HSDPA技術(shù)及其在TD-SCDMA中的應(yīng)用

摘要　高速下行分組接入技術(shù)（HSDPA）是提高通信網(wǎng)絡(luò)下行數(shù)據(jù)傳輸速率最為重要的技術(shù)。文章首先介紹了HSDPA技術(shù)特點(diǎn)及當(dāng)前數(shù)據(jù)服務(wù)的狀況，然后結(jié)合TD-SCDMA的發(fā)展分析了HSDPA對(duì)數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的增強(qiáng)作用，并給出了HSDPA和TD-SDCMA的組網(wǎng)方式，分析了結(jié)合了HSDPA技術(shù)的TD-SCDMA的巨大發(fā)展前景。

1、引言

　　在未來(lái)幾年內(nèi)，數(shù)據(jù)服務(wù)將會(huì)取得大幅度增長(zhǎng)，并成為第三代移動(dòng)通信的主要收入來(lái)源。為了適應(yīng)多媒體服務(wù)對(duì)高速數(shù)據(jù)傳輸日益增長(zhǎng)的需要，第三代移動(dòng)通信合作項(xiàng)目組（3GPP）對(duì)空中接口作了改進(jìn)，引入了HSDPA技術(shù)。HSDPA不但支持高速不對(duì)稱數(shù)據(jù)服務(wù)，而且在大大增加網(wǎng)絡(luò)容量的同時(shí)還能使運(yùn)營(yíng)商投入成本最小化，它為UMTS更高數(shù)據(jù)傳輸速率和更高容量提供了一條平穩(wěn)的演進(jìn)途徑。HSDPA在近年取得了迅猛的發(fā)展，隨著我國(guó)TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不可避免要演進(jìn)到TD-SCDMA技術(shù)上來(lái)。有關(guān)人士表示，3G牌照發(fā)放后，中國(guó)移動(dòng)將首先在沿海發(fā)達(dá)及重要城市部署HSDPA網(wǎng)絡(luò)，一時(shí)間，HSDPA技術(shù)在中國(guó)電信業(yè)眾人矚目。

2、HSDPA技術(shù)及其特點(diǎn)

　　高速下行分組接入（HSDPA，High Speed Downlink Packages Access）技術(shù)是實(shí)現(xiàn)提高網(wǎng)絡(luò)高速下行數(shù)據(jù)傳輸速率最為重要的技術(shù)，是3GPP在R5協(xié)議中為了滿足上下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不對(duì)稱的需求提出來(lái)的。HSDPA采取的主要技術(shù)為：

　?。?）自適應(yīng)調(diào)制與編碼技術(shù)

　　鏈路適配是HSDPA改善數(shù)據(jù)吞吐量的一種重要途徑。采用的技術(shù)是自適應(yīng)調(diào)制和編碼（AMC）。在每個(gè)用戶傳輸過程中，把系統(tǒng)的調(diào)制編碼方案與平均信道條件相匹配。傳輸?shù)?a target="_blank">信號(hào)功率在子幀周期期間保持不變，它改變調(diào)制和編碼格式，以與當(dāng)前收到的信號(hào)質(zhì)量或信號(hào)條件相匹配。在這種情況下，BTS附近地區(qū)的用戶一般會(huì)配置速率較高的高階調(diào)制（例如，有效碼速率為0.89的16QAM），但隨著距BTS的距離增大，調(diào)制階和碼速率將下降。如前所述，可以采用1/3碼速增強(qiáng)編碼，通過各種速率匹配參數(shù)獲得不同的有效碼速率。

　?。?）混合自動(dòng)重傳技術(shù)

　　混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求技術(shù)將前向糾錯(cuò)（FEC，F(xiàn)orward Error Correction）技術(shù)同ARQ技術(shù)相結(jié)合，利用FEC技術(shù)的糾錯(cuò)能力以提高系統(tǒng)的傳輸效率，并通過ARQ技術(shù)來(lái)提高系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃??？焖倩旌献詣?dòng)重傳也是一種鏈路自適應(yīng)的技術(shù)，它采用了FEC原理，是指接收方在解碼失敗的情況下，保存接收到的數(shù)據(jù)，并要求發(fā)送方重傳一定的數(shù)據(jù)。在HARQ中，鏈路層的信息用于進(jìn)行重傳判決，HARQ能夠自動(dòng)地適應(yīng)信道條件的變化并且對(duì)測(cè)量誤差和時(shí)延不敏感。AMC和HARO兩者結(jié)合起來(lái)可以得到最好的效果：AMC提供粗略的數(shù)據(jù)速率選擇，而HARQ可以根據(jù)數(shù)據(jù)信道條件對(duì)數(shù)據(jù)速率進(jìn)行較精細(xì)的調(diào)整。FEC原理包括了遞增冗余（每次重傳包括了更多的奇偶校驗(yàn)位）和跟蹤組合（同樣的數(shù)據(jù)塊將被完全重傳），可以根據(jù)系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間和系統(tǒng)性能對(duì)二者進(jìn)行選擇。

