摘要　為了支持互動多媒體等需要高速上行數(shù)據速率的業(yè)務，TD-SCDMA在Release 6中引入了高速上行分組接入（HSUPA）技術。鑒于目前WCDMA上行增強技術日趨成熟，而TD-SCDMA上行增強技術的研究才剛剛開始，本文詳細闡述了適用于TD-SCDMA HSUPA的各項技術，并比較了TD-SCDMA HSUPA與WCDMA HSUPA的差異，最后對TD-SCDMA HSUPA的研究方向提出了一些建議。

1、引言

　　第三代移動通信系統(tǒng)中，以歐洲主導的WCDMA、美國主導的cdma2000以及中國的TD-SCDMA為3大主流技術，TD-SCDMA作為中國提出的第三代移動通信技術標準的TDD模式技術，是3GPP的一個重要的組成部分。

　　TD-SCDMA的標準化工作相對于WCDMA和cdma2000要晚，最早的版本包含在3GPP的Release 4中。為了適應移動網絡中數(shù)據業(yè)務的高速增長，TD-SCDMA分別在Release 5和Release 6中引入了高速下行分組接入（HSDPA）技術和高速上行分組接入（HSUPA）技術。此外，為了應對WiMAX的競爭，在Release 7中引入了TDD LTE。

　　在Release 6中引入的HSUPA是繼HSDPA之后，TD-SCDMA系統(tǒng)在無線部分的又一重大改進。為了在TD-SCDMA上行鏈路中引入HSUPA，并且盡可能地兼容Release 4中定義的功能實體與邏輯層間的功能劃分，在保持Release 4結構的同時。增加了新的增強專用信道（E-DCH）、新的媒體接入控制（MAC）實體MAC-e/es[1]。引入HSUPA只是在原來的物理信道上增加了新的信道，因此，兩者可以共用射頻發(fā)射單元。相互兼容。

2、TD-SCDMA HSUPA的關鍵技術

　　2006年5月在上海召開的3GPP TSG RAN WG1#45以及WG2#53上，TD-SCDMA HSUPA的物理層結構和關鍵技術初露端倪。根據TD-SCDMA上行鏈路的特點，參考文獻[2]提出了幾種適用于HSUPA的技術，包括基于Node B的調度、快速HARQ（混合自動重傳請求）、高階調制、擾碼跳碼等。CATT（電信科學技術研究院）在TD-SCDMA系統(tǒng)環(huán)境下分別對這幾項技術進行了仿真[3]。根據仿真結果，認為適合TD-SCDMA HSUPA的技術，主要有基于Node B的調度、快速BARQ、高階調制。

　　根據參考文獻[3]，不建議在TD-SCDMA上行增強技術中采用擾碼跳碼技術。這是由于擾碼跳碼的仿真結果表明擾碼跳碼在TD-SCDMA上行增強技術中所帶來的增益具有不確定性，而且?guī)淼淖畲笤鲆娣纫埠苄?，在有些情況下，性能反而會惡化。另外，擾碼跳碼技術的應用增加了UE的復雜度。

　　下面將簡要介紹TD-SCDMA HSUPA中采用的各項關鍵技術。

　?。?）基于Node B的調度

　　基于Node B的調度過程中。Node B可以控制UE何時以多大的速率發(fā)送數(shù)據。相對于RNC（無線網絡控制器）調度，其調度周期比較短，而且Node B已有的物理層測量信息可以用來作為調度的基礎，這確保更及時地進行調度決策以及更有效地利用上行鏈路空中接口可用容量。調度周期的明顯縮短也使得Node B可以在上行鏈路空中接口容量上進行更多的動態(tài)控制。

　?。?）快速HARQ

　　快速HARQ允許Node B對接收到的錯誤數(shù)據快速請求重傳，HARQ功能在媒體接入控制高速（MAC-hs）層實現(xiàn)，該層在Node B處終止。這樣，快速HARQ的重傳時延遠低于RLC（無線鏈路控制子層）的重傳時延，大大降低了TCP/IP和時延敏感業(yè)務的時延抖動。在解碼之前，Node B將之后重傳的信息與原來傳輸信息合并，這就是通常所說的軟合并。軟合并可以增大容量和特定數(shù)據速率的覆蓋率。

