基本介紹
- 中文名：高速上行鏈路分組接入
- 外文名：high speed uplink packet access
- 屬性：高速上行鏈路分組接入
- 技術 ：採用多碼傳輸、HARQ
- 縮寫：HSUPA
HSUPA,HSUPA採用的三種主要技術,HSUPA好處,TD-HSUPA,中國移動2011年內支持TD-HSUPA,
HSUPA
HSUPA (high speed uplink packet access)與HSDPA相似，HSUPA引入了五條新的物理信道E-DPDCH、E-DPCCH、E-AGCH、E-RGCH、E-HICH和兩個新的MAC實體 MAC-e和MAC-es，並把分組調度功能從RNC下移到NodeB，實現了基於NodeB的快速分組調度，並通過混合自動重傳HARQ、2ms無線短幀及多碼傳輸等關鍵技術，使得上行鏈路的數據吞吐率最高可達到5.76Mbit/s，大大提高的上行鏈路數據業務的承載能力。
WCDMA Rel5中的HSDPA是WCDMA下行鏈路方向(從無線接入網路到移動終端的方向)針對分組業務的最佳化和演進。與HSDPA類似，HSUPA是上行鏈路方向(從移動終端到無線接入網路的方向)針對分組業務的最佳化和演進。HSUPA是繼HSDPA後，WCDMA標準的又一次重要演進。利用HSUPA技術，上行用戶的峰值傳輸速率可以提高2-5倍，HSUPA還可以使小區上行的吞吐量比R99的WCDMA多出20-50%。
HSUPA採用的三種主要技術
HSUPA採用了三種主要的技術:物理層混合重傳，基於Node B的快速調度，和2msTTI短幀傳輸。下面將對這些技術進行介紹。
物理層混合重傳[L1(Fast) HARQ]:在WCDMA R99中，數據包重傳是由RNC控制下的RLC重傳完成的。在AM模式下，RLC的重傳由於涉及RLC信令和Iub接口傳輸，重傳延時超過100ms。在HSUPA中定義了一種物理層的數據包重傳機制，數據包的重傳在移動終端和基站間直接進行，基站收到移動終端傳送的數據包後會通過空中接口向移動終端傳送ACK/NACK信令,如果接收到的數據包正確則傳送ACK信號,如果接收到的數據包錯誤就傳送NACK信號,移動終端通過ACK/NACK的指示,可以迅速重新傳送傳輸錯誤的數據包。由於繞開了Iub接口傳輸，在10msTTI下，重傳延時縮短為40ms。在HSUPA的物理層混合重傳機制中，還使用到了軟合併(soft combing)和增量冗餘技術(Incremental Redundancy)，提高了重傳數據包的傳輸正確率。
基於Node B的快速調度(NodeB Scheduling):在WCDMA R99中，移動終端傳輸速率的調度由RNC控制， 移動終端可用的最高傳輸速率在DCH建立時由RNC確定，RNC不能夠根據小區負載和移動終端的信道狀況變化靈活控制移動終端的傳輸速率。基於Node B的快速調度的核心思想是由基站來控制移動終端的傳輸數據速率和傳輸時間。基站根據小區的負載情況，用戶的信道質量和所需傳輸的數據狀況來決定移動終端當前可用的最高傳輸速率。當移動終端希望用更高的數據速率傳送時，移動終端向基站傳送請求信號，基站根據小區的負載情況和調度策略決定是否同意移動終端請求。如果基站同意移動終端的請求，基站將傳送信令提高移動終端的最高可用傳輸速率。當移動終端一段時間內沒有數據傳送時，基站將自動降低移動終端的最高可用傳輸速率。由於這些調度信令是在基站和移動終端間直接傳輸的，所以基於Node B的快速調度機制可以使基站靈活快速地控制小區內各移動終端的傳輸速率，使無線網路資源更有效地服務於訪問突發性數據的用戶，從而達到增加小區吞吐量的效果。