　　（3）快速調(diào)度

　　調(diào)度算法控制著共享資源的分配，在很大程度上決定了整個(gè)系統(tǒng)的行為。調(diào)度時(shí)應(yīng)主要基于信道條件，同時(shí)考慮等待發(fā)射的數(shù)據(jù)量以及業(yè)務(wù)的優(yōu)先等級(jí)等情況，并充分發(fā)揮AMC和HARQ的能力。調(diào)度算法應(yīng)向瞬間具有最好信道條件的用戶發(fā)射數(shù)據(jù)，這樣在每個(gè)瞬間都可以達(dá)到最高的用戶數(shù)據(jù)速率和最大的數(shù)據(jù)吞吐量，但同時(shí)還要兼顧每個(gè)用戶的等級(jí)和公平性。HSDPA技術(shù)為了能更好地適應(yīng)信道的快速變化，將調(diào)度功能單元放在Node B而不是RNC，同時(shí)也將TTI縮短到2ms。

　　從本質(zhì)上說HSDPA實(shí)際上是無(wú)線增強(qiáng)技術(shù)的集合，利用HSDPA技術(shù)可以在3G現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上使下行數(shù)據(jù)峰值速率有很大的提高。與R4版本TD-SCDMA系統(tǒng)相比較，引入HSDPA技術(shù)主要是通過修改空中接口來(lái)增強(qiáng)系統(tǒng)性能，主要操作在UE、Node B的物理層和MAC層，而無(wú)線鏈路控制（RLC，Radio Link Control）和分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議（PDCP，Packet Data Convergence Protocol）不做任何改動(dòng)。

3、TD-HSDPA技術(shù)及其優(yōu)勢(shì)

　　3.1　TD-HSDPA技術(shù)

　　TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)作為我國(guó)提出的第三代移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在最近幾年取得了令人欣喜的成果，產(chǎn)業(yè)鏈日趨完善，系統(tǒng)和終端逐漸成熟。隨著市場(chǎng)對(duì)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的日益增長(zhǎng)，3GPP在Release 5和Release 6版本規(guī)范中引入了重要的增強(qiáng)技術(shù)：高速下行分組接入技術(shù)以同其它無(wú)線接入技術(shù)相抗衡。HSDPA技術(shù)是3G系統(tǒng)中為了提高系統(tǒng)的下行業(yè)務(wù)速率而引入的一種改進(jìn)技術(shù)。目前，TD-SCDMA在這方面的進(jìn)展也非常快。

　　TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)HSDPA的改動(dòng)并不大，主要是在Node B加入一個(gè)新的媒體接入控制子層（MAChs）用于控制高速數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)增加定義了幾種新的傳輸信道和物理信道，這樣可以做到前向兼容。對(duì)TD-SCDMA系統(tǒng)設(shè)備而言，通過升級(jí)換代設(shè)備具有HSDPA功能十分容易。這是因?yàn)門D-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的很多物理層技術(shù)都通過軟件無(wú)線電來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過軟件升級(jí)實(shí)HSDPA物理層技術(shù)正是該系統(tǒng)設(shè)備的優(yōu)勢(shì)所在，實(shí)現(xiàn)更為容易，不需要更改硬件設(shè)備。

　　TD-HSDPA資源的分配原則與現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)一樣都是基于載波和時(shí)隙的，TDD技術(shù)組網(wǎng)的靈活性、多樣性依然適用于TD-HSDPA技術(shù)。靈活可變的時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)，按需分配占用時(shí)隙數(shù)量，HS-PDSCH既可與DPCH共用某個(gè)載波，也可以獨(dú)立占用一個(gè)載波，甚至多載波。針對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)階段以及不同覆蓋區(qū)域的綜合業(yè)務(wù)量的預(yù)測(cè)分析，我們可以考慮相應(yīng)的靈活多樣的TD-HSDPA組網(wǎng)方案。

