HSDPA实现方案设计报告.doc

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1、+HSDPA实现方案设计报告项目名称RNC 2.1 RRM项目文档编号版 本 号作 者文档更新记录日期更新人版本备注2005.5.19V0.1.0创建2005.5.23V0.2.02005.5.27V1.0.0目 录HSDPA实现方案设计报告11引言41.1编写目的41.2预期读者和阅读建议41.3文档约定41.4参考资料41.5缩写术语42一些说明63相关信令流程63.1小区初始资源分配与重配过程63.2用户使用HS-DSCH的连接建立过程93.3用户使用HS-DSCH的连接释放过程113.4用户RL参数的更新与重配过程133.5信道类型转换过程163.6流量控制过程164关键算法的实现19

2、4.1资源配置194.2呼叫接纳控制算法204.3信道类型转换算法204.3.1DCH到HS-DSCH204.3.2HS-DSCH到DCH或CELL_PCH214.4分组调度算法214.4.1PF(Proportional Fair)算法概述214.4.2PF算法在HSDPA中的应用224.4.3对PF算法的补充234.5拥塞控制算法234.6AMC&HARQ235其它相关内容236下一步研究建议231 引言1.1 编写目的本文对TD-SCDMA系统如何实现HSDPA进行了研究，主要给出了高层算法和信令流程，并对涉及的关键技术进行了分析和总结，以期为TD-SCDMA HSDPA技术的实现提供参

3、考。1.2 预期读者和阅读建议本文档可供RRM算法研究人员，RNC、Node B和UE的开发人员阅读。要求读者对TD-SCDMA系统的特征和HSDPA技术的特点有初步了解。1.3 文档约定本文档采用word 2002排版，一、二级标题分别采用小四、五号宋体进行书写，正文采用五号宋体书写。1.4 参考资料1 3GPP TS 25.221, physical channels and mapping of transport channels onto physical channels(TDD), V5.5.02 3GPP TS 25.222, multiplexing and channel

4、coding (TDD), V5.7.03 3GPP TS 25.224, physical layer procedures(TDD), V5.8.04 3GPP TS 25.302, services provided by the physical layer, V5.7.05 3GPP TS 25.306, UE radio access capabilities, V5.9.06 3GPP TS 25.308, HSDPA overall description, V5.7.07 3GPP TS 25.321, MAC protocol specification, V5.10.08

5、 3GPP TS 25.423, UTRAN Iur interface RNSAP signalling, V5.12.09 3GPP TS 25.425, UTRAN Iur interface user plane protocols for CCH data streams, V5.7.010 3GPP TS 25.433, UTRAN Iub interface NBAP signalling, V5.11.011 3GPP TS 25.435, UTRAN Iub interface user plane protocols for CCH data streams, V5.7.0

6、12 3GPP TR 25.848 , Physical layer aspects of UTRA High Speed Downlink Packet Access, V4.0.013 3GPP TR 25.899 , High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) enhancements, V6.1.014 TD-SCDMA第三代移动通信系统标准15 HSDPA特性需求分析报告1.5 缩写术语AMAcknowledged ModeAMCAdaptive Modulation and CodingCFNConnection Frame NumberCP

7、Control PlaneCQIChannel Quality IndicatorDCHDedicated ChannelDSCHDownlink Shared CHannelFECForward Error CorrectionFPFrame ProtocolRVRedundancy VersionHARQHybrid Automatic Repeat reQuestHCSNHS-SCCH Cyclic Sequence NumberHSDPAHigh Speed Downlink Packet AccessHS-DSCHHigh Speed Downlink Shared ChannelH

8、S-PDSCHHigh Speed Physical Downlink Shared ChannelHS-SCCHShared Control Channel for HS-DSCHHS-SICHShared Information Channel for HS-SICHIEInformation ElementMAC-hsMedium Access Control-high speedPDUProtocol Data UnitRLRadio LinkSDUService Data Unit SIDSize InDexTBTransport BlockTFRITransport Format

9、and Resource IndicatorTNLTransport Network LayerTSN Transport Serial NumberTTITransmission Time IntervalVFVersion Flag2 一些说明本文只讨论了单载波HSDPA的一些实现问题，重点总结了相关的信令流程和高层算法。多载波HSDPA的实现方案目前正在研究中，对标准需要进行一定的修改，本文对此没有加以总结和讨论。3 相关信令流程3.1 小区初始资源分配与重配过程首先，通过资源状态指示过程，Node B向RNC报告管辖的小区中是否支持HSDPA。图 3.1：Resource Status

