THE SPREADING PROCESS

WCDMA uses Direct Sequence spreading, where spreading process is done by directly combining the baseband information to high chip rate binary code. The Spreading Factor is the ratio of the chips (UMTS = 3.84 Mchips/s) to baseband information rate. Spreading factors vary from 4 to 512 in FDD UMTS. Spreading process gain can in expressed in dBs (Spreading factor 128 = 21dB gain).

CDMA spreading

 

Спецификации технологии HSDPA были опубликованы в 3GPP Release 5. Технология полностью обратно совместима с UMTS Release 99 и позволяет одновременно предоставлять сервисы голосовой связи и передачи данных UMTS и HSDPA. При этом максимальная теоретическая пропускная способность технологии составляет 14,4 Мбит/с. Для достижения столь высокой спектральной эффективности, потребовалось реорганизовать структуру каналов, использовать как кодовое, так и временное разделение каналов, увеличить уровень модуляционной схемы, а также использовать более быстрые алгоритмы пересылки пакетов и повторной трансляции в случае ошибок. В HSDPA используются каналы HS-PDSCH (High-Speed Physical Downlink Shared Channels). В одном 5-МГц поддиапазоне WCDMA возможна организация до 15 таких каналов с коэффициентом расширения спектра 16. Выделение каналов под нужды разных пользователей изменяется каждые 2 мс:

Рис. 4. Распределение спектра между абонентами.

Заметное «неравноправие», хорошо видное на рис. 4, связано с тем, что приоритет предоставления каналов отдается тем пользователям, у которых наилучшее качество сигнала. Таким образом, «быстрые» пользователи «получают» кусочек трафика и «переваривают» его в то время, пока уровень сигнала невысок, в ожидании «лучших времен». За уровнем сигнала, напомним, система следит с интервалом в 2 мс.

Рис. 5. Распределение спектра между абонентами в зависимости от условий приема.

В HSDPA применяются модуляционные схемы WCDMA QPSK (Quadrature Phase-Shifting Keying) и 16-QAM (Quadrature Amplitude Modulation). В первой модуляционной схеме в одном символе передается два бита данных, во второй — четыре. Однако последняя модуляционная схема может быть задействована лишь в том случае, если этого позволяет уровень сигнала, а точнее — соотношение сигнал/шум. Вне зависимости от того, какая модуляционная схема используется в текущий момент, данные передаются в виде избыточного кода, содержащего собственно данные и дополнительные биты (простейший пример избыточного кода — число плюс контрольная сумма, состоящая из одного бита), количество которых может достигать до четверти от длины пакета.

Что касается усовершенствований в области алгоритмов повторной отправки пакетов в случае их некорректного приема, то в новой технологии Fast Hybrid ARQ (Fast Hybrid Automatic Repeat Request), в отличие от GPRS/EDGE, корректность приема пакетов отслеживается как базовой станцией, так и терминалом (телефоном), а повторно передаваемые пакеты чередуются с успешно передаваемыми («гибридность» алгоритма, по замыслу разработчиков, увеличивает вероятность успешного приема благодаря «схожести» таких групп пакетов).

Таблица 2. Варианты реализации HSDPA.

Категория HS-DSCH	Максимальное количество кодов HS-DSCH	Пиковая пропускная способность, Мбит/с	Мод. схема (QPSK/16QAM)	Кол-во программных бит на канал
		1,2	Обе
		1,2	Обе
		1,8	Обе
		1,8	Обе
		3,6	Обе
		3,6	Обе
		7,2	Обе
		7,2	Обе
		10,2	Обе
		14,4	Обе
		0,9	QPSK
		1,8	QPSK

К настоящему моменту ряд европейских операторов уже предоставляет сервис HSDPA с пропускной способностью 3,6 Мбит/с (категории 5 и 6). Ожидается, что в скором времени будет преодолен еще один барьер и скорость получения данных с использованием технологии достигнет 7,2 Мбит/с.