HSDPA與1xEV-DORev0的技術具有可比性。從設計目的來看,兩者解決問題的技術手段相同,都是通過提供高速的下行(前向)鏈路數(shù)據(jù)來支持非對稱業(yè)務的需求。高速的下行(前向)鏈路十分有利于諸如廣播、組播、流媒體等非對稱業(yè)務的開展與應用;在標準兼容性方面,兩種技術都考慮了與現(xiàn)有標準版本的兼容,最大程度地保護了運營商的現(xiàn)有投資與利益,減少了由現(xiàn)有網(wǎng)絡技術升級帶來的開銷與代價。
同樣,作為HSDPA與1xEV-DORev0的演進版,HSUPA與1xEV-DORev A也非常類似,都是為提高上行分組數(shù)據(jù)速率,進一步滿足寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務需求而提出的技術標準。
總之,HSPA與1xEV-DO在設計目的、傳輸業(yè)務、實現(xiàn)手段和采用的關鍵技術上都有很大的相似性,但也有差別。下面將從標準演進、關鍵技術、網(wǎng)絡性能、商用情況方面對二者進行對比分析。
一、1xEV-DO與HSPA標準概況及演進對比
國際標準化組織3GPP/3GPP2分別負責UMTS和CDMA2000標準的制定。隨著Internet數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的迅猛發(fā)展,為了在CDMA上支持高速率分組數(shù)據(jù)業(yè)務,高通公司提出了CDMA1xEV-DO的概念。2000年10月,3GPP2頒布了1xEV-DORev0標準。CDMA2000 1xEV-DO由CDMA2000 1x演進而來,是第一個可與有線寬帶相比擬,提供高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務的第三代移動通信標準。
為了能夠與1xEV-DO抗衡,WCDMA在R5規(guī)范中引入了HSDPA,在R6規(guī)范中引入了HSUPA。
標準兼容性上,HSDPA和WCDMA的R99及R4是完全后向兼容的,可以共享同一載波,也可以使用獨立載波,但共享載波會對原網(wǎng)絡造成一定影響。1xEV-DO與CDMA20001x網(wǎng)絡完全后向兼容,它可以共享頻譜,但必須占用獨立載波,資源控制相對簡單。
從技術上來說,3G標準的演進具有趨同性,表1為lxEV-DO與HSPA的基本參數(shù)對比。未來3G標準的演進在物理層方面會側(cè)重于向帶寬更高、頻譜利用率更高的方向發(fā)展;高層則著重于向提供更好的QoS,特別是提供多種實時性業(yè)務的方向演進。在新技術方面,兩種標準體系采用的新技術將趨于相似。例如,未來的HSDPA/lxEV-DO標準都將考慮MIMO、OFDM、64QAM調(diào)制技術、智能天線等新技術。
二、1xEV-DO與HSPA的關鍵技術對比
1xEV-DO和HSPA技術分別是CDMA2000和WCDMA標準系列中專門提供高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務的無線標準通信技術。與CDMA20001x和WCDMA相比,1xEV-DO和HSPA技術在數(shù)據(jù)吞吐量、射頻參數(shù)、編碼和數(shù)據(jù)調(diào)制、業(yè)務支持、組網(wǎng)等方面進行了重大的改進。
1.下行鏈路復用方式
HSDPA和DORev0下行都有時分復用的概念,在HSDPA系統(tǒng)中,下行鏈路不僅支持多路用戶數(shù)據(jù)的時分復用,還支持碼分復用的方式,通過不同的OVSF碼復用多路用戶信號,在同一時刻最大的服務用戶數(shù)為15。而在DORev 0系統(tǒng)中,下行鏈路只支持多路用戶數(shù)據(jù)的時分復用,即在下行鏈路的某一時刻只有一個用戶的數(shù)據(jù)傳送。
