1、引言

　　TD-SCDMA標準作為我國提出的第三代移動通信技術標準，在最近幾年取得了令人欣喜的成果，產業鏈日趨完善，系統和終端逐漸成熟。隨著市場對高速數據業務需求的日益增長，3GPP在Release 5和Release 6版本規范中引入了重要的增強技術：高速下行分組接入（HSDPA：High Speed Downlink Packet Access）技術以同其它無線接入技術相抗衡。HSDPA技術是3G系統中為了提高系統的下行業務速率而引入的一種改進技術。目前，TD-SCDMA在這方面的進展也非常快。

2、HSDPA中的若干關鍵技術

　　HSDPA是一些無線增強技術的集合，其目的在于滿足上/下行數據業務的不對稱需求，可以在不改變現行3G網絡結構的情況下提升下行鏈路的用戶峰值速率和小區數據吞吐率，從而大大提高系統網絡的性能和容量。其基本的物理層關鍵技術主要包括：自適應調制與編碼技術（AMC：Automatic Modulation and Coding）、混合自動重傳請求技術（HARQ：Hybrid Automatic Repeat Request）和高階調制技術等。

　　2.1　自適應調制與編碼技術

　　對于AMC技術，網絡側會根據終端上報的信道質量指示（CQI：Channel Quality Indication）來自適應調整下行的調制方式和編碼速率，以提高小區的平均吞吐量。自適應調制編碼技術有效地利用了信道條件信息來提高整個系統的性能。對于TD-SCDMA終端，需要實時地統計高速下行共享信道（HS-DSCH：High Speed Downlink Shared Channel）的誤塊率（BLER：Block Error Ratio）。終端可以根據HS-DSCH的共享控制信道（HS-SCCH：Shared Control Channel for HS-DSCH）中帶有的物理層的信息，包括傳輸塊大小、調制方式、擴頻增益以及物理信道數計算出有效碼率，從而計算出CQI值來上報給網絡側，進行自適應調制編碼。

　　2.2　混合自動重傳請求技術

　　混合自動重傳請求技術將前向糾錯（FEC：Forward Error Correction）技術同ARQ技術相結合，利用FEC技術的糾錯能力以提高系統的傳輸效率，并通過ARQ技術來提高系統傳輸的可靠性。快速混合自動重傳也是一種鏈路自適應的技術，它采用了FEC原理。是指接收方在解碼失敗的情況下，保存接收到的數據，并要求發送方重傳一定的數據。在HARQ中，鏈路層的信息用于進行重傳判決，HARQ能夠自動地適應信道條件的變化并且對測量誤差和時延不敏感。AMC和HARO兩者結合起來可以得到最好的效果：AMC提供粗略的數據速率選擇，而HARQ可以根據數據信道條件對數據速率進行較精細的調整。FEC原理包括了遞增冗余（每次重傳包括了更多的奇偶校驗位）和跟蹤組合（同樣的數據塊將被完全重傳），可以根據系統的存儲空間和系統性能對二者進行選擇。

　　2.3　高階調制技術

　　對于高階調制，在HSDPA中采用了兩種可選調制方式，即QPSK和16QAM。對于TD-SCDMA終端來說，需要從高階調制的符號中提取軟比特信息輸入到解碼器。

3、HSDPA中的終端實現考慮

　　對于終端的調度而言，必需對HSDPA有一些特殊的處理。終端需要不停地檢測HS-SCCH信道，由于HS-SCCH信道是經過信道編碼的，同尋呼指示信道（PICH：Paging Indicator Channel）不一樣。3GPP中要求最少在三個時隙內調度接收HS-DSCH，這就要求必須在三個時隙的時間內完成HS-SCCH的解調和解碼任務。同時，在這三個時隙中還可能伴有專用業務信道的解調和解碼任務。

　　為了提高信道的利用率，HSDPA中的HARQ重傳機制采用了N通道停止等待（N-Channel Stop-and-Wait）HARQ方式。即在一個傳輸物理信道上同時并列進行N個HARQ進程（N的個數最大為8），當下行鏈路一個HARQ進程發送完數據包等待反饋消息的時候。啟動另外一個HARQ進程發送數據包。也就是說，當下行鏈路傳送一個HARQ進程的數據包的時候，上行鏈路傳輸的是其他HARQ進程的反饋信息。這種方式的HARQ要求接收機，即TD-SCDMA終端，為了進行碼合并（Code Combine）而存儲N個通道的信息，從而需要較大的存儲空間。

　　為了HARQ的實現方便，HS-DSCH在組幀時采用了二次速率匹配方案。這樣雖然使得碼合并處理簡單化，但是卻增加了解速率匹配的時間。

4、凱明信息HSDPA技術方案的主要特點

　　凱明信息一直以來都在跟蹤HSDPA技術的發展，并對HSDPA技術進行預研和仿真。凱明信息的HSDPA物理層方案主要完成的功能有：支持HS-PDSCH，HS-SCCH和HS-SICH物理信道；采用遞增冗余（IR）方案實現混合自動重傳請求（HARQ）；采用多碼傳輸技術實現對高速數據業務的支持；采用鏈路自適應和高階調制技術提高系統的頻譜利用率；采用短傳輸時間間隔（TTI）實現層1上的快速調度。

