HSUPA是高速上行行链路分组接入技术。HSUPA通过采用多码传输、HARQ、基于NodeB的快速调度等关键技术，使得单小区上行数据吞吐率达到5.76Mbit/s，大大增强了WCDMA上行链路的数据业务承载能力和频谱利用率。
UE侧：引入新的Mac实体MAC-es/MAC-e，位于MAC-d之下，主要负责快速重传HARQ，调度信息与数据复用，E-TFC（E-DCHTFC）选择功能。
NodeB侧：引入新的MAC实体MAC-e，负责HARQ重传，资源调度，MAC-e解复用。
SRNC侧：引入新的MAC实体MAC-es，负责重排序，宏分集合并。
HSUPA主要是了增加针对UE的上行专用数据信道E-DPDCH（每个UE最多4条）和一条专用控制信道E-DPCCH；增加下行的公共物理信道EHICH、E-AGCH、E-RGCH。
E-DPDCH承载上行数据，最小扩频因子为2或4，调制方式QPSK；该信道引入2msTTI，同时也保留10msTTI。
HSUPA的专用上行E-DPCCH信道和公共的E-HICH、E-AGCH、E-RGCH联合完成HARQ和过程中的信息交互（包括ACK/NACK、上行授权、以及与E-DCH相关的控制信令等）。
每个E-DPDCH的物理信道速率为1.92Mbps（2msTTI、QPSK、SF=2）；每个UE的业务速率为5.76Mbps。
UE向网络侧发起业务请求，该过程与R99/R4完全相同。
SRNC收到CN发来的RAB建立请求，根据业务属性决定上行选择E-DCH传输信道，向NodeB发送RLSETUP消息，消息中指示哪条RL是E-DCHRL，以及哪条RL是服务E-DCHRL。
NodeB建好RL后，向RNC回RL建立响应，响应消息中包含E-AGCH/ERGCH/E-HICH的扰码和信道化码，以及E-RGCH/E-HICH的签名序列。如果这一组RL中包含服务RL，NodeB为UE分配E-RNTI，响应消息中还要包含E-RNTI。
RNC向UE发送RBSETUP消息，其中包含E-RNTI，RB与Mac-dFlow之间的映射关系，E-TFCS，Mac-dFlow信息，E-AGCH/E-RGCH/E-HICH码资源和签名信息等。
UE有一个E-DCH服务小区，E-DCH服务小区所在NodeB负责E-DCH调度。E-DCH服务小区通过下行E-AGCH信道向UE发送调度命令，即授权（AbsoluteGrant），授权规定UE的可用资源的值，授权包括UE的E-RNTI，UE允许的发射功率等信息。
E-DCH服务小区和非E-DCH服务小区通过下行E-RGCH信道向UE发送相对授权（RelativeGrant），相对授权是相对于授权的偏移（微调），可以是“UP”，“HOLD”，“DOWN”三种取值，UP是上调，DOWN是下调，HOLD不变。只有ServingE-DCHRLS可以发送UP，Non-ServingE-DCHRLS只能发送HOLD或DOWN。Non-ServingE-DCHRLS发送DOWN的原因一般为上行负荷过重。
UE根据收到的授权信息进行E-TFC选择，在E-DPDCH上发送数据（包括重发的数据），在E-DPCCH上发送E-TFC信息，HARQRV信息（RSN）及一位HappyBit。Happybit用于通知NodeBUE是否对当前分配的资源（授权）满意，即是否需要更高的授权。
E-DCHSet中同一个NodeB下不同小区收到的E-DCH数据首先进行MRC合并，然后交由Mac-e处理。每个UE在每个NodeB中有一个Mac-e，Mac-e将Mac-ePDU解复用形成MAC-esPDU送往RNC。Mac-e还负责发送E-DCH调度信息，发送HARQ的响应ACK/NACK。
每个UE在SRNC有一个Mac-es实体，Mac-es将来自不同NodeBMAC-esPDU进行宏分集合并，然后进行重排序，拆分成Mac-dPDU，送往Mac-d。
HARQ过程：UE通过上行E-DPCCH发送HARQRV（重发序列号RSN），NodeB通过下行E-HICH信道发送ACH/NACH。