　?。?）高階調制

　　對于WCDMA增強型上行鏈路，由于每個用戶都有自己特定的擾碼，這樣就可以利用更多的碼道，于是采用比16QAM更低階的調制以簡化終端的設計。然而，對于TD-SCDMA HSUPA，由于信道化碼的限制，需要采用高階調制來提高系統(tǒng)的頻譜效率，雖然目前僅僅考慮的是8PSK和16QAM，但是在采用智能天線技術以后，有可能使用64QAM，因為使用智能天線將會大大提高鏈路信道質量，從而提高鏈路性能。

3、TD-SCDMA HSUPA與WCDMA HSUPA的差異

　　從TD-SCDMA HSUPA采用的關鍵技術可以看出，除了調制方式外，基于Node B調度和快速HARQ都同時應用于TD-SCDMA和WCDMA HSUPA。但是，TD-SCDMA與WCDMA在上行鏈路上的不同，導致它們在干擾控制、調度過程和HARQ方式上都存在著差異。

　　3.1　干擾控制上的差異

　　在WCDMA HSUPA中，調度器位于Node B端，屬于“分散”調度，也就是說每個小區(qū)的調度器與其他小區(qū)的調度器相對獨立。UE的上行信號受到來自小區(qū)內和小區(qū)間UE的干擾，而且在軟切換的情況下，UE同時與多個基站進行通信。因此，需要在不同小區(qū)的調度器之間引入一種協(xié)調機制，于是，在WCDMA HSUPA中新增了一種物理信道。即相對分配信道E-RGCH，用于激活小區(qū)給UE反饋指令，相對調整UE的最大傳輸速率，從而可以控制鄰小區(qū)的干擾。另外服務小區(qū)通過發(fā)送絕對分配（absolute grant）指令指示UE的最大數(shù)據速率以控制小區(qū)內的干擾。WCDMA HSUPA干擾控制機制如圖1所示。

圖1　WCDMA HSUPA干擾控制機制

　　與WCDMA不同的是，對于TD-SCDMA系統(tǒng)，接收端通過智能天線、聯(lián)合檢測等技術可以消除絕大部分的小區(qū)內干擾，所以干擾主要由小區(qū)間干擾決定。而且對于TD-SCDMA系統(tǒng)，并沒有要求軟切換，相應的UE端也沒有必要支持接收多小區(qū)的下行控制信令。如E-RGCH。因而，在TD-SCDMA上行增強技術中，沒有沿用WCDMA中控制小區(qū)間干擾的辦法[4]。

　　所以在設計TD-SCDMA系統(tǒng)HSUPA干擾控制時需要考慮以下兩個條件：

　　●Node B接收器不需要檢測小區(qū)外的UE；

　　●UE不需要接收非服務小區(qū)的指令。

　　TD-SCDMA HSUPA控制小區(qū)間干擾的辦法如下所示：

　　●UE通過對服務小區(qū)和鄰小區(qū)P-CCPCH RSCP（接收到的信號碼功率）的測量以及系統(tǒng)提供的相關P-CCPCH的參考功率，計算UE到服務小區(qū)和鄰小區(qū)路徑損耗，并通過相關的上行信令信道反饋給服務小區(qū)的調度器。調度器利用UE的反饋信息給UE發(fā)送絕對分配信息，控制小區(qū)間的干擾水平。

　　●RNC的RRM（無線資源管理）功能負責給每個調度器指定一個其他小區(qū)所能允許的干擾值，該值根據負載情況及時地調整更新。各個小區(qū)的負載情況由Node B測量后告知RNC。

　　TD-SCDMA上行鏈路系統(tǒng)小區(qū)間干擾控制機制如圖2所示，其中λi表示UEi到服務小區(qū)和鄰小區(qū)的路徑損耗比值。

圖2? TD-SCDMA HSUPA干擾控制機制

　　3.2　 調度控制上的差異

　　在WCDMA HSUPA中是通過Node B發(fā)送調度分配（scheduling grant）來給UE分配資源的。分配指令分兩種：絕對分配和相對分配（relative grant）。絕對分配指令限制了終端最大傳輸速率，主要用于分配大量資源但分配不是很頻繁的情況，例如在連接建立時或者在UE申請資源分配時。相對分配是用來更新終端的資源分配。

　　處于軟切換時，終端同時與幾個小區(qū)通信。只有服務小區(qū)給終端發(fā)送絕對分配指令，非服務小區(qū)只發(fā)送相對分配指令以控制該終端對這些小區(qū)的干擾水平。需要注意的是服務小區(qū)也發(fā)送相對分配指令，但只有當非服務小區(qū)發(fā)送的相對分配指令為“hold”時才有效[5]。

