HSDPA技術(shù)特點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)部署

　　R4網(wǎng)絡(luò)雖能提供達(dá)到384kbit/s的峰值速率，但小區(qū)容量比較有限（最多7個(gè)用戶同時(shí)使用）。無論從業(yè)務(wù)速率還是質(zhì)量上來講，與目前比較普及的WLAN、藍(lán)牙等無線接入技術(shù)相比均有較大的差距。HSDPA（高速下行分組接入）的引入就是為了進(jìn)一步提升3G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能力，使用戶在移動(dòng)環(huán)境中享受更高的業(yè)務(wù)質(zhì)量。與R4網(wǎng)絡(luò)相比，在峰值速率、吞吐量、業(yè)務(wù)時(shí)延、每比特投資等方面都有明顯的提高

　　HSDPA標(biāo)準(zhǔn)提出3GPP的R5版本，是對(duì)R4無線網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)，并不影響R4核心網(wǎng)和已有的業(yè)務(wù)定義。HSDPA主要通過下行共享傳輸信道、快速鏈路適配自適應(yīng)調(diào)制編碼、混合自動(dòng)重傳(HARQ)和快速調(diào)度等關(guān)鍵技術(shù)提高網(wǎng)絡(luò)的下行分組接入速率，減少下行分組傳送延遲，適合于交互類、背景類業(yè)務(wù)以及流媒體類業(yè)務(wù)。

　　HSDPA網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在2005年由主流的設(shè)備廠商陸續(xù)推出，經(jīng)過國內(nèi)外運(yùn)營商的實(shí)驗(yàn)室和預(yù)商用測試，在2006年已有美國和歐洲的運(yùn)營商部署了HSDPA商用網(wǎng)絡(luò)。終端設(shè)備相對(duì)比較滯后，手機(jī)產(chǎn)品不多，但卡類產(chǎn)品發(fā)展迅速。目前的終端雖大多只能提供1.8Mbit/s下行速率，但也已大大超過了R4網(wǎng)絡(luò)的峰值速率。

　　HSDPA技術(shù)從一出現(xiàn)就受到運(yùn)營商的廣泛關(guān)注，運(yùn)營商期望通過部署網(wǎng)絡(luò)能給用戶提供更高質(zhì)量的業(yè)務(wù)。但同時(shí)也需注意到，部署HSDPA網(wǎng)絡(luò)時(shí)，在處理HSDPA與R4網(wǎng)絡(luò)的共存、部署時(shí)機(jī)、載頻使用、覆蓋范圍等方面需深入而全面的考慮。

一、HSDPA技術(shù)特點(diǎn)

　　HSDPA網(wǎng)絡(luò)與R4網(wǎng)絡(luò)的主要區(qū)別在于無線網(wǎng)。HSDPA基站新增了一些關(guān)鍵技術(shù)提高下行速率，如原有的R4基站在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮演進(jìn)到HSDPA，設(shè)備可能需要更換硬件升級(jí)。RNC的改進(jìn)多可通過軟件升級(jí)實(shí)現(xiàn)，相對(duì)比較容易。另外，由于HSDPA的數(shù)據(jù)吞吐量非常高，傳輸網(wǎng)絡(luò)、傳輸設(shè)備的接口等都可能會(huì)隨之改進(jìn)。核心網(wǎng)分組域只有非常少的改動(dòng)，主要集中在分組域，分組域設(shè)備應(yīng)具備滿足HSDPA業(yè)務(wù)要求的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)速率和QoS體系應(yīng)包括HSDPA業(yè)務(wù)。

　　HSDPA終端和R4終端也有明顯的區(qū)別。原有的R4終端不能再接入到HSDPA網(wǎng)絡(luò)，而HSDPA終端則具備向下兼容的能力，可接入到R4網(wǎng)絡(luò)。

　　從HSDPA的協(xié)議結(jié)構(gòu)來看，主要在基站新增了MAC-hs實(shí)體，完成基站和UE之間的快速功率控制，進(jìn)行調(diào)制和編碼方式選擇、快速調(diào)度、HARQ等。具體如圖1所示。

　　下面重點(diǎn)分析基站和終端的功能變化。

　　*基站改進(jìn)

　　基站新增功能包括接收到分組包后進(jìn)行調(diào)度和緩存，支持H-ARQ重傳，對(duì)上行反饋信息進(jìn)行解碼，對(duì)SRNC的流量進(jìn)行控制等。如圖2所示。

　　*終端改進(jìn)

　　終端新增功能包括新增支持16QAM解調(diào)方式，支持ARQ重傳、軟緩存器和合并器，支持快速上行反饋和編碼等。如圖3所示。

二、技術(shù)特點(diǎn)

　　1.新增信道

　　HSDPA引入三種新的信道。

　　(1)HS-DSCH(高速數(shù)據(jù)共享信道)，下行鏈路，負(fù)責(zé)傳輸用戶數(shù)據(jù)，映射為物理層的HS-PDSCH（高速物理數(shù)據(jù)共享信道）。

