《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁(yè) > 通信與網(wǎng)絡(luò) > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > HSDPA流量和覆蓋研究
HSDPA流量和覆蓋研究
摘要: 通過(guò)研究分析HSDPA的鏈路預(yù)算、系統(tǒng)特性,并與傳統(tǒng)的R99分組業(yè)務(wù)做比較,得到運(yùn)營(yíng)商最關(guān)心的HSDPA流量與覆蓋的關(guān)系。
Abstract:
Key words :
</a>HSDPA" title="HSDPA">HSDPA" title="HSDPA">HSDPA)技術(shù)針對(duì)用戶高速下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的要求,基于鏈路自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)和混合ARQ技術(shù)來(lái)獲得更高的流量和高峰值速率、減少傳輸?shù)却龝r(shí)間。

  由于采用新的技術(shù),使得HSDPA在流量和覆蓋上與基于R99協(xié)議的PS業(yè)務(wù)存在著一定的差別。本文將通過(guò)鏈路預(yù)算和系統(tǒng)仿真,研究HSDPA技術(shù)無(wú)線性能以及組網(wǎng)策略。

  二、 HSDPA關(guān)鍵技術(shù)描述

  與R99架構(gòu)相比,HSDPA引入了短的傳輸時(shí)間間隔(TTI=2ms)、自適應(yīng)調(diào)制和編碼(AMC:Adaptive Modulation and Coding)、多碼發(fā)射和快速物理層(L1)混合ARQ(HARQ:Hybrid Automatic Repeat reQuest),并將分組調(diào)度器從RNC移到Node B中,以在Node B中實(shí)現(xiàn)MAC-hs協(xié)議控制的快速分組調(diào)度。

表 1 HSDPA與R99關(guān)鍵技術(shù)對(duì)比


  HSDPA使用服務(wù)小區(qū)更新即硬切換。HS-PDSCH信道不支持軟切換,因此沒(méi)有切換增益。處于小區(qū)邊緣的HSDPA用戶可以使用硬切換或者使用CELL_DCH(HS-PDSCH)到CELL_DCH(DCH)狀態(tài)遷移的方式進(jìn)行小區(qū)切換。

  16QAM調(diào)制方式可以大大提高系統(tǒng)的頻譜效率(約為QPSK的2倍)。

  AMC使得Node B能夠根據(jù)UE反饋的信道狀況及時(shí)地調(diào)整不同的調(diào)制方式(QPSK、16QAM)和編碼速率,從而使得數(shù)據(jù)傳輸能及時(shí)跟上信道的變化狀況,這是一種較好的鏈路自適應(yīng)技術(shù)。

  HARQ是一種前向糾錯(cuò)FEC和重傳相結(jié)合的技術(shù)。它可以根據(jù)鏈路的狀況快速地調(diào)整信道的傳輸速率并實(shí)現(xiàn)FEC與重傳的結(jié)合,物理層HARQ受高層控制。

  Bit Scrambling可以避免在傳輸中產(chǎn)生長(zhǎng)“0”/“1”的情況,從而可以減少傳輸及接收錯(cuò)誤,比特加擾不影響傳輸帶寬。

  MAC-hs流控功能使得RNC發(fā)送到Node B的數(shù)據(jù)流量保持在一定的狀態(tài),不會(huì)因?yàn)镹ode B的緩沖不夠而導(dǎo)致待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)丟失。每當(dāng)RNC有數(shù)據(jù)需要發(fā)送到Node B時(shí),RNC會(huì)先發(fā)送請(qǐng)求到Node B,只有Node B的緩沖池有一定空閑空間時(shí)才允許RNC發(fā)送數(shù)據(jù)。

  三、 HSDPA鏈路預(yù)算分析

  由此,我們可以對(duì)預(yù)算過(guò)程進(jìn)行分析,得到不同速率情況下的覆蓋效果變化分析,如圖1所示。在進(jìn)行預(yù)算過(guò)程仿真之后,我們可以考慮利用仿真平臺(tái)仿真得到較低速率HSDPA信道連續(xù)覆蓋的覆蓋距離,對(duì)HSDPA的城區(qū)覆蓋情況進(jìn)行評(píng)估。

