于 璐 李 波 馬小麗 李軍輝 張 翔

[摘要]HSPA+是HSPA的演進。文章重點研究了HSPA+R8 R9標準中MIMO與64QAM聯(lián)合、Dual-Cell HSDPA以及Dual-Cell HSDPA與MIMO聯(lián)合等物理層關鍵技術，并探討了HSPA+R8 R9對終端標準演進與射頻一致性測試的影響。

[關鍵詞]HSPA+R8 R9MIMO64QAMDual-Cell HSDPA射頻一致性測試

1HSPA+R8 R9物理層關鍵技術

HSPA+是HSPA的演進。研究表明，HSPA+可在多方面進一步提升UMTS HSPA網絡的性能。

1.1下行MIMO與64QAM聯(lián)合

在R7標準中，終端可以分別但不能同時支持下行MIMO與64QAM調制，在R8標準中引入了下行2×2 MIMO與64QAM聯(lián)合，在無線信道狀況良好時可以進一步提升數(shù)據速率。通過兩種特性的結合，理論上終端可以支持約42Mbps的最大下行數(shù)據速率。

為支持64QAM與MIMO聯(lián)合，R8標準在信令機制方面擴展了下行HS-SCCH Type3信道，在HS-SCCH上定義3比特的字段對HS-PDSCH傳輸塊數(shù)量與調制方式聯(lián)合編碼。由于3比特無法表示信號的全部組合，因此需要額外使用信道碼字集合(CCS)字段中的1比特。

當HS-PDSCH使用MIMO發(fā)送兩個傳輸塊時，對于每個主傳輸塊和第二傳輸塊，冗余版本(RV)參數(shù)r和s以及星座版本參數(shù)b將進行聯(lián)合編碼。此時聯(lián)合編碼方式與R7中同時使用MIMO和16QAM時的方式相同。

R8標準使用MIMO時的CQI報告機制與之前標準版本保持一致，但在傳輸雙數(shù)據流且使用64QAM調制時，增加了新的type A型CQI映射。另外，為支持MIMO與64QAM聯(lián)合的測試，R8標準引入了新的固定參考信道H-Set 11。

1.2Dual-Cell HSDPA

為與WiMAX、LTE等移動寬帶接入技術抗衡，HSPA從R8版本標準開始引入載波聚合的多載波工作方式，并將其命名為Dual-Cell HSDPA(文中簡稱“DC HSDPA”)。

多載波的基本思想是通過對多載波進行聯(lián)合資源分配與負荷均衡實現(xiàn)更高的資源利用率和頻譜效率。多載波的聯(lián)合資源優(yōu)化將采用CELLDCH狀態(tài)下的動態(tài)RRM，以實現(xiàn)每個HSDPA用戶單17-1內更高的峰值數(shù)據速率，且可以在信道狀況不理想或MIMO等技術無法使用的場景下，提供高速數(shù)據速率。

(1)DC HSDPA的性能

3GPP R8標準中對DC HSDPA應用場景給出了以下限定：

◆僅應用于HSDPA信道

◆兩載波在同一頻段中、歸屬于同一Node B且為相鄰載波

◆使用同一發(fā)射天線且兩小區(qū)均不使用MIMO

當使用DC HSDPA時，小區(qū)給用戶配置第二個HSDPA載波(即第HS-DSCH小區(qū))。此時上行方向UE將至少連接其中一個小區(qū)，并可以使用頻率間切換機制。

研究表明，通過使用DC HSDPA，可以在中低信噪比條件下顯著提升下行數(shù)據速率。此外，由于引入了調度增益，系統(tǒng)容量也將比獨立使用載波時有所增加。圖3是3GPP在PA3信道模型、終端接收機類型3(分集與LMMSE)、兩信道載波間衰落不相關時的仿真結果?？梢钥闯?，DC HSDPA的性能明顯優(yōu)于兩個獨立載波的性能。

除此之外，在延遲方面，DC HSDPA也有相當?shù)男阅芴嵘?，尤其對于突發(fā)方式的分組數(shù)據業(yè)務。

(2)DC HSDPA的運行

對于DC HSDPA的兩個下行載波，均需上行HS-DPCCH反饋HARQ與CQI信息。3GPP最初討論是否采用兩個上行HS-DPCCH來傳輸兩個載波的反饋信息，最終決定沿用與MIMO類似的方式，即仍將兩載波的所有反饋信息映射到單個上行HS-DPCCH信道，因為單個HS-DPCCH具有更小的立方量(Cubic Metric)，即更小的上行峰均比。反饋的HARQ比特Wk應針對不同情況編碼，其值取決于UE解調的內容為主HS-DSCH單傳輸塊、第二HS-DSCH單傳輸塊，還是主HS-DSCH和第二HS-DSCH雙傳輸塊，如表1所示：

