高數據速率

高數據速率（high data rate;HDR）是一種高速移動接入技術，可用於提供非對稱的、非實時的、高速分組數據業務。

中文名稱	高數據速率
英文名稱	high data rate;HDR
定　　義	一種高速移動接入技術，可用於提供非對稱的、非實時的、高速分組數據業務。
套用學科	通信科技（一級學科），移動通信（二級學科）

基本介紹

• 中文名：高數據速率
• 外文名：high data rate
• 英文簡稱：HDR
• 類型：高速移動接入技術

HDR系統的協定結構

空中接口應該按照OSI分層的模式構造，這樣便於將來單獨修改某一層或協定。圖1描述了空中接口的分層結構。每一層包括一個或更多的協定以完成相應層的功能。協定有很多，這裡我們只給出其大致的框架和功能。每一層的功能分別表述如下：

1. 套用層：套用層提供了多種套用，提供傳輸空中接口協定信息的預設信令套用，包括信令網路協定和信令鏈路協定，同時也提供了傳輸用戶數據的分組套用，主要是以位元組方式承載的接入網路和終端之間的分組信息。
   
2. 流層：提供了多路的套用流，為一個接入終端匯聚多路套用流，流O專門用於信令和預設信5令套用。流、流和流則提供給不同要求和不同套用的服務提供套用層到流層的配置信息。
   
3. 會話層：會話層包括接入終端和接入網路之間建立對話所必需的一系列協定，功能包括：地址管理、協定協商、協定配置和狀態維護服務。會話就是接入終端和接入網路共享一些狀態信息，包括：接入終端的點對點地址；接入終端和接入網路在空中接口通信所需的協定；這些協定的配置(例如：鑒權密鑰、連線層和MAC層的參數等等)；當前接入終端位置的大概估計。
   
4. 連線層：連線層提供了空中鏈路連線的建立和維護服務，控制空中鏈路的狀態，區分傳送業務的優先次序。提供了連線層的預設協定，除了負荷訊息協定之外，每一個協定都可以在會話開始的時候單獨協商。提供接入終端和接入網路對等實體之間通信的形式，能夠關閉連線和打開連線。當關閉連線時，接入終端不被分配任何專用空中鏈路資源，接入終端和接入網路通過接入信道和控制信道保持聯繫。當打開連線時，接入終端被分配前向業務信道、一個反向功率控制信道和一個反向業務信道。兩者之間的通信在控制信道和這些分配的信道上進行。
   
5. 安全層：安全層提供了鑒權和加密服務，功能主要有：密鑰的交換，提供了接入終端和網路之間交換鑒權和加密密鑰的流程：鑒權，提供了接入終端和網路之間鑒權的業務的流程；加密，提供了接入終端和網路之間加密業務數據的流程；
   
6. 媒體接入控制層：媒體接入控制層(MAC)定義了在物理層上接收和傳送數據的過程。包括控制信道、接入信道、前向和反向業務信道管理操作的規則。
   
7. 物理層：物理層提供了前向和反向信道的信道結構、頻率要求、功率輸出、調製和編碼標準。物理層的傳輸單元是物理層的分組。一個物理層分組可能的長度為256、512、1024、2048、3072或4096。物理層的數據分組的格式依賴於它在何種信道上估計，一個物理層分組承載一個或多個層信息分組。
   

HDR系統的信道結構

前向信道

HDR的前向信道結構如圖2所示，HDR的擴頻切普速率和IS-95、CDMA2000一樣為1.2288Mcps。CDMA-HDR的前向信道包括多個時隙為1.67ms的數據信道。接入網路以時分復用的方式在此信道上發射導頻信號、控制信息和用戶數據。時隙的結構如圖3所示，兩個導頻脈衝插入到每個時隙中，用於同步、C/S估計和相干解調。

除了在沒有數據傳送的情況下，接入網路始終以全功率發射。接入網路在這一時刻，調度傳送給一個活動用戶。一個導引在每一個數據分組之前被發射，用來識別這個分組屬於哪一個接入終端，和CDMA2000 1x不一樣，前向功率控制被自適應的數據速率控制機制所取代。在每一個時隙上測量接收信號的C/S，接入終端根據當前信道條件或最好服務扇區，決定在前向鏈路上可支持的數據速率。當然，實際數據速率的選擇需要考慮給潛在的時變信道變數留下足夠的冗餘。

