HSDPA原理與組網介紹諾基亞西門子

HSDPA理論介紹

HSDPA組網建議HSDPA網絡規劃與組網

HSDPA組網案例HSDPA概述HSDPA：HighSpeedDownlinkPacketAccess3.5G技術引入HSDPA理由：更高傳輸速率，更高頻譜利用率R4PS業務速率：QPSK->384K8PSK->2MWCDMA_HS:14.4M(10M頻寬)TDSCDMA_HS:2.8M（1.6M頻寬）HSDPA技術特點HARQ（HybridARQ）FastSchedulingAMC引入16QAM高階調制，提供更高的調制效率AMC：根據信道條件，調整調制方式和編碼率。調制編碼吞吐率(2TS)吞吐率(5TS)QPSK1/4141kbps352kbps1/2282kbps704kbps3/4422kbps1Mbbps16QAM1/2563kbps1.4Mbps3/4845kbps2.1Mbps4/41.1Mbps2.8Mbps在物理層對多次重傳數據進行合并解碼，提高重傳效率綜合考慮公平和系統吞吐量來進行調度常用調度算法最大C/IRR算法PF算法

HARQ的三種類型

TYPE-IHARQ：主要采用了chase合并算法，這種算法是chase博士在1985年提出，發送方每次都重傳整個完整的編碼碼字（包括系統比特和校驗比特），接收端將每次收到的數據包與之前收到的所有數據包進行chase合并，組合成一個具有更強糾錯能力的碼字。

TYPE-IIHARQ：又稱為部分遞增冗余機制，這種機制在1988年被首次提出，發送方間隔重傳校驗碼（僅含校驗比特）和完整碼字（含系統比特和校驗比特）。接收方組合以前接收的碼字進行譯碼。缺點是：重傳的碼塊不具備自解碼能力，如果前面碼塊誤碼嚴重，還是無法恢復系統比特。

TYPE-IIIHARQ：又稱為完全遞增冗余機制，這種方案與TYPE-II的主要區別在于，發送端每次重傳的碼字都是可以獨立譯碼的碼字，重傳包不但包含與之前幀不同的冗余比特，還包含所有的系統比特。接收機每次也同樣進行碼組合

HSDPA信道及協議棧UuIubMAC-dRLCHS-DSCHFPMAC-hsHS-DSCHFPRLCL2L2FlowcontrolMACPHYPHYL1L1HS-DSCHNewTransportchannelTTI:5msRNCNodeBHSDPAUEHS-SCCH(UEId,TFRI,HARQ)HS-PDSCHUsertrafficHS-SICHFeedbackinformation(CQI,Ack/Nack)IntroductionofMAC-hs:scheduler,HARQ,…HSDPA基本流程NodeBRNCUE

4)ACK/NACK,CQI（onHS-SICH）5)數據包+重傳(如果需要)（onHS-PDSCH）數據包1)調度并確定HS-DSCH參數2)發送HS-DSCH參數（onHS-SCCH）和數據（onHS-PDSCH）3)

檢測HS-DSCH參數，如果有發送給自己的信息，則開始接收，存儲和解調數據

編碼和調制對速率的影響對于R4單碼道：TD-SCDMA無線幀中一個5ms的突發含有兩個數據塊，共352×2＝704個chip，對于不同的擴頻因子t對應不同的符號數是704/t。R4的SF=16，一個SF＝16（基本RU）的符號數是704/16＝44。在QPSK的調制方式下2bit代表一個符號，所以SF＝16的碼道速率為44*2/5ms＝17.6kbit/s。時隙速率為281.6kbit/s采用1/2的編碼方式，因此實際的單碼道速率為8.8Kbit/s，單時隙速率為140.8K。Data352chipsMidamble144chipsGP16Data352chips864chips

編碼和調制對速率的影響Data352chipsMidamble144chipsGP16Data352chips864chips對于HSDPA來說，假設條件：SF=1，采用16QAM調制，HARQ的損耗情況暫時不考慮：若采用1：5的配置，每時隙傳輸的比特數為: 704×4（16AQM調制）＝2816bits，

