信号干扰比和干扰功率，并将它们报告给更高层和网络。这些测量包括:时分同步码分多址小区间切换的切换测量、切换到GSM900/GSM1800的测量过程、高速SICH的接收质量测量、用户设备发射功率裕度的测量过程等。

传输通道是物理层向更高层提供的服务，使MAC子层能够根据数据的不同特性在空的接口上传输数据。HS-DSCH和东DCH是TD-HSPA两个新的公共传输通道。

高速下行共享信道(HS-DSCH)是由多个用户设备共享的下行传输信道。HS-DSCH与下行链路物理信道DPCH和一个或多个高速共享控制物理信道(HS-SCCH)相关联。

增强型专用信道(E-DCH)用于承载高速上行数据，是由多个用户设备共享的上行传输信道。E-DCH与上行链路物理信道DPCH和一个或多个上行链路增强控制信道(E-UCCH)相关联，用于发送与上行链路增强相关的信令信息。