HSDPA實際上是一些無線增強技術的集合，與R4系統相比，HSDPA主要是通過修改空中接口來增強系統性能。空口引入了高速下行共享信道（HS-DSCH）和相應的功能實體，支持高速下行分組數據的傳輸。HSDPA主要操作在UE、Node B的物理層和MAC層，而無線鏈路控制（RLC）和分組數據匯聚協定（PDCP）不做任何改動。從物理層來看，主要是引入自適應調製編碼（AMC）和混合自動重傳請求（HARQ）技術來增加數據吞吐量。從上層結構上來看，主要是增加了Node B的處理功能，在Node B和UE的MAC層引入MAC-hs實體，專門用來完成與HS-DSCH相關的MAC層操作以及與HARQ協定相關的處理。
基本介紹
- 中文名：TD-HSDPA基本原理
- 外文名：TD-HSDPA Basic Principle
- 套用學科：通信
原理,結構,信道,
原理
HSDPA是TD-SCDMA/WCDMA在3GPPRel5中引入的增強型技術，通過採用AMC、HARQ和快速調度等技術，在基站側增加了一個實體MAC-hs用於數據的快速調度，可獲得較高的用戶峰值速率和小區數據吞吐率。在單載波下，TD-HSDPA可獲得最大2.8Mbps的理論吞吐量，多載波綁定時，可得nx2.8Mbps（n為綁定載波數）的理論吞吐率。
結構
1.1HSDPA協定棧結構
如圖1所示，引入HSDPA後，對UU口的影響主要是在MAC層增加了一個MAC-hs實體，位於MAC-d和Phy之間，用於對數據進行調度。MAC-hs實體的功能分別在UE和NodeB實現。對Iub的影響主要是增加了一個HS-DSCH數據幀和兩個HS-DSCH控制幀，用於在NodeB和SRNC之間進行HS-DSCH數據的傳輸和流量控制。
圖1HSDPA協定棧架構
1.2UTRAN側MAC結構
描述MAC-hs實體的結構及功能
UTRAN側MAC總體結構
如圖2所示為引入HSDPA後UTRAN側MAC總體結構。從結構上看，原有的MAC-d、MAC-c/sh沒有變化，只是新增了一個MAC-hs實體。
圖2UTRAN側MAC結構
在網路側，MAC-c/sh位於CRNC，MAC-d位於SRNC，而MAC-hs位於NodeB，如果配置了MAC-c/sh，則MAC-shSDU的傳送路徑為MAC-d―Iur（或無須通過Iur）―MAC-c/sh―Iub―MAC-sh；如果沒有配置MAC-c/sh，則MAC-shSDU的傳送路徑為MAC-d―Iub/Iur―MAC-sh；HARQ的具體配置信息由RRC通過MAC-ControlSAP提供。為支持MAC-d和MAC-hs之間的數據傳輸，需要增加MAC-d與MAC-hs間的流量控制功能。
UTRAN側MAC-hs實體
圖3UTRAN側MAC-hs實體
如圖3所示，每個支持HS-DSCH的小區對應一個MAC-hs實體，MAC-hs負責處理HS-DSCH數據傳送，同時還負責管理HSDPA的物理資源。在MAC_hs中對每個MAC-dPDU都進行優先權處理。MAC_hs包括以下四個功能模組：
- FlowControl（流量控制）：
完成MAC-hs與MAC-d或MAC-c/sh之間的流量控制，以減少層2的時延，減少由於HS-DSCH擁塞導致的數據丟失和重傳。
-Scheduling/PriorityHandling（調度/優先權處理）：
該模組主要完成的功能包括對小區內所有用戶進行調度。一個UE可以有一個或多個MAC-d數據流，每個MAC-d數據流包括的HS-DSCHMAC-dPDUs根據優先權分配至一個或多個優先權佇列，一個優先權佇列只對應一個MAC-d數據流。
確定HARQ實體（一個HARQ實體處理一個用戶），對於每個待傳送的MAC-hsPDU，向HARQ實體指示QueueID（即優先權佇列識別號）和TSN。
根據上行鏈路的反饋的狀態報告確定是傳送新的數據還是重傳數據。
確定冗餘版本；
