HSDPA技術(shù)簡(jiǎn)介

對高速移動(dòng)分組數據業(yè)務(wù)的支持能力是3G系統最重要的特點(diǎn)之一。WCDMAR99版本可以提供384Kbps的數據速率，這個(gè)速率對于大部分現有的分組業(yè)務(wù)而言基本夠用。

然而，對流量和時(shí)延要求較高的數據業(yè)務(wù)如視頻、流媒體和下載等，需要系統提供更高的傳輸速率和更短的時(shí)延。

為了更好地發(fā)展數據業(yè)務(wù)，3GPPR5從這兩方面對空中接口做了改進(jìn)，引入了HSDPA技術(shù)。HSDPA(HighSpeedDownlink Packet Access)是WCDMA的增強型無(wú)線(xiàn)技術(shù)，即高速下行分組接入。HSDPA采用了自適應調制和編碼(AMC)、混合自動(dòng)重傳請求(HARQ)和快速調度等關(guān)鍵技術(shù)，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)峰值速率提高到14Mb/s，同時(shí)可以把當前無(wú)線(xiàn)頻譜中的系統數據容量提高一倍以上，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)。

1、HSDPA的物理層實(shí)現

為了實(shí)現HSDPA的功能特性，在物理層規范中引入了三種新的信道。

1.1 高速下行鏈路共享信道(HS-DSCH)

在下行鏈路方向承載用戶(hù)數據。與R99已有的信道相比，HS-DSCH有許多獨特之處。傳輸時(shí)間間隔(TTI)或交織周期定義為2ms，使得在重傳過(guò)程中終端和NODE-B之間可以有較短的往返時(shí)延。引入如16QAM的更高階的調制方案及降低編碼冗余增加了瞬時(shí)的峰值數據速率。從碼域看，SF固定為16，多碼傳輸和不同用戶(hù)間的碼復用都是可能出現的，終端最大可用碼數為15。

1.2 高速共享控制信道(HS-SCCH)

承載必須的物理層控制信息，以確保能夠對HS-DSCH上的數據進(jìn)行解碼。如果發(fā)生認為是錯誤的數據包而需要重傳時(shí)，還有可能要對HS-DSCH上發(fā)送的數據進(jìn)行物理層合并。

1.3 上行鏈路高速專(zhuān)用物理控制信道(HS-DPCCH)

承載上行鏈路中必要的控制信令，即ARQ確認(肯定和否定)和下行鏈路質(zhì)量反饋信息。

2、HSDPA的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 自適應調制和編碼(AMC)

AMC(AdaptiveModulationandCoding)的基本原理就是網(wǎng)絡(luò )側根據當前無(wú)線(xiàn)信道的質(zhì)量狀況和網(wǎng)絡(luò )資源的使用情況選擇最佳的下行鏈路調制和編碼方式，從而盡可能增大終端用戶(hù)的數據吞吐量，降低傳輸遲延。用戶(hù)在理想信道條件下選擇高階調制和高速率的信道編碼方式來(lái)傳送用戶(hù)數據，例如16QAM調制和3/4編碼速率，從而得到較高的傳輸速率；用戶(hù)處于不太理想的信道條件下則選取低階調制方式和低速率的信道編碼方案，例如QPSK調制和1/4編碼速率，從而保證通信質(zhì)量。

2.2 混合自動(dòng)重傳請求(HARQ)

HARQ(HybridAutomaticRepeatRequest)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)。在無(wú)線(xiàn)傳輸環(huán)境下，信道噪聲和由于移動(dòng)性帶來(lái)的衰落以及其他用戶(hù)的干擾使得信道傳輸質(zhì)量較差，為保證通信質(zhì)量，就必須對數據分組加以保護，這種保護主要采用前向糾錯編碼(FEC)，即在分組中傳輸額外的比特開(kāi)銷(xiāo)。FEC提高了傳輸的可靠性，但當信道情況較好時(shí)，由于糾錯比特過(guò)多，反而降低了吞吐量。ARQ是一次數據傳輸失敗就要求重傳的一種傳輸機制，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 )引起時(shí)延。HARQ將FEC和ARQ結合起來(lái)，在發(fā)送的每個(gè)數據包中含有糾錯和檢錯的校驗比特，如果接收包中出錯的比特數目在糾錯能力之內，則錯誤被自行糾正；當差錯嚴重，已超出FEC的糾錯能力時(shí)，則讓發(fā)端重發(fā)。HARQ能夠自動(dòng)地適應信道條件的變化并且對測量誤差和時(shí)延不敏感。

2.3 快速調度(FastScheduling)

NodeB中新增的MAC-hs功能實(shí)體負責HSDPA的快速分組調度和HS-DSCH信道的實(shí)時(shí)控制。分組調度算法控制著(zhù)共享資源的快速分配，在很大程度上決定了AMC和HARQ的效率和性能。根據無(wú)線(xiàn)信道的質(zhì)量狀況和等待發(fā)射的數據量以及業(yè)務(wù)的優(yōu)先等級等因素，分組調度算法快速地實(shí)現共享資源的最優(yōu)分配。HSDPA技術(shù)為了能更好地適應無(wú)線(xiàn)信道的快速變化，將調度功能單元放在NodeB中而不是RNC中，傳輸時(shí)間間隔也因此縮短到2ms以?xún)取?/p>

實(shí)際上，以上三種技術(shù)都屬于鏈路自適應技術(shù)，以這種技術(shù)處理短時(shí)間內數據速率變化的業(yè)務(wù)比功率控制方式更有效。

3、HSDPA的演進(jìn)

HSDPA是在3GPPR5標準中引入的，可以顯著(zhù)提高WCDMA下行鏈路分組數據的吞吐量。HSDPA的進(jìn)一步增強可以增加用戶(hù)的比特速率和小區吞吐量。在3GPPR6中，將引入天線(xiàn)陣列處理技術(shù)，進(jìn)一步改進(jìn)下行鏈路性能，使峰值數據速率達到30Mb/s。

在Node-B中應用多個(gè)發(fā)射天線(xiàn)，在終端中應用多個(gè)接收天線(xiàn)，可以提高HSDPA的比特速率，這項技術(shù)稱(chēng)為多輸入多輸出技術(shù)(MIMO)。更高的數據速率可以采用下面兩種方法中的一種達到：

●改進(jìn)天線(xiàn)發(fā)射和接收分集來(lái)提高信道質(zhì)量：

●在不同的天線(xiàn)上對擴頻序列進(jìn)行再利用。為了區分同一擴頻碼字上的多個(gè)子數據流，終端采用多天線(xiàn)和空間信號處理技術(shù)。

隨著(zhù)HSDPA技術(shù)的成熟和發(fā)展，其良好的應用前景和平滑的演進(jìn)能力正在引起越來(lái)越多人們的熱切關(guān)注。作為后3G時(shí)代的主流技術(shù)之一，很多人甚至將HSDPA稱(chēng)為3.5G技術(shù)。目前，很多移動(dòng)運營(yíng)商都在高度關(guān)注它的進(jìn)展，眾多通信產(chǎn)品供應商也都開(kāi)始啟動(dòng)了HSDPA技術(shù)的商用化進(jìn)程。