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HSPA de doble portadora: DC-HSPA, DC-HSDPA

HSPA de doble portadora: DC-HSPA, DC-HSDPA

Con el aumento del uso de datos, se introdujeron mayores niveles de actualización a la actualización HSPA para 3G UMTS para aumentar aún más el rendimiento de datos.

La técnica tiene una variedad de nombres que incluyen DC-HSPA, Dual carrier HSPA, Dual Cell HSPA y DC-HSDPA, Dual cell HSDPA.

Básicamente, DC-HSPA mejora la utilización de los recursos disponibles multiplexando portadoras en el estado CELL DCH.

La configuración DC-HSPA hace un uso mucho mejor de los recursos disponibles y proporciona un rendimiento significativamente mejorado en condiciones de baja señal donde normalmente sería necesario reducir la velocidad de datos aumentando la corrección de errores y reduciendo el orden de modulación.

Antecedentes de DC-HSPA / DC-HSDPA

UMTS / W-CDMA se concibió inicialmente como un sistema basado en circuitos conmutados y no se adaptaba bien al tráfico de datos basado en paquetes IP. Una vez que se lanzó e implementó el sistema básico UMTS, se hizo evidente la necesidad de una mejor capacidad de paquetes de datos, especialmente con la tendencia en rápido aumento hacia los servicios de paquetes de datos de estilo de Internet que son de naturaleza particularmente explosiva.

La respuesta inicial a esto fue el desarrollo e introducción de HSDPA, seguido de HSUPA para proporcionar el servicio combinado de HSPA. Estos se definieron en 3GPP Release 5 y 6. Posteriormente, esto se desarrolló y desplegó en algunas áreas para proporcionar velocidades de transferencia de datos aún más altas como HSPA + que ocurrió en Release 7.

Una versión adicional, la Versión 8, detalló el HSDPA de doble celda o HSPA, y luego una combinación de DC-HSDPA y MIMO que se define en la Versión 9.

Conceptos básicos de DC-HSPA

El concepto detrás de DC-HSPA / DC-HSDPA es proporcionar la máxima eficiencia y rendimiento para transferencias de datos que son de naturaleza ráfaga, utilizando altos niveles de capacidad durante un corto período de tiempo. Como la mayor parte del tráfico se realiza en la dirección del enlace descendente, se aplica HSPA de doble portadora al enlace descendente, es decir, elementos HSDPA y, por lo tanto, HSPA de doble portadora también se conoce como DC-HSDPA.

El concepto de paquete de datos es que los datos se dividen en paquetes con una etiqueta de destino, y estos se envían a través de un canal común, compartiendo el canal ya que el tráfico de datos de una fuente no está ahí todo el tiempo.

DC-HSDPA busca aplicar este principio a los múltiples operadores que pueden estar disponibles para un operador. A menudo, las licencias UMTS se emiten en un espectro emparejado de bloques de 10 MHz o 15 MHz: dos o tres portadoras, para enlace ascendente y enlace descendente.

Al usar UMTS, HSPA o incluso HSPA +, estos operadores operan de forma independiente y, dependiendo del uso, un operador podría utilizarse por completo mientras que el otro está infrautilizado. La coordinación entre las portadoras solo tiene lugar en términos de la gestión de la conexión, y la carga dinámica no está equilibrada. DC-HSDPA / DC-HSPA busca proporcionar asignación y optimización de recursos.

Esta asignación conjunta de recursos sobre múltiples portadoras requiere una asignación dinámica de recursos para lograr las tasas de datos máximas más altas por usuario de HSDPA dentro de un solo intervalo de tiempo de transmisión (TTI), así como también para mejorar las capacidades del terminal. El uso de DC-HSDPA tiene como objetivo proporcionar un nivel constante de rendimiento en toda la celda y, en particular, en los bordes donde MIMO no es tan eficaz.

Canales para DC-HSDPA

Al implementar DC-HSDPA, los canales presentes dentro del sistema deben modificarse para permitir que el sistema funcione según sea necesario.