2msTTI 和10 ms TTI: WCDMA R99 上行DCH的傳輸時間間隔(TTI)為10ms，20ms，40ms，80ms。在HSUPA中，採用了10msTTI以降低傳輸延遲。雖然HSUPA也引入了2ms TTI的傳輸方式，進一步降低傳輸延遲，但是基於2msTTI的短幀傳輸不適合工作於小區的邊緣。
HSUPA和HSDPA都是WCDMA系統針對分組業務的最佳化，HSUPA 採用了一些與HSDPA類似的技術，但是HSUPA並不是HSDPA簡單的上行翻版，HSUPA中使用的技術考慮到了上行鏈路自身的特點，如上行軟切換，功率控制，和UE的PAR(峰均比)問題??HSDPA中採用的AMC技術和高階調製並沒有被HSUPA採用。
HSUPA 性能
採用HSUPA技術，用戶的峰值速率可達到1.4 - 5.8Mbps。與WCDMA R99相比，HSUPA的網路上行容量增加20%-50%，增加25%的Iub傳輸容量，重傳延遲小於50ms，覆蓋範圍增加0.5-1.0dB。
從WCDMA R99到HSUPA的網路演進
HSUPA增加一個新的專用傳輸信道 E-DCH 來傳輸HSUPA業務。Rel99 DCH 和E-DCH可以共存，因此用戶可以享受在DCH上傳統的R99語音服務的同時，利用HSUPA在E-DCH進行突發的數據傳輸。
在理論上HSUPA的用戶峰值速率可達到5.8Mbps，這一目標將分階段完成，在第一階段HSUPA網路將首先支持1.4M的上行峰值速率，在接下來的階段逐步支持2M以及更高的上行峰值速率。
HSUPA向後充分兼容於3GPP的WCDMA R99。這使得HSUPA可以逐步引入到網路中。R99和HSUPA的終端可以共享同一無線載體。並且HSUPA不依賴HSDPA，也就是說沒有升級到HSDPA的網路也可以引入HSUPA。
要在現有的WCDMA R99中引進HSUPA，需要對現有的無線接入系統做一定程度的升級。對於諾基亞的產品，只需對BTS和RNC做簡單的軟體升級即可。
HSUPA好處
HSUPA極大地提高了上行傳輸速率，無論對於傳送Email,檔案上傳還是互動式遊戲這樣的套用，用戶都將體會到HSUPA提供的高速率和短延遲。
對運營商來說，引進HSUPA將帶來如下好處:
*為用戶提供更高上行傳輸速率;
*為高速數據業務提供更好覆蓋;
*提高WCDMA網路承載數據服務的容量。
對普通用戶來說，HSUPA意味著:
*用戶能感到更好的網路質量，尤其是在使用對稱數據業務時;
*更短的服務反應時間;
*更可靠的服務。
HSUPA演示系統介紹
在第六屆中國(北京)移動通信國際論壇暨展覽會上，諾基亞展示了基於商用系統功能開發的HSUPA(高速上行分組接入)演示系統。
諾基亞是全球首個公開演示HSUPA技術的廠家，在2005年2月法國嘎納舉行的3GSM大會和美國紐奧良舉行的CTIA無線峰會上率先成功完成了高速上行分組接入 (HSUPA) 技術演示。
HSUPA演示是設立在北京的諾基亞(中國)研發中心多年研究的成果。諾基亞(中國)研發中心不僅成功地完成了HSUPA的演示工作，並承擔了主要的設計工作，諾基亞(中國)研發中心的專家還為HSUPA的標準化工作做出了積極貢獻。HSUPA的成功演示表明諾基亞在3G的研發實力，同時表明中國研發中心已經邁入世界一流的研發中心行列。
