TD—SCDMA高速下行分组接入技术应用

沈燕斌

【摘要】 随着3G网络建设的日趋完善，3G网络用户数量不断攀升，尤其是3G数据卡用户所占比例越来越大。HSDPA（High Speed Downlink Packages Access，高速下行分组接入）技术提供的高速数据业务下载是3G网络区别于2G网络的一大主要特点，成为3G网络数据业务的主要承载方式，目前全网的数据业务流量中，有80%以上是由HSDPA产生的。虽然cdma2000标准被逐渐取代，但是仍然需要建立在2.75G的标准上，与3GFDD频段的分配产生矛盾，随着HSDPA业务的持续迅速增长，3G网络也从之前相对轻载的网络逐步向高负载网络转变。在4G移动技术尚未成熟之前有必要加强高速下行分组接入技术的应用。

【关键词】 TD-SCDMA 高速下行分组接入技术

高速下行分组接入技术（HSPDA）技术室3G引入到增强型无线技术，在基站侧引入高阶调制并增加MAC-hsst，实现数据的快速调速，理论峰值速率可达14.4Mbps，在国外已成功引入到WCDMA网络中，极大地提高了下行数据速率，目前国内高速下行分组接入技术在TD-SCDMA中还处在逐步引入阶段，本文通过理论系统仿真来说明TD-DMA高速下行分组技术的应用，先简单介绍高速下行分组接入技术的原理和关键技术。

一、高速下行分组接入技术概述

作为3G的一种后续演进技术，高速下行分组接入技术又称为3.5G，能够极大地提高下行数据速率，其原理是采用物理层的自适应编码和调制（AMC）、快速小区选择（FCS）、共享信道技术以及快速混合自动重传（HAPQ）等技术。自基于物理层的自适应编码和调制根据无线信号的变化情况选取合适的编码方式和调制方式。在用户无线先到接近NodeB等有利的通信地点时，用户能通过发送高速率的信道编码方式如3/4编码速率和高阶调制来获得高的峰值速率，在用户处在小区边缘等不利的通信地点时，可以采取低速率的信道编码方案如1/4编码速率等保证通讯质量。

快速混合自动重传技术的应用则是灵活地调整有效编码速率提高系统的性能，另外这种技术还可以达到补偿链路适配所带来的误码现象。高速下行分组接入技术将快速混合自动重传技术和物理层的自适应编码和调制技术结合在一起能够取得自适应效果，具体而言先通过物理层的自适应编码和调制技术选取可行性的数据速率选择方案，再使用快速自动重传技术选择更加精确地速率调整方案，进而使资源利用率以及自适应调整精度大大提高，快速混合自动重传技术是一种结合FEC和ARQ的差错控制方案，本身具有很多种形式，高速下行分组接入技术仅采用了三种递增冗余的HARQ机制。由于系统共享资源通过调度算法进行控制，因此调度算法在很大程度上决定了系统的行为，在进行调度时要基于信道提哦啊见和优先考虑业务两个前提，充分发挥出快速混合自动重传和物理层的自适应编码和调制的能力，调度算法为使每个瞬间达到最高的用户数据和数据吞吐量最好向具有信道条件的用户发射数据，另外还需要要注意到兼顾用户公平性。对原有的系统高速下行分组接入技术也进行了改进，把MAC-hs子层添加到Node B侧来负责编码调试和自动重传等功能，另在Node B侧还搬入了调度与重传功能，大大缩短了传输时间间隔TTI，提高了数据传输效率，在系统的物理层主要添加了用于承载数据业务的HS-DSCH信道、用于承载发送数据参数的共享控制信道HS-SCCH以及用于承载DSCH的信道质量指示信息的共享信息指示信道HS-SICH等。

二、TD-SCDMA高速下行分组接入技术的应用

高速下行分组接入技术可以分为TDD和FDD两种制式，实现方式的原理、物理过程以及关键技术等都比较相似，主要差别便现在物理层次，如帧结构、信道结构以及信令参数等。高速下行分组接入技术的特点主要是改变了几项物理层和传输层性能的无线接口，通过引入高阶调制及输来增加数据吞吐量。高速下行分组技术系统位于Modem板，主要负责的是HSDPAMAChine层的协议，带有6个DSP芯片，基带处理部分主要跑分为ACU板和MOdem板，高速下行分组接入技术系统主要位于Modem板上，Modem板的PowerPC处理经网口传来的数据和信令，再交由DSP处理，DSP的主要功能为处理物理层的编码调制和速率匹配，高速下行分组技术系统软件是在PowerPC8360E上的Linux操作系统上实现，网络平台为NFS，数据库平台为MySQL，整个Node软件系统有FAP子系统、LMT子系统、NAP子系统、BMI子系统、DB子系统以及HADPA子系统等组成，MC子系统地功能主要是根据不同信令的控制该信令的执行流程，BMI子系统地功能主要是处理FP帧协议、上报资源状况以及配置资源等。

