HSPA+與LTE關(guān)鍵技術(shù)對比分析(二)

　　為了提高頻譜資源利用率，在R7版本中HSPA+下行鏈路引入64QAM高階調制技術(shù)，上行鏈路增加16QAM。HSPA+下行鏈路支持的調制方式有QPSK、16QAM和64QAM，上行鏈路支持的調制方式有BPSK、QPSK和16QAM。

　　LTE下行鏈路與HSPA+一樣，可以支持QPSK、16QAM和64QAM調制方式。對于上行鏈路，考慮到終端在發(fā)射功率和能耗方面的限制，現有的移動(dòng)通信系統一般不采用64QAM，而LTE更為重視熱點(diǎn)覆蓋和微小區覆蓋，在最終決定LTE中暫不實(shí)現上行單用戶(hù)MIMO技術(shù)后，經(jīng)過(guò)討論確定要支持上行64QAM調制方式，因此LTE上行鏈路與下行鏈路一樣，支持QPSK、16QAM和64QAM調制方式（見(jiàn)圖3）。

　　4 信道共享與速率適配

　　HSPA的一個(gè)關(guān)鍵特性就是共享信道發(fā)送。HSPA下行信道的信道化碼和發(fā)射功率可以在小區內的用戶(hù)間動(dòng)態(tài)共享，這種共享主要是在時(shí)域上進(jìn)行。HSPA采用動(dòng)態(tài)速率控制的鏈路自適應技術(shù)，通過(guò)動(dòng)態(tài)調節數據速率可補償動(dòng)態(tài)的信道變化。無(wú)線(xiàn)鏈路數據通過(guò)調整每一個(gè)TTI（2 ms）內所采用的調制方式、傳輸塊的大小和分配給UE的信道化碼集合來(lái)實(shí)現速率調整。速率控制通常取決于瞬時(shí)信道條件，最典型的是通過(guò)CQI來(lái)獲得的。

　　LTE也可以實(shí)現共享信道傳輸，但與HSPA不同的是，LTE共享資源為時(shí)間和頻率。共享信道傳輸的應用可以很好地匹配分組數據業(yè)務(wù)提出的快速變化資源需求。LTE采用調度器來(lái)決定每條鏈路上所用的數據速率。與HSPA不同的是，LTE終端只服從服務(wù)小區的調度命令。下行鏈路調度器基于信道狀態(tài)報告分配下行傳輸資源，被調度終端可以在每個(gè)1 ms的調度間隔內被分配以180 kHz寬的資源塊的任意組合。上行鏈路調度器基于不同上行鏈路傳輸的正交分割，可以每1 ms執行1次，控制在給定時(shí)間間隔內允許哪些移動(dòng)終端在小區內采用何種頻率、數據速率進(jìn)行傳輸。

　　5 帶寬與頻譜效率

　　WCDMA/HSPA經(jīng)過(guò)擴頻調制后的碼片速率為3.84 Mchip/s，在進(jìn)行脈沖整形時(shí)，要盡量壓縮旁瓣，使99%的能力集中在主瓣上。旁瓣能量的集中程度體現在滾降系數上，目前在WCDMA中統一選擇α=0.22，對應的帶寬=（1+α）×速率 =（1+0.22）×3.84=4.75 MHz，取5 MHz，所以WCDMA/HSPA系統信道占用帶寬為固定值5MHz。在5　MHz頻帶寬度內，R99達到的下載速率為3.84 Mbit/s，HSDPA為14.4 Mbit/s，HSPA+ 64QAM為21 Mbit/s，HSPA+ 64QAM+MIMO可以達到42 Mbit/s，HSPA+64QAM+MIMO+DC可以達到84 Mbit/s，因此對于WCDMA/HSPA系統而言，根據其采用的技術(shù)不同，頻譜效率也相差甚大（見(jiàn)表1）。

　　LTE在下行鏈路上使用了OFDMA的多址技術(shù)，將帶寬分成若干個(gè)子載波，所以相對HSPA+具有靈活的帶寬，目前可實(shí)現1.4、3、5、10、15、20 MHz等6種信道帶寬。較低的頻帶（1.4~3 MHz）被選擇用來(lái)克服在CDMA2000處LTE頻譜融合的困難，同時(shí)幫助GSM和TD-SCDMA向LTE演進(jìn)。LTE的設計目標是在20 MHz頻譜范圍內，下行鏈路達到100 Mbit/s，上行鏈路達到50 Mbit/s。而實(shí)際LTE能達到的峰值速率已遠遠超過(guò)這個(gè)目標。對于20 MHz帶寬，LTE上下行速率分別可以達到172和60 Mbit/s。