每個子幀：2816×5（5個時隙傳下行）＝14080bits；

則：傳輸速率：14080bits/0.005s＝2.816Mbps。

單時隙速率為563K，單碼道速率為35K若采用滿時隙配置，即6個時隙全部用于傳下行數據，則傳輸速率：

（2816*6）/0.005＝3.38Mbps；故單載波的HSDPA的傳輸速率是2.8Mbps（理論值）；多載波HSDPA的傳輸速率是：

2.8Mbps×N，N代表載波數。HSDPA動態信道控制算法HSDPA業務的動態信道重配置算法仍然基于業務量測量。動態信道控制算法的幾個原則：原則1：上行業務速率獨立調整。原則2：如果UE僅有PSHSDPA業務，支持CELL_HS/DCH/FACH/PCH/URA_PCH轉換原則3：如果UE同時進行CS和PSBE組合業務，則SRNC僅支持CELL_HS-DSCH和CELL_DCH狀態之間的遷移。原則4：對于PS域多RAB業務，暫不支持與CELL_FACH或CELL_PCH狀態遷移，但在相應的算法開關打開的條件下，仍然可以支持CELL_DCH狀態下的業務速率調整以及HS-DSCH和DCH之間的轉換。

Mac-HS調度算法MaxC/I算法：最大載干比算法是保證在任意時刻總是調度載干比最好的用戶當系統采用自適應調制編碼時，采用最大信噪比調度算法的系統可以獲得最大小區吞吐量；沒有考慮不同用戶的公平性要求，有可能信道質量好的用戶會長時間占用HSDPA資源而信道質量差的用戶很少被調度。Proportional-FairScheduler算法：正比公平算法是根據信道質量，業務量大小，服務狀況等為不同用戶分配一個優先級。每個調度時刻只調度優先級最高的用戶。根據每用戶過去獲得的平均速率與當前請求的速率，來確定用戶優先級，所以保證了用戶間的公平性。由于考慮了信道質量的差別，用戶只有在快衰落較好時被調度，所以系統擁有較高的吞吐量。Proportional-FairScheduler算法：輪詢調度算法是保證小區內所有用戶按照某種確定順序輪流占用HSDPA信道不僅可以保證不同用戶間的長時公平性，也可保證不同用戶間的短時公平性。由于該算法不考慮用戶間信道質量的差別，所以小區的數據吞吐率最低。綜合考慮調度算法公平性以及有效性兩個方面，建議在實際網絡運營中選擇比例公平調度算法。HSDPA切換算法對于HSDPA切換，以下三種切換類型是必須考慮的：從HSDPA小區切換到HSDPA小區：HS-DSCHHS-DSCH從HSDPA小區切換到普通小區：HS-DSCHDCH從普通小區切換到HSDPA小區：DCHHS-DSCH業務覆蓋策略的選擇對HSDPA切換算法的影響比較大。考慮以下兩種覆蓋策略：一種是支持HS-DSCH在小區內的部分覆蓋，在這種情況下，HS-DSCH僅僅在小區的中心區域得以支持，當用戶走出HS-DSCH的切換區域時，要么把業務重新映射到DCH，要么把該業務釋放。另外一種是小區內全覆蓋的策略，在這樣的策略下，HS-DSCH可以保持和DCH相同的覆蓋，HS-DSCH的切換判決也因此可以采用和DCH相同的測量過程。軟覆蓋的介紹TFFR組網的特點保留N頻點的基本特性，即將公共信道只配置在N頻點的主載波上，N頻點主載波的全網覆蓋。將N頻點小區的副載波的覆蓋半徑收縮，即副載波在網絡中是非連續覆蓋。N頻點的主載波是小區邊沿區域的服務載波，同時是該小區切換用戶的資源池。TFFR軟覆蓋的基本原理TD-SCDMA異頻網絡，減少同頻干擾保證小區間的切換都是異頻切換，提高切換成功率。在保證用戶感受的同時，提高HSDPA業務的吞吐率。

