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数十倍速下载新时代─解析HSDPA技术原理

发布时间:2008/8/19 0:00:00 访问次数:332


  在wcdma release 99当中,资料传输可在2种状态下进行:cell_fach以及cell_dch。首先,使用者在cell_fach下时利用共享频道传输资料。由于是共享频道,其使用的码是固定的,因此,此类频道的设计注定无法用于较高速资料传输。另外,此状态下没有clpc(closed loop power control)调整传输功率,近乎不变的功率,不可避免地即造成较大的干扰。

  正如先前提过以鸡尾酒会派对为例,如果大家不论远近都用同样音量于派对中进行对谈,那么距离较远的谈话将会受严重干扰,甚或无法清楚听到对方所说的话。此外值得一提的是,使用这些共享频道的手机需要接听所有的资料再做判断;留下那些带有自己识别码的封包,抛弃那些属于别人的。

  另一方面,在 cell_dch时,使用者拥有自己的专属频道进行传送资料;根据不同传输速率,使用者会得到不同spreading factor码。同时,如上回所提,由于拥有专属频道,手机会利用clpc进行传输功率控制。此外,在cell_dch中可以有软式交递进行,换句话说,即使用者可同时保持与数个不同基地台间的联机。(当然前提之一是,这些基地台都要同一个频率上运行)

  然而,虽然wcdma release 99宣称最高可以支持至2mbps,但实际布建的网络当中,即便在cell_dch下,上行与下行最高资料传输速率也只有384kbps。这样的传输速率,对于手机上的许多热门多媒体应用而言,尤其是那些与资料传输相关的应用,却略显不足。

  此外,在不同速率间切换时,需透过rnc进行控制,因此需要一些时间完成速率变换。相似地,release 99的重传(透过rlc am)也要透过rnc,因此,可能会有数百毫秒的耽搁。除此之外,虽然有clpc,但如果手机移动到1个暂时收不到讯号的地方(如高楼遮蔽下,或山后没有基地台的地方),基地台会持续地送出资料,直到断线为止,这也造成了不必要的无线资源浪费。

  为克服上述wcdma release 99在资料传输上的限制,3gpp在release 5的规格中,提出hsdpa(high speed downlink packet access),希望不但可以克服以上所提到的限制,而且可以大幅度地提升下行资料传输速率。根据规格,它下行速率的最高值为14.4mbps,但是,它要如何实现这个目标呢?

  先让我们来想象一下,假设今天你是1间点心店的老板,平日你都会向食品工厂订购某样产品,比如说,某样深受欢迎的甜点。由于这些甜点全都是手工制造,所以工厂每日所能制造的数量相当有限。因此只有当他们准备好你的订单后,他们才会给你1个领货通知,让你知道你要的东西已经做好了,并且会在什么时间送货给你。所以你可能会定时地检查是否有未接来电,毕竟,这是你店内最受欢迎的餐点,你绝对不想错过这个来自工厂的通知。接下来,送货员在指定时间把你订的货交给你后,他会要求你签收。同时,你可能会告诉工厂在这段期间所卖出的数量和现有的存货,在签收之际,将此回报跟签收单一并让送货员带回去,让工厂可以决定下次要送多少甜点过来。之后继续上述的过程:通知、送货、签收、再回报存货量。

  透过hsdpa传送资料的流程,基本上和上面提到这个取货流程没有太大差异。使用者定期地监听那些指定频道,而当网络决定要传送资料给该使用者时,它会利用该频道通知使用者。接到通知后,使用者在固定时间内,马上去听相对应用来传送资料的频道。收完资料后,使用者需要回应是否正确地收到那些资料,同时,向网络回报现在的通讯质量,也就是使用者可能可接收资料的最大量;之后,网络据此回报,判断待会要用怎样的调变方式,送多少资料给该使用者。

  图1描绘这整个过程。我们这里会提到一些名词,而这些名词会在后面相关的地方会再详细介绍;在此处,我们只需有个简单的概念即可。首先,网络透过hs-scch(high speed shared control channel)这个下行的频道,通知使用者。

  在听到hs-scch上有给自己的讯息后,使用者接下来马上去hs-pdsch(high speed physical downlink shared channel)这个下行用来送资料的频道,接收资料。接下来,使用者再利用上行的hs-dpcch(high speed dedicated physical control channel)传送ack/nack及回报现在网络质量cqi(channel quality indicator)给网络。网络再利用这个回报的cqi,决定下次要给该使用者的资料量以及调变方式。



图1 hsdpa流程示意图

  值得注意的是,我们上面提到的这些下行频道,不论是用来通知的hs-scch,或是用来传送资料的hs-pdsch,都是所有使用者共享的频道。多个使用者听着相同的hs-scch,全部使用者轮流使用整个细胞中有限的(最多15个)hs-dpsch传送资料。node b负责这些频道的排程,在哪里个时段、哪里些hs-pdsch、指定给哪里个使用者使用。