　　從表1可以看出，在采用了高階調制和多入多出等技術(shù)后，HSPA+的頻譜效率已經(jīng)接近LTE技術(shù)。

　　6 帶有軟合并的HARQ和MIMO

　　HSPA與LTE也采用了許多相同的關(guān)鍵技術(shù)，如帶有軟合并的HARQ和MIMO技術(shù)。

　　帶有軟合并的HARQ技術(shù)允許終端對接收到的錯誤傳輸塊請求重傳，微調有效的編碼速率和補償由于鏈路適應機制帶來(lái)的錯誤。終端嘗試解碼每一個(gè)接收到的傳輸塊，并在接收到傳輸塊5 ms后報告基站接收是成功還是失敗。沒(méi)有成功接收到的數據將會(huì )得到快速重傳，對比R99明顯減少了重傳的時(shí)延。

　　MIMO技術(shù)是HSPA+ R7版本中主要的新特征之一，它通過(guò)多個(gè)流的傳輸增加數據的峰值速率。通過(guò)在發(fā)射端和接收端使用多根天線(xiàn)，獲得分集增益，進(jìn)而增加接收機的載干比。對于HSPA+而言，MIMO是系統能力增強技術(shù)之一，可以選用也可以不選用。而對于LTE而言，MIMO技術(shù)是一個(gè)必需內容，多根天線(xiàn)的應用是達到激進(jìn)的LTE性能目標的關(guān)鍵技術(shù)。

　　7 大規模引入需要關(guān)注的問(wèn)題

　　HSPA+分別在R7、R8版本提出了MIMO和DC技術(shù)。其中MIMO要求多套天饋系統，DC要求雙載波。不同的國家和地區對這2種技術(shù)采取了截然不同的態(tài)度。歐洲地區由于頻率資源緊張，很難找出更多的載頻來(lái)實(shí)施DC，因此當地的運營(yíng)商更多的是關(guān)注MIMO技術(shù)的應用;而中國，頻率資源屬于國家統一指配，對于運營(yíng)商而言，較容易獲得。目前在中國運營(yíng)著(zhù)多種技術(shù)制式的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )，在城區基站眾多，屋頂天線(xiàn)林立，若再增加天饋系統來(lái)實(shí)現MIMO則非常困難，因此對中國而言，則更多傾向于DC技術(shù)。

　　LTE的建設首先要解決其頻點(diǎn)使用問(wèn)題。LTE的具體頻段還未最終確定，其可使用的頻段涵蓋了IMT-2000的整個(gè)頻段范圍，目前業(yè)界主流頻譜集中在800 MHz、1.8 GHz和2.6 GHz。頻段范圍的差別，決定了LTE布網(wǎng)成本高低。其次是網(wǎng)絡(luò )定位問(wèn)題，LTE定位于超寬帶無(wú)線(xiàn)接入業(yè)務(wù)，覆蓋區域的選擇考慮以?xún)?yōu)先熱點(diǎn)覆蓋為主，后續連續覆蓋的策略。在LTE建設的初期，要準確定位，能夠提供差異化服務(wù)，避免產(chǎn)生與現有移動(dòng)技術(shù)重復建設的問(wèn)題。

　　8 結束語(yǔ)

　　HSPA+是WCDMA的后續演進(jìn)技術(shù)，它在標準制定之初就考慮到最大后向兼容問(wèn)題，因此可以在現有3G網(wǎng)絡(luò )基站上平滑升級來(lái)建設HSPA+網(wǎng)絡(luò )。LTE技術(shù)的定位是能將電信產(chǎn)業(yè)帶入2020年的無(wú)線(xiàn)通信系統，在最初設計時(shí)就不考慮早先的終端，不受現有網(wǎng)絡(luò )技術(shù)影響，因此LTE具有更高的頻譜效率，可變的帶寬等特性，但對現有設備存在兼容問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò )改造量較大。這2種技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，其最終的發(fā)展，還在于市場(chǎng)的需求。