HSUPA

简介

HSUPA (high speed uplink packet access)高速上行链路分组接入。HSUPA通过采用多码传输、HARQ、基于Node B的快速调度等关键技术，使得单小区最大上行数据吞吐率达到5.76Mbit/s，大大增强了WCDMA上行链路的数据业务承载能力和频谱利用率。

与 HSDPA类似，HSUPA引入了五条新的物理信道E-DPDCH、E-DPCCH、E-AGCH、E-RGCH、E-HICH和两个新的MAC实体 MAC-e和MAC-es，并把分组调度功能从RNC下移到NodeB，实现了基于NodeB的快速分组调度，并通过混合自动重传HARQ、2ms无线短帧及多码传输等关键技术，使得上行链路的数据吞吐率最高可达到5.76Mbit/s，大大提高的上行链路数据业务的承载能力。　　

WCDMA Rel5中的HSDPA是WCDMA下行链路方向(从无线接入网络到移动终端的方向)针对分组业务的优化和演进。与HSDPA类似，HSUPA是上行链路方向(从移动终端到无线接入网络的方向)针对分组业务的优化和演进。HSUPA是继HSDPA后，WCDMA标准的又一次重要演进。利用HSUPA技术，上行用户的峰值传输速率可以提高2-5倍，HSUPA还可以使小区上行的吞吐量比R99的WCDMA多出20-50%。

HSUPA采用的三种主要技术

HSUPA采用了三种主要的技术:物理层混合重传，基于Node B的快速调度，和2msTTI短帧传输。下面将对这些技术进行介绍。

物理层混合重传[L1(Fast) HARQ]:在WCDMA R99中，数据包重传是由RNC控制下的RLC重传完成的。在AM模式下，RLC的重传由于涉及RLC信令和Iub接口传输，重传延时超过100ms。在HSUPA中定义了一种物理层的数据包重传机制，数据包的重传在移动终端和基站间直接进行，基站收到移动终端发送的数据包后会通过空中接口向移动终端发送ACK/NACK信令,如果接收到的数据包正确则发送ACK信号,如果接收到的数据包错误就发送NACK信号,移动终端通过ACK/NACK的指示,可以迅速重新发送传输错误的数据包。由于绕开了Iub接口传输，在10msTTI下，重传延时缩短为40ms。在HSUPA的物理层混合重传机制中，还使用到了软合并(soft combing)和增量冗余技术(Incremental Redundancy)，提高了重传数据包的传输正确率。

基于Node B的快速调度(NodeB Scheduling):在WCDMA R99中，移动终端传输速率的调度由RNC控制， 移动终端可用的最高传输速率在DCH建立时由RNC确定，RNC不能够根据小区负载和移动终端的信道状况变化灵活控制移动终端的传输速率。基于Node B的快速调度的核心思想是由基站来控制移动终端的传输数据速率和传输时间。基站根据小区的负载情况，用户的信道质量和所需传输的数据状况来决定移动终端当前可用的最高传输速率。当移动终端希望用更高的数据速率发送时，移动终端向基站发送请求信号，基站根据小区的负载情况和调度策略决定是否同意移动终端请求。如果基站同意移动终端的请求，基站将发送信令提高移动终端的最高可用传输速率。当移动终端一段时间内没有数据发送时，基站将自动降低移动终端的最高可用传输速率。由于这些调度信令是在基站和移动终端间直接传输的，所以基于Node B的快速调度机制可以使基站灵活快速地控制小区内各移动终端的传输速率，使无线网络资源更有效地服务于访问突发性数据的用户，从而达到增加小区吞吐量的效果。

2msTTI 和10 ms TTI: WCDMA R99 上行DCH的传输时间间隔(TTI)为10ms，20ms，40ms，80ms。在HSUPA中，采用了10msTTI以降低传输延迟。虽然HSUPA也引入了2ms TTI的传输方式，进一步降低传输延迟，但是基于2msTTI的短帧传输不适合工作于小区的边缘。

HSUPA和HSDPA都是WCDMA系统针对分组业务的优化，HSUPA 采用了一些与HSDPA类似的技术，但是HSUPA并不是HSDPA简单的上行翻版，HSUPA中使用的技术考虑到了上行链路自身的特点，如上行软切换，功率控制，和UE的PAR(峰均比)问题??HSDPA中采用的AMC技术和高阶调制并没有被HSUPA采用。