　　TD-SCDMA HSUPA的調度相對于WCDMA HSUPA調度，一樣是通過Node B發(fā)送調度分配來給UE分配資源，但是由于干擾控制和切換控制上的差異，其分配指令只有絕對分配，由服務小區(qū)提供。也就是說，在TD-SCDMA系統(tǒng)中調度只受服務小區(qū)控制，服務小區(qū)直接給UE指定一個所能允許的數(shù)據速率的上限[2]。但是，由于信道多徑和時延的特性，只有絕對分配沒有其他的協(xié)調機制，系統(tǒng)的干擾無法控制。考慮到在干擾控制中，UE負責測量到服務小區(qū)和鄰小區(qū)的路徑損耗，這些路徑損耗也可以作為調度的一個輔助信息，調度器根據這個輔助信息調整UE的速率上限。

　　3.3　HARQ方式上的差異

　　HARQ方式的選擇主要是同步和異步HARQ的選擇以及自適應和非自適應傳輸?shù)倪x擇。

　　在WCDMA上行增強技術中采用的是同步HARQ。同步HARQ的主要好處就是節(jié)省了控制信令開銷，不需要表示HARQ處理序號，而且在FDD上行增強技術中，僅僅通過2 bit RSN就可表示RV信息和新數(shù)據指示符信息。但是對于TD-SCDMA系統(tǒng)來說，使用同步HARQ會有沖突。

　　因為在上行鏈路中，對于TD-SCDMA系統(tǒng)，所有的UE共享時隙和OVSF碼，不像WCDMA系統(tǒng)，每一個UE都分配一個惟一的擾碼。如果對于一個UE，Node B反饋的ACK被錯誤地解碼成NACK，那么就需要在后面幀的相同時隙和碼資源中進行重傳，與此同時，調度器完全有可能將此資源分配給其他UE，從而造成沖突。而且，HSUPA通過使用非調度傳輸模式支持GBR（保證比特率）業(yè)務，為了滿足這種需求，對于TD-SCDMA系統(tǒng)，時隙和信道化碼要周期性地預留一部分。因而，如果采用同步重傳，在調度傳輸和非調度傳輸之間會造成沖突，所以TD-SCDMA上行增強技術建議采用異步HARQ[6]。

　　就傳輸屬性（例如資源分配、調制方式和傳輸塊大?。┒?，HARQ方式被分為自適應和非自適應兩種。自適應是指在重傳中改變一些或全部的傳輸屬性，因而需要相關的控制信息支持。非自適應是指如果在重傳時需要改變傳輸屬性，需要在初始傳輸之前告知發(fā)射器和接收器。因而不需要相應的控制信令支持。

　　在WCDMA HS-DSCH中采用的是自適應異步HARQ方式，而WCDMA E-DCH采用的是非自適應同步HARQ方式。采用異步HARQ能夠更方便有效地進行調度，因為傳輸屬性可以隨著無線鏈路環(huán)境動態(tài)地改變。而且對于異步HARQ，初始傳輸和重傳之間的時間間隔很長也不可預測，不適合事先協(xié)商好的非自適應傳輸，所以，TD-SCDMA上行增強技術建議采用自適應HARQ。

4、結束語

　　TD-SCDMA和WCDMA上行鏈路的差異導致兩者在HSUPA技術上的差異，最終也必然導致兩者在物理層結構上的差異。目前TD-SCDMA HSUPA物理層結構還在討論之中，很多內容有待完善。雖然在很多方面可以借鑒WCDMA HSUPA的經驗，但同時應結合兩者的差異，提出適用于TD-SCDMA的上行增強技術。

　　參考文獻

　　1　CATT,RITT R2-061328.MAC architecture for 1.28Mcps TDD enhanced uplink，2006

　　2　3GPP TR25.804 v.6.1.0.Feasibility study on uplink enhancements for UTRA TDD，2006

　　3　CATT R1-060524.Simulation results of LCR TDD enhanced uplink。2006

　　4　IP Wireless R1-050868.EU-TDD intercell interference control by scheduling and text proposal for TR 25.826，2005

　　5　Parkvall S，Peisa J，Torsner J,et al.WCDMA enhanced uplink-principles and basic operation.VTC.2005

　　6　CATT，RITT R2-061329.HARQ protocol for 1.28Mcps TDD enhanced uplink，2006