3GSM熱點技術(shù)解析——HSDPA技術(shù)

HSDPA——WCDMA的增強(qiáng)型無線技術(shù)

ＨＳＤＰＡ是指高速下行分組接入，它是３ＧＰＰ在Ｒ５協(xié)議中為了滿足上／下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不對稱的需求而提出的一種調(diào)制解調(diào)算法，它可以在不改變已經(jīng)建設(shè)的ＷＣＤＭＡ網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的情況下，把下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率提高到１０Ｍｂｐｓ。

該技術(shù)是ＷＣＤＭＡ網(wǎng)絡(luò)建設(shè)后期提高下行容量和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率的一種重要技術(shù)。ＨＳＤＰＡ技術(shù)的應(yīng)用可以充分滿足運(yùn)營商在３Ｇ網(wǎng)絡(luò)成熟期面臨容量需求特別大時進(jìn)行擴(kuò)容的實施。

一、ＨＳＤＰＡ技術(shù)及性能

為了達(dá)到提高下行分組數(shù)據(jù)速率和減少時延的目的，ＨＳＤＰＡ主要采用了自適應(yīng)的編碼和調(diào)制（ＡＭＣａｄａｐｔｉｖｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄ ｃｏｄｉｎｇ）、快速混合自動重傳（ＨＡＲＱ ｈｙｂｒｉｄ ＡＲＱ）和快速調(diào)度技術(shù)。其實，上述三種技術(shù)都屬于鏈路自適應(yīng)技術(shù)，也可以看成是ＷＣＤＭＡ技術(shù)中可變擴(kuò)頻技術(shù)和功率控制技術(shù)的進(jìn)一步提升。

（１）自適應(yīng)編碼和調(diào)制（ＡＭＣ）

ＡＭＣ是根據(jù)無線信道變化選擇合適的調(diào)制和編碼方式，網(wǎng)絡(luò)側(cè)根據(jù)用戶瞬時信道質(zhì)量狀況和目前資源選擇最合適的下行鏈路調(diào)制和編碼方式，使用戶達(dá)到盡量高的數(shù)據(jù)吞吐率。當(dāng)用戶處于有利的通信地點時（如靠近ＮｏｄｅＢ或存在視距鏈路），用戶數(shù)據(jù)發(fā)送可以采用高階調(diào)制和高速率的信道編碼方式，例如：１６ＱＡＭ和３／４編碼速率，從而得到高的峰值速率；而當(dāng)用戶處于不利的通信地點時（如位于小區(qū)邊緣或者信道深衰落），網(wǎng)絡(luò)側(cè)則選取低階調(diào)制方式和低速率的信道編碼方案，例如：ＱＰＳＫ和１／４編碼速率，來保證通信質(zhì)量。

（２）ＨＡＲＱ技術(shù)

ＨＡＲＱ技術(shù)可以提高系統(tǒng)性能，并可靈活地調(diào)整有效編碼速率，還可以補(bǔ)償由于采用鏈路適配所帶來的誤碼。ＨＳＤＰＡ將ＡＭＣ和ＨＡＲＱ技術(shù)結(jié)合起來可以達(dá)到更好的鏈路自適應(yīng)效果。ＨＳＤＰＡ先通過ＡＭＣ提供粗略的數(shù)據(jù)速率選擇方案，然后再使用ＨＡＲＱ技術(shù)來提供精確的速率調(diào)解，從而提高自適應(yīng)調(diào)節(jié)的精度和提高資源利用率。ＨＡＲＱ機(jī)制本身的定義是將ＦＥＣ和ＡＲＱ結(jié)合起來的一種差錯控制方案，ＨＡＲＱ機(jī)制的形式很多，而ＨＳＤＰＡ技術(shù)中主要是采用三種遞增冗余的ＨＡＲＱ機(jī)制：ＴＹＰＥ－ＩＨＡＲＱ，ＴＹＰＥ－ＩＩＨＡＲＱ，ＴＹＰＥ－ＩＩＩＨＡＲＱ?？梢愿鶕?jù)系統(tǒng)性能和設(shè)備復(fù)雜度來選擇相應(yīng)的ＨＡＲＱ機(jī)制。

（３）快速調(diào)度

調(diào)度算法控制著共享資源的分配，在很大程度上決定了整個系統(tǒng)的行為。調(diào)度時應(yīng)主要基于信道條件，同時考慮等待發(fā)射的數(shù)據(jù)量以及業(yè)務(wù)的優(yōu)先等級等情況，并充分發(fā)揮ＡＭＣ和ＨＡＲＱ的能力。調(diào)度算法應(yīng)向瞬間具有最好信道條件的用戶發(fā)射數(shù)據(jù)，這樣在每個瞬間都可以達(dá)到最高的用戶數(shù)據(jù)速率和最大的數(shù)據(jù)吞吐量，但同時還要兼顧每個用戶的等級和公平性。ＨＳＤＰＡ技術(shù)為了能更好地適應(yīng)信道的快速變化，將調(diào)度功能單元放在ＮｏｄｅＢ而不是ＲＮＣ，同時也將ＴＴＩ縮短到２ｍｓ。

