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由于3G的相關(guān)空中接口技術(shù)并不是本文的討論范圍，并且由于HSDPA與CDMA1xEV-DO、CDMA1x EV-DV在討論寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方面性能參數(shù)比較類似。作為3G技術(shù)的代表，這里僅將HSDPA與WiMAX技術(shù)進行比較。
[table]
| WiMAX | HSDPA | |
技術(shù)定位 | 無線城域網(wǎng)技術(shù) | 無線城域網(wǎng)/廣域網(wǎng)技術(shù) | |
應(yīng)用地域 | 16d：主要在北美和歐洲 16e：起初在韓國 | 起源：日本 發(fā)展：歐洲、美國和韓國 | |
頻率范圍 | 16d：2~11 G 16e：≤6G | 上行：1920~1980 下行：2110~2170 | |
信道帶寬 (信道間隔) | 16d：1.25~20 MHz 16e：1.25~20 MHz | 5 MHz | |
覆蓋范圍及特點 | 16d：視距/非視距，典型室外7~9km 16e：視距/非視距，典型1~3km | 視距/非視距 典型1~3km | |
多址方式 | TDMA/OFDMA | TDMA/CDMA | |
雙工方式 | 16d：FDD或TDD 16e：TDD | FDD | |
調(diào)制方式 | 前向/下行 | 在OFDM上的BIT/SK，QPSK，16QAM，64QAM | QPSK，16QAM |
反向/上行 | 在OFDM上的BIT/SK，QPSK，16QAM，64QAM | QPSK，16QAM Dual BIT/SK(with HPSK scrambling) | |
頻率復(fù)用模式(cell×sector×frequency reuse factor) | 16d：扇區(qū)按需構(gòu)建，不能同頻復(fù)用 16e：² 1×3×3(不使用AAS*) ² 1×3×1(使用AAS) | 1×3×1或1×6×1 | |
關(guān)鍵技術(shù) | OFDM、OFDMA、AMC、AAS*、STC*、MAC層的快速調(diào)度和動態(tài)帶寬分配機制、MIMO等 | HSDPA：AMC、HARQ、FPS HSUPA：MIMO、波束賦形 LTE：OFDM | |
話音編碼 | 無 | 無 | |
調(diào)制濾波器 | 取決于格式 | Root raised cosine α＝0.22 | |
基本業(yè)務(wù) | 16d：固定寬帶無線接入，點對點中繼 16e：移動寬帶無線接入 | 高速移動數(shù)據(jù) | |
最大吞吐量* | 16d：75 Mbit/s(20MHz帶寬下) 16e：30 Mbit/s(10MHz帶寬下) | 14.4 Mbit/s(5MHz帶寬下) | |
包交換或電路交換 | 包交換 | 包交換 | |
標(biāo)準(zhǔn)頒布時間 | 16d：2004年6月 16e： 2006年2月 | 2004年 | |
產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟情況 | WiMAX論壇 | 3GPP論壇 | |
終端現(xiàn)狀 | 16d：室內(nèi)、室外型CPE 16e：室內(nèi)/外CPE、PCMCIA卡、PDA等 | 部分支持HSDPA的終端已推出，但是PDA、PCMCIA卡有待成熟 | |
產(chǎn)品演進路線 | 遵循16e標(biāo)準(zhǔn)，提高移動能力 | HSDPA－HSUPA－LTE | |
來源 | IEEE | 3GPP | |
參考網(wǎng)站 | www.wirelessman.org www.wimaxforum.org | www.3GPP.org | |
一、HSDPA的優(yōu)勢分析
1.HSDPA的概念及由來
為了增強下行非實時分組業(yè)務(wù)的吞吐量，提高無線接入側(cè)的頻譜效率，以滿足更高傳輸速率或流媒體類型業(yè)務(wù)的需求，2004年，3GPP組織在WCDMA的R5版本中提出了HSDPA(High Speed Downlink Package Access，高速下行分組接入)技術(shù)，將HSDPA作為對R99(WCDMA最初的版本)無線接口的補充，與R99信道可以應(yīng)用在相同的載波，通過無線承載系統(tǒng)為HSDPA增加專門的信道，并且通過改進無線調(diào)制方式和無線接入管理方法，在理論上將WCDMA R99規(guī)范支持的單載波2Mbit/s的下行信道吞吐量提升到了14.4Mbit/s。在未來WCDMA的R6版本的空中接口技術(shù)中，通過MIMO等新技術(shù)的引入，預(yù)計下行信道的吞吐量還將進一步的提升到30Mbit/s。
2.HSDPA的關(guān)鍵技術(shù)
根據(jù)WCDMAR5規(guī)范，HSDPA的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：自適應(yīng)調(diào)制和編碼(AMC)、混合自動重傳申請(HARQ)、快速包調(diào)度(FPS)等內(nèi)容。
(1)自適應(yīng)調(diào)制和編碼技術(shù)(AMC)
自適應(yīng)調(diào)制和編碼(AMC)技術(shù)的原理是根據(jù)信道情況的變化而改變調(diào)制、碼率的模式。當(dāng)使用AMC技術(shù)的系統(tǒng)里，處于有利位置的用戶，如接近基站的用戶可使用高階調(diào)制和高碼率(如16QAM、較大的數(shù)據(jù)塊尺寸)，這樣可以充分利用基站下行發(fā)射動態(tài)范圍不足的特點；而處于不利位置的用戶，例如遠(yuǎn)離基站的用戶其調(diào)制階數(shù)和碼率則要小一些(例如QPSK、較小的數(shù)據(jù)塊尺寸)。AMC技術(shù)主要可