WCDMA中的HSDPA技术

O、前言

　　在3G的三大标准的角逐中，WCDMA商用在运营商的支持数量上取得了领先，但在其网络所支持的数据速率上却长期停留在理论上的384kbps水平，而其网络建设也一直处于缓慢发展的状态。

　　与此形成鲜明对照的是，在韩国、日本等国家实现商用的CDMA2000 1X EV-DO网络系统上，已经实现了2.4Mbps的峰值速率，其宽带接入服务能为客户提供300kbps-500kbps平均下载速率，这足以与有线宽带的速率相媲美。

　　比较而言，同为已经实现商用的3G网络系统，面对现有的3G业务，WCDMA已经稍显力不从心，在数据传输速率上的巨大落差，以及由此带来的业务能力上的弱势，自然使得WCDMA阵营不甘落后，必须寻找一种赶超CDMA2000 1X EV-DO的有力武器。

　　HSDPA(高速下行分组接入，High Speed Downlink Packages Access)技术是实现提高WCDMA网络高速下行数据传输速率最为重要的技术，是3GPP在R5协议中为了满足上下行数据业务不对称的需求提出来的，它可以在不改变已经建设的WCDMA系统网络结构的基础上，大大提高用户下行数据业务速率(理论最大值可达14.4Mbps)，该技术是WCDMA网络建设中提高下行容量和数据业务速率的一种重要技术。

1、HSDPA技术及其新特点

　　为改善WCDMA系统性能，HSDPA在无线接口上作出了大量变化，这主要影响到物理层和传输层：

　　缩短了无线电帧；新的高速下行信道；除QPSK调制外，还使用了16QAM调制；码分复用和时分复用相结合；新的上行控制信道；采用自适应调制和编码(AMC)实现快速链路适配；使用混合自动重复请求HARQ)。介质访问控制(MAC)调度功能转移到Node-B上。

　　HSDPA无线帧(在WCDMA结构中实际是子帧)长2ms，相当于目前定义的三个WCDMA时隙。一个10msWCDMA帧中有五个HSDPA子帧。用户数据传输可以在更短的时长内分配给一条或多条物理信道。从而允许网络在时域及在码域中重新调节其资源配置。

　　* 下行传输信道编码

　　HS-DSCH从WCDMA R99引入的下行共享信道(DSCH)演变而来，允许在时间上复用不同的用户传输。为有效实现更高的数据速率和更高的频谱效率，DSCH中的快速功率控制和可变展宽系数在R5中被代之以HS-DSCH上的短分组长度、多码操作和AMC以及HARQ等技术。

　　根据R99 1/3增强编码器，信道编码一直采用1/3速率。但是，根据两阶段HARQ速率匹配流程中应用的参数，有效的码速率会变化。

　　在这一过程中，信道编码器输出上的位数与HS-DSCH上映射的HS-PDSCH的总位数相匹配。HARQ功能通过冗余版本(RV)参数控制。输出上确切的位集取决于输入位数、输出位数和RV参数。在使用一个以上的HS-PDSCH时，物理信道分段功能在不同物理信道之间划分比特位。它对每条物理信道单独进行交织。

　　HSDPA采用正交相移键控调制(WCDMA中规定的技术)，在无线电条件良好时，采用16正交幅度调制(16QAM)。

　　* 下行物理信道结构

　　物理信道的第一个时隙承载HS-PDSCH接收的关键信息，如信道化代码集和调制方案。在收到第一个时隙后，UE只有一个时隙解码信息，准备接收HS-PDSCH。

　　映射到一个HS-DSCH上的HS-PDSCHs(或码信道)数量可能会在1-15之间明显变化。它使用正交可变展宽系数(OVSF)代码。多码数量和从给定HS-DSCH上映射的HS-PDSCH的相应偏置信息在HS-SCCH上传送。偏置(0)时的多码(P)分配如下：

　　Cch，16，0…Cch，16，O+P-1。第二个时隙和第三个时隙承载HS-DSCH信道编码信息，如传输码组长度、HARQ信息、RV和星座版本及新的数据指示符。使用16位UE标识涵盖三个时隙的数据。

　　* 自适应调制和编码

　　链路适配是HSDPA改善数据吞吐量的一种重要途径。采用的技术是自适应调制和编码(AMC)。在每个用户传输过程中，把系统的调制编码方案与平均信道条件相匹配。传输的信号功率在子帧周期期间保持不变，它改变调制和编码格式，以与当前收到的信号质量或信号条件相匹配。在这种情况下，BTS附近地区的用户一般会配置速率较高的高阶调制(例如，有效码速率为O.89的16QAM)，但随着距BTS的距离增大，调制阶和码速率将下降。如前所述，可以采用1/3码速增强编码，通过各种速率匹配参数获得不同的有效码速率。

　　* 混合ARQ

　　混合自动重复请求(HARQ)技术把前馈纠错(FEC)和ARQ方法结合在一起，保存以前尝试失败中的信息，用于未来解码中。HARQ是一种暗示链路适配技术。AMC采用明示的C/I或类似措施，设置调制和编码格式，而HARQ则采用链路层确认制定重传决策。从另一个角度讲，AMC提供了粗数据速率选择，而HARQ则根据信道条件提供数据速率微调功能。

　　* 分组调度功能

　　除信道编码及物理层和传输层变化外，HSDPA还实现了另一个变化，以支持快速传送分组。它把分组调试功能从网络控制器移到了Node-B(BTS)中的MAC层。

　　分组调度算法考虑无线信道条件(根据涉及的所有UE的CQI)和传输到不同用户的数据数量。

2、商用前景分析

　　目前的3G系统在容量、速率和成本方面都不足以支持包月的移动互联网业务，迫切需要高容量、低成本的HSDPA。而HSDPA能否成功的关键是看其能否满足包月移动互联网的业务的需求。

　　HSDPA移动互联网业务已经超出蜂窝移动电话数据业务进入宽带无线接入市场，应用对象包括PDA和笔记本电脑。

　　目前，大多数WCDMA厂商都在积极参与HSDPA技术的探讨和设备的研发，不少厂家已经实验室实验，系统集成测试，开始进入场地测试。一般认为HSDPA将在2006年开始商业部署。