　?。?）共小區(qū)組網(wǎng)

　　HSDPA與TD-SCDMA共小區(qū)，包括異載頻和共載頻等形式。兩者共同使用基站功率、載頻、時(shí)隙和信道化碼等資源，在系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度下發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)。采用同頻組網(wǎng)方案，需要平衡TD-SCDMA傳統(tǒng)承載業(yè)務(wù)（主要指CS業(yè)務(wù)）和HSDPA高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)無(wú)線資源的使用。在建網(wǎng)初期，預(yù)測(cè)CS業(yè)務(wù)和HSDPA的業(yè)務(wù)量分別約為70%和30%，則在無(wú)線資源的分配上也大致按此比例。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展階段容量的預(yù)測(cè)，TD-SCDMA小區(qū)采用3載波可以滿足城區(qū)的容量需求（CS話音+PS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)），這樣根據(jù)上述無(wú)線資源的分配比例并結(jié)合TD-SCDMA載波特點(diǎn)，可以有幾種無(wú)線資源的分配方案。

　?。?）異小區(qū)組網(wǎng)

　　HSDPA采用與TD-SCDMA不同的小區(qū)進(jìn)行組網(wǎng)，組成另外一層網(wǎng)絡(luò)。TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)承載CS業(yè)務(wù)和低速R4數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，HSDPA網(wǎng)集中提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，通過切換實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)間業(yè)務(wù)承載能力的互補(bǔ)。HSDPA網(wǎng)絡(luò)TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)互不影響，避免了復(fù)雜的碼資源、功率資源規(guī)劃。二者可以充分發(fā)揮各自的長(zhǎng)處，實(shí)現(xiàn)無(wú)線資源的最佳使用。

　　3.2　TD-HSDPA的優(yōu)勢(shì)

　　TD-HSDPA可靈活組網(wǎng)適用于各種應(yīng)用場(chǎng)景的特點(diǎn)直接源自于TDD技術(shù)的靈活性以及TD-SCDMA技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性。TD-HSDPA的引入不會(huì)對(duì)TD-SCDMA的組網(wǎng)造成不良影響，其主要優(yōu)勢(shì)可歸納為以下三點(diǎn)：

　?。?）TD-HSDPA與語(yǔ)音業(yè)務(wù)可使用不同時(shí)隙，不存在功率分配的問題，HSDPA業(yè)務(wù)對(duì)覆蓋的影響較小，對(duì)容量沒有什么影響；

　　（2）同一覆蓋區(qū)內(nèi)可只配置一個(gè)多載波小區(qū)，通過載頻間資源分配即可滿足用戶的各類業(yè)務(wù)需求，無(wú)須進(jìn)行小區(qū)間切換；

　?。?）無(wú)論載波數(shù)量多或少，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃復(fù)雜度相同，且可靈活滿足單用戶峰值速率高、小區(qū)吞吐量大以及支持的語(yǔ)音用戶數(shù)量多等各種要求。

4、結(jié)論

　　增強(qiáng)型技術(shù)對(duì)于TD-SCDMA的意義并不僅僅限于數(shù)據(jù)速率的提升，在更高的頻譜利用率的基礎(chǔ)上，還可以降低每用戶的運(yùn)營(yíng)成本，并增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋和網(wǎng)絡(luò)容量，同時(shí)保證系統(tǒng)的后向兼容性。而這些無(wú)疑都是運(yùn)營(yíng)商在衡量3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)費(fèi)效比時(shí)非常關(guān)心的主要問題。當(dāng)然，TD-HSDPA與其它新技術(shù)一樣，不可能一蹴而就，在其組網(wǎng)應(yīng)用的過程中也會(huì)不可避免地面臨這樣或那樣的問題。在實(shí)際的組網(wǎng)中，應(yīng)緊扣運(yùn)營(yíng)商的業(yè)務(wù)開展需求，仔細(xì)做好規(guī)劃，做到最佳組合，充分發(fā)揮TD-SCDMA的全部?jī)?yōu)勢(shì)，使移動(dòng)新生活進(jìn)入千家萬(wàn)戶。

　　綜上所述，TD-SCDMA向HSDPA的演進(jìn)，將使TD-SCDMA具備持續(xù)的發(fā)展能力和更長(zhǎng)遠(yuǎn)的競(jìng)爭(zhēng)力，更增強(qiáng)運(yùn)營(yíng)商在3G建網(wǎng)制式選擇時(shí)對(duì)于TD-SCDMA系統(tǒng)的信心