　　(2)HS-SCCH(高速共享控制信道)，下行鏈路，負(fù)責(zé)傳輸對(duì)HS-DSCH信道解碼所必須的控制信息的物理層控制信道。

　　(3)HS-DPCCH(高速專用物理控制信道)，上行鏈路，負(fù)責(zé)傳輸必要的控制信息，主要是對(duì)ARQ的響應(yīng)以及下行鏈路質(zhì)量的反饋信息。

　　其中，HS-DSCH信道的共享方式有兩種：最基本的方式是時(shí)分復(fù)用，即按時(shí)間段分給不同的用戶使用，這樣HS-DSCH信道碼每次只分配給一個(gè)用戶使用；另一種就是碼分復(fù)用，在碼資源有限的情況下，同一時(shí)刻，多個(gè)用戶可以同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。

　　2.高階調(diào)制

　　HS-DSCH除了支持R4中使用的QPSK調(diào)制方式外，還支持使用16QAM調(diào)制方式。16QAM可以達(dá)到比QPSK高一倍的峰值速率，對(duì)抗干擾性能比QPSK好，通過在信道條件好的環(huán)境采用16QAM調(diào)制方式，系統(tǒng)可以提供更高的數(shù)據(jù)速率，更加有效地利用帶寬。

　　3.更短的時(shí)間間隔

　　與R4的10ms、15時(shí)隙的無線幀相比，HSDPA的時(shí)間間隔是2ms、3時(shí)隙。這意味著HSDPA的信道碼也可以每2ms進(jìn)行一次動(dòng)態(tài)分配，這極大地提高了鏈路適配性能和無線信道調(diào)度效率。

　　4.快速鏈路適配

　　更短的時(shí)間間隔使HSDPA系統(tǒng)可以監(jiān)測瞬間的無線信道變化情況，如路徑損耗、陰影效應(yīng)、快衰落、干擾變化等。調(diào)整傳輸參數(shù)，并在信道允許的條件下采用高階調(diào)制方式，以這種方式處理短時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)速率變化的業(yè)務(wù)比R4的功率控制方式更為有效。

　　5.快速調(diào)度

　　快速調(diào)度性能決定了在給定時(shí)間內(nèi)共享信道給哪個(gè)用戶使用，其目的是將信道資源用于無線條件最好的用戶。調(diào)度可以根據(jù)無線信道質(zhì)量來分配，可以采用的調(diào)度算法有三種。

　?。喸儯翰豢紤]信道條件，周期性地給用戶分配信道，該方式簡單，但導(dǎo)致系統(tǒng)性能差。

　　＊最大C/I：給信道條件最好的用戶分配信道，該方式的系統(tǒng)吞吐率和效率都很高，但是對(duì)用戶來講不是一種公平的算法。

　　＊均衡公平：給信道條件相對(duì)較好（如C/I，時(shí)延，平均速率等）的用戶，保持相對(duì)較高的吞吐率，對(duì)用戶來講相對(duì)公平。

　　實(shí)際應(yīng)用中，多采用均衡公平算法，達(dá)到小區(qū)吞吐率和用戶公平性的折衷。實(shí)現(xiàn)在更好地使用信道條件的同時(shí)，確保為所有用戶提供有保證的最低速率。

　　6.快速混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求

　　利用快速混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求(FastHybridARQ)性能，用戶在解碼前能夠快速請(qǐng)求丟失的信息和合并信息（軟合并方式），提高容錯(cuò)能力?？焖僦貍麇e(cuò)誤的數(shù)據(jù)包可以有效減少空中接口的往返延遲，終端通過接收的數(shù)據(jù)包的分集合并可以提高解碼性能。

三、HSDPA網(wǎng)絡(luò)部署

　　到目前為止，HSDPA在國外已有一定規(guī)模的商用，網(wǎng)絡(luò)和終端都已比較成熟。國內(nèi)運(yùn)營商如果明年開始建網(wǎng)，應(yīng)該說已具備商用部署條件。

　　HSDPA的部署是在3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的初期還是后期引入，采用獨(dú)立載頻還是與R4共用同一載頻，網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域和選網(wǎng)如何考慮，是運(yùn)營商關(guān)心的幾個(gè)主要問題。

　　1.初期部署

　　豐富的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是3G的優(yōu)勢所在。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的使用一般會(huì)占用比較高的系統(tǒng)資源，如R4單小區(qū)最高只能同時(shí)支持7個(gè)384kbit/s的用戶。在一些真正需求高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的區(qū)域，這樣的系統(tǒng)容量顯然不能滿足。如果在這些區(qū)域引入HSDPA，利用其較高的頻譜效率，不僅可以提高系統(tǒng)容量和數(shù)據(jù)吞吐率，同時(shí)也能降低數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的時(shí)延，改善用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)。假設(shè)國內(nèi)運(yùn)營商2007年開始建設(shè)3G網(wǎng)絡(luò)，HSDPA系統(tǒng)及終端已比較成熟，完全可以在建網(wǎng)初期就選擇高起點(diǎn)的HSDPA，這樣既有利于業(yè)務(wù)競爭也有利于保護(hù)投資。