在數據速率控制信道的每一個時隙內，可支持的數據速率和最好的服務扇區的信息被傳送給接入網路。可支持的數據速率範圍從38.4kb/s到2.4576Mb/s，調製方案(QAM、8PSK或16QAM)根據數據速率的要求變化，糾錯編碼中的Turbo碼和CDMA2000 1x中一樣，基本碼率是1/5和1/3。在序列重複和符號重複以後，有效的編碼率也是根據數據速率的要求而變化。當發射數據給一個接入終端，接入網路使用被接入終端指定的數據速率和最好的服務扇區。在前向鏈路上，沒有軟切換，但是在反向鏈路上和IS-95、CDMA2000 1x一樣採用軟切換。

前向鏈路可以占有1個或16個時隙，一個前向鏈路分組包含三個時隙在兩個臨近的時隙，多時隙發射是分組交錯的。H-ARQ(混合的ARQ)方案是採用允許在多時隙分組發射中提前中斷，一旦這個分組成功接收到(也就是，解碼後CCR校驗成功)，對於分組信息包的每一個時隙，接入終端傳送一個ACK或NAK比特給接入網路。如果一個ACK接收到，接入網路將中止那個分組信息時隙的剩下部分。否則，發射將持續下去，直到那個分組信息的所有時隙都反射完畢。多時隙分組發射如圖4所示。

由於早期中止而空閒的時隙可以用來發射其他的數據分組信息，混合ARQ方案可以改善前向鏈路的性能。早期中止一個成功接收到的分組的好處可以得到高速有效的數據速率。例如：一個分組信息以153.6kb/s的速率發射，占用4個時隙。如果在接收到第三個時隙後成功解碼，這個有效的數據速率是204.8kb/s。提高了數據速率，得到了較大的系統吞吐量。值得注意的是，無需更好的C/S測量和預測的改善，可以得到較好的數據速率解析度。在高速移動的場合，為了適應信道環境快速的變化，要求C/S預測要有足夠的餘量。一旦接收到足夠的信號能量，混合ARQ方案就中止發射，從而避免由於在C/S預測的預留而導致吞吐量的丟失。

HDR的前向鏈路和CDMA2000 1x相比，具有如下特點：

• 時分復用和碼分復用相結合，正交擴頻後的信道在傳送時採用時分復用；
  
• 業務信道採用QPsK、SPsK或16QAM來得到不同數據速率；
  
• 信道編碼方案採用TU比。碼，碼率為1巧或13；
  
• 信道交織採用了更為複雜的算法，可進一步提高糾突發錯誤的能力。.
  

反向鏈路

HDR的反向鏈路結構如圖5所示。HDR系統的反向鏈路包括一個導頻信道、一個ACK(應答)信道(在混合ARQ方案中傳送ACKNIAK比特)和一個數據信道。此外，DRC(數據速率控制)信道是每隔1.67snI插入到導頻碼信道中。4比特的DRC符號採用雙正交編碼。RRI(反向速率指示)信道、導頻信道的時分方式如圖6所示。

反向鏈路幀長為26.67ms，可以在以下的數據速率上傳送：9.6kb/s，19.2kb/s，38.4kb/s，76.8kb/s和153.6kb/s。接入終端採用RRI信道明確地指示在反向鏈路的幀上以何種速率傳送。3比特的RRI符號採用正交碼編碼，同時為了相應幀的長度而重複。數據碼信道採用BPSK調製。Turbo碼的採用和CDMA2000 1x一樣，基本碼率是1/4或1/2。在HDR系統中，反向鏈路中採用QPSK擴頻。

HDR反向信道和CDMA2000 1x相比，具有如下特點：

• 反嚮導頻信道和RRI信道時分復用：
  
• 信道編碼全部採用丁b比。碼，碼率為1/4或1/2；
  
• 信道交織採用簡單的比特反轉算法；
  
• 為了提高系統吞吐量，採用了早期中止技術，增加的DRC和ACK信道主要為前向業務信道服務。