WiMAX與HSDPA的優(yōu)勢比較
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定位于寬帶無(wú)線(xiàn)接入（BWA）的WiMAX技術(shù)是一項基于IP體系構建的，具有較高頻譜效率和一定服務(wù)質(zhì)量保證的空中接口技術(shù)，它與3G（WCDMA、CDMA1x）空中接口技術(shù)的后續演進(jìn)版本（HSDPA、CDMA1xEV-DO、CDMA 1x EV-DV）具有相似的性能表現和目標市場(chǎng)。 為此，筆者認為很有必要利用一定篇幅，對WiMAX和3G空中接口技術(shù)的后續演進(jìn)版本進(jìn)行一定的比較與分析。
由于3G的相關(guān)空中接口技術(shù)并不是本文的討論范圍，并且由于HSDPA與CDMA1xEV-DO、CDMA1x EV-DV在討論寬帶數據業(yè)務(wù)方面性能參數比較類(lèi)似。作為3G技術(shù)的代表，這里僅將HSDPA與WiMAX技術(shù)進(jìn)行比較。
一、HSDPA的優(yōu)勢分析
1．HSDPA的概念及由來(lái)
為了增強下行非實(shí)時(shí)分組業(yè)務(wù)的吞吐量，提高無(wú)線(xiàn)接入側的頻譜效率，以滿(mǎn)足更高傳輸速率或流媒體類(lèi)型業(yè)務(wù)的需求，2004年，3GPP組織在WCDMA的R5版本中提出了HSDPA（HighSpeedDownlinkPackage Access，高速下行分組接入）技術(shù)，將HSDPA作為對Ｒ99（WCDMA最初的版本）無(wú)線(xiàn)接口的補充，與R99信道可以應用在相同的載波，通過(guò)無(wú)線(xiàn)承載系統為HSDPA增加專(zhuān)門(mén)的信道，并且通過(guò)改進(jìn)無(wú)線(xiàn)調制方式和無(wú)線(xiàn)接入管理方法，在理論上將WCDMA R99規范支持的單載波2Mbit/s的下行信道吞吐量提升到了14.4Mbit/s。在未來(lái)WCDMA的R6版本的空中接口技術(shù)中，通過(guò)MIMO等新技術(shù)的引入，預計下行信道的吞吐量還將進(jìn)一步的提升到30Mbit/s。
2．HSDPA的關(guān)鍵技術(shù)
根據WCDMAR5規范，HSDPA的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：自適應調制和編碼（AMC）、混合自動(dòng)重傳申請（HARQ）、快速包調度（FPS）等內容。
?。?）自適應調制和編碼技術(shù)（AMC）
自適應調制和編碼（AMC）技術(shù)的原理是根據信道情況的變化而改變調制、碼率的模式。當使用AMC技術(shù)的系統里，處于有利位置的用戶(hù)，如接近基站的用戶(hù)可使用高階調制和高碼率（如16QAM、較大的數據塊尺寸），這樣可以充分利用基站下行發(fā)射動(dòng)態(tài)范圍不足的特點(diǎn)；而處于不利位置的用戶(hù)，例如遠離基站的用戶(hù)其調制階數和碼率則要小一些(例如QPSK、較小的數據塊尺寸)。AMC技術(shù)主要可以提高處于有利位置用戶(hù)的速率，從而提高小區的平均吞吐量。另外，通過(guò)改變調制方式而不是通過(guò)傳輸功率的改變來(lái)減少干擾的變化，即HSDPA相關(guān)的HS-PDSCH信道取消了快速功率控制?？s短的子幀長(cháng)度（2ms）可以有效的提高AMC的調制速率，從而能夠適應于無(wú)線(xiàn)信道的快速變化。
?。?）混合自動(dòng)重傳申請（HARQ）技術(shù)
HARQ是一種鏈路自適應技術(shù)，ARQ即自動(dòng)請求重發(fā)，HARQ是將前向糾錯編碼（FEC）和自動(dòng)重傳請求（ARQ）相結合的技術(shù)。前向糾錯編碼（FEC）提高了傳輸的可靠性，但當信道情況較好時(shí)，由于過(guò)多糾錯比特，反而降低了吞吐量。ARQ在誤碼率不是很高的情況下可以得到理想的吞吐量，但會(huì )引入時(shí)延，考慮將FEC和ARQ相結合就形成了混合ARQ。在發(fā)送的每個(gè)數據包中含有糾錯和檢錯的校驗比特。如果接收包中的出錯比特數目在糾錯能力之內，則錯誤被自行糾正，當差錯已超出FEC的糾錯能力時(shí)，則讓發(fā)端重發(fā)。
HARQ基本分為3類(lèi)，I、II、III型HARQ，目前Rel99版本支持I型，即軟件層面上的HARQ，在RLC進(jìn)行傳輸控制，重傳不合并。由于其反饋速度比較慢，效率不高，影響總流量和QoS，所以在HSDPA中需要使用硬件層面上的HARQ，即II、III型。II、III型都將處理ARQ技術(shù)的優(yōu)先權放到了物理層，它們之間的區別在于Incrementalredundancy方式的不同。Incrementalredundancy代替了簡(jiǎn)單的重傳數據包。當第一次嘗試譯碼失敗時(shí)，要求發(fā)射機附加冗余信息后再傳輸，沒(méi)有傳輸包被丟棄，譯碼器合并所有數據包在較低碼率上譯碼。重傳包和原始傳輸包并不完全相同，重傳包攜帶部分附加冗余信息以糾錯，這些冗余信息和先前接收的數據包合并可得到更強的FEC碼。