　　凱明信息的HSDPA物理層方案具有的主要特點有：完全遵循最新版本的3GPP規范，實現所規定的所有功能；高效率的HARQ方案，大大提高系統的吞吐量；簡單高效的高階調制與解調方案，大大提高系統的頻譜利用率；快速調度算法有效地保證了數據的連續傳輸。

　　在協議棧方面，凱明信息的HSDPA方案在原有AS協議棧的基礎上，除了按照CWTS規范新增MAC-hs功能實體外，還通過增加或完善RRC與MAC-hs，RRC與L1，MAC-hs與原有MAC，MAC-hs與L1等接口來共同完成HSDPA功能的配置和收發實現。RRC通過Uu口接收網絡側下發的命令，來決定是否需要開啟HSDPA功能。當HSDPA功能開啟時，RRC將會通過上述前兩個接口將HSDPA功能所需的信息配置給MAC-hs和L1，使得MAC-hs和L1兩個實體可以按照CWTS規范所規定的方式同步地進行高速數據包的收發任務。圖1為HSDPA軟件協議棧框圖。

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圖1　HSDPA軟件協議棧框圖

　　凱明信息的HSDPA協議棧方案主要完成的功能主要有：支持HS-DSCH傳輸信道；支持HS-PDSCH，HS-SCCH，HS-SICH物理信道；支持HS-DSCH帶內信令的傳輸；MAC-hs實體支持流控、優先級管理和調度；HARQ功能的實現；MAC-hs與MAC-D的復用和解復用。

　　基于的協議棧功能實現，技術方案具有以下主要特點：完全遵循最新版本CWTS規范所規定的全部功能；采用增量開發方式，對既有協議棧影響減少到最小；實體間接口簡潔、直觀，模塊間耦合性小；針對高速數據業務，實時性強，時延小。

5、TD-SCDMA HSDPA在3G系統中的應用前景

　　雖然FDD WCDMA和TDD TD-SCDMA的HSDPA在技術實現方式上大致相似，而且網絡演進都可以在不改變已經建設的網絡架構的情況下，通過軟件升級即可完成，但是綜合考量而言，TD-SCDMA HSDPA還是具有一些相對優勢。

　　（1）頻譜利用效率方面的優勢

　　在上下行時隙配置為1:5時，單載波（1.6MHz帶寬）TD-SCDMA HSDPA的理論峰值速率可以達到2.8Mbit/s；在10MHz帶寬內（WCDMA系統的一個載波帶寬）能夠達到的峰值速率為16.8Mbit/s，已經大于WCDMA HSDPA相應的14.4Mbit/s。如果考慮多載頻的應用環境，TD-SCDMA HSDPA系統的頻譜利用效率較WCDMA HSDPA系統將更具優勢。

　　（2）頻譜資源分配方面的優勢

　　對于WCDMA，如果要在10MHz的帶寬內支持HSDPA技術，則要求上下行的5MHz帶寬分別都是連續的。而TD-SCDMA則可以使用6個分離的1.6MHz載波，在載波資源受限情形下，這無疑是一個極大的優勢。

　　（3）網絡部署方面的優勢

　　考慮3GPP Release4和HSDPA網絡的共存部署問題，基于窄帶技術的TD-SCDMA HSDPA網絡在資源利用率、組網成本、移動性管理復雜度和靈活性等方面均相比WCDMA HSDPA系統更具優勢。

6、結束語

　　綜上所述，TD-SCDMA向HSDPA的演進，將使TD-SCDMA具備持續的發展能力和更長遠的競爭力，更增強運營商在3G建網制式選擇時對于TD-SCDMA系統的信心。

　　凱明信息作為TD-SCDMA芯片解決方案提供商，目前所研發的新一代雙模芯片組“火星”已完成室內測試及室外現場驗證。在3G承載業務方面，并發業務（PS下行128kbit/s+語音CS 12.2k AMR）得到充分驗證；在室內及室外環境下，已實現上行128kbit/s/下行384kbit/s數據業務；通過合作伙伴的網絡系統設備及服務器，實現了穩定的基于384kbit/s數據業務的流媒體、視頻點播業務以及電路域的可視電話業務，充分展示了“火星”平臺強大的處理能力；全系統表現出良好和持續的穩定性；在省電功能方面，成功實現了電源管理功能，深睡狀態下電流約為6mA，384kbit/s業務的電流為210mA左右。已經接近商用終端的耗電水平。

　　同時，凱明信息也將在加緊開展HSDPA在系統與終端設備上的研發工作，相信憑借凱明信息強大的研發實力，勢將再攀HSDPA未來通信演進的技術高峰。