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HSDPA:技术走向成熟 产业前景看好

发布时间: 2006-3-29  来源: China通信网
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2006-3-22

  目前的WCDMAR99标准可以提供最高2Mbit/s的数据传输速率,支持高速的分组交换和电路交换,并能提供许多基于因特网的业务,满足了IMT-2000关于第三代移动通信的要求。 然而对于下载或流媒体类业务,要求系统提供更高的传输速率和更小的延迟。为了满足此要求,WCDMA从这两方面对空中接口进行了改进,引入了HSDPA技术,使之可以支持高达14.4Mbps的峰值速率。

  HSDPA技术是WCDMA在无线部分的增强与演进。引入HSDPA技术后的WCDMA无线部分,在Node B增加了一个新的MAC-hs子层,但基本结构仍与R99保持一致。而且,引入HSDPA后,只是在原有的物理信道上增加新的信道,因此,支持HSDPA技术的终端可以和R99终端在一个载波内共存,这点与cdma2000EV-DO不同,不用运行在独立的载波上。

  WCDMA在R5版本中引入了HSDPA,在R6版本中引入了HSUPA。HSUPA对分组业务上行速率进行增强,通过使用灵活的NodeB调度、混合自动重传等技术,理论上可以为用户提供高达5.8Mbps的数据接入。

HSDPA具有突出技术优势

  作为WCDMA无线部分的演进技术,HSDPA着重于提高无线网络性能:提供了更高的分组域下行数据速率(从0.9Mbps到14.4Mbps),减小重传延迟和减少反应时间(RoundTripTime<100ms)。通过使用高阶调制提高频谱效率,采用新的调度方法提高效率,HSDPA提升了小区吞吐量。从运营角度来说,HSDPA是一种后向兼容的技术,可以最大限度保护运营商的投资,而且在网络部署上可以采用分阶段引入的方式,保护运营商已有的投资。为了达到提高下行分组数据速率和减小时延的目的,HSDPA主要采用自适应的编码和调制(AMC:Adaptivemodulationandcoding)、快速重传、快速调度等技术,替代了R99中的可变扩频码和快速功率控制。

  ——自适应的编码和调制

  AMC的原理就是根据瞬间的信道条件的改变相应地改变调制和编码格式。因此,当信道条件较好时,AMC会选择一个需要较高Ec/Io的调制与编码格式,以充分利用现有的信道条件;反之,当信道条件较差时,AMC会选择一个低阶的调制和较低的编码速率。

  使用AMC后,对于靠近NodeB的用户,充分利用现有的信道条件,使用高阶的调制方案和较高的编码速率,最大化下行链路的数据吞吐量。

  ——HARQ

  快速混合自动重传(HARQ)是指接收方在解码失败的情况下,保存接收到的数据,并要求发送方重传数据;接收方将重传的数据和先前接收到的数据在解码之前进行组合。混合自动重传技术可以较大地提高系统性能,并可灵活地调整有效码元速率,还可以解决由于采用链路适配所带来的误码问题。

  如果在一个TTI时段内的数据解码错误,那么重传操作会在后面几个TTI时段内执行。一旦数据被重传,用户设备将对先前版本的数据和当前重传的数据进行组合,这极大地提高了重传成功的几率。直到数据成功解码或达到了预先定义的最大尝试次数,重传操作才会结束。由于混合自动重传机制是在NodeB中执行的,因此重传请求操作可以非常迅速。

  ——快速调度

  调度算法控制着共享资源的分配,在很大程度上决定了整个系统的行为。调度时应主要基于信道条件,同时考虑等待发射的数据量以及业务的优先等级等情况,充分发挥AMC和HARQ的能力。

  调度算法应向瞬间具有最好信道条件的用户发射数据,这样在每个瞬间都可以达到最高的用户数据速率和最大的数据吞吐量,但同时也应该考虑到对每个用户的公平性。因此在短期内以信道条件为主,而在长期内兼顾所有用户的吞吐量。

  为了使系统能更好地适应信道的短期变化,在HSDPA中,调度算法位于NodeB,而不是位于RNC。这样调度算法可以跟踪信道的快衰落。

产业发展前景日趋明朗

  对于部分运营商来说,对于HSDPA的迫切心情来自于国内cdma20001xEV-DO的压力。采用cdma20001xEV-DO技术,可以使分组域业务的下行数据速率最高达2.4Mbps,明显高于WCDMA的384kbps的峰值数据速率。从2004年开始,cdma20001xEV-DO在日本、美国、韩国等国家内实现商用,使那些国家的WCDMA运营商面临着巨大的挑战和压力,这也促使HSDPA标准尽早成熟以及HSDPA商用设备尽早推出,以与cdma20001xEV-DO相对抗。

  HSDPA的另一个压力来自于WiMax。WiMax作为802.11标准的演进,被运营商和制造商认为既是机遇也是挑战。与802.11相比,WiMax可以在更大的覆盖区域内提供更高的速率,因此一推出,即被许多支持者所看好,认为是3G技术的一个替代技术。因此部分运营商把希望寄托于HSDPA,希望通过HSDPA与之抗衡。随着两种技术的不断成熟以及之间的不断比较,目前,人们更多地把WiMax看作是对HSDPA的补充,两种技术有着不同的应用场景,应该是可以互补的。

  另外,WCDMA在支持下载业务、流媒体业务以及视频业务等方面的业务质量也要进一步提高,以满足用户的需求。在外界压力和内在需要的双重要求之下,制造商也加快了HSDPA的商用化进程。

  目前,全球发放的3G牌照约为140个,约有130个运营商选择了WCDMA标准。虽然目前全世界真正建立的WCDMA商用网已超过100个,但是至今还未有一家运营商实现HSDPA的全面商用。截至2005年3月,全球有超过20家运营商明确表示支持或者计划筹建HSDPA商用网络,其中CingularWireless、NTTDoCoMo和Q2都已宣布将部署HSDPA商用网络。

  目前,各大通信制造商均已推出支持HSDPA的商用设备。与系统相比,HSDPA终端的成熟情况落后于网络设备18~24个月。初期投入市场的终端会以HSDPA数据卡为主,伴有少量的HSDPA终端出现,基本只能支持1.8Mbps的数据速率;预计下半年,HSDPA终端将有望达到大规模商用水平,此阶段的HSDPA终端将支持3.6Mbps的传输速率。

  综上所述,WCDMA在R5引入了HSDPA的概念,使用AMC、HARQ和快速调度等技术,提高下行链路的数据速率,最高可达14.4Mbps。在R6版本中引入了HSUPA,通过使用灵活的NodeB调度、混合自动重传等技术,理论上可以为用户提供高达5.8Mbps的数据接入。

  HSDPA在面临cdma20001xEV-DO和WiMax的双重压力下,运营商对HSDPA是寄予厚望的。目前HSDPA的网络设备已日渐成熟,相比之下,终端的成熟还需要一段时间。


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