HSDPA: Arquitectura y Características

HSDPA: Arquitectura y Características

Arquitectura

La figura a continuación presenta la arquitectura da red de una operadora GSM donde conviven la red GSM/EDGE y la red UMTS. Conectados al núcleo de la red están las redes de acceso radio GSM/EDGE (GERAN) y la red terrestre de acceso radio del UMTS (UTRAN) basada en el Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA). El equipamiento del usuario (UE) es el terminal móvil.

La implantación del HSDPA en la red de acceso (UTRAN) de esta operadora sería hecha a través del "upgrade" de software/hardware en las estaciones base (BS) y controladores de red radio (RNC). La estación base (BS) es también conocida como node B en la terminología 3GPP.

Es presentado a continuación las principales características del HSDPA.

Canal de Transporte (HS-DSCH)

El objetivo del HSDPA es ser una solución que permita una alta tasa de datos en el enlace descendente entre BS y UE. Para tanto él utiliza un nuevo canal de transporte denominado High-Speed Down link Shared Channel (HS-DSCH) o Canal compartido de enlace descendente de alta velocidad. Este canal es semejante al canal DSCH del WCDMA y permite que los recursos puedan ser compartidos por todos los usuarios de un mismo sector.

El HSDPA utiliza el mismo slot de tiempo (0,67 ms) del WCDMA. El frame de 10 ms del WCDMA sin embargo, es dividido en 5 subframes de 2 ms. Cada subframe (2 ms), también llamado de intervalo de tiempo de transmisión (TTI), es compuesto de 3 slots de tiempo.

Todos los canales HS-DSCH del HSDPA (subframe de 2 ms) son multiplexados por código utilizando un spread factor (SF) de 16. Un máximo de 15 códigos paralelos son ubicados en el canal HS-DSCH. Estos códigos pueden ser designados para un usuario durante un intervalo de transmisión de tiempo (TTI), o pueden ser divididos entre varios usuarios.

Despacho rápido (Fast Scheduling)

Para cada intervalo de transmisión de tiempo (subframe de 2 ms) el "scheduler" determina para cual equipamiento del usuario (o equipamientos) el HS-DSCH debe ser transmitido y, juntamente con el AMC descrito a continuación, a que tasa de datos.

Además de una menor granularidad con el subframe de 2 ms, un cambio importante para mejorar la optimizaçión de los recursos en el HSDPA fue la transferencia de la función de "scheduler" del RNC para las BSs. De esta forma, de acuerdo con la calidad del canal, el "scheduler" puede más rápidamente monitorear las condiciones del canal de la UE y adaptar la ubicación de la tasa de datos.

Adaptive Modulation and Coding (AMC)

El HSDPA utiliza un esquema de Modulación y Codificación Adaptativa (AMC) de modo a ubicar tasas de datos más altas para usuarios con el canal en condiciones más favorables (por ejemplo próximos de las BTS). Basado en la calidad del canal monitoreada por el equipamiento del usuario son optimizadas las siguientes características:

• Modulación: QPSK o 16QAM;

• Tasa de código efectiva del canal (code rate): 1/4 a 3/4;

• Número de códigos empleados: 1 a 15;

• Potencia transmitida por código.

La máxima tasa de datos de pico (14,4 Mbit/s) seriía alcanzada teóricamente con modulación 16QAM, code rate igual a 1 y el empleo de 15 códigos simultáneos.

Mecanismo de retransmisión de mensajes en caso de error

El HSDPA procura también disminuir el tiempo de atraso en la comunicación debido a la retransmisión de mensajes en caso de error, y mejora de esta forma el tiempo de latencia observado por el usuario.

Para tanto fue seleccionado un mecanismo híbrido de requisición y repetición automática (Hybrid-ARQ) con un protocolo para espera (SAW). Esta funcionalidad pasó a ser terminada en la estación base (BS) y no más en el RNC.

HSDPA: Equipamiento del Usuario

El cuello de botella real en la implantación del HSDPA, como ha ocurrido con otros desarrollos, es la disponibilidad de equipamientos del usuario que incluyan las funcionalidades necesarias para el HSDPA.

Los primeros celulares con HSDPA deben estar disponibles en 2006. Ericsson pretende disponer en 2005 terminales en forma de tarjeta para que sean utilizados en microcomputadoras.

Las especificaciones del HSDPA establecen 12 categorías para el equipamiento del usuario (UE) basadas en la capa física del HS-DSCH en el FDD.

Cat. Nº Máx. de códigos recebidos Min. intervalo inter-TTI Nº máx. de Bits de un bloque de transporte recebidos Máx. Tasa de datos (Mbit/s) Nº total de bits de soft canal

1 5 3 7.298 1,2 19200

2 28800

3 2 7.298 1,8 28800

4 38400

5 1 7.298 3,6 57600

6 6720

7 10 1 14.411 7,2 115200

8 134400

9 15 1 20.251 10,1 172800

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