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HSDPA組網案例

HSDPA組網建議HSDPA網絡規劃建議1、載頻規劃建議（載波數、優先級）2、HSDPA資源池規劃建議（位置、功率）3、HSDPA公共信道規劃建議（時隙、碼道、功率）4、時隙切換點與HS用戶數規劃建議5、時隙切換點與HS-SCCH/HS-SICH數目規劃建議6、傳輸規劃建議（HSDPA載波數、HSUPA）頻率規劃:10MHSDPA同頻/異頻優點：HSDPA同頻組網可以節省載波資源避免和R4業務的相互干擾，易于規劃和優化缺點：HSDPA同頻切換成功率低網絡的同頻干擾嚴重，HSDPA的容量不高優點：避免HSDPA的同頻干擾和同頻切換，HSDPA容量高避免和R4業務的相互干擾缺點：頻率資源利用率低對于15M帶寬，不利于后續網絡擴容HSDPA的傳輸規劃引入HSDPA以后，Iub接口增加了以下幾部分流量：Iub接口用戶面增加了HS-DSCH數據幀的流量Iub接口控制面增加了HS-DSCH容量請求和HS-DSCH容量分配信息的流量，對Iub接口控制面流量的影響還有一些相關的控制消息長度和參數的變化；此外公共測量消息的參數也有所變化。

HSDPA引入后對流量的影響主要集中在對HS-DSCH數據幀流量的估算；HSDPA的傳輸規劃帶寬計算過程如下：單時隙HSDPA占用的ATM層傳輸帶寬＝單時隙HSDPA平均吞吐率×峰均值比×（1+HS-DSCHFP利用率)×（1+AAL2利用率）×（1+ATM利用率）在R4估算單個NodeB的Iub接口流量的基礎上，計算Ｒ４業務和HSDPA業務的時隙比，按比例計算所占用的傳輸資源。在得到Ｒ４模型下各種站型滿負載需要的傳輸資源后，用下面的公式計算出NodeB在支持HSDPA時ATM層傳輸需求： 總傳輸帶寬＝不考慮HSDPA時基站R4業務滿載時帶寬×（非HSDPA的時隙數/基站總時隙數）+滿時隙HSDPA業務占用傳輸帶寬資源×（HSDPA的時隙數/基站總時隙數）一條E1在ATM層的傳輸有效帶寬為1.773M。則所需的E1傳輸數＝總傳輸帶寬（Ｍ）／1.773M，向上取整數。

