3GSM熱點(diǎn)技術(shù)解析——HSDPA技術(shù)

HSDPA——WCDMA的增強型無(wú)線(xiàn)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(mǎn)足上／下行數據業(yè)務(wù)不對稱(chēng)的需求而提出的一種調制解調算法，它可以在不改變已經(jīng)建設的ＷＣＤＭＡ網(wǎng)絡(luò )結構的情況下，把下行數據業(yè)務(wù)速率提高到１０Ｍｂｐｓ。

該技術(shù)是ＷＣＤＭＡ網(wǎng)絡(luò )建設后期提高下行容量和數據業(yè)務(wù)速率的一種重要技術(shù)。ＨＳＤＰＡ技術(shù)的應用可以充分滿(mǎn)足運營(yíng)商在３Ｇ網(wǎng)絡(luò )成熟期面臨容量需求特別大時(shí)進(jìn)行擴容的實(shí)施。

一、ＨＳＤＰＡ技術(shù)及性能

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

（１）自適應編碼和調制（ＡＭＣ）

ＡＭＣ是根據無(wú)線(xiàn)信道變化選擇合適的調制和編碼方式，網(wǎng)絡(luò )側根據用戶(hù)瞬時(shí)信道質(zhì)量狀況和目前資源選擇最合適的下行鏈路調制和編碼方式，使用戶(hù)達到盡量高的數據吞吐率。當用戶(hù)處于有利的通信地點(diǎn)時(shí)（如靠近ＮｏｄｅＢ或存在視距鏈路），用戶(hù)數據發(fā)送可以采用高階調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；而當用戶(hù)處于不利的通信地點(diǎn)時(shí)（如位于小區邊緣或者信道深衰落），網(wǎng)絡(luò )側則選取低階調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(lái)保證通信質(zhì)量。

（２）ＨＡＲＱ技術(shù)

ＨＡＲＱ技術(shù)可以提高系統性能，并可靈活地調整有效編碼速率，還可以補償由于采用鏈路適配所帶來(lái)的誤碼。ＨＳＤＰＡ將ＡＭＣ和ＨＡＲＱ技術(shù)結合起來(lái)可以達到更好的鏈路自適應效果。ＨＳＤＰＡ先通過(guò)ＡＭＣ提供粗略的數據速率選擇方案，然后再使用ＨＡＲＱ技術(shù)來(lái)提供精確的速率調解，從而提高自適應調節的精度和提高資源利用率。ＨＡＲＱ機制本身的定義是將ＦＥＣ和ＡＲＱ結合起來(lái)的一種差錯控制方案，ＨＡＲＱ機制的形式很多，而ＨＳＤＰＡ技術(shù)中主要是采用三種遞增冗余的ＨＡＲＱ機制：ＴＹＰＥ－ＩＨＡＲＱ，ＴＹＰＥ－ＩＩＨＡＲＱ，ＴＹＰＥ－ＩＩＩＨＡＲＱ?？梢愿鶕到y性能和設備復雜度來(lái)選擇相應的ＨＡＲＱ機制。

（３）快速調度

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

二、對ＨＳＤＰＡ的引入

在Ｒ９９系統中引入ＨＳＤＰＡ技術(shù)，在ＭＡＣ層新增了ＭＡＣ－ｈｓ實(shí)體，ＭＡＣ－ｈｓ位于ＮｏｄｅＢ而不位于ＲＮＣ，其作用主要是負責處理ＨＡＲＱ操作以及快速調度算法。ＨＳＤＰＡ使Ｒ９９的ＵＴＲＡＮ增加了三個(gè)新的物理信道：

（１）ＨＳ－ＤＳＣＨ信道：下行鏈路，負責傳輸用戶(hù)數據，信道共享方式主要是時(shí)分復用和碼分復用

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

（３）ＨＳ－ＤＰＣＣＨ信道：上行鏈路，負責傳輸必要的控制信息，主要是對ＡＲＱ的響應以及下行鏈路質(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(lái)講實(shí)現ＨＳＤＰＡ功能不需要硬件升級，只要軟件升級即可，所以現在很多廠(chǎng)家都宣稱(chēng)可通過(guò)軟件升級支持ＨＳＤＰＡ功能。實(shí)現這個(gè)功能難度不是太大，關(guān)鍵是實(shí)現的性能，所以ＨＳＤＰＡ技術(shù)實(shí)現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(diǎn)需要運營(yíng)商注意：一是目前硬件所能達到的處理性能將決定將來(lái)的ＨＳＤＰＡ性能，升級后實(shí)現的ＨＳＤＰＡ的性能需要明確；另外，實(shí)現ＨＳＤＰＡ功能時(shí)，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)現狀，建議采取分階段性能測試的方案來(lái)對ＨＳＤＰＡ技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )性能驗證，同時(shí)通過(guò)性能測試來(lái)研究如何引入ＨＳＤＰＡ的問(wèn)題，為將來(lái)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)上的準備。

不過(guò)目前業(yè)界還沒(méi)有一個(gè)廠(chǎng)家可提供商用ＨＳＤＰＡ功能，部分廠(chǎng)家的現有產(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(chǎng)家也在與終端設備開(kāi)發(fā)商和芯片設計公司協(xié)商研發(fā)時(shí)間表，以便進(jìn)行互操作試驗。

四、結束語(yǔ)

ＨＳＤＰＡ技術(shù)在３ＧＰＰ制定的ＷＣＤＭＡ標準Ｒｅｌｅａｓｅ＇５版本中被正式引入，從而完成了ＨＳＤＰＡ技術(shù)的標準化工作。不過(guò)隨著(zhù)Ｒｅｌｅａｓｅ＇５版本的凍結，也標志著(zhù)ＨＳＤＰＡ技術(shù)標準的成熟化。按照３ＧＰＰ組織的最初規劃，每個(gè)Ｒｅｌｅａｓｅ版本應以年為周期進(jìn)行正式發(fā)布。

通過(guò)以上對ＨＳＤＰＡ的介紹和分析，可以看出ＨＳＤＰＡ技術(shù)作為ＷＣＤＭＡ的增強型無(wú)線(xiàn)技術(shù)將提高系統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(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，同樣可以用于支持某些實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，如流媒體業(yè)務(wù)等。