HSDPA（高速下行鏈路分組接入）簡介及對測試設(shè)備的新要求

隨著HSDPA的面世，人們能夠以快于傳統(tǒng)WCDMA的速度傳輸數(shù)據(jù)。這主要是通過一種更加復(fù)雜的調(diào)制格式和重復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)的步驟實現(xiàn)的。這些新的功能也影響到了相應(yīng)的測試設(shè)備和測試方法，本文介紹了HSDPA與傳統(tǒng)WCDMA的區(qū)別，并介紹了HSDPA對測試設(shè)備及方法提出的新要求。

HSDPA(高速下行鏈路分組接入)擴展了UMTS標(biāo)準(zhǔn)。這種改進與EDGE對GSM標(biāo)準(zhǔn)的增強類似：像HSDPA一樣，EDGE使用了一種不同的編碼機制。就EDGE而言，這使其可以更加有效地使用GSM時槽，將可用數(shù)據(jù)速率提升三倍，最高可達384 Kb/s。事實上，由于EDGE已經(jīng)被公認(rèn)為一種3G移動射頻技術(shù)，很多沒有獲得CDMA許可的服務(wù)供應(yīng)商都將 EDGE視為一種替代技術(shù)。

圖1 信息會車的底層上的邏輯、傳輸和物理通道

HSDPA的理論數(shù)據(jù)傳輸速率為下行14.4Mb/s，與之相對應(yīng)的上行鏈路技術(shù)HSUPA的速率為5.8Mb/s。雖然專家們認(rèn)為3Mb/s的速率就足以滿足應(yīng)用需要，但是這仍然需要大幅度地擴展現(xiàn)有的頻譜資源。這種擴展可以通過在UMTS基站(節(jié)點B)和無線設(shè)備(即用戶設(shè)備，簡稱UE)之間的第一和第二協(xié)議中，通過高階調(diào)制格式16QAM(正交幅度調(diào)制)和重復(fù)呼叫方法，借助復(fù)雜的通信算法實現(xiàn)，圖1顯示了使用射頻連接的OSI通信的底層。

更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，更低的延時

不同層之間的信息傳輸需要使用特定的傳輸通道：邏輯通道、傳輸通道和物理通道。這些通道被用于傳輸信令協(xié)議和用戶數(shù)據(jù)。為了更好地理解HSDPA，還應(yīng)當(dāng)將物理通道納入考慮的范圍。

在通過物理通道傳輸數(shù)據(jù)之前，需要通過CRC編碼、通道編碼、數(shù)據(jù)交錯和數(shù)據(jù)分塊等技術(shù)防止數(shù)據(jù)丟失。復(fù)用的傳輸通道被映射到物理通道(代碼通道)上，進行擴展、加擾和調(diào)制。數(shù)據(jù)傳輸則使用傳輸通道，將發(fā)往不同接收者的數(shù)據(jù)分組和用戶或控制信息復(fù)合到一起。

HSDPA可以通過一個傳輸通道和相關(guān)的物理通道，擴展圖1所顯示的架構(gòu)。表1指出了傳統(tǒng)WCDMA和HSDPA之間的區(qū)別。

利用HSDPA，可以傳輸長度只有2ms的短數(shù)據(jù)分組(短于過去的10ms)。在相同的速率下，調(diào)制和傳輸參數(shù)可以進行調(diào)整。射頻通道的測量可以被用于改進傳輸參數(shù)，以便將HS-DSCH(高速下行鏈路共享通道)的數(shù)據(jù)塊錯誤率保持在10%以下。

QPSK能夠按照每個波形調(diào)制兩個比特，再根據(jù)比特的組合情況，采用四種具有相同幅度的相位中的一種。但是，16QAM使用了16種具有不同幅度的狀態(tài)，每個波形都是四個比特的組合(參見圖2)，因此16QAM的數(shù)據(jù)傳輸速率是QPSK的兩倍。16QAM的缺點在于：必須大幅度地提高射頻通道的質(zhì)量，才能獲得較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，因此它需要更高的信噪比(SNR)。在接收端檢測到一個錯誤時，它會請求重新發(fā)送所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，這會導(dǎo)致有效數(shù)據(jù)速率的降低。如果基站知道射頻通道質(zhì)量，它就可以根據(jù)各個射頻通道的特性，優(yōu)化傳輸參數(shù)，例如調(diào)制機制。因此，無線終端必須能夠有效地反饋通道質(zhì)量信息。這些終端可以在HS-DPCCH(高速專用物理控制通道)上提供這些反饋。