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HSDPA組網建議

HSDPA組網案例組網目的對TDHSDPA的覆蓋、容量、無線性能以及R4/R5互干擾等方面內容進行較為全面的測試了解，為后期TD網絡的規模建設提供實踐數據與經驗摸索與積累TDHSDPA新技術的網絡規劃和優化的經驗，為HSDPA網絡的建設與維護工作提供支撐和幫助進一步掌握HSDPA規模組網及可運維能力,以推進TD-SCDMA系統HSDPA等新技術的產業包括主設備、終端及相關測試儀表等的發展組網區域本次組網區域位于深圳龍華TD網絡，區域內建筑物、人口較為密集，為典型的城區環網絡配置：13個基站，39個小區，室外用了6個載頻，室內3個載頻，小區3載波配置，輔二載波(10080為HS載波)驗證內容1專題測試Case完成情況HSDPA覆蓋單小區單終端覆蓋完成HSDPA容量室外單用戶吞吐量完成室外小區吞吐量及最大接入用戶數完成室內單小區容量完成HSDPA網絡性能空載環境的網絡性能——單業務測試完成空載環境的網絡性能——并發業務測試完成加載環境的網絡性能——長呼測試完成加載環境的網絡性能——短呼測試完成HSDPA移動性能高速移動性能完成驗證內容2專題測試Case完成情況R5/R4互干擾R5/R4互干擾完成R5/R4交叉時隙網絡性能完成R5/R4共頻點小區容量完成R5/R4共頻點切換性能完成HSDPAQoS參數定點時單小區不同GBR業務性能完成移動時單小區不同GBR業務性能完成移動時多小區不同GBR業務性能完成定點時單小區不同SPI業務性能完成移動時單小區不同SPI業務性能完成移動時多小區不同SPI業務性能完成HSDPA覆蓋結論HS-PDSCH功率對覆蓋影響： HS發射功率越大，覆蓋距離越遠，但相差不大R4/R5覆蓋比較： R4與R5的覆蓋距離基本相當上行DPCH簽約速率對覆蓋影響： 上行DPCH的速率對覆蓋影響較小，基本相當HSDPA功率對覆蓋的影響HSDPA發射功率UE業務拉遠距離(m)平均吞吐量(kbps)33dBmUL16k/DL512k2493311.630dBmUL16k/DL512k240528527dBmUL16k/DL512k2392186.624dBmUL16k/DL512k2235170.133dBmUL16k/DL1.1M2355358.730dBmUL16k/DL1.1M2335322.127dBmUL16k/DL1.1M2306309.7R4/R5覆蓋比較UE業務拉遠距離(m)平均吞吐量(kbps)ULPS16K/DL128K2349114.5ULHS16k/DL512k2493311.6掉話位置相近，說明R4/R5覆蓋距離基本相當上行速率對覆蓋的影響HSDPA發射功率UE業務拉遠距離平均吞吐量33dBmUL16k/DL512k2493m311.6kbps33dBmUL64k/DL512k2443m333kbps上行帶寬足夠的情況下，提升上行速率對性能沒有影響。HSDPA容量專題主要結論1：信號質量對HSDPA吞吐量影響較為明顯，近點(場強-65dBm)和遠點(場強-85dBm)，1Mbps業務的遠點速率較近點速率下降200kbps左右，512kbps業務下降約80kbps左右單小區單用戶的HSDPA最大速率能達到物理資源能承載的最大峰值速率。2時隙資源池，理論估算單用戶吞吐量為1.12Mbps，鄰區空載時實測單用戶最大速率為1.09Mbps、單用戶平均速率為914kbps。當資源池配置2個時隙時,配置1對HS-SCCH/HS-SICH，接入15個HSDPA1M業務用戶之后，單小區吞吐量約910kbps，小區邊緣單小區吞吐量約為700kbps。配置2對HS-SCCH/HS-SICH，可接入14個用戶HSDPA容量專題主要結論2：鄰區加載之后，用戶均勻分布的時候，小區可接入HSDPA用戶數均下降。鄰區加載時，對近點UE的平均速率影響不大，對遠點UE的影響則較為明顯。鄰區空載時，在小區邊緣1M業務用戶實測的平均吞吐量為600kbps左右，512k業務用戶實測的平均吞吐量為400kbps左右，加載后遠點速率則平均下降60k~100k左右。當UE能力最大只支持2個時隙，則2:4時隙配置與3:3時隙配置的單用戶吞吐量差不多，而對于小區吞吐量，測試數據基本與理論預測吻合。室內小區吞吐量基本接近維持在920k以上，接近理論1M的速率。低層樓宇由于人流量較大，無線環境較為復雜，其吞吐量也相對略低。單用戶最大速率用戶的最大速率能達到申請速率或是物理資源能承載的峰值速率配置條件單小區單用戶吞吐量理論估算鄰區空載時最大速率鄰區空載時平均速率時隙切換點3：31.12Mbps1.09Mbps914.5kbps時隙切換點2：41.12Mbps1.03Mbps914.7kbps信道質量對吞吐量的影響在近點(場強-65dBm)和遠點(場強-85dBm)，1Mbps業務的遠點速率較近點速率下降200kbps左右，512kbps業務下降約80kbps左右鄰區加載對吞吐量的影響鄰區加載對近點UE影響不大，對遠點UE影響則較為明顯時隙轉換點對吞吐量的影響當UE能力最大只支持2個時隙，則2:4時隙配置與3:3時隙配置的單用戶吞吐量差不多kbps時隙轉換點對用戶數的影響測試中，不同時隙轉換點對接入用戶數的影響如下表：時隙切換點HS-SCCH/HS-SICH理論估算均勻分布集中遠點2：42對1414141對1515153：32對661對77SCCH配置對容量的影響在資源池大于UE能力支持的時隙數時，2對HS-SCCH/HS-SICH的小區吞吐量高于配置1對HS-SCCH/HS-SICH的小區吞吐量HS資源池HS-SCCH/HS-SICH理論估算均勻分布集中遠點TS4~TS63時隙2對1.68Mbps910.2k693.8kTS5~TS62時隙1對1.12Mbps886k675k室內小區容量室內小區可接入用戶數如下表：時隙切換點HS-SCCH/HS-SICH理論估算高層樓宇近點高層樓宇遠點低層樓宇近點低層樓宇遠點2：421515151515室內小區數據吞吐量如下表：時隙切換點HS-SCCH/HS-SICH理論估算高層樓宇近點高層樓宇遠點低層樓宇近點低層樓宇遠點2：42對1.12Mbps920k728k9167131對1.12Mbps914k712k905k701kHSDPA網絡性能專題1主要結論1：HSDPA512kbps、HSDPA1Mbps吞吐量的碼道效率高于DCH384kbps，HSDPA業務碼道利用率約為14.92kbps/碼道，DPCH碼道利用率約5.92kbps/碼道，但由于DCPH信道良好功控作用，其下載速率較為平穩HSDPA512kbps、HSDPA1Mbps業務的切換性能與DCPH384kbps的切換性能相當HSDPAPING業務中，其時延平均為445.8ms，丟包率0%，可以滿足網絡運營的需求HSDPA網絡性能專題2主要結論2：部分UE對于HSDPA+AMR并發業務的支持性能較差，導致并發業務數據吞吐量較低AMR+HSDPA1Mbps并發業務與AMR+DCH384kbps并發業務表現出相同的長保性能，測試中切換成功率均為100%、掉話率為0AMR（短呼）+HSDPA1Mbps并發業務與AMR（短呼）+DCH384kbps并發業務短呼時的接入成功率為100%、掉話率為0HSDPA網絡性能專題3主要結論3：在空載時HS1.1M的小區的平均吞吐量是456.95kbps，而在加載時平均吞吐量為370.76kbps，可以看出在加載的情況下平均吞吐量比不加載有明顯的下降加載后，HSDPAPing業務時延加大。在空載時UE的ping包的平均時延是445.8ms，而在加載時ping包的平均時延為472ms，可以看出在加載的情況下平均時延比不加載略有增加HSDPA與DPCH資源利用率HSDPA的碼道利用率大于DPCH的碼道利用率HSDPA1M業務，測試中平均吞吐量維持在477.4kbps，其碼道利用率為477.4/32=14.92kbps/碼道DPCH384kbps業務，測試中平均吞吐量維持在351.2kbps，其碼道利用率為351.2/42=8.36kbps/碼道kbpsHSDPA與DPCH的切換性能HSDPA512kbps、HSDPA1Mbps業務的切換性能與DCPH384kbps的切換性能相當

