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探索HSDPA技术(下) 解说混合式自动重送请求技术

52RD.com 2006年4月26日 韦广容            评论:3条 查看 我来说两句
  

在前两期杂志中,已分别为各位介绍了上下行实体频道架构,及传输时所涉及的调变、编码及资料速率等技术,这一期则是主要介绍HARQ(混合式自动重送请求),另外还有MAC层的封包排程功能、HSDPA的测试模型与参考频道等,最后,展望Release6Release7,点出HSDPA的下一步发展。

 

混合式自动重送请求(混合式ARQHARQ)是一种结合了前馈式错误修正(Feed-forward Error CorrectionFEC)ARQ方法的技术,可以由前一个失败的尝试中存下有用的资讯,供之后的解码使用。HARQ是一种隐含的连结调适技术,相对于AMC使用明确的C/I或类似的量测结果来设定调变与编码的格式,HARQ则是使用连结层的确认机制(ACK/NACK)来决定是否要重送。换个方式来说,AMC会提供粗略的资料速率选择,而HARQ则会依据频道的状况,提供较精细的资料速率调整(1)

HARQ重新传送

重新传送的时候,HARQ会使用与初次传送相同的传输区块集来进行,因此具有同样的资讯位元数,但是可能会使用不同的调变方法、频道码集(包括频道码集的大小)或发射功率。如此一来,重送时可以使用的频道位元数可能会与初次传送的不同(频道位元数就是实际在空中介面上传送的位元数)。此外,即使频道位元数不变,频道位元集(Channel-Bit Set)也可能会不相同。

为了将额外重送请求的次数降到最低,HARQ会使用两种「Soft-combining」方法的其中一种来确保讯息可以被顺利地解码:

Chase Combining(CC):做法是送出一个与侦测出错误的封包完全相同的封包;解码器在解码之前会先将所有收到的封包合在一起。

‧递增冗余(IR):做法是渐进地送出不同组的位元,以便与原始的那一组位元合在一起,如此一来就可以增加冗余的资料量,也就比较可能可以回復因无线传输所造成的错误。

使用递增冗余法

15说明了IR方法是如何运作的,为了简化起见,这个例子中假设理论上的IR缓冲区大小为每个程序10个位元,且只有一个程序。CRC加进去之后,原始资料(4个位元)会对应到图中的资料区块,在第一个比率匹配阶段中,该资料会用1/3的比率进行编码,然后加以打孔,此时,输出位元数会与IR缓冲区的大小相匹配,在此例中为10个位元。

第二个比率匹配阶段(冗余版本的选择)会再将资料打孔一次,资料可被分成不同的资料集,每一个都会对应到不同的RV,此处是以深、中、浅3个灰阶来显示。在任何一次的传送动作中,只会送出这些资料集的其中一个。

5个深灰色的位元(RV=0)会透过空中介面(OTA)送出,得到4/5的有效编码比率,也就是说,就每个原始的资料位元而言,会由OTA送出1+1/4个位元。资料到达UE之后会被解调出来,并填补一些多余的位元(Dummy Bit),然后塞入IR缓冲区中。接着该资料会被解码(可能会有一些错误),得出如图2左上方所示的4个有条纹(原始资料)的位元。此区块会与CRC做比对检查,如果发现错误的话,会将该资料储存下来,并且送出一个NACK请求重送。

重新传送的时候,会採用不同的RV或打孔方法,并透过空中介面送出5个中灰色的位元。在UE端,中灰色的位元会与原始传送的深灰色位元重新组合起来,提供2/5的有效编码比率。现在,对每个资料位元来说,会有2+1/2个位元可用来解码,因此可以提高解码的成功率。但是,如果结果与CRC比对检查之后,该区块还是有错误存在的话,重送的程序就会再重来一次。

再次重送时会再使用另一个RV或打孔方法,现在是以浅灰色的位元来表示。这些位元也是以OTA的方式送出,然后在UE端与第一次和第二次传送的深灰色和中灰色位元重新组合起来。请注意,新的RV会提供额外的冗余资料,即使部分或全部编码过的位元与先前送出的编码位元有重复亦然。在第三次传送之后,有效的编码比率为4/15,也就是每个资料位元现在会变成3+3/4个位元。该资料最后终于能正确地解码出来,并送回一个ACK加以确认。如果不是这样的话(区块中还是有错误存在),那么就会再送出一个NACK,然后又会送出更多的RV,一切端视一个区块所允许的最高传送次数而定。

如果是16QAM格式的话,不同的RV可能不只会对应到不同的打孔方法,而且也会对应到不同的星座图版本或重新安排方式。

Inter-TTI的间隔

HSDPA的传输时间间隔(TTI)固定为2ms,相当于一个子讯框的长度。nter-TTI的间隔指的是到同一个UE的两次传送间的TTI(或子讯框)数目,如图3所示。

UE必须支援的最小Inter-TTI间隔为123,该值取决于HS-DSCH的类别(接下来会定义)Inter-TTI最小间隔为1UE应该可以在每个子讯框中接收资料;间隔为2UE则为每隔一个子讯框;间隔为3UE则为每隔两个子讯框,因此,最有能力的UE是最小Inter-TTI间隔为1UE

