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[轉載] 檢視HSUPA如何達成5.76Mbps上行速率

at 2012 年 05 月 20 日 00:01:47 Sun
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標題:[轉載] 檢視HSUPA如何達成5.76Mbps上行速率
作者:jjdai (jjdai)
時間:2008-07-29 00:06:57
來源:122.116.236.55

此文:
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技術洞察
 
檢視HSUPA如何達成5.76Mbps上行速率
 
 
台北訊
 2008/07/28
 
前言:上回文章中,我們提到了HSUPA(High Speed Uplink Packet Access)這個技術的基本運作方式,並──與之前所介紹過的HSDPA(High Speed Downlink Packet Access),在某種程度上相當類似。此外,我們也談到HSUPA新增的頻道,包括Transport Channel和Physical Channel,接下來我們要將這2個部分合起來,研究HSUPA如何讓上行速率可以從384 kbps提升到5.76 Mbps…

HSUPA新增數個頻道;在Physical Channel方面,包括了2個上行的E-DPCCH(Enhanced Physical Control Channel)和E-DPDCH(Enhanced Physical Data Channel),及下行E-HICH(Enhanced Hybrid ARQ Indicator Channel)、E-RGCH(Enhanced Relative Grant Channel)、E-AGCH(Enhanced Absolute Grant Channel)。那HSUPA如何利用這些頻道以達到5.76 Mbps的上行資料傳輸數率呢?下圖1結合了我們上回提到關於HSUPA的2個主題:HSUPA運作方式以及HSUPA新增頻道。


圖1:HSUPA頻道使用方式。

1、手機透過E-DPDCH送出傳送請求。利用SI(Scheduling Information),手機告訴網路它現在有多少要送、這些想要送出的資料中的優先順序、手機本身還有多少功率可以拿來傳送這些資料…等訊息。

2、收到這些資訊後,網路評估現有環境干擾和資源後,決定這次可以給該手機多少資源?籍由E-AGCH給手機Grant,告訴手機有多少資源可使用。基本上,這裡的資源,就是手機可以打出多大功率;手機可以使用愈大功率,意指著可以送多愈多資料。

3、雖然手機所在的那個細胞,給予手機這樣的1個Grant,這個Grant並非不能改變。當鄰近基地台(及細胞)認為該手機在使用這麼大的功率時,會對這些基地台(及細胞)和其涵蓋範圍下的手機產生干擾,它們就可透過E-RGCH對這個Grant微調。

4、手機根據手上所有的Grant(包括綜合E-AGCH和E-RGCH上的資訊),及其本身現在還剩的功率,儘可能送出最多的資料。在E-DPDCH上送出資料,及我們上面提到的SI(爭取下次資源);而在E-DPCCH上裝載為了成功解開這些在E-DPDCH上的資料所需的資訊,同時在DPCCH上並有1個欄位讓網路知道,手機是否對剛剛得到的Grant感到滿意。

5、網路端在收到資料後,利用E-HICH回應手機它收到資料。成功解開這些資料的情形下送出ACK,反之則送NACK。和HSDPA一樣,HSUPA也利用HARQ這樣的技術加速資料傳送。因此在收到ACK或NACK後的行為,與在HSDPA中介紹的非常類似,除了手機和網路在HAQR程序中傳送端與接收端位置互換這點外。

HSUPA頻道時間對應

接下來,知道這些頻道使用方式及順序後,我們再更進一步了解這幾個頻道間的時間關係。前一回介紹HSUPA文章曾經提過,HSUPA可以使用2ms TTI或是10ms TTI。在HSUPA中,HARQ程序是固定的;換句話說,不像HSDPA中重傳是不同步的,HSUPA則限制重傳一定要是同步的。10ms TTI的運作模式下,1個手機會有4個HARQ程序,在2ms TTI下則有8個。

所以如果當傳輸失敗,手機一定會在40ms後(也就是傳完資料後的30ms)重傳資料;由於重傳資料時機固定,所以我們說HSUPA的重傳是同步的。為簡單起見,我們接下來將探討1個10ms TTI的例子。圖2描繪了前面介紹的這幾個新增頻道間在時間上的關係。


圖2:HSUPA頻道時間關係圖。

首先,手機利用E-DPDCH送出SI;E-DPDCH會與Release 99上行的DPDCH同時送出。網路利用E-AGCH給予該手機Grant,在下一次輪到這個HARQ程序的時候,手機再送出E-DPCCH和E-DPDCH,其中包括SI(如果接下來還想要繼續傳資料)和告訴網路對這個Grant是否滿意。同時手機會不斷讀取E-RGCH上的調控訊息以及E-HICH上網路對於收到資料的回應。如果收到的是NACK,手機將在下一次輪到這個HARQ程序時重傳這些資料。值得一提的是,E-RGCH和E-HICH也是同時送出的,而且使用同樣的頻道碼。



HSUPA實現5.76Mbps上行速度

最後,我們要回答我們尚未被解釋的問題,這些技術和改變怎麼讓上行傳輸速率達到5.76 Mbps呢?如圖3所示,我們從最底部的chip談起。WCDMA下每秒為3.84M chips,所以每2ms有

3.84 Mchips/s * 2 ms = 7680 chips


圖3:E-DPDCH (SF=4)

在使用SF=4的情形下,

7680 chips / 4 = 1920 modulation symbols

在上行的部分,由於使用的還是BPSK(Binary Phase-Shift Keying)調變技術,每個modulation symbol用1個symbol表示。因此總共有1920個symbol。如果跟Release 99一樣,code rate=1/3的話,那SF=4每2ms可帶的資料量就會有

1920 * 1/3 = 640 bits

圖4則展示了在HSUPA下如何達成最大的傳輸速率。與HSDPA相似,HSUPA也可同時使用多個碼,也就是多個E-DPDCH傳送上行資料。不同於HSDPA是最多15個固定為SF=16的HS-PDSCH;HSUPA最多只有4個E-DPDCH,並且其中只有2個可用SF=2,另外2個用SF=4。(因為必須至少留1個SF=4的OVSF sub-tree給其它非頻道使用,包括E-DPCCH和Release 99的其它上行頻道。)。

從上面的計算我們已經知道SF=4時,2ms可以帶640 bits資料,類似的,SF=4時,2ms可以帶1280 bits。因此,使用code rate=1/3,2個SF=2加上2個SF=4的E-DPDCH,在2ms可以帶

640 * 2 + 1280 * 2 = 3840 bits


圖4:HSUPA多碼同時傳送

換成以秒為單位的話,就是

3840 bits / 2ms = 1.92 Mbps

再加上跟HSDPA一樣,HSUPA也使用HARQ的技術,所以在code rate方面可以從1/3變為1;也就是說可以有3倍的傳輸速率:

1.92 Mbps * 3 = 5.76 Mbps

相信到此,大家都已了解,HSUPA怎麼達成5.76 Mbps的上行傳輸速率。(本文作者陳怡弘/Qualcomm CDMA Technologies資深工程師)
 

 

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