HSDPA1.1MHSDPA512KDPCH384K切換總次數404345切換成功次數394345切換成功率97.50%100%100%HSDPAPing時延HSDPAPING業務中，其時延平均為445.8ms，丟包率0%，可以滿足網絡運營的需求HSDPA+AMR并發業務長保性能AMR+HSDPA1Mbps并發業務與AMR+DCH384kbps并發業務表現出相同的長保性能，測試中切換成功率均為100%、掉話率為0決定切換成功率的信令承載在DPCH上，與DCH384kbps類似HSDPA+AMR并發業務短呼性能AMR+HSDPA1Mbps短呼性能良好，接入成功率為100%、掉話率為0PDP激活嘗試次數接通次數中斷次數激活成功率掉話率50500100%0％加載對吞吐量的影響kbps加載對時延的影響空載時延加載時延HSDPA移動性能專題主要結論：高速移動條件下的HSDPA業務能正常下載。用戶移動速度越高，其平均吞吐量下降用戶移動速度越高，ping包時延增大，ping包成功率相當速度對吞吐量的影響行駛速度UE平均吞吐量UE最大吞吐量平均時速最高時速低速（30～50km/h）542.3kbps993.2kbps50km/h58km/h高速第1次409.3kbps993.2kbps98km/h105km/h高速第2次431.2kbps993.2kbps95km/h102km/hUE移動速度越高，多普勒頻偏越大，UE端對下行HSDPA數據包的解調性能下降，導致UE端上報的TBsize變小，因此吞吐量下降速度對時延的影響當用戶速度為50km/h時，ping包平均時延為440ms；速度為100km/h時，ping包平均時延為450~480msHSDPAR4/R5互干擾專題主要結論：隨著同頻R4干擾的增加(用戶數增多)，在R5小區真實加載的場景中，R5業務(HSDPA)的吞吐量有所下降R4用戶與HSDPA用戶都處于小區邊沿（遠點）時的干擾情況最惡劣，HSDPA用戶吞吐量最小在HSDPA和R4不同時隙切換點配置情況下，HSDPA小區