  这些都牵扯到非常复杂的判断,包括每只手机所回报的cqi、及其最高能够支持的


  在wcdma release 99当中,资料传输可在2种状态下进行:cell_fach以及cell_dch。首先,使用者在cell_fach下时利用共享频道传输资料。由于是共享频道,其使用的码是固定的,因此,此类频道的设计注定无法用于较高速资料传输。另外,此状态下没有clpc(closed loop power control)调整传输功率,近乎不变的功率,不可避免地即造成较大的干扰。

  正如先前提过以鸡尾酒会派对为例,如果大家不论远近都用同样音量于派对中进行对谈,那么距离较远的谈话将会受严重干扰,甚或无法清楚听到对方所说的话。此外值得一提的是,使用这些共享频道的手机需要接听所有的资料再做判断;留下那些带有自己识别码的封包,抛弃那些属于别人的。

  另一方面,在 cell_dch时,使用者拥有自己的专属频道进行传送资料;根据不同传输速率,使用者会得到不同spreading factor码。同时,如上回所提,由于拥有专属频道,手机会利用clpc进行传输功率控制。此外,在cell_dch中可以有软式交递进行,换句话说,即使用者可同时保持与数个不同基地台间的联机。(当然前提之一是,这些基地台都要同一个频率上运行)

  然而,虽然wcdma release 99宣称最高可以支持至2mbps,但实际布建的网络当中,即便在cell_dch下,上行与下行最高资料传输速率也只有384kbps。这样的传输速率,对于手机上的许多热门多媒体应用而言,尤其是那些与资料传输相关的应用,却略显不足。

  此外,在不同速率间切换时,需透过rnc进行控制,因此需要一些时间完成速率变换。相似地,release 99的重传(透过rlc am)也要透过rnc,因此,可能会有数百毫秒的耽搁。除此之外,虽然有clpc,但如果手机移动到1个暂时收不到讯号的地方(如高楼遮蔽下,或山后没有基地台的地方),基地台会持续地送出资料,直到断线为止,这也造成了不必要的无线资源浪费。

  为克服上述wcdma release 99在资料传输上的限制,3gpp在release 5的规格中,提出hsdpa(high speed downlink packet access),希望不但可以克服以上所提到的限制,而且可以大幅度地提升下行资料传输速率。根据规格,它下行速率的最高值为14.4mbps,但是,它要如何实现这个目标呢?

  先让我们来想象一下,假设今天你是1间点心店的老板,平日你都会向食品工厂订购某样产品,比如说,某样深受欢迎的甜点。由于这些甜点全都是手工制造,所以工厂每日所能制造的数量相当有限。因此只有当他们准备好你的订单后,他们才会给你1个领货通知,让你知道你要的东西已经做好了,并且会在什么时间送货给你。所以你可能会定时地检查是否有未接来电,毕竟,这是你店内最受欢迎的餐点,你绝对不想错过这个来自工厂的通知。接下来,送货员在指定时间把你订的货交给你后,他会要求你签收。同时,你可能会告诉工厂在这段期间所卖出的数量和现有的存货,在签收之际,将此回报跟签收单一并让送货员带回去,让工厂可以决定下次要送多少甜点过来。之后继续上述的过程:通知、送货、签收、再回报存货量。

  透过hsdpa传送资料的流程,基本上和上面提到这个取货流程没有太大差异。使用者定期地监听那些指定频道,而当网络决定要传送资料给该使用者时,它会利用该频道通知使用者。接到通知后,使用者在固定时间内,马上去听相对应用来传送资料的频道。收完资料后,使用者需要回应是否正确地收到那些资料,同时,向网络回报现在的通讯质量,也就是使用者可能可接收资料的最大量;之后,网络据此回报,判断待会要用怎样的调变方式,送多少资料给该使用者。

  图1描绘这整个过程。我们这里会提到一些名词,而这些名词会在后面相关的地方会再详细介绍;在此处,我们只需有个简单的概念即可。首先,网络透过hs-scch(high speed shared control channel)这个下行的频道,通知使用者。

  在听到hs-scch上有给自己的讯息后,使用者接下来马上去hs-pdsch(high speed physical downlink shared channel)这个下行用来送资料的频道,接收资料。接下来,使用者再利用上行的hs-dpcch(high speed dedicated physical control channel)传送ack/nack及回报现在网络质量cqi(channel quality indicator)给网络。网络再利用这个回报的cqi,决定下次要给该使用者的资料量以及调变方式。



图1 hsdpa流程示意图

  值得注意的是,我们上面提到的这些下行频道,不论是用来通知的hs-scch,或是用来传送资料的hs-pdsch,都是所有使用者共享的频道。多个使用者听着相同的hs-scch,全部使用者轮流使用整个细胞中有限的(最多15个)hs-dpsch传送资料。node b负责这些频道的排程,在哪里个时段、哪里些hs-pdsch、指定给哪里个使用者使用。

  这些都牵扯到非常复杂的判断,包括每只手机所回报的cqi、及其最高能够支持的

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