與MIMO使用單HS-SCCH描述兩路下行數(shù)據傳輸不同，DC HSDPA需分別發(fā)送兩個下行HS-SCCH，用于描述相應HS-PDSCH上發(fā)送的用戶數(shù)據。兩小區(qū)通過使用兩個HS-SCCH。可以根據上行反饋信息分別對兩載波選擇最為合適的傳輸格式。uE應能同時從主HS-DSCH服務小區(qū)和第二HS-DSCH服務小區(qū)分別接收一個HS-DSCH和一個HS-SCCH。

HS-SCCH Iess運行是R7標準引入的針對HSDPA的特性，此時基站不發(fā)射HS-SCCH，終端通過盲檢測方式解調下行HS-PDSCH。在DC HSDPA狀態(tài)下，HS-SCCH Iess運行不能在第HS-DSCH小區(qū)上使用?；臼褂妙愃浦甘綝TX/DRX或HS-SCCH Iess運行的HS-SCCH命令向UE指示DC HSDPA狀態(tài)的激活與去激活。HS-SCCH命令是在下行HS-SCCH信道上傳輸?shù)目焖倜睢?/p>

另外，為支持DC HSDPA測試，3GPP引入了新的固定參考信道H-Set 12。

(3)層2的優(yōu)化

3GPP R8中DC HSDPA的另一個工作重點是層2的優(yōu)化方案(重點是MAC層)。下行HSDPA載波可以單獨操作或者進行聯(lián)合的層2操作，標準最終確定為聯(lián)合操作，因為研究表明這將提供更靈活的調度。

在UTRAN和UE側的單個MAC實體可以支持同一NodeB下兩個HS-DSCH載波的收發(fā)，因此在層2設計上做微小改動即可支持DC HSDPA。由于每個HS-DSCH信道的每個TTI都有一個獨立的HARQ過程，因此透過層2看物理層，DCHSDPA可以看作是兩個獨立正交的HS-DSCH。

(4)調度算法

調度算法是決定DC HSDPA相對于兩個獨立HSDPA載波增益的重要因素之一。首先，為兼容考慮，所有DCHSDPA都應支持現(xiàn)有終端的調度方式。其次，后續(xù)DCHSDPA調度算法的系統(tǒng)優(yōu)化將是一項極富挑戰(zhàn)性的工作，要考慮動態(tài)與靜態(tài)系統(tǒng)或二者的結合。例如，支持雙載波的終端可以同時使用兩個載波上每個TTI內的可用資源，或者僅使用信道質量較好的單載波資源(頻率分集)。

1.3Dual-Cell HSDPA與MIMO聯(lián)合

在最新的HSPA+R9標準中，為了進一步提升下行數(shù)據速率，引入了Dual-Cell HSDPA與MIMO聯(lián)合。通過這兩種技術的有效結合，理論上終端可支持最高約84Mbps的下行峰值數(shù)據速率。

2UMTS HSPA+R8 R9終端標準演進

2.1HSPA+R8 R9終端能力新增類別

HSPA+R8 R9標準中增加了終端的物理層HS-DSCH接入類別，如表2所示：

2.2HSPA+R8 R9終端射頻技術要求與一致性測試

HSPA+R8 R9的引入給終端的射頻技術要求帶來了新的變化，表3做了總結：

另外，HSPA+R8的引入也增加了終端射頻一致性測試項目，見表4。預計隨著HSPA+技術的不斷成熟，標準將會定義更多的一致性測試項目。

3總結

3GPP在HSPA+R8 R9版本標準中引入了MIMO與64QAM聯(lián)合、DC HSDPA以及DC HSDPA與MIMO聯(lián)合等物理層新技術。相信隨著HSPA+R8 R9技術的不斷成熟，無線網絡設備的平滑升級，支持HSPA+R8 R9芯片與終端的不斷問世，以及測試技術與儀表的不斷發(fā)展，HSPA+R8 R9作為UMTS最新的演進技術，會有廣泛良好的應用前景。

另外，從R8版本標準起提出的DC HSDPA多載波技術代表著未來移動通信的發(fā)展方向，相信隨著UMTS FDD多載波技術的不斷進展，也將會促進我國自主知識產權的TD-SCDMA多載波技術的標準化與產業(yè)化的發(fā)展，具有重大的現(xiàn)實意義和深遠的戰(zhàn)略意義。