HSDPA可與WCDMA共載波,新引入的HSDPA信道與WCDMA原有的信道碼分復用,這種方式有助于語音和高速數(shù)據(jù)業(yè)務的混合使用和操作。這種情況下,HSDPA的用戶可以共享HSDPA信道并進行時分分配,不同終端既可以在不同TTI,也可以在同一TTI內(nèi)分享信道資源。在功率資源剩余的情況下,HSDPA業(yè)務信道也可碼分復用,最多有4個HSDPA碼分業(yè)務信道。
2.自適應調(diào)制編碼
HSDPA和1xEV-DORev0均使用了自適應調(diào)制和編碼技術,使數(shù)據(jù)傳輸與信道質(zhì)量相匹配,從而獲得更高的傳輸速率和頻譜利用率。HSDPA前向使用了QPSK和16QAM調(diào)制方式;1xEV-DORev 0前向使用了QPSK、8PSK和16QAM調(diào)制方式;1xEV-DO Rev A在反向鏈路使用了QPSK和8PSK,增強了反向鏈路的峰值速率和系統(tǒng)容量。
DORev0系統(tǒng)中,自適應調(diào)制編碼的實現(xiàn)通過終端測量當前時隙前向?qū)ьl的信噪比,預測下一時隙內(nèi)前向鏈路所能支持的最大傳送速率,并通過DRC信道上報給基站;靖鶕(jù)調(diào)度算法選擇被服務用戶,按照該用戶請求的數(shù)據(jù)速率選擇調(diào)制編碼。
HSDPA系統(tǒng)中,自適應編碼和調(diào)制是網(wǎng)絡側(cè)根據(jù)用戶瞬時信道質(zhì)量狀況和目前資源選擇最合適的下行鏈路調(diào)制和編碼方式,使用戶獲得盡可能高的數(shù)據(jù)速率。
HSPA和1xEV-DO都采用了適合高速突發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務的Turbo編碼技術。
3.HARQ技術
HSPA和1xEV-DO都采用了HARQ重傳機制,綜合了前向糾錯碼(FEC)和重傳(ARQ)兩種方式的特點,重傳功能移至基站,一方面減小數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延,另一方面,它充分利用了已傳送的信息,獲得時間分集的增益。
雖然HSDPA和DORev0都采用了HARQ技術,但在具體實現(xiàn)機制上兩者仍存在一定的不同。在HSDPA的數(shù)據(jù)傳輸格式中,僅僅要求給出需要傳送的數(shù)據(jù)包大小、調(diào)制及編碼格式等,不定義重傳次數(shù),是否重傳完全取決于基站所收到的確認消息是確認ACK還是否認NCK,重傳的時隙由調(diào)度算法決定。我們通常所說的HSDPA速率是指數(shù)據(jù)包的尺寸與一個傳輸時隙(2ms)之比,不考慮重傳可能造成的時間延長和速率降低。然而在DORev 0中,重傳次數(shù)在傳輸格式中進行了明確的定義,每一個重傳時隙的間隔也是固定的,所標稱的速率是傳輸數(shù)據(jù)包大小與傳輸時隙數(shù)所用時間的比值。DO Rev 0支持“提前終止”技術,即根據(jù)速率確定分組重傳的最大時隙數(shù)。在傳送過程中,當發(fā)送端收到接收方的ACK應答后,立即停止重傳,開始發(fā)送下一個新的數(shù)據(jù)分組。因此,1xEV-DO的實際速率往往高于標稱速率。
HSUPA和DORevA上行也都采用了HARQ。RevA的前、反向鏈路在傳輸時都采用“HARQ+提前終止”傳輸機制。但前反向傳輸機制有差別,前向是基于時隙交織,反向基于子幀。HARQ可以在信道條件多變的無線環(huán)境中提前結(jié)束幀的傳送,由于大多數(shù)的包都會提前終止傳送,提高了單用戶的吞吐量。
4.快速多用戶調(diào)度