10、 Indication procedure, Successful Operation其中，Node B在消息”RESOURCE STATUS INDICATION”中，指示是否支持HSDPA的IE如下：IE/Group NamePresenceRangeIE Type and ReferenceSemantics DescriptionCriticalityAssigned CriticalityMessage DiscriminatorM9.2.1.45Message TypeM9.2.1.46YESignoreTransaction IDM9.2.1.62CHOICE Indicatio

11、n TypeMYESignoreNo FailureLocal Cell Information1.EACHignoreLocal Cell IDM9.2.1.38HSDPA CapabilityO9.2.1.31GaYESignoreService ImpactingLocal Cell Information0.EACHignoreCell Information0.EACHignoreC-IDM9.2.1.9Resource Operational StateO9.2.1.52Availability StatusO9.2.1.2HS-DSCH Resources Information

12、0.1YESignoreResource Operational StateM9.2.1.52Availability StatusM9.2.1.2HSDPA初始资源的分配和修改由物理共享信道重配置过程完成，见下图。图 3.2：Physical Shared Channel Reconfiguration, Successful Operation在消息”PHYSICAL SHARED CHANNEL RECONFIGURATION REQUEST”中，与1.28M TDD系统相关的IE如下：HS-PDSCH TDD Information0.1GLOBALrejectDL Timeslot

13、and Code Information LCR0.Mandatory for 1.28Mcps TDD. Not Applicable to 3.84Mcps TDD.Time Slot LCRM9.2.3.24aMidamble Shift LCRM9.2.3.7ACodes LCR1.TDD Channelisation CodeM9.2.3.19HS-PDSCH and HS-SCCH Total PowerOMaximum Transmission Power9.2.1.40Maximum transmission power to be allowed for HS-PDSCH a

14、nd HS-SCCH codes in the timeslotYESrejectAdd to HS-SCCH Resource Pool0.1GLOBALrejectHS-SCCH Information LCR0.Applicable to 1.28Mcps TDD onlyGLOBALrejectHS-SCCH IDM9.2.3.5GaTime Slot LCRM9.2.3.24aMidamble Shift LCRM9.2.3.7AFirst TDD Channelisation CodeMTDD Channelisation Code 9.2.3.19Second TDD Chann

15、elisation CodeMTDD Channelisation Code 9.2.3.19Maximum HS-SCCH PowerMDL Power9.2.1.21HS-SICH Information LCR1HS-SICH IDM9.2.3.5GbTime Slot LCRM9.2.3.24aMidamble Shift LCRM9.2.3.7ATDD Channelisation CodeM9.2.3.19Modify HS-SCCH Resource Pool0.1GLOBALrejectHS-SCCH Information LCR0.Applicable to 1.28Mcp

16、s TDD onlyGLOBALrejectHS-SCCH IDM9.2.3.5GaTime Slot LCRO9.2.3.24aMidamble Shift LCRO9.2.3.7AFirst TDD Channelisation CodeOTDD Channelisation Code 9.2.3.19Second TDD Channelisation CodeOTDD Channelisation Code 9.2.3.19Maximum HS-SCCH PowerODL Power9.2.1.21HS-SICH Information LCR0.1HS-SICH IDM9.2.3.5G

17、bTime Slot LCRO9.2.3.24aMidamble Shift LCRO9.2.3.7ATDD Channelisation CodeO9.2.3.19Delete from HS-SCCH Resource Pool0.GLOBALrejectHS-SCCH IDM9.2.3.5GaConfiguration Generation IDO9.2.1.16YESreject资源配置成功时，Node B在响应消息” PHYSICAL SHARED CHANNEL RECONFI- GURATION RESPONSE”中包含的IE为：IE/Group NamePresenceRang

18、eIE Type and ReferenceSemantics DescriptionCriticalityAssigned CriticalityMessage DiscriminatorM9.2.1.45Message TypeM9.2.1.46YESrejectTransaction ID M9.2.1.62Criticality DiagnosticsO9.2.1.17YESignore3.2 用户使用HS-DSCH的连接建立过程流程见下图。图 3.3：HS-DSCH Configuration and Capacity Allocation该流程假定用户已处于CELL_DCH状态，并