HARQ的程序

HSDPA系统不会重送一个资料区块,除非收到了该资料的ACKNACKBTS大约要花5个子讯框的时间长度,才能收到指出UE是否有正确地收到BTS送出之资料的相关ACK/NACK回应,因此,对单一个HARQ程序来说,Inter-TTI的间隔最少为6

为了避免送出资料区块到收到ACK/NACK回应之间(也就是延迟期间)的时间浪费(它会降低资料流通率),可以同时执行多个独立的HARQ程序,这样就可以提高传送到特定UE的资料速率了。

4是两个HARQ程序且Inter-TTI的间隔为3,每一个HARQ程序都会指定一个识别码(图中的P=01),以便让发射器和接收器上的HARQ程序能够相互辨认。新的资料指示器(NDI)能用来区分不同的资料区块,HS-SCCH会在同一个程序中,透过切换NDI的值为01来指示是否有新的资料被送出。在这个范例中,程序1收到了一个NACK,因此会重送该封包,NDI的值会保持在0

如果Inter-TTI的间隔等于2,且使用3HARQ程序(5)的话,其资料流通率会是Inter-TTI间隔为3且使用两个HARQ程序(4)1.5倍。

最小的Inter-TTI间隔为3UE必须要能支援2HARQ程序,最小的Inter-TTI间隔为2UE必须要能支援3HARQ程序,而最小的Inter-TTI间隔为1UE则必须要能支援6HARQ程序,这也是可以同时传送的最大程序数目。软记忆区(Soft Memory)会分割给不同的HARQ程序使用,BTS可以选择任一个程序数目,最多只能到该UE类别所能处理的最大程序数。

至于一个UE所能支援的最小间隔值为何,会取决于HS-DSCH的类别(1)。请注意,类别1112UE只能支援QPSK

MAC层的封包排程功能

除了频道编码与实体层和传输层的改变之外,HSDPA还做了另一项改变以支援快速的封包传送,那就是将封包排程功能由网路控制器改到Node-B(BTS)MAC层来执行。

封包排程演算法会将无线频道的状况(依据所有相关UE送来的CQI),以及需要传送给不同使用者的资料量等因素列入考虑。服务无线频道状况最佳的UE固然可以将资料流通率提到最高,但显然地在排程时也需要顾及某种程度的公平性。此外,还有一些因素也是排程演算法需要加以考虑的,例如服务的品质。实际的资料流通率主要还是取决于所使用的封包排程演算法。

HSDPA的排程、调变和编码调适,以及HARQ重送等皆很快速,因为这些会在尽可能靠近空中介面的地方进行,而且会使用长度短的讯框。有快速的排程功能才有可能追踪快速频道的变动。

HSDPA的测试模型与参考频道

符合性规格中已经加入一个新的BTS传输测试模型-Test Model 5,可用来测试支援HSDPA16QAM调变之BTS的误差向量值(EVM),它包含842HS-PDSCH频道,视BTS的能力而定(参考3GPP TS 25.141 6.1.1.4A)

就测试UE接收器与效能的要求而言,HSDPARelease5中定义了5组的固定参考频道(FRC),类似于Release99中定义的参考量测频道(RMC)(参考3GPP TS 25.101 9)Release6中又加入了第6组的FRC,不同的UE类别需使用不同组的HSDPA FRC

FRC H-Set1适用于HS-DSCH类别1和2的UE

FRC H-Set2适用于HS-DSCH类别3和4的UE

FRC H-Set3适用于HS-DSCH类别5和6的UE

FRC H-Set4适用于HS-DSCH类别11的UE

FRC H-Set5适用于HS-DSCH类别12的UE

FRC H-Set6适用于HS-DSCH类别7和8的UE

2出自于HSDPA的规格,说明的是FRC H-Set3。图6则列出了对应的编码。

W-CDMA不断更新

W-CDMA Release5中加入了HSDPA技术,以提高下行数据传输的资料流通率及系统效率。HSDPA带来的主要改变包括增加新的高速数据频道、结合分时多工与分码多工技术、使用适应性调变与编码及混合式ARQ技术,以及将MAC层的排程功能改到Node-B执行等。若能充分瞭解这些改变,设计和测试工程师就可以开始着手将HSDPA成功地实作到基地台和UE中了。

展望Release6,虽然其内容还在最后定案的阶段,但针对无线介面所设计的最重要功能就是增强上行网路的专用频道(Enhanced Uplink for Dedicated CannelEUDCH),或是较为人熟知的高速上行封包存取(High Speed Uplink Packet AccessHSUPA)技术。这项技术与HSDPA类似,只是改为提高上行网路的覆盖率和资料流通率,以及缩短其延迟间隔。Release7很可能会包含多重输入、多重输出(MIMO)的天线,以支援更高的资料速率,可被视为HSDPA的增强版。

(本文作者任职于安捷伦)

(52RD.com)
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评 论
3楼 guomindang 发表于 2009-4-18 14:45 回复
同意楼上两位
2楼 52RD网友 203.125.*.* 发表于 2009-2-25 17:04 回复
同意1楼的观点
1楼 52RD网友 210.22.*.* 发表于 2007-8-12 15:33 回复
文字看上去是用机器从英语翻译过来的。
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