HSUPA 性能

采用HSUPA技术，用户的峰值速率可达到1.4 - 5.8Mbps。与WCDMA R99相比，HSUPA的网络上行容量增加20%-50%，增加25%的Iub传输容量，重传延迟小于50ms，覆盖范围增加0.5-1.0dB。

从WCDMA R99到HSUPA的网络演进

HSUPA增加一个新的专用传输信道 E-DCH 来传输HSUPA业务。Rel99 DCH 和E-DCH可以共存，因此用户可以享受在DCH上传统的R99语音服务的同时，利用HSUPA在E-DCH进行突发的数据传输。

在理论上HSUPA的用户峰值速率可达到5.8Mbps，这一目标将分阶段完成，在第一阶段HSUPA网络将首先支持1.4M的上行峰值速率，在接下来的阶段逐步支持2M以及更高的上行峰值速率。

HSUPA向后充分兼容于3GPP的WCDMA R99。这使得HSUPA可以逐步引入到网络中。R99和HSUPA的终端可以共享同一无线载体。并且HSUPA不依赖HSDPA，也就是说没有升级到HSDPA的网络也可以引入HSUPA。

要在现有的WCDMA R99中引进HSUPA，需要对现有的无线接入系统做一定程度的升级。对于诺基亚的产品，只需对BTS和RNC做简单的软件升级即可。

HSUPA好处

HSUPA极大地提高了上行传输速率，无论对于发送Email,文件上传还是交互式游戏这样的应用，用户都将体会到HSUPA提供的高速率和短延迟。

对运营商来说，引进HSUPA将带来如下好处:

*为用户提供更高上行传输速率;

*为高速数据业务提供更好覆盖;

*提高WCDMA网络承载数据服务的容量。

对普通用户来说，HSUPA意味着:

*用户能感到更好的网络质量，尤其是在使用对称数据业务时;

*更短的服务反应时间;

*更可靠的服务。

HSUPA演示系统介绍

在第六届中国(北京)移动通信国际论坛暨展览会上，诺基亚展示了基于商用系统功能开发HSUPA(高速上行分组接入)演示系统。

诺基亚是全球首个公开演示HSUPA技术的厂家，在2005年2月法国嘎纳举行的3GSM大会和美国新奥尔良举行的CTIA无线峰会上率先成功完成了高速上行分组接入 (HSUPA) 技术演示。

HSUPA演示是设立在北京的诺基亚(中国)研发中心多年研究的成果。诺基亚(中国)研发中心不仅成功地完成了HSUPA的演示工作，并承担了主要的设计工作，诺基亚(中国)研发中心的专家还为HSUPA的标准化工作做出了积极贡献。HSUPA的成功演示表明诺基亚在3G的研发实力，同时表明中国研发中心已经迈入世界一流的研发中心行列。

诺基亚HSUPA演示系统由HSUPA移动终端模拟器(Mobile Station Emulator)，HSUPA网络模拟器(BTS/UTRAN Emulator)和分别与移动终端模拟器和网络模拟器相连的应用服务器(Application server Emulator)及演示终端(Application demonstrator)构成。移动终端模拟器由一台运行UE协议栈的Linux PC ，FPGA和DSP构成的基带处理单元，射频单元及天线构成。网络模拟器由两台分别运行CN，UTRAN(NodeB+RNC)协议栈的Linux PC，FPGA和DSP构成的基带处理单元，射频单元及天线构成。在移动终端模拟器端，基带处理单元接收UE协议栈产生的数据包，经过MACe打包，信道编码，调制，扩频后，送到射频单元变成射频信号通过天线发射出去。在网络模拟器端，收到的上行射频信号，在射频单元下变频后，送到基带处理单元，进行信道估计，解扩，解调，信道解码，MACe处理，正确接收到的数据包被送往UTRAN协议栈。应用服务器和演示终端分别与移动终端模拟器和网络模拟器通过Ethenet相连。当无线链路建立后, 演示终端可以通过无线网络访问到应用服务器，并且上载应用服务器中的内容。

HSUPA下行信令，也通过下行无线链路由HSUPA网络模拟器发给HSUPA移动终端模拟器。

在实际演示中，HSUPA演示系统通过上行链路同时进行DVD质量的视频传送和FTP文件上传，上行的峰值速率达到1.4Mbps。