諾基亞HSUPA演示系統由HSUPA移動終端模擬器(Mobile Station Emulator)，HSUPA網路模擬器(BTS/UTRAN Emulator)和分別與移動終端模擬器和網路模擬器相連的套用伺服器(Application server Emulator)及演示終端(Application demonstrator)構成。移動終端模擬器由一台運行UE協定棧的Linux PC ，FPGA和DSP構成的基帶處理單元，射頻單元及天線構成。網路模擬器由兩台分別運行CN，UTRAN(NodeB+RNC)協定棧的Linux PC，FPGA和DSP構成的基帶處理單元，射頻單元及天線構成。在移動終端模擬器端，基帶處理單元接收UE協定棧產生的數據包，經過MACe打包，信道編碼，調製，擴頻後，送到射頻單元變成射頻信號通過天線發射出去。在網路模擬器端，收到的上行射頻信號，在射頻單元下變頻後，送到基帶處理單元，進行信道估計，解擴，解調，信道解碼，MACe處理，正確接收到的數據包被送往UTRAN協定棧。套用伺服器和演示終端分別與移動終端模擬器和網路模擬器通過Ethenet相連。當無線鏈路建立後, 演示終端可以通過無線網路訪問到套用伺服器，並且上載套用伺服器中的內容。
HSUPA下行信令，也通過下行無線鏈路由HSUPA網路模擬器發給HSUPA移動終端模擬器。
在實際演示中，HSUPA演示系統通過上行鏈路同時進行DVD質量的視頻傳送和FTP檔案上傳，上行的峰值速率達到1.4Mbps。
TD-HSUPA
與GSM、IS-95等2G系統相比，3G能夠提供更大的容量、更高的系統吞吐量、更高的頻譜利用率和更加豐富的業務。隨著許多對速率和時延要求更高的業務出現(如高速數據的下載和上傳等)，3G系統要求具有更高的傳輸速率、更小的傳輸時延和更好的服務可靠性。
因此，TD-SCDMA在Rel 5引入下行增強技術HSDPA。與此同時，上行增強技術HSUPA的標準化也在Rel 7啟動。2005年9月HSUPA立項SI(Study Item)，進行HSUPA關鍵技術的預研和準備工作，此階段已於2006年2月完成。此後，又在2006年3月立項WI(Work Item)。2007年6月，RAN1/2/3/4各組CR(Change Report)已寫入Rel 7技術規範，成為Rel 7接入網部分最重要的特性。
據悉，大唐移動、電信科學技術研究院、鼎橋、中興和展訊都參與了3GPP標準化工作。
CCSA(中國通信標準化協會)也在2007年建立TD-HSUPA行標立項，大唐移動、電信科學技術研究院、鼎橋、中興、展訊、T3G、凱明和華為公司參與了CCSA的標準化工作。CCSA的HSUPA行業標準保持與3GPP Rel 7關鍵技術一致，併兼容CCSA的多載波行標。
上行增強技術的目的主要是提高分組數據的峰值傳輸速率，提高上行分組數據的總體吞吐率，同時減少傳輸延遲，減少誤幀率。在TD-SCDMA系統中，主要考慮的技術包括AMC、HARQ、Node B快速調度以及用戶終端(UE)如何共享上行信道資源。
AMC通過改變調製方式和信道編碼率來調整傳輸速率，HSUPA調製目前採用QPSK和16QAM兩種方式。對於信道環境較好用戶，會分配較高的調製等級和較高的編碼速率，而接近小區邊緣、信道環境較差的用戶，則會被分配較低的調製等級和編碼速率。通過高階的調製和效率更高的編碼效率等技術，TD-SCDMA的單載波上行最高支持2.2Mbit/s的速率。