　　2.同一載頻

　　HSDPA頻譜的使用策略，首先取決于運(yùn)營商得到的可用的3G頻譜。如頻譜只支持一個(gè)3G載頻，那么HSDPA網(wǎng)絡(luò)只能與R4共載頻使用。如支持多個(gè)載頻，則可以選擇與R4共載頻或獨(dú)立使用一個(gè)載頻兩種方式建網(wǎng)。共載頻方式網(wǎng)絡(luò)部署成本較低，無需增加新載頻相關(guān)系統(tǒng)硬件，相比R4網(wǎng)絡(luò)能提供更高的系統(tǒng)吞吐量，但也應(yīng)注意到，同一載頻組網(wǎng)時(shí)，HSDPA業(yè)務(wù)會(huì)占用系統(tǒng)的碼資源、功率等，會(huì)影響R4的已有業(yè)務(wù)。在兼顧已有業(yè)務(wù)的情況下，HSDPA會(huì)受到碼資源、功率等方面的限制，系統(tǒng)本身很難在吞吐量和容量等方面達(dá)到最佳性能。所以，這就要求HSDPA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃既充分考慮HSDPA業(yè)務(wù)和R4業(yè)務(wù)的共存，又要充分考慮R4已有業(yè)務(wù)對(duì)頻率的利用率和未來業(yè)務(wù)的擴(kuò)展性，對(duì)HSDPA和R4網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一進(jìn)行業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。獨(dú)立組網(wǎng)方式相對(duì)規(guī)劃簡單，碼資源利用效率比較高，但需新增載頻，帶來新的投資。

　　在3G業(yè)務(wù)初期，業(yè)務(wù)量不是非常飽滿的情況下，可考慮采用共載頻方式，既滿足了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量大的地區(qū)要求，又能節(jié)省新增載頻的投資。在業(yè)務(wù)發(fā)展期，考慮增加第二載頻，同時(shí)承擔(dān)R4和HSDPA業(yè)務(wù)，做到負(fù)荷分擔(dān)。當(dāng)數(shù)據(jù)需求進(jìn)一步擴(kuò)大時(shí)，第二載波可專用于HSDPA。

　　3.區(qū)域覆蓋

　　HSDPA網(wǎng)絡(luò)的覆蓋有兩種選擇，一種是和R4網(wǎng)絡(luò)1:1疊加的HSDPA覆蓋，另一種是區(qū)域的、非連續(xù)的HSDPA覆蓋。

　　一般情況下，考慮到HSDPA網(wǎng)是R4網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)。在運(yùn)營初期，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，尤其是高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求相對(duì)不是非常迫切，再考慮到投資回報(bào)等因素，運(yùn)營商往往會(huì)采用有重點(diǎn)、有目標(biāo)的區(qū)域覆蓋HSDPA的方式。主要的目標(biāo)區(qū)域是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求較大的辦公樓、機(jī)場、賓館、車站、高級(jí)住宅區(qū)、商務(wù)區(qū)等室內(nèi)區(qū)域以及一些話音業(yè)務(wù)高的潛在的會(huì)成為高數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求區(qū)域的熱點(diǎn)區(qū)、風(fēng)景區(qū)等。疊加區(qū)域可以是R4的單站，也可以是一個(gè)區(qū)域內(nèi)的小區(qū)。在HSDPA用戶選網(wǎng)時(shí)，若無HSDPA小區(qū)，自動(dòng)選擇R4小區(qū)；若有HSDPA小區(qū)，通過設(shè)置小區(qū)選擇的門限，使用戶優(yōu)先選擇HSDPA小區(qū)。當(dāng)用戶使用業(yè)務(wù)過程中，離開HSDPA小區(qū)時(shí)，通過HSDPA的切換流程，又能切換到R4小區(qū)，保證業(yè)務(wù)使用的連續(xù)性。

　　HSDPA的覆蓋具體采用哪種方式，由運(yùn)營商根據(jù)實(shí)際需求確定。很明顯，后一種區(qū)域的、非連續(xù)的HSDPA覆蓋網(wǎng)絡(luò)，既基本保證了重點(diǎn)區(qū)域的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，又大大節(jié)省了初期的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投入，成為大多數(shù)運(yùn)營商初期建網(wǎng)的首選。

四、總結(jié)

　　HSDPA在下行數(shù)據(jù)速率、小區(qū)吞吐率、每比特的投資等方面的優(yōu)勢，已經(jīng)成為3G建網(wǎng)的重要組成部分。希望國內(nèi)建設(shè)3G業(yè)務(wù)初期就考慮建設(shè)HSDPA網(wǎng)絡(luò)。

　　HSDPA網(wǎng)絡(luò)帶來吸引力的同時(shí)，也不得不面對(duì)諸如：如何與R4網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)共存；如何對(duì)HSDPA網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃和優(yōu)化；如何盡快開發(fā)高速數(shù)據(jù)新業(yè)務(wù)等亟需解決的課題。