High-Speed Downlink Packet Access

La tecnologíaHSDPA(High Speed Downlink Packet Access), también denominada 3.5G, 3G+ o mini 3G, es la optimización de la tecnología espectralUMTS/WCDMA, una tecnología basada en conexiones minis, de menor velocidad al promedio que 3G y 4G, incluida en las especificaciones de3GPPrelease 5 y consiste en un canal compartido en el enlace descendente (downlink) que mejora significativamente la capacidad máxima de transferencia de información pudiéndose alcanzar tasas de bajada de hasta14Mbps(1,8, 3,6, 7,2 y 14,4 Mbps). Soporta tasas dethroughputpromedio cercanas a 1 Mbps.Actualmente, también está disponible la tecnologíaHSUPA, con velocidades de subida de hasta 5,8 Mbps, yHSPA+con velocidades de hasta 84 Mbps de bajada y 22 Mbps en la subida.
Es la evolución de latercera generación(3G) de tecnologíamóvil, llamada3.5G, y se considera el paso previo antes de lacuarta generación(4G).
Es totalmente compatible en sentido inverso con WCDMA y aplicaciones ricas en multimedia desarrolladas para WCDMA que funcionarán con HSDPA. La mayoría de los proveedores UMTS dan soporte a HSDPA.
HSDPA lleva a las redesWCDMAa su máximo potencial en la prestación de servicios de banda ancha, mediante un aumento en la capacidad de datos móviles, conthroughputmás elevado. De la misma manera en que UMTS incrementa la eficiencia espectral en comparación conGPRS, HSDPA incrementa laeficiencia espectralen comparación con WCDMA. La eficiencia espectral y las velocidades aumentadas no solo habilitan nuevas clases de aplicaciones, sino que además permite que la red sea utilizada simultáneamente por un número mayor de usuarios; HSDPA provee de tres a cuatro veces más capacidad que WCDMA. En cuanto a la interfaz de las aplicaciones en tiempo real tales comovideoconferenciayjuegosentre múltiples jugadores, actualiza a la tecnología WCDMA al acortar lalatenciade la red (se prevén menos de 100ms), brindando así mejores tiempos de respuesta.
Alcanza sus elevadas tasas de velocidad gracias al agregado de modulación de mayor orden (Modulación de Amplitud en Cuadratura 16 - 16 QAM), codificación variable de errores y redundancia incremental, así como la introducción de nuevas y potentes técnicas tales como programación rápida.WD Además, HSDPA emplea un eficiente mecanismo de programación para determinar qué usuario obtendrá recursos. Están programadas varias optimizaciones para HSDPA que aumentarán aún más las capacidades de UMTS/HSDPA, comenzando con un enlace ascendente optimizado (HSUPA),receptores avanzadosy antenas inteligentes/MIMO.
Finalmente, comparte sus canales de más de alta velocidad entre los usuarios del mismo dominio de tiempo, lo que representa el enfoque más eficiente.
Para HSDPA, una nueva capa de transporte de canal de enlace descendente,High-Speed Downlink Shared Channel(HS-DSCH), se ha añadido a la red UMTS versión 5 y especificaciones posteriores. Se lleva a cabo mediante la introducción de tres nuevascapas de canales físicos: HS-SCCH, HS-DPCCH y HS-PDSCH. El canal de control de alta velocidad-compartida (HS-SCCH) informa al usuario de que los datos se enviarán sobre HS-DSCH, 2 ranuras por delante. El canal de control de enlace ascendente de alta velocidad-físico dedicado (HS-DPCCH) transporta información de acuse de recibo y el indicador de calidad del canal corriente (CQI) del usuario. Este valor es posteriormente utilizado utilizada por laestación basepara el cálculo de la cantidad de datos a enviar a los dispositivos de los usuarios en la siguiente transmisión. El High Speed-Physical Downlink Shared Channel (Canal Compartido Descendente Físico de Alta Velocidad) (HS-PDSCH) es el canal al que el indicado canal de transporte HS-DSCH asigna que lleva los datos reales de los usuarios.
Los datos se transmiten junto con los bits de corrección de errores. Así se pueden corregir pequeños errores, sin retransmisión.
Si se necesita la retransmisión, el dispositivo del usuario guarda el paquete y después lo combina con el paquete retransmitido, para recuperar el paquete de libre de errores de la manera más eficiente posible. Incluso si están dañados los paquetes retransmitidos, su combinación puede producir un paquete libre de errores. El paquete retransmitido puede ser idéntico (combinación de persecución) o diferente (redundancia incremental) del de la primera transmisión (véaseHybrid automatic repeat request​).
Debido a que las retransmisiones HARQ se procesan en la capa física, sus 12 ms de tiempo de ida y vuelta es mucho más bajo en comparación con las retransmisiones de capa superior.
El canal de enlace descendente HS-DSCH se comparte entre los usuarios que utilizan la programación dependiente del canal, para hacer el mejor uso de las condiciones de radio disponibles. Cada dispositivo de usuario transmite continuamente una indicación de la calidad de la señal de enlace descendente, tan frecuentemente como 500 veces por segundo. Con esta información de todos los dispositivos, la estación base decide a qué usuarios se que se enviarán los datos en los próximo marco de 2 ms y la cantidad de datos que deben ser enviados por cada usuario. Se pueden enviar más datos a los usuarios que reportan una alta calidad de señal de enlace descendente.