在Rel 4中，數據包重傳是由RNC控制下的RLC重傳完成的。一次重傳涉及RLC信令和Iub接口傳輸，重傳延時很大。HSUPA和HSDPA一樣採用混合自動重傳機制，使得數據包的重傳可以在移動終端和基站間直接進行，繞開Iub接口傳輸，大大降低時延，快速重發還允許上行鏈路以更高的誤塊率(BLER)運行，在給定的數據速率下以更低的功率級傳輸，促使小區覆蓋面積擴大。同時，HARQ技術可在接收方解碼失敗情況下保存接收數據，並要求傳送方重傳數據，接收方將重傳數據和前面保存的接收數據進行合併，再送到解碼器進行解碼。
多用戶共享高速上行信道，快速調度非常重要。相比Rel 4中通過RNC完成調度功能，HSUPA的調度功將由Node B完成。Node B快速調度的好處在於減小傳輸時延和提高吞吐量，這減少了Iub接口上的傳輸過程以及對重傳、UE快取測量的快速反饋。
除了在時延和吞吐量方面的好處，採用Node B調度在資源分配和干擾控制兩個方面也都能帶來好處，一方面可以有效緩解碼道資源受限以及快速適應無線環境的變化，另一方面通過快速控制UE速率，基站可以更好地控制空中接口的干擾情況。
在HSUPA引入初期可採用與R4 單載頻混合組網的方案，重點覆蓋密集城區，保證熱點地區上行業務速率，而對於邊緣地帶，可以考慮低速率連續覆蓋。
由於上下行數據業務的發展有一定關聯，HSUPA 也可以採用HSDPA 相似的部署方案，直接在HSDPA 載波上升級HSUPA，在初期實現HSPA 的熱點覆蓋。
隨著上下行數據業務需求的增長，可以採用HSUPA 獨立組網，即增加一個或多個載波專用於HSUPA，重點吸收以高速HSPA 數據卡為主的終端用戶。
考慮TD-SCDMA 時隙靈活調整的特點，在支持HSUPA 時，可以針對數據業務和CS 業務的需求，靈活分配時隙。調整時隙轉換點時，建議同一頻段所有載波具有相同的時隙轉換點。
另外，還可引入不同頻段的多個載波來進行組網，一些頻段主要做HSDPA，一些頻段主要做HSUPA，從而使兩個不同頻段上的載波可以配置不同的時隙轉換點，更加充分地利用TD-SCDMA系統上下行靈活配置的特點。
中國移動2011年內支持TD-HSUPA
6月3日訊息 中國移動通信有限公司將於近期啟動普及型G3手機集采，中國移動在“普及型G3手機”集中採購項目中擬採購普及型G3手機約700萬台。據悉，TD終端700萬台的集采招標將分兩批次進行，第一批採購總量約300萬，分為普及型G3大眾手機和入門手機，第二批採購總量為約400萬，在此基礎上增加了對普及型G3智慧型手機的集采。
業內人士分析認為，中國移動分兩批集采的目的，可能是希望在時間上逐步推進相關TD晶片廠商在單晶片的成熟度，使得成本能夠保持競爭優勢。據大唐電信相關高層透露，目前無論是TD功能機還是智慧型手機，它的成本比WCDMA平均便宜200-300元。
上述人士指出，在低端TD智慧型手機上ST-E的成熟度相對而言較高，在超低端TD功能手機方面，展訊的成熟度和成本優勢更加明顯，40nm TD多模基帶晶片成為其降低成本的利器。
近日，中國聯通推出了首款999元的3G智慧型手機，對該機型包銷100萬台，此後將有多款千元智慧型手機推向市場，聯通內部人士預測，聯通推出沃3G千元智慧型手機後，新增用戶將在現在高速增加的基礎上，每月再增加50-100萬。2011年，中國聯通保持著每月157萬的3G用戶增長速度。
據知情人士透露，中國移動目前的TD終端已經支持TD-HSDPA，6月展開了TD-HSUPA的聯調，希望能夠在10月之前使得終端能夠全部支持TD-HSUPA。
除此之外，中國移動還計畫集采G3無線座機約300萬台，其中黑白屏無線座機占據了過半份額。
此前，業內專家開玩笑稱如果能夠在山寨機市場出現批量TD終端，則意味著中國3G市場真正開始普及，相關人士預測，這個時刻正在臨近。