  • HS-SCCH: El HS-SCCH se transmite tanto en el ancla, o portadora primaria como en la suplementaria, y el UE tiene que monitorear hasta cuatro códigos HS-SCCH en cada portadora. Sin embargo, solo se requiere que el UE pueda recibir hasta un HS-SCCH en la celda principal o de servicio y un HS-SCCH en la celda secundaria.
  • HS-DPCCH: Si bien hubiera sido posible utilizar dos HS-DPCCH, uno en cada portadora, solo se usa uno: la información de retroalimentación se asigna al canal único. Hay 5 o 10 bits de indicador de calidad de canal CQI que se utilizan. Cinco se utilizan cuando se utiliza un solo canal y diez cuando se utilizan dos. El CQI compuesto se compone de dos CQI independientes: uno para cada canal. Se definen nuevos esquemas de codificación de canales para el formato de retroalimentación HARQ general.

Programación y señalización DC-HSDPA

Uno de los procesos clave requeridos dentro de DC-HSDPA es el de programar los datos que se transmitirán, ya que esto debe lograrse entre los dos operadores. Los algoritmos de programación requerían un desarrollo que proporcionara compatibilidad con versiones anteriores para transmisiones de portadora única al tiempo que proporcionaba mejoras en la velocidad de rendimiento para escenarios de portadora doble.

Las colas para la transmisión de datos se operan de manera conjunta para proporcionar la flexibilidad óptima en la operación: permite que se utilice la portadora con el menor tráfico en cola (no todos los UE tendrán la función de portadora dual y, por lo tanto, se puede cargar una portadora más fuerte que el otro, etc.)

Un área que requirió direccionamiento fue la operación de la entidad MAC-ehs dentro de la pila del Nodo-B. Dentro de HSPA, esto fue diseñado para admitir la operación HS-DSCH en más de una celda servida por el mismo Nodo-B y, por lo tanto, extender esto para la operación de doble portadora requirió solo cambios menores.

Se requieren entidades HARQ separadas para cada HS-DSCH. De esta manera, la transmisión es efectivamente dos transmisiones separadas sobre dos HS-DSCH separados, cada uno tiene su propia señalización de enlace ascendente y descendente.

Cada portadora tiene un bloque de transporte que utiliza una combinación de recursos de formato de transporte (TFRC) que se basa en la retroalimentación HARQ y CQI enviada a través del enlace ascendente HS-DPCCH. Cualquier retransmisión requerida por HARQ utilizará el mismo esquema de codificación de modulación que la primera transmisión.

Categorías de UE para DC-HSPA

Las categorías de UE se desarrollaron para permitir que las estaciones base puedan determinar rápidamente las capacidades de diferentes UE. Los números requeridos se extienden para HSPA + y DC-HSPA / DC-HSDPA.


Categorías DC HSPA UE
Categoría UELanzamiento 3GPPNúmero máximo de códigos HS-DSCHModulaciónVelocidad máxima de datos sin procesarComentarios
21Rel 81516-QAM23.4DC-HSDPA
22Rel 81516-QAM28.0DC-HSDPA
23Rel 81564 QAM35.3DC-HSDPA
24Rel 81564 QAM42.2DC-HSDPA
25Rel 91516 QAM46.7DC-HSDPA + MIMO
26Rel 91516 QAM55.9DC-HSDPA + MIMO
27Rel 91564 QAM70.6DC-HSDPA + MIMO
28Rel 91564 QAM84.4DC-HSDPA + MIMO

DC-HSUPA y Multiportadora HSPA

Los conceptos detrás de DC-HSDPA se pueden llevar más allá en una serie de áreas para proporcionar mejoras adicionales en el rendimiento del sistema HSPA + general.

El primero de ellos es utilizar un sistema de portadora dual similar para el enlace ascendente. El uso de HSUPA de doble portadora, DC-HSUPA, proporcionaría ganancias similares en el enlace ascendente que DC-HSDPA proporciona para el enlace descendente. La implementación amplia también sería similar.

Otra forma en la que se puede impulsar aún más el rendimiento del sistema es utilizando múltiples portadoras, más allá de las dos utilizadas en DC-HSPA. Al agregar más portadoras, las mejoras obtenidas con DC-HSPA se pueden mejorar aún más a lo largo de velocidades de datos aún más altas.

La DC-HSPA de doble portadora proporcionó algunas mejoras significativas para HSPA. Fue una de las últimas mejoras importantes de 3G UMTS HSPA antes de que los operadores migraran a 4G LTE. Permitió alcanzar niveles muy altos de rendimiento con una inversión comparativamente pequeña del operador, ya que la infraestructura ya estaba instalada.

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