圖 1 小區(qū)平均最低的吞吐率和覆蓋比例的關(guān)系圖

  
        在圖 1中,可以看出當(dāng)HSDPA業(yè)務(wù)信道的速率降到250~300kbps左右時(shí),可以覆蓋到密集城區(qū)的小區(qū)邊沿,就是說(shuō)可以形成100%的連續(xù)覆蓋。根據(jù)實(shí)際可能的無(wú)線環(huán)境恰當(dāng)設(shè)置正交因子,可以得到如圖1所示的典型的小區(qū)最低平均流量和覆蓋比例的關(guān)系變化圖。當(dāng)HSDPA覆蓋率加大時(shí),相當(dāng)于UE會(huì)遠(yuǎn)離基站,此時(shí)需要HSDPA對(duì)承載速率進(jìn)行調(diào)整,通過(guò)降低速率以滿足UE對(duì)業(yè)務(wù)的質(zhì)量要求,降低系統(tǒng)的流量。從圖 1可以看到,當(dāng)UE處于基站近點(diǎn)的時(shí)候,小區(qū)的HSDPA的流量明顯上升,可以發(fā)揮出HSDPA的高速下載功能。當(dāng)HSDPA用戶處于小區(qū)邊緣時(shí),外來(lái)干擾變大,我們可以通過(guò)觀察Ior/Ioc的變化,考察HSDPA用戶在小區(qū)邊緣時(shí)的系統(tǒng)性能。

  從圖 2可以看出,當(dāng)用戶收到的外來(lái)干擾較小的時(shí)候,在保證一定的覆蓋率的情況下,HSDPA支持的極限流量就越大。所以為了保證HSDPA的資源充分利用,通過(guò)接納控制使得處于有利位置的UE獲得HSDPA資源,對(duì)于遠(yuǎn)離基站、信道環(huán)境惡劣的UE,可以通過(guò)降低HSDPA的信息速率或者將信道切換到其他專用信道的PS業(yè)務(wù)承載來(lái)處理。

圖2不同外來(lái)干擾對(duì)HSDPA流量/覆蓋率的影響


  四、 HSDPA系統(tǒng)仿真分析

  由于HS-PDSCH使用SF=16的擴(kuò)頻因子,其處理增益要小一些,因此其系統(tǒng)覆蓋半徑比CS12.2k話音(SF=128)要小,但比PS384k(SF=8)大。基本上可以認(rèn)為HSDPA的系統(tǒng)覆蓋半徑與R99的低速PS業(yè)務(wù)一致。

  通過(guò)系統(tǒng)仿真結(jié)果可以得到,HSDPA在低速業(yè)務(wù)時(shí)(例如250~300kbps),基本可以達(dá)到與12.2k語(yǔ)音業(yè)務(wù)的同心圓覆蓋,這是因?yàn)镠SDPA可以為一個(gè)鏈接提供較大的信道功率。城區(qū)建站一般的小區(qū)半徑是700米左右,在這個(gè)范圍內(nèi),可以認(rèn)為HSDPA的低速業(yè)務(wù)是可以全網(wǎng)覆蓋的。因此,本文沒(méi)有給出具體的絕對(duì)覆蓋半徑,而是以覆蓋率的方式探討HSDPA的流量變化。

  隨著信息速率的提高,調(diào)整站間距的同時(shí)還必須限制高速率HSDPA用戶的范圍,例如當(dāng)速率達(dá)到500kbps時(shí)候,用戶不應(yīng)該遠(yuǎn)離基站,否則會(huì)造成加大信道功率,并對(duì)鄰區(qū)用戶造成較大干擾。

  圖3分析了R99(384k)和HSDPA在覆蓋與流量上的區(qū)別。圖中紅線代表R99的流量,由于碼資源受限,因此在UE靠近基站時(shí),R99的流量達(dá)到上限(7×384k)后就不會(huì)再增加,如果不考慮碼資源受限,則R99的流量曲線見(jiàn)紅色虛線。 
 
  從圖 3可以看到,在近點(diǎn),HSDPA的流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于R99。在45%半徑左右的位置,HSDPA性能下降到與R99相仿的水平,當(dāng)?shù)?0%,進(jìn)入R99的切換區(qū),因此R99獲得切換增益,流量得到補(bǔ)償,因此維持在一個(gè)比較穩(wěn)定的水平。而HSDPA沒(méi)有切換,因此在遠(yuǎn)端其流量將急劇下降。該圖充分顯示了與R99的DCH PS業(yè)務(wù)比較、HSDPA在近點(diǎn)流量上的優(yōu)勢(shì)以及在遠(yuǎn)點(diǎn)覆蓋上的不足。
  五、 HSDPA組網(wǎng)