IR方案通常分為兩類(lèi)：部分IR，全IR。部分IR又稱(chēng)作H-ARQ-type-III，它的每次重傳都可自譯碼，可以采用或者不采用合并過(guò)程恢復數據。全IR又稱(chēng)作H-ARQ-type-II，它每次重傳的冗余信息不包含系統比特，只包含冗余信息，所以每次傳輸都不能自譯碼，必須通過(guò)合并才能恢復出數據。
?。?）快速包調度（FPS）技術(shù)
HSDPA的分組調度算法是HSDPA系統的控制核心，分組調度功能位于NodeB中新的媒質(zhì)接入控制實(shí)體MAC-hs，從而將傳統上RNC完成的調度功能搬到了NodeB中實(shí)現，更加接近用戶(hù)設備，2ms的TTI長(cháng)度使得調度響應更為迅速及時(shí)。一般來(lái)說(shuō)，HSDPA的分組調度不外乎4大類(lèi)。
●基于時(shí)間的輪循方式（RoundRobin），每個(gè)用戶(hù)被順序的服務(wù)，得到同樣的平均分配時(shí)間，但每個(gè)用戶(hù)由于所處環(huán)境的不同，得到的流量并不一致。
●基于流量的輪循方式，每個(gè)用戶(hù)不管其所處環(huán)境的差異，按照一定的順序進(jìn)行服務(wù)，保證每個(gè)用戶(hù)得到的流量相同。
●最大C/I方式，系統跟蹤每個(gè)用戶(hù)的無(wú)線(xiàn)信道衰落特征，依據無(wú)線(xiàn)信道C/I的大小順序，確定給每個(gè)用戶(hù)的優(yōu)先權，保證每一時(shí)刻服務(wù)的用戶(hù)獲得的C/I都是最大的。這是一種極端的分配方式，可以得到理想的最大吞吐量，但是對于用戶(hù)之間體現了服務(wù)的最不公平性，可能有部分用戶(hù)一直得不到滿(mǎn)意的服務(wù)。
●部分公平的方式，綜合了以上幾種調度方式的優(yōu)點(diǎn)，既照顧到大部分用戶(hù)的滿(mǎn)意度，也能從一定程度上保證比較高的系統吞吐量，是一種實(shí)用的調度方法。實(shí)現部分公平有很多算法，一般都需要考慮到下行信道質(zhì)量、用戶(hù)緩沖隊列長(cháng)度、用戶(hù)平均調度時(shí)間等諸多參量。
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WiMAX |
HSDPA | |
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技術(shù)定位 |
無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)技術(shù) |
無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)/廣域網(wǎng)技術(shù) | |
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應用地域 |
16d：主要在北美和歐洲 16e：起初在韓國 |
起源：日本 發(fā)展：歐洲、美國和韓國 | |
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頻率范圍 |
16d：2~11 G 16e：≤6G |
上行：1920~1980 下行：2110~2170 | |
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信道帶寬 （信道間隔） |
16d：1.25~20 MHz 16e：1.25~20 MHz |
5 MHz | |
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覆蓋范圍及特點(diǎn) |
16d：視距/非視距，典型室外7~9km 16e：視距/非視距，典型1~3km |
視距/非視距 典型1~3km | |
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多址方式 |
TDMA/OFDMA |
TDMA/CDMA | |
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雙工方式 |
16d：FDD或TDD 16e：TDD |
FDD | |
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調制方式 |
前向/下行 |
在OFDM上的BIT/SK，QPSK，16QAM，64QAM |
QPSK，16QAM |
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反向/上行 |
在OFDM上的BIT/SK，QPSK，16QAM，64QAM |
QPSK，16QAM Dual BIT/SK（with HPSK scrambling） | |
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頻率復用模式（cell 關(guān)鍵詞：
HSDPA
WiMAX
通訊
網(wǎng)絡(luò )
無(wú)線(xiàn)
無(wú)線(xiàn)
通信
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