確定HCSN，向某用戶傳送HS-SCCH時，該用戶的HCSN加一。
- HARQ:
完成HARQ功能。一個HARQ實體能支持多進程的SAWHARQ協定，每個HS-DSCHTTI只能運行一個HARQ進程。
根據scheduler功能模組的指示，設定MAC-hsPDU的QueueID，TSN。傳送數據時，確定HARQ的進程，設定相應的HARQprocessID。
負責將狀態報告傳送至Scheduling功能模組。
- TFRCselection:
為HS-DSCH選擇適當的傳輸格式及傳輸資源。
UE側MAC結構
UE側MAC總體結構
如圖4所示為引入HSDPA後UE側MAC總體結構。從結構上看，原有的MAC-d、MAC-c/sh沒有變化，只是新增了一個MAC-hs實體。
圖4UE側MAC結構
下行鏈路上，從HS-DSCH接收到的數據傳送至MAC-hs處理，處理完的數據傳送至MAC-d。MAC-hs的配置由RRC通過MACControlSAP配置。相關的下行信令攜帶了支持HS-DSCH的信息，相關上行信令攜帶了反饋給網路側的信息。
UE側MAC-hs實體
圖5UE側MAC-hs實體
如圖5所示為UE側MAC-hs實體結構，UE側MAC_hs處理HSDPA相關功能，主要包括HARQ、Re-orderingqueuedistribution、Reordering和Disassembly功能模組：
-HARQ:
HARQ實體主要完成和HARQ協定相關的MAC功能。處理HARQ所有任務，負責產生ACK/NACK。HARQ的具體配置信息由RRC通過MAC-ControlSAP提供。
UE的HARQ實體包括多個HARQ進程，不過每個HS-DSCHTTI只能有一個HARQ進程。HS-SCCH中攜帶HARQ進程識別，指示隨後接收的HS-DSCH由哪個HARQ進程處理。
-ReorderingQueuedistribution:
根據QueueID將MAC-hsPDUs分派到不同的reorderingbuffer。
- Reordering:
對應每個Queue有一個Reordering實體，Reordering實體根據接收到的TSN（傳輸序列號）對PDU進行排序，將TSN連續的PDU送至disassembly實體。
-Disassembly：
負責對MAC-hsPDUs進行拆分。去除MAC-hs頭，抽取MAC-dPDU並遞交到高層。
信道
TD-HSDPA中的信道如表1所示，其中有灰底的條目表示TD-HSDPA新增信道。
表1TD-HSDPA中的信道
信道分類 | 信道名稱 | 功能 |
邏 輯 信 道 | 廣播控制信道（BCCH） | 承載廣播系統的控制信息 |
尋呼控制信道（PCCH） | 網路不知道UE所在小區位置時，傳輸尋呼信息 | |
專用控制信道（DCCH） | 在UE和網路間雙向傳遞專用控制信息 | |
公共控制信道（CCCH） | 在UE和網路間雙向傳遞控制信息 | |
專用業務信道（DTCH） | 雙向傳遞用戶信息 | |
公共業務信道（CTCH） | 為一個或多個UE傳遞專用的用戶信息 | |
共享控制信道（SHCCH） | 在UE和網路間傳遞有關上下行共享信道的控制信息 |
續表
信道分類 | 信道名稱 | 功能 |
傳 輸 信 道 | 廣播信道（BCH） | 用於廣播系統和小區的特有訊息 |
上行共享信道（USCH） | 承載專用控制數據或業務數據，可被UE共享 | |
下行共享信道（DSCH） | 承載專用控制數據和業務數據，可被UE共享 | |
尋呼信道（PCH） | 發射尋呼信息，以支持UE有效的休眠模式 | |
前向接入信道（FACH） | 系統知道移動台所在小區位置時，承載向移動台發射的控制信息；承載短得用戶信息數據包 | |
隨機接入信道（RACH） | 承載來自移動台的控制信息和一些短的用戶信息數據包 | |
高速下行共享信道（HS-DSCH） | HSDPA專用傳輸信道，不同UE可以通過時分復用和碼分復用來共享 | |