圖2 16QAM的星座圖

除了射頻通道質(zhì)量以外， HS-DPCCH還被用于向基站說明數(shù)據(jù)分組是否被成功接收。這是自動重發(fā)請求(ARQ)的組成部分，它也被稱為重新傳輸協(xié)議。另外，如果它采取措施來保護數(shù)據(jù)(正向糾錯)，這就被稱為復(fù)合自動重發(fā)請求(HARQ)?？偣灿腥N不同的HARQ協(xié)議，HSDPA使用的是其中的II和III型。

通過一種新的信令通道—— HS-SCCH (高速共享控制通道)，UE可以獲知哪些數(shù)據(jù)分組被分配給它。該通道包含了關(guān)于UE標(biāo)識、HS-PDSCH擴展編碼、HARQ協(xié)議類型和其他協(xié)議數(shù)據(jù)。無線設(shè)備必須能夠分析四種不同的HS-SCCH。

用戶數(shù)據(jù)則在與HS-DSCH傳輸通道相連的HS-PDSCH(高速物理下行鏈路共享通道)上傳輸。根據(jù)具體的特性，HS-DSCH可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到一個或者多個(最多15個)HS-PDSCH上。在不采用通道編碼的情況下，這在理論上最高可以容納14.4Mb/s的速率。通過2:3的編碼率(每兩個需要傳輸?shù)谋忍卮钆湟粋€冗余比特)，可以達到9.6Mb/s的數(shù)據(jù)速率。

第一代HSDPA設(shè)備只能并行處理5個HS-PDSCH。這是由目前使用的接收端架構(gòu)所導(dǎo)致的，即所謂的Rake接收端。這種類型的接收端會將可以達到的最大傳輸速率下

降到3.6 Mb/s。要獲得更高的數(shù)據(jù)速率，必須使用一種新的接收端。另外，還需要采用新的接收端測量方法。

新增的測試要求

HSDPA也需要進行新的測量。新的測試包括了對接收端、發(fā)送端和信號處理的檢查。新的調(diào)制機制——16QAM——在接收端提出了新的挑戰(zhàn)。為了正確地檢測帶有16種相位和幅度狀態(tài)的16QAM信號，SNR必須高于QPSK，因此在實際中，較高的數(shù)據(jù)速率只能在無線終端靠近基站時才能實現(xiàn)。在類型審核階段，終端的正確檢測信號狀態(tài)的能力將通過一種數(shù)據(jù)塊錯誤率(BLER)測量方法，在較高的接收端功率等級下進行測試。發(fā)回的接收確認(rèn)信息被用于判斷數(shù)據(jù)塊的錯誤率。在實際使用和服務(wù)中，接收端通常只通過GSM和寬頻CDMA調(diào)制進行測試。

另一種更加適合較高的數(shù)據(jù)速率的方法是評估通過HS-DPCCH報告到節(jié)點B的通道質(zhì)量指數(shù)(CQI)。CQI還定義了無線終端在BLER不超過10%的情況下可以處理的數(shù)據(jù)速率。測試設(shè)備會選擇一種與CQI 值16相對應(yīng)的傳輸格式。傳輸格式將會決定數(shù)據(jù)塊大小、并發(fā)通道個數(shù)和調(diào)制類型等參數(shù)。

在測試的第一個階段，下行鏈路通道的配置將保持不變，同時會記錄2000個CQI值。下一步則是確定CQI的中值。90%的(即1800個)CQI值必須處于“CQI中值-2

只有在UE能夠隨時正確地向基站報告接收端質(zhì)量的情況下，才能夠利用HSDPA進行傳輸。用于檢查這種功能的測試目前還處于研發(fā)階段——HS-DPCCH的不連續(xù)傳輸和部分延時傳輸向發(fā)送端提出了新的挑戰(zhàn)。這是在系列化生產(chǎn)之前必須進行的另外一項測試。

HSDPA的面世是人們在提高移動射頻下行鏈路的數(shù)據(jù)速率、縮短網(wǎng)絡(luò)游戲的延時方面邁出的重要一步。就所使用的技術(shù)而言，HSDPA是一個復(fù)雜的里程碑，能夠在不同特性的射頻通道上提供高度有效的射頻通道。