19、且已经建立了用户面无线链路。如果没有建立无线链路，而直接分配HS-DSCH，那么图中的无线链路重配置过程应由无线链路建立过程替代。实际上，图 3.3也就是用户从DCH转换到HS-DSCH接受服务的流程。该图中引入了SRNC和DRNC，目前的TD系统只实现了SRNC，信令流程相对简单一些，但出于完备性和后向兼容的考虑，仍以图 3.3为例进行说明。(1) 为支持HSDPA功能，必须重配将要承载HS-DSCH信道的无线链路，SRNC向DRNC发送RADIO_LINK_RECONFIGURATION_PREPARE消息来发起无线链路的重配过程。(2) DRNC通过NBAP：RADIO_LINK_REC

20、ONFIGURATION_PREPARE消息请求相应的Node B来准备同步无线链路重配过程。(3) Node B根据HS-PDSCH RL ID的指示在Serving HS-DSCH Radio Link上为HS-DSCH建立所请求的资源并通过NBAP：RADIO_LINK_RECONFIGURATION _READY消息作为回应。该消息的HS-DSCH TDD Information Response IE 中包含HARQ Memory Partitioning IE。 如果RADIO_LINK_RECONFIGURATION_PREPARE消息中携带的HS-DSCH Informatio

21、n IE 含有HS-DSCH MAC-d Flows Information IE ，而后者为一个优先级队列提供了MAC-hs Guaranteed Bit Rate IE，则Node B将使用这些信息来优化相应HSDPA优先级队列的MAC-hs调度决策。 如果RADIO_LINK_RECONFIGURATION_PREPARE消息中携带的HS-DSCH Information IE 含有HS-DSCH MAC-d Flows Information IE ，而后者为一个优先级队列指定了Discard Timer IE，则Node B将依据此信息从相关的HSDPA优先级队列中丢弃超时的MAC-

22、hs SDUs。 Node B发出的回应消息NBAP：RADIO_LINK_RECONFIGURATION _READY中携带有HS-DSCH TDD Information Response IE，而后者含有针对每个已建立HS-DSCH MAC-d流的HS-DSCH Initial Capacity Allocation IE。 同时Node B将为HS-DSCH配置其伴随下行控制信道HS-SCCH的参数，并以HS-SCCH Specific Information Response LCR IE的形式包含于HS-DSCH TDD Information Response IE中，而后者由R

23、ADIO_LINK_ RECONFIGURATION_READY。消息携带。(4)DRNC完成准备过程后，向SRNC发送RADIO_LINK_RECONFIGURATION_READY回应消息。(5)SRNC向DRNC发送RNSAP：RADIO_LINK_RECONFIGURATION_COMMIT消息。(6)DRNC向Node B发送NBAP：RADIO_LINK_RECONFIGURATION_COMMIT消息。(7)SRNC向UE发送RADIO_BEARER_RECONFIGURATION消息来告知其建立所请求的HS-DSCH信道。(8)相应地UE用消息RADIO_BEARER_RECO

24、NFIGURATION_COMPLETE作为回应。注意：在这一刻，HS-DSCH对应的传输信道已经建立，Node B的MAC-hs实体也已完成配置以便访问HS-DSCH调度机制配备的HS-PDSCH资源池。(9)一旦SRNC发现需要HS-DSCH来发送HS-DL数据，它将依据HS-DSCH帧协议向CRNC发送HS-DSCH_CAPACITY_REQUEST控制帧。(10)CRNC不干涉HS-DSCH的调度过程，只是向Node B前转此控制帧。(11)Node B决定HS-DSCH上可承载的数据量（流量Credit）, 并依据HS-DSCH帧协议向DRNC回送HS-DSCH_CAPACITY_

25、ALLOCATION控制帧来报告相应的信息。(12)DRNC将HS-DSCH_CAPACITY_ ALLOCATION控制帧直接转发至SRNC。(13)SRNC开始向Node B发送下行数据。（这是通过Iur和Iub接口间的两级中继实现的）。(14)Node B通过HS-SCCH向UE传递相应的控制信息（配合HS-PDSCH的解调和解码等过程）。(15)Node B通过HS-PDSCH信道向UE发送HS-DSCH数据。3.3 用户使用HS-DSCH的连接释放过程用户如果在使用HS-DSCH的过程中结束服务，释放RRC连接，信令流程与现有RRC连接的释放流程相同，只是个别消息中携带的IE有所不同

