作者：謝偉良  孫震強

    HSDPA——WCDMA的增強型無線技術

    ＨＳＤＰＡ是指高速下行分組接入，它是３ＧＰＰ在Ｒ５協議中為了滿足上／下行數據業務不對稱的需求而提出的一種調制解調算法，它可以在不改變已經建設的ＷＣＤＭＡ網絡結構的情況下，把下行數據業務速率提高到１０Ｍｂｐｓ。

    該技術是ＷＣＤＭＡ網絡建設后期提高下行容量和數據業務速率的一種重要技術。ＨＳＤＰＡ技術的應用可以充分滿足運營商在３Ｇ網絡成熟期面臨容量需求非凡大時進行擴容的實施。

    一、ＨＳＤＰＡ技術及性能

    為了達到提高下行分組數據速率和減少時延的目的，ＨＳＤＰＡ主要采用了自適應的編碼和調制（ＡＭＣａｄａｐｔｉｖｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄ ｃｏｄｉｎｇ）、快速混合自動重傳（ＨＡＲＱ ｈｙｂｒｉｄ ＡＲＱ）和快速調度技術。其實，上述三種技術都屬于鏈路自適應技術，也可以看成是ＷＣＤＭＡ技術中可變擴頻技術和功率控制技術的進一步提升。

    （１）自適應編碼和調制（ＡＭＣ）

    ＡＭＣ是根據無線信道變化選擇合適的調制和編碼方式，網絡側根據用戶瞬時信道質量狀況和目前資源選擇最合適的下行鏈路調制和編碼方式，使用戶達到盡量高的數據吞吐率。當用戶處于有利的通信地點時（如靠近ＮｏｄｅＢ或存在視距鏈路），用戶數據發送可以采用高階調制和高速率的信道編碼方式，例如：１６ＱＡＭ和３／４編碼速率，從而得到高的峰值速率；而當用戶處于不利的通信地點時（如位于小區邊緣或者信道深衰落），網絡側則選取低階調制方式和低速率的信道編碼方案，例如：ＱＰＳＫ和１／４編碼速率，來保證通信質量。

    （２）ＨＡＲＱ技術

    ＨＡＲＱ技術可以提高系統性能，并可靈活地調整有效編碼速率，還可以補償由于采用鏈路適配所帶來的誤碼。ＨＳＤＰＡ將ＡＭＣ和ＨＡＲＱ技術結合起來可以達到更好的鏈路自適應效果。ＨＳＤＰＡ先通過ＡＭＣ提供粗略的數據速率選擇方案，然后再使用ＨＡＲＱ技術來提供精確的速率調解，從而提高自適應調節的精度和提高資源利用率。ＨＡＲＱ機制本身的定義是將ＦＥＣ和ＡＲＱ結合起來的一種差錯控制方案，ＨＡＲＱ機制的形式很多，而ＨＳＤＰＡ技術中主要是采用三種遞增冗余的ＨＡＲＱ機制：ＴＹＰＥ－ＩＨＡＲＱ，ＴＹＰＥ－ＩＩＨＡＲＱ，ＴＹＰＥ－ＩＩＩＨＡＲＱ。可以根據系統性能和設備復雜度來選擇相應的ＨＡＲＱ機制。

    （３）快速調度

    調度算法控制著共享資源的分配，在很大程度上決定了整個系統的行為。調度時應主要基于信道條件，同時考慮等待發射的數據量以及業務的優先等級等情況，并充分發揮ＡＭＣ和ＨＡＲＱ的能力。調度算法應向瞬間具有最好信道條件的用戶發射數據，這樣在每個瞬間都可以達到最高的用戶數據速率和最大的數據吞吐量，但同時還要兼顧每個用戶的等級和公平性。ＨＳＤＰＡ技術為了能更好地適應信道的快速變化，將調度功能單元放在ＮｏｄｅＢ而不是ＲＮＣ，同時也將ＴＴＩ縮短到２ｍｓ。