HSPA系統(tǒng)中常用的算法與1xEV-DO相同。調(diào)度時主要基于信道條件,同時考慮等待發(fā)射的數(shù)據(jù)量以及業(yè)務的優(yōu)先級等情況,并充分發(fā)揮AMC和HARQ的管理特性。HSPA將調(diào)度功能單位放在NodeB,通過把分組調(diào)度功能從RNC移到NodeB中的MAC層,HSPA系統(tǒng)能更好地適應信道的快速變化。快速分組調(diào)度機制能根據(jù)終端的CQI報告決定下一個2ms時間間隔應該調(diào)度給哪個用戶,并向具有瞬間最好信道條件的用戶發(fā)送數(shù)據(jù),使得每個瞬間都可以達到最高的用戶數(shù)據(jù)速率和系統(tǒng)吞吐量。HSDPA可以更加有效地實施QoS控制,網(wǎng)絡可以更加智能地對不同優(yōu)先級的應用與服務進行排序與資源調(diào)度。
5.小區(qū)間的切換
1xEV-DORev0下行采用了虛擬軟切換,DRCCover信息指出終端認為的下行信道質(zhì)量最好的扇區(qū),基站通過解碼該信息決定切換,RevA中引入了DSC信道,提前進行切換準備,取消了由于切換導致的數(shù)據(jù)傳送中斷,實現(xiàn)了無縫虛擬軟切換。在HSDPA中,由于它的信令消息仍然采用碼分專用信道的形式,所以,在該終端的主小區(qū)(PrimaryCell)改變后,對應的HSDPA無線鏈路發(fā)生硬切換。HSDPA與lxEV-DO的反向都是軟切換。
此外,lxEV-DO還有前向動態(tài)速率控制技術,RevA有前向PDMA、反向T2P、ROT等獨特技術。表2給出了1xEV-DO與HSPA兩種技術的一些關鍵參數(shù)的比較結(jié)果。
三、1xEV-DO與HSPA網(wǎng)絡性能對比
1.頻譜效率
HSDPA與lxEV-DO頻譜效率對比見圖2。從頻譜效率來看,兩者大致相當,但由于HSDPA使用5MHz帶寬,EV-DO使用1.25MHz帶寬,HSDPA峰值速率大于單載波的EV-DO,對此,EV-DO采取多載波技術與其抗衡。
2.承載方式
HSPA業(yè)務既可以與R99/R4業(yè)務共享同一載頻,也可以使用獨立的載頻承載。共享載頻時,由于引入了HSUPA,新增加的物理信道需要占用額外的功率和碼資源,會導致R99/R4網(wǎng)絡下行覆蓋和容量下降,同時提升了上行干擾余量門限,增加了小區(qū)間和小區(qū)內(nèi)的干擾,會導致R99/R4網(wǎng)絡上行覆蓋和容量下降。
1xEV-DO業(yè)務必須使用獨立的載頻承載,不能與1x共享載頻,這樣資源控制比較簡單,但容量低時,容易造成資源浪費。
3.業(yè)務能力
HSUPA目前不支持VoIP業(yè)務,VoIP的相關規(guī)范正在R7版本中進行定義,目前大概完成了50%。而DORevA通過物理層、MAC層、高層的改進和QoS控制增強,可以支持低時延的實時性業(yè)務,如VoIP、VT等。因此,DORev A的業(yè)務能力比HSUPA強。
4.QoS策略的不同
就EV-DORev0的QoS策略而言,它在分組核心網(wǎng)中引入了IP流的概念,以支持多種IPQoS業(yè)務。在具體實現(xiàn)時,把每種業(yè)務看成由一個或多個IP流復合而成,對業(yè)務QoS的支持就變成對相應IP流QoS的支持。EV-DORev A對業(yè)務的QoS控制進行了增強,提出了完整的QoS架構(gòu):在空中接口引入了多IP流和多RLP流,定義了相應的QoS請求機制;在RAN中重點解決了多IP流、RLP流、A8和A10連接彼此間的映射關系;在PDSN中提出了業(yè)務流模板(TFT)、QoSProfile等概念,以解決每個IP流的IPQoS的資源申請,規(guī)定了基于IP流的資源申請流程;在AAA中存儲每個用戶的QoSProfile,以區(qū)分不同用戶的QoS等級。Rev A不僅可以根據(jù)用戶的QoSProfile對不同的用戶實現(xiàn)不同的QoS要求,同時由于引入了多個RLP流的支持,使同一用戶的具有不同QoS要求的應用可以映射到不同的RLP流,每個RLP流的參數(shù)可以單獨設置。