26、，具体流程参见下图。图 3.4：RRC连接释放流程上下行直传：(1)(2)(3)(4)(5)(6)UTRAN直接传输UE与CN之间的NAS消息（包括释放请求和释放完成等）。RRC连接释放：(7)CN通过给RNC发送RANAP消息Iu Release Command消息发起专用信道的释放过程主要参数：释放原因(8)RNC向CN回送RANAP消息Iu Release Complete主要参数：Data volume Report (if data volume reporting to PS is required).(9)CN与RNC通过ALCAP协议释放Iu承载(10)RNC向UE发送RRC消

27、息RRC Connection Release来释放该RRC连接主要参数：释放原因(11)UE向RNC回送RRC消息RRC Connection Release Complete确认RRC连接的释放(12)RNC向Node B发送NBAP消息Radio Link Deletion (13)Node B向RNC回送NBAP消息Radio Link Deletion Response (14)Node B通过ALCAP协议释放与RNC的Iub传输承载。3.4 用户RL参数的更新与重配过程用户使用HS-DSCH的过程中，RL的参数可能发生变化，如MAC-d flow 的增加与删除等。其中Iub口的重

28、配置过程如图 2.5，Uu口的重配置过程如图 2.6。图 3.5：Unsynchronised Radio Link Reconfiguration Procedure, Successful Operation图 3.6：Transport channel reconfiguration, normal flow图 3.5，CRNC向Node B发送的”RADIO LINK RECONFIGURATION REQUEST”消息中，包含有与HSDPA配置更改相关的IE如下：HS-DSCH Information To Modify UnsynchronisedIE/Group NamePres

29、enceRangeIE Type and ReferenceSemantics DescriptionHS-DSCH MAC-d Flow Specific Information0.HS-DSCH MAC-d Flow IDM9.2.1.31IAllocation/Retention PriorityO9.2.1.1ATransport Bearer Request IndicatorM9.2.1.62ABinding IDO9.2.1.4Shall be ignored if bearer establishment with ALCAP.Transport Layer AddressO9

30、.2.1.63Shall be ignored if bearer establishment with ALCAP.Priority Queue Information0.Priority Queue IDM9.2.1.49CScheduling Priority IndicatorO9.2.1.53HDiscard TimerO9.2.1.24EMAC-hs Guaranteed Bit RateO9.2.1.38AaCQI Power OffsetO9.2.2.4CaFor FDD only ACK Power OffsetO9.2.2.bFor FDD onlyNACK Power O

31、ffsetO9.2.2.23aFor FDD onlyHS-SCCH Power OffsetO9.2.2.18IFor FDD onlyTDD ACK NACK Power OffsetO9.2.3.18FFor TDD onlyHS-DSCH MAC-d Flows Information(添加MAC-d流时使用)IE/Group NamePresenceRangeIE Type and ReferenceSemantics DescriptionHS-DSCH MAC-d Flow Specific Information1.HS-DSCH MAC-d Flow IDM9.2.1.31I

32、Allocation/Retention PriorityM9.2.1.1ABinding IDO9.2.1.4Shall be ignored if bearer establishment with ALCAP.Transport Layer AddressO9.2.1.63Shall be ignored if bearer establishment with ALCAP.Priority Queue Information1.Priority Queue IDM9.2.1.49CAssociated HS-DSCH MAC-d FlowMHS-DSCH MAC-d Flow ID9.

33、2.1.31IThe HS-DSCH MAC-d Flow ID shall be one of the flow IDs defined in the HS-DSCH MAC-d Flow Specific Information of this IE.Multiple Priority Queues can be associated with the same HS-DSCH MAC-d Flow ID.Scheduling Priority IndicatorM9.2.1.53HT1M9.2.1.56aDiscard TimerOMAC-hs Window SizeM9.2.1.38B

34、MAC-hs Guaranteed Bit RateO9.2.1.38AaMAC-d PDU Size Index1.SIDM9.2.1.53IMAC-d PDU SizeM9.2.1.38ARLC ModeM9.2.1.52BHS-DSCH MAC-d Flows To DeleteIE/Group NamePresenceRangeIE Type and ReferenceSemantics DescriptionHS-DSCH MAC-d Flows To Delete1.HS-DSCH MAC-d Flow IDM9.2.1.31I图 3.6，UTRAN向UE发送的”TRANSPORT