    二、對ＨＳＤＰＡ的引入

    在Ｒ９９系統中引入ＨＳＤＰＡ技術，在ＭＡＣ層新增了ＭＡＣ－ｈｓ實體，ＭＡＣ－ｈｓ位于ＮｏｄｅＢ而不位于ＲＮＣ，其作用主要是負責處理ＨＡＲＱ操作以及快速調度算法。ＨＳＤＰＡ使Ｒ９９的ＵＴＲＡＮ增加了三個新的物理信道：

    （１）ＨＳ－ＤＳＣＨ信道：下行鏈路，負責傳輸用戶數據，信道共享方式主要是時分復用和碼分復用

    （２）ＨＳ－ＳＣＣＨ信道：下行鏈路，負責傳輸ＨＳ－ＤＳＣＨ信道解碼所必需的控制信息

    （３）ＨＳ－ＤＰＣＣＨ信道：上行鏈路，負責傳輸必要的控制信息，主要是對ＡＲＱ的響應以及下行鏈路質量的反饋信息

    ＨＳＤＰＡ功能主要是對ＮＯＤＥＢ修改比較大，對ＲＮＣ主要是修改算法協議軟件，硬件影響很小。假如在原有設備中考慮了ＨＳＤＰＡ功能升級要求（如１６ＱＡＭ、緩沖器及處理器的性能等），一般來講實現ＨＳＤＰＡ功能不需要硬件升級，只要軟件升級即可，所以現在很多廠家都宣稱可通過軟件升級支持ＨＳＤＰＡ功能。實現這個功能難度不是太大，要害是實現的性能，所以ＨＳＤＰＡ技術實現后的真正性能需要驗證。

    三、性能測試的考慮

    引入ＨＳＤＰＡ技術需要分階段的進行功能驗證和性能測試，有兩點需要運營商注重：一是目前硬件所能達到的處理性能將決定將來的ＨＳＤＰＡ性能，升級后實現的ＨＳＤＰＡ的性能需要明確；另外，實現ＨＳＤＰＡ功能時，ＨＳＤＰＡ技術對于網絡性能的影響。針對目前ＨＳＤＰＡ技術的研發現狀，建議采取分階段性能測試的方案來對ＨＳＤＰＡ技術進行網絡性能驗證，同時通過性能測試來研究如何引入ＨＳＤＰＡ的問題，為將來ＷＣＤＭＡ網絡容量和性能的不斷發展和演進做好技術上的預備。

    不過目前業界還沒有一個廠家可提供商用ＨＳＤＰＡ功能，部分廠家的現有產品在硬件上已經具有了處理ＨＳＤＰＡ功能的能力，已經為軟件升級到ＨＳＤＰＡ做好了預備。但是，ＨＳＤＰＡ功能的引入還需要考慮終端的研發進度和能力，各大廠家也在與終端設備開發商和芯片設計公司協商研發時間表，以便進行互操作試驗。

    四、結束語

    ＨＳＤＰＡ技術在３ＧＰＰ制定的ＷＣＤＭＡ標準Ｒｅｌｅａｓｅ＇５版本中被正式引入，從而完成了ＨＳＤＰＡ技術的標準化工作。不過隨著Ｒｅｌｅａｓｅ＇５版本的凍結，也標志著ＨＳＤＰＡ技術標準的成熟化。按照３ＧＰＰ組織的最初規劃，每個Ｒｅｌｅａｓｅ版本應以年為周期進行正式發布。

    通過以上對ＨＳＤＰＡ的介紹和分析，可以看出ＨＳＤＰＡ技術作為ＷＣＤＭＡ的增強型無線技術將提高系統的頻譜效率和碼資源效率，是一種提升網絡性能和容量的有效方式。ＨＳＤＰＡ不僅能有效地支持非實時業務，同樣可以用于支持某些實時業務，如流媒體業務等。