Elesquema de modulación y codificaciónse cambia en función de cada usuario, dependiendo de la calidad de la señal y el uso de células. El esquema inicial es el deQuadrature Phase-Shift Keyingoclavisaje​por desplazamiento de faseen cuadratura  (QPSK), pero con buenas condiciones de propagación puede subir a 16QAMy 64QAM, aumentando significativamente las tasas de transferencia de datos. Con la asignación de Código 5, QPSK normalmente ofrece hasta 1.8Mbit/sde velocidad de datos pico, mientras que 16QAM ofrece hasta 3,6 Mbit/s. Los códigos adicionales (por ejemplo, 10, 15) también pueden ser utilizados para mejorar estas velocidades de datos o ampliar el rendimiento de la capacidad de la red de manera significativa.
'Dual Celular (DC-)HSDPA, también conocido comoDual Carrier, es la evolución natural de HSPA mediante la agregación de portadoras en el enlace descendente. Las licenciasUMTSse emiten a menudo como asignaciones de espectro emparejados de 10 o 15 MHz. La idea básica de la función de multiportadora es para lograr una mejor utilización de los recursos y de eficiencia del espectro, por medio de la asignación de recursos conjunta y el equilibrio de carga a través de las portadoras de enlace descendente.
HSDPA es parte de los estándaresUMTSdesde la versión 5, que también acompaña a una mejora en el enlace ascendente que proporciona una nueva portadora de 384 kbit/s. La portadora máxima anterior era de 128 kbit/s.
Además de mejorar las velocidades de datos, HSDPA también disminuye la latencia y, por tanto, el tiempo de ida y vuelta para las aplicaciones.
En la especificación 3GPP posterior,HSPA+aumenta más las velocidades de datos añadiendo modulación 64QAM,MIMOy operación HSDPA Dual-Cell; por ejemplo, se utilizan dos portadoras de 5 MHz simultáneamente.
La mayoría de los operadores de 3G ofrecen esta tecnología en su red. La principal utilidad del servicio es acceso a internet con mayor ancho de banda y menor latencia. Esto permite navegar, hacer descargas de correo electrónico, música y vídeo a mayor velocidad. Los operadores han enfocado el servicio como un acceso móvil a Internet de banda ancha para ordenadores portátiles.
El principal objetivo de HSDPA es el de conseguir un ancho de banda mayor. La compatibilidad es crítica, así que los diseñadores de HSDPA utilizaron una filosofía evolutiva. HSDPA básicamente es igual a la versión 99 de UMTS (R99), con la adición de una entidad de repetition/scheduling dentro del Nodo-B que reside debajo de la capa de control de acceso al medio R99 (MAC). Las técnicas R99 se pueden soportar en una red HSDPA, puesto que los terminales móviles de HSDPA (llamadosUser Equipmento UE) se diseñan para coexistir con R99 UE.
Técnicamente, los principios operativos básicos de HSDPA son fáciles de entender. El RNC encamina los paquetes de datos destinados para un UE particular al Nodo-B apropiado. El Nodo-B toma los paquetes de datos y programa su transmisión al terminal móvil emparejando la prioridad del usuario y el ambiente de funcionamiento estimado del canal con un esquema apropiadamente elegido de codificación y de modulación (es decir, el 16QAM).
El UE es responsable de reconocer la llegada de los paquetes de datos y de proporcionar al Nodo-B información sobre el canal, control de energía, etc. Una vez que envíe el paquete de datos al UE, el Nodo-B espera un asentimiento. Si no recibe uno dentro de un tiempo prescrito, asume que el paquete de datos fue perdido y lo retransmite.
La base que procesa el chasis (CPC) es la piedra angular del Nodo-B. Contiene el transmisor-receptor de RF, el combinador, la tarjeta de la interfaz de red y el control del sistema, la tarjeta de timming, la tarjeta del canal y la placa base. De estos elementos de CPC, solamente la tarjeta del canal necesita ser modificada para apoyar HSDPA.
La tarjeta típica del canal de UMTS abarca un procesador de uso general que maneja las tareas de control. En cambio para soportar HSDPA, se deben realizar dos cambios a la tarjeta del canal. Primero, la capacidad de chip del enlace descendente (downlink chip-rateASIC, o ASSP) se debe modificar para apoyar los nuevos esquemas de la modulación 16QAM y los nuevos formatos de la ranura del enlace descendente asociados a HSDPA.
El siguiente cambio requiere una nueva sección de proceso, llamada el MAC-hs, que se debe agregar a la tarjeta del canal para apoyar el procesado, el buffer, la transmisión y la retransmisión de los bloques de datos que se reciben del RNC. Éste es el cambio más significativo a la tarjeta del canal porque requiere la introducción de una entidad de procesador programable junto con un buffer para retransmitir.
Finalmente, hay que añadir en la RNC un bloque denominado Mac-d, que establece la comunicación con el Nodo-B.
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