二、對ＨＳＤＰＡ的引入

在Ｒ９９系統(tǒng)中引入ＨＳＤＰＡ技術(shù)，在ＭＡＣ層新增了ＭＡＣ－ｈｓ實體，ＭＡＣ－ｈｓ位于ＮｏｄｅＢ而不位于ＲＮＣ，其作用主要是負(fù)責(zé)處理ＨＡＲＱ操作以及快速調(diào)度算法。ＨＳＤＰＡ使Ｒ９９的ＵＴＲＡＮ增加了三個新的物理信道：

（１）ＨＳ－ＤＳＣＨ信道：下行鏈路，負(fù)責(zé)傳輸用戶數(shù)據(jù)，信道共享方式主要是時分復(fù)用和碼分復(fù)用

（２）ＨＳ－ＳＣＣＨ信道：下行鏈路，負(fù)責(zé)傳輸ＨＳ－ＤＳＣＨ信道解碼所必需的控制信息

（３）ＨＳ－ＤＰＣＣＨ信道：上行鏈路，負(fù)責(zé)傳輸必要的控制信息，主要是對ＡＲＱ的響應(yīng)以及下行鏈路質(zhì)量的反饋信息

ＨＳＤＰＡ功能主要是對ＮＯＤＥＢ修改比較大，對ＲＮＣ主要是修改算法協(xié)議軟件，硬件影響很小。如果在原有設(shè)備中考慮了ＨＳＤＰＡ功能升級要求（如１６ＱＡＭ、緩沖器及處理器的性能等），一般來講實現(xiàn)ＨＳＤＰＡ功能不需要硬件升級，只要軟件升級即可，所以現(xiàn)在很多廠家都宣稱可通過軟件升級支持ＨＳＤＰＡ功能。實現(xiàn)這個功能難度不是太大，關(guān)鍵是實現(xiàn)的性能，所以ＨＳＤＰＡ技術(shù)實現(xiàn)后的真正性能需要驗證。

三、性能測試的考慮

引入ＨＳＤＰＡ技術(shù)需要分階段的進(jìn)行功能驗證和性能測試，有兩點需要運(yùn)營商注意：一是目前硬件所能達(dá)到的處理性能將決定將來的ＨＳＤＰＡ性能，升級后實現(xiàn)的ＨＳＤＰＡ的性能需要明確；另外，實現(xiàn)ＨＳＤＰＡ功能時，ＨＳＤＰＡ技術(shù)對于網(wǎng)絡(luò)性能的影響。針對目前ＨＳＤＰＡ技術(shù)的研發(fā)現(xiàn)狀，建議采取分階段性能測試的方案來對ＨＳＤＰＡ技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)性能驗證，同時通過性能測試來研究如何引入ＨＳＤＰＡ的問題，為將來ＷＣＤＭＡ網(wǎng)絡(luò)容量和性能的不斷發(fā)展和演進(jìn)做好技術(shù)上的準(zhǔn)備。

不過目前業(yè)界還沒有一個廠家可提供商用ＨＳＤＰＡ功能，部分廠家的現(xiàn)有產(chǎn)品在硬件上已經(jīng)具有了處理ＨＳＤＰＡ功能的能力，已經(jīng)為軟件升級到ＨＳＤＰＡ做好了準(zhǔn)備。但是，ＨＳＤＰＡ功能的引入還需要考慮終端的研發(fā)進(jìn)度和能力，各大廠家也在與終端設(shè)備開發(fā)商和芯片設(shè)計公司協(xié)商研發(fā)時間表，以便進(jìn)行互操作試驗。

四、結(jié)束語

ＨＳＤＰＡ技術(shù)在３ＧＰＰ制定的ＷＣＤＭＡ標(biāo)準(zhǔn)Ｒｅｌｅａｓｅ＇５版本中被正式引入，從而完成了ＨＳＤＰＡ技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作。不過隨著Ｒｅｌｅａｓｅ＇５版本的凍結(jié)，也標(biāo)志著ＨＳＤＰＡ技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的成熟化。按照３ＧＰＰ組織的最初規(guī)劃，每個Ｒｅｌｅａｓｅ版本應(yīng)以年為周期進(jìn)行正式發(fā)布。

通過以上對ＨＳＤＰＡ的介紹和分析，可以看出ＨＳＤＰＡ技術(shù)作為ＷＣＤＭＡ的增強(qiáng)型無線技術(shù)將提高系統(tǒng)的頻譜效率和碼資源效率，是一種提升網(wǎng)絡(luò)性能和容量的有效方式。ＨＳＤＰＡ不僅能有效地支持非實時業(yè)務(wù)，同樣可以用于支持某些實時業(yè)務(wù)，如流媒體業(yè)務(wù)等。