  對(duì)于未來(lái)的WCDMA業(yè)務(wù),需要網(wǎng)絡(luò)提供從低速率的語(yǔ)音,到高速率下載等多樣化的服務(wù)。從以上章節(jié)的分析得知,HSDPA的特點(diǎn)是在近點(diǎn)可以提供極大的系統(tǒng)流量,但是為了達(dá)到遠(yuǎn)點(diǎn)的覆蓋,HSDPA的流量?jī)?yōu)勢(shì)將不明顯。因此在做網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)候,詳盡分析業(yè)務(wù)需求,合理規(guī)劃HSDPA與傳統(tǒng)的DCH PS業(yè)務(wù)的覆蓋范圍,優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),這是使用HSDPA技術(shù)組網(wǎng)的關(guān)鍵。

圖 4 HSDPA頻率使用策略


  中興通訊HSDPA主要支持雙載方式,部分支持單載方式。HSDPA單載方式是指HSDPA用戶和其他用戶使用同樣的載頻,若輔以高級(jí)無(wú)線資源管理算法,HSDPA用戶可以利用小區(qū)剩余資源,從而提升整個(gè)系統(tǒng)資源利用率;雙載方式是指使用單獨(dú)的載頻吸收高速率的HSDPA用戶。

  在高速業(yè)務(wù)用戶集中并且頻率資源豐富的重點(diǎn)地區(qū),可以使用雙載頻建網(wǎng)方式,即HSDPA單頻組網(wǎng),所有的高速用戶在基站近點(diǎn)使用HSDPA能夠大大提升系統(tǒng)流量,并且因?yàn)槭褂貌煌念l點(diǎn),從而對(duì)同覆蓋的DCH PS業(yè)務(wù)影響不大。但是當(dāng)用戶移動(dòng)到HSDPA覆蓋邊緣,為了保證用戶服務(wù)的連續(xù)性,將進(jìn)行頻間測(cè)量,從HS-DSCH信道進(jìn)行硬切換到DCH信道,對(duì)系統(tǒng)造成一系列的開(kāi)銷,有可能產(chǎn)生意外的風(fēng)險(xiǎn)。

  在頻率資源緊張且HSDPA業(yè)務(wù)要求不是很高的環(huán)境中,可以考慮使用HSDPA與R99使用同頻組網(wǎng),既可以解決對(duì)某些重要用戶對(duì)高速業(yè)務(wù)的需求,又可以節(jié)約寶貴的頻率資源。在近點(diǎn)處,用戶使用HSDPA提高用戶數(shù)據(jù)流量;當(dāng)用戶移動(dòng)到基站覆蓋的遠(yuǎn)點(diǎn)處,HSDPA用戶轉(zhuǎn)換為DCH PS業(yè)務(wù);當(dāng)用戶移到另一個(gè)基站的HSDPA覆蓋區(qū)時(shí),可以將DCH PS業(yè)務(wù)切換到HS-DSCH信道,重新轉(zhuǎn)化為HSDPA業(yè)務(wù)。

  由于中興通訊的WCDMA系列化產(chǎn)品是基于先進(jìn)的R4協(xié)議開(kāi)發(fā),與R99協(xié)議相比,可以非常方便地將系統(tǒng)升級(jí)到支持HSDPA。例如HSDPA的載頻控制、接納控制、功率控制、傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn),無(wú)需硬件改動(dòng),只要軟件升級(jí)就可以完成版本升級(jí)。中興通訊即將推出支持HSDPA的手機(jī)產(chǎn)品,這就使得中興通訊成為從NodeB、RNC,到UE的全面支持HSDPA的設(shè)備供應(yīng)商,提供整套的HSDPA解決方案。

  六、 結(jié)束語(yǔ)

  HSDPA由于其技術(shù)特性,能夠在基站近點(diǎn)提供較大的流量,與R99相比有著明顯的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)本文對(duì)HSDPA的流量與覆蓋的研究,可以得到HSDPA業(yè)務(wù)的使用策略和組網(wǎng)方案,通過(guò)完備的系統(tǒng)設(shè)備升級(jí)方案,發(fā)揮HSDPA業(yè)務(wù)與傳統(tǒng)的DCH PS業(yè)務(wù)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),量身打造不同實(shí)際環(huán)境下的WCDMA精品網(wǎng)絡(luò)。

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。