物 理 信 道 | 專用物理信道（DPCH） | 承載與DCH有關的信息 |
尋呼指示信道（PICH） | 為UE提供有效的休眠模式操作 | |
上行導頻信道（UpPCH） | 用於物理同步 | |
下行導頻信道（DwPCH） | 用於物理同步 | |
主公共控制物理信道（PCCPCH） | 承載來自BCH的信息，用作整個小區的系統廣播 | |
輔助公共控制物理信道（SCCPCH） | 承載來自PCH和FACH的數據 | |
物理隨機接入信道（PRACH） | 承載來自RACH的數據 | |
物理上行共享信道（PUSCH） | 承載來自USCH的數據 | |
物理下行共享信道（PDSCH） | 承載來自DSCH的數據 | |
快速物理接入信道（FPACH） | NodeB使用它來回響UE傳送的接入請求，同時對UE的傳送功率和同步偏移進行調整 | |
高速物理下行共享信道（HS-PDSCH） | 承載與HS-DSCH有關的信息 | |
HS-DSCH共享控制信道（HS-SCCH） | 承載與HS-SCCH有關的高層控制信息 | |
HS-DSCH共享信息信道（HS-SICH） | 承載與HS-SCCH有關的高層控制信息和信道質量指示信息 |
圖6和圖7分別詳盡地表示了UTRAN和UE側的物理信道、傳輸信道、邏輯信道的映射關係。
圖6UTRAN側的物理信道、傳輸信道、邏輯信道的映射關係
圖7UE側的物理信道、傳輸信道、邏輯信道的映射關係
與R4不同，HSDPA引入了傳輸信道：高速下行共享信道（HS-DSCH），以及物理信道：高速物理下行共享信道（HS-PDSCH）、HS-DSCH共享控制信道（HS-SCCH）、HS-DSCH共享信息信道（HS-SICH）。
下面介紹新增信道中的HS-DSCH。
HS-DSCH是HSDPA專用傳輸信道，對不同的UE可以通過時分復用和碼分復用來共享HS-DSCH，它是根據傳輸時間間隔被分配給用戶。對同一個UE可以進行多碼傳輸，這取決於UE的能力。它映射到物理信道HS-PDSCH，HS-PDSCH的擴頻因子SF可以為1或者16。
1．HS-DSCH信道的協定結構
HS-DSCH的部分功能在沒有升級到具備HS-DSCH功能的蜂窩環境中也能實現，在這個結構體中，R4原有的分組數據匯聚協定（PDCP）子層、無線鏈路控制（RLC）子層和MAC-d子層沒有改變。不同的是，新增了一個MAC-hs實體，該功能實體包含HARQ和HSDPA的調度功能以及對HS-DSCH的控制功能。
在NodeB側，有兩種可以採用的協定配置。
（1）有MAC-c/sh配置：NodeB中的MAC-hs位於CRNC中的MAC-c/sh之下。MAC-c/sh可以為HS-DSCH提供像R4中DSCH同樣的功能，HS-DSCH幀協定（FP）用來處理SRNC到CRNC以及CRNC和NodeB之間的數據傳輸。協定結構如圖8所示。
（2）無MAC-c/sh配置：CRNC沒有任何用於HS-DSCH的用戶面功能，SRNC中的MAC-d直接在NodeB中的MAC-hs之上。在HS-DSCH用戶平面中，SRNC直接與NodeB相連，無需經過CRNC。協定結構如圖9所示。
2．HS-DSCH信道特徵
（1）一個HS-DSCH只在一個CCTrCH中進行信息處理和解碼。
（2）每個UE只有一個CCTrCH是為HS-DSCH配置的。
（3）CCTrCH可以映射到一個或多個物理信道HS-PDSCH上。
（4）每個CCTrCH中只有一個HS-DSCH。
（5）僅存在於下行鏈路。
（6）可以進行波束賦形。
（7）除功率控制，可以採用鏈路自適應技術進行速率控制。
（8）可以在整個小區進行廣播。
（9）總是與DPCH和一個或多個共享物理控制信道HS-SCCH對應，進行信息傳輸。
圖8有MAC-c/sh配置的HS-DSCH協定結構圖
圖9無MAC-c/sh配置的HS-DSCH協定結構圖