2.2 智能天线对高速下行分组接入技术的影响

TD-SCDMA系统对于上下行链路均是采用相同频带进行传输，因此上下行信道间的参数在一定时间内存在相关性，种种关系非常适合于智能天线（SA）的使用，MS的方位对减少MAI和MPI以及提升时隙内的码道数至关重要，同时也影响着波束的方向性。智能天线以相控阵天线为定向发信的理论基础，发信波束的方向和强度均是通过到达各天线阵元载波的相位便宜和振幅变化进行调整，因此其对于系统载波的传输相位准确性要求非常高。在TD-SCDMA系统中影响载波传输相位的因素有很多如匹配度、电路时延以及滤波器参数等，因此在实际应用中存在很大的难度，一旦接收信号估算错误，将会会导致非常严重的后果，另外用户集中在一个方向将会导致智能天线波束的自干扰隔离作用急速下降。

在使用智能天线时，一个基站必然会使用多套射频收发信设备，可靠性不强，在以往的研究中，人们实现SA定向传送的高效方案认为是基带加权完成波束形成，本文研究智能天线阵元移相馈信号表达式、QPSK调制原理以及复数表达式来实现SA的定向发送，先导致QPSK调制基带信号幅度加权来实现波束形成的数学表达式，在给出调试电路图，利用此电路图来实现SA定向发送。

2.3 改进方案

GSM主要用于语音业务，数据传输速率约为9.6kbit/s，发展到GPRS数据传输速率可以达到171.2kbit/s，由于频谱效率的存在，同时考虑到运营商的效益，一个数据用户不可能同时包含8个语音时隙，只能满足部分移动通讯网的需求，在TD-SCDMA标准中，ing却规定采用智能天线以及联合检测技术，但是在研究中发现，实现方法和应用智能评估方法很难以找到，因此在实际应用中一般仅使用智能天线和联合检测技术的一种，在多用户情况下，TD-SCDMA系统提供的数据速率与标准值之间存在很大的差距，容易受到干扰的影响，在特定环境下，智能天线性能难以达到空分多址的应用要求，CDMA方式的主要技术却显示调试方式功率低，系统容量下降，因此需要里欧用高级技术改变这种情况，语音采用CDMA形式，高速数据通过TDMA方式进行实现，本文研究高速下行分组技术的技术高进方案，规定智能天线在某一时刻属于定向波束，避免CDMA自干扰的影响。

图1是TD-SCDMA的标准帧结构，在改进方案中，取TS1和TS4为上行时隙，其所对应的下行时隙分别为TS2和TS3与TS5和TS6，其他时隙保持不变，前面给出的中置序列作为每个时隙的训练序列，训练系列的码片数为144，上行时序继续保持标准规定方式，最多允许8个用户，基站将接受到3路多径信号，最强一径信号的来波方向通过上行突发中的中置逆调试确定，不存在多径衰落。

三、结束语

综上所述，本文先概述了高速下行分组接入技术，分析高速下行可提供的速率，并研究了智能天线对高速下行分组接入技术的影响，讲述高速下行分组接入技术在TD-SCDMA中的应用改进方案。高速下行分组接入技术在TD-SCDMA中的应用不仅仅是提升了数据的传输速率，保证系统的后向兼容性，同时在更高的频谱利用率上降低了运营成本，当然此项技术的应用并不是一蹴而就的，在组网应用中还会遇到一些问题，这些还需要更多的人共同去解决。

参 考 文 献

[1] 张俊辉，陈贤亮. TD-SCDMA高速下行分组接入技术[J]. 通信技术，2007，40（06）：11-13

[2] 李静海，梅顺良，程晓晟等. TD-SCDMA HSDPA终端的实现[J]. 移动通信，2007，31（08）：41-44

[3] 崔杰，常永宇，刘淑慧，等. 基于TD-HSDPA系统的新型调度算法[J]. 通信学报，2010，31（03）：75-81

[4] 平骁卓，饶龙记，葛宝忠，等. cdma2000 lx基站接收机灵敏度与蜂窝呼吸扩张的分析[J]. 石家庄：无线电工程，2004，15（11）：14-16

[5] 吴群英，李世鹤，等. 时延角度扩散信道中TD.SCDMA系统下行波束技术[J]. 北京：信号处理，2002，18（05）：427-430

[6] 堵久辉，曾云宝，等. 智能天线下TDD—CDMA系统HSDPA容量研究. 北京：电路与系统学报，2008，12（01）：97-101

[7] 顾杰等. 智能天线发射数字多波束形成方法研究[J]. 北京：电波科学学报，2002，21（08）：381-385