35、 CHANNEL RECONFIGURATION”消息中，包含有与HSDPA配置更改相关的IE如下：Added or reconfigured MAC-d flowInformation Element/Group nameNeedMultiType and referenceSemantics descriptionVersionMAC-hs queue to add or reconfigure listOPREL-5MAC-hs queue IdMPInteger(0.7)The MAC-hs queue ID is unique across all MAC-d flows.REL-5

36、MAC-d Flow IdentityMPMAC-d Flow Identity 10.3.5.7cREL-5T1MPInteger(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 120, 140, 160, 200, 300, 400)Timer (in milliseconds) when PDUs are released to the upper layers even though there are outstanding PDUs with lower TSN values.REL-5MAC-hs window sizeMPInteger(4,

37、 6, 8, 12, 16, 24, 32)REL-5MAC-d PDU size InfoOPMapping of the different MAC-d PDU sizes configured for the HS-DSCH to the MAC-d PDU size index in the MAC-hs header.REL-5MAC-d PDU sizeMPInteger(1.5000)REL-5MAC-d PDU size indexMPInteger(0.7)REL-5MAC-hs queue to delete listOPREL-5MAC-hs queue IdMPInte

38、ger(0.7)The MAC-hs queue ID is unique across all MAC-d flows.REL-53.5 信道类型转换过程从DCH转换到HS-DSCH的信令流程可参见图 3.3。从HS-DSCH转换到DCH的信令流程可参见图 3.5和图 3.6，这是因为，从HS-DSCH转换到DCH，就是将原有的MAC-d流和Iub口的传输承载删除，取而代之的是将逻辑信道映射到DCH上，并且原来使用HS-DSCH时伴随的DPCH一般也要删除(例如多个UE共享一个DPCH的情况)，并重新配置DCH映射的DPCH。3.6 流量控制过程Iub口的流量控制主要由容量请求、容量分配和数

39、据帧传输三个过程组成，参加以下图形。图 3.7：HS-DSCH容量请求过程图 3.8：HS-DSCH容量分配过程图 3.9：HS-DSCH数据传输过程图 3.7中容量请求控制帧的帧结构见图 2.10。图 3.10：HS-DSCH容量请求控制帧结构帧结构说明： CmCH_PI：数据流的优先权，长度为4bit，0表示最低，15表示最高。 User Buffer Size：与CmCH-PI指示的数据流对应的缓冲区数据量，长度为16bit，单位为字节。图 3.8中容量分配控制帧的帧结构参见图 2.11。图 3.11：HS-DSCH容量分配控制帧结构帧结构说明： CmCH_PI：同上； Max MAC-

40、d PDU Length：指明许可的最大MAC-d PDU尺寸； HS-DSCH Credits：指示允许RNC在一个HS-DSCH Interval内发送的优先级为CmCH-PI值的MAC-d PDU数目，长度为11bit，范围0-2047。其中0表示禁止传输，2047表示无限制； HS-DSCH Interval：指示” HS-DSCH CAPACITY ALLOCATION”帧分配的credits的有效时间间隔。长度8bit，单位ms，粒度10ms，范围0-2550ms，0表示禁用credits(即禁止传数据)。 HS-DSCH Repetition Period：表示” HS-DSCH

41、 CAPACITY ALLOCATION”帧分配的credits在第一个interval过后，可连续使用多少个” HS-DSCH Interval”。长度8bit，范围0-255，0表示不限制”Interval”数目。图 3.9中的数据帧结构参见图 2.12。图 3.12：HS-DSCH数据帧结构帧结构说明： Header CRC：HS-DSCH数据帧头的CRC校验，长度为7bit。 CmCH-PI：数据流的优先权，长度为4bit，0表示最低，15表示最高。 Frame Type (FT)：帧类型，长度为1bit，0表示数据帧，1表示控制帧。 MAC-d PDU Length：指示MAC-d PDU的大小，长度为13bit。 NumOfPDU：指示MAC-d PDU的数目，长度为8bit。 User Buffer Size：指示用户缓冲区的数据量，长度16bit。 MAC-d PDU：大小由MAC-d PDU Length指示