HSUPA – Turbo für den UMTS-Rückkanal

HSUPA – Turbo für den UMTS-Rückkanal

Ähnlich wie für HSDPA definiert der 3GPP-Standard unterschiedliche UE-Kategorien für HSUPA (siehe Tabelle 1). Ein E-DCH-Transport-Kanal kann auf bis zu vier physikalischen Kanälen (E-DCH Dedicated Physical Data Channels, E-DPDCH) übertragen werden. Bei Verwendung mehrerer EDPDCH werden diese entweder mit einem Spreizfaktor (SF) 2 oder 4 übertragen, wobei nur bestimmte Kombinationen von Kanälen möglich sind (siehe Tabelle 1). Die maximal unterstützte Datenrate ergibt sich dabei aus einer Kombination aus der Anzahl der E-DPDCH-Kanäle, der verwendeten Spreizfaktoren sowie der unterstützen TTIs. Bei Verwendung von 10-ms-TTIs ist die Übertragungsrate auf maximal 2 Mbit/s und somit die Blockgröße auf maximal 20 000 Bits beschränkt. Um höhere Datenraten zu erhalten, müssen 2-ms-TTIs verwendet werden (siehe auch [2], TS 25.212). Die ersten kommerziellen HSUPANetzwerke sind jedoch meist noch auf 10-ms-TTIs ausgelegt.

Das für die Messung zur Verfügung stehende UE war in der Lage, Cat5 zu unterstützen. Allerdings musste es teilweise in den niedrigeren Cat3-Kompatibilitätsmodus zurückfallen, da nicht alle getesteten kommerziellen HSUPA-Netzwerke für diese Kategorie ausgelegt waren. In diesen Fällen wurden dann die einzelnen Nutzer auf die maximal mögliche Cat3-Uplink-Datenrate von 1,45 Mbit/s an der Luftschnittstelle begrenzt.

Die Leistungsfähigkeit von HSUPA in der Praxis

In diesem Abschnitt wird die Leistungsfähigkeit von HSUPA an einigen praktischen Messbeispielen erläutert. Während der Testmessungen wurde gewährleistet, dass nur wenige andere Nutzer im System waren und somit eine niedrige Netzwerklast vorlag.

Zur Messung des Datendurchsatzes im Uplink wurden Binärdateien mit Hilfe eines File-Transfer-Protokolls (FTP) übertragen. Verzögerungszeiten wurden durch Aussenden von „Pings“ mit Hilfe des Internet-Control-Message-Protokolls (ICMP) ermittelt. Folgende Szenarien wurden betrachtet:

• Einzelner Nutzer im Nahbereich der NodeB (starke Funksignale, geringe Signalpfadverluste): Liefert Benchmark-Ergebnisse zum bestmöglichen Durchsatz und minimaler Verzögerung.
• Einzelner Nutzer im Fernbereich der NodeB (schwache Funksignale, hohe Signalpfadverluste): Liefert Worst-Case-Performance am Zellrand.
• Mehrere Benutzer im Nahbereich der NodeB: Liefert den maximalen (akkumulierten) Durchsatz einer Zelle und bringt Erkenntnisse über den zu erwartenden Interferenz-Pegel an der NodeB.
• Einzelner mobiler Nutzer: Liefert Ergebnisse über das Verhalten unter wechselnden Funkbedingungen sowie über die Leistungsfähigkeit des Soft-Handover Mechanismus von HSUPA.

Zur Beurteilung eines gemessenen FTP-Durchsatzes wird zunächst betrachtet, was unter den gegebenen Bedingungen theoretisch maximal möglich wäre. Bild 3 zeigt am Beispiel eines Cat3- und Cat5-UEs, welche effektive Nutzdatenrate sich im Idealfall ergeben würde. Wird beispielsweise einem Cat3-UE eine maximale TBS-Blockgröße von 14 484 Bits auf der Luftschnittstelle (L1) erlaubt, bleiben nach Abzug von RLC- (Radio Link Control), IP- (Internet Protocol), Header- und Füllbits (Padding Bits) von der ursprünglichen Datenrate von ca. 1,45 Mbit/s noch eine Nutzdatenrate von ca. 1,3 Mbit/s übrig. Diese würde allerdings nur dann erreicht, wenn keine Daten wiederholt übertragen werden müssen, und zwar weder auf L1-, RLC- noch auf IP-Ebene. Wie man den gemessenen FTP-Durchsätzen in Bild 3 unten entnehmen kann, können in realen Systemen bei Blockfehlerraten von 10 % auf der Luftschnittstelle (HARQ BLER) dennoch ca. 96 % der theoretischen Grenze auf der IP-Ebene erreicht werden.

1. HSUPA – Turbo für den UMTS-Rückkanal
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