就HSPA的QoS策略而言,承載在E-DCH上的用戶業(yè)務的QoS由UE及服務NodeB來決定。其在QoS保障上相對較差,沒有太多可靠的QoS保障機制,當前主要還是采用BestEffort的方式,并不適用于對時延保障要求高的業(yè)務承載,如交互類業(yè)務。
5.組網(wǎng)及升級能力
1xEV-DO組網(wǎng)非常靈活,對于只需要數(shù)據(jù)業(yè)務的區(qū)域可以單獨組網(wǎng),對于同時需要語音和數(shù)據(jù)的區(qū)域可與IS95/1x共同組網(wǎng)。1xEV-DORev0網(wǎng)絡完全后向兼容系統(tǒng),與IS95/1x具有相同的RF特性,鏈路預算的覆蓋半徑基本一樣,理論上可以完全共站。在組網(wǎng)時,可采用升級網(wǎng)或疊加網(wǎng)兩種組網(wǎng)方式。
在從CDMA20001x升級到1xEV-DORev0時,可以在機架內(nèi)直接插信道板,共用射頻部分。除此之外,還必須添加額外的網(wǎng)元,包括DO Rev 0的PDSN(分組數(shù)據(jù)服務節(jié)點)以及AAA(計費、鑒權和授權)服務器等。DO Rev 0可以平滑升級到DO Rev A,只是BTS需要更換信道板并升級軟件,BSC需要軟件升級。
HSPA后向兼容WCDMAR99及R4,HSPA可單獨組網(wǎng),也可與R99共同組網(wǎng),運營商可以根據(jù)網(wǎng)絡建設發(fā)展的需要進行平滑升級,不會對現(xiàn)有的WCDMA用戶造成影響。并且HSDPA的引入主要是對NodeB的修改,對RNC則主要是修改協(xié)議軟件,對硬件影響很小。
四、1xEV-DO與HSPA商用情況對比
HSDPA和1x EV-DO Rev0是現(xiàn)在已經(jīng)商用的兩種3G無線寬帶技術。1xEV-DO技術在2002年韓國世界杯時就已投入了使用,目前全球共有179個運營商部署了173個CDMA1x和52個1xEV-DO商用網(wǎng)絡,41個1x和53個1xEV-DO網(wǎng)絡處于部署中。目前,全球CDMA20001x的用戶數(shù)已超過2.66億,1xEV-DO的用戶數(shù)已接近4000萬。
從主設備廠商的情況看,大多數(shù)擁有1x設備的廠家如朗訊、北電、摩托羅拉、中興、華為都有Rev0和RevA的商用設備。
從終端情況看,目前市場上有超過86個設備廠家為CDMA提供了361種DO Rev0的終端,已有8款DO RevA手機/數(shù)據(jù)卡終端。
HSDPA從2005年年底開始商用以來,截至2006年10月,有123個HSDPA網(wǎng)絡計劃在56個國家和地區(qū)開展商用,其中已有70個HSDPA商用網(wǎng)絡在39個國家開始商用。HSUPA的設備預計在2007年會有商用產(chǎn)品。
從主設備情況看,幾乎所有的支持WCDMA標準的大的設備制造商都已經(jīng)推出了自己的HSDPA商用版本設備,多家設備已經(jīng)工作在目前的商用或者試驗網(wǎng)上。受市場情況影響,HSUPA設備的研發(fā)進程相對滯后,設備商對于HSUPA的研究開發(fā)多處于實驗室階段。但從幾大主流設備商的演示情況看,HSUPA的開發(fā)已取得初步成果,預計在2007~2008年能夠提供商用。
從終端情況看:截止到2006年10月,全球已經(jīng)推出66款支持HSDPA的終端,其中22款為手持機,44款PC卡及路由器。高通已在2006年上半年推出首款支持HSUPA終端的芯片MSM7200,該芯片后向兼容UMTS、HSDPA、GSM/GPRS/EDGE,上下行峰值速率分別為2Mbit/s和3.6Mbit/s。高通計劃于2007年推出支持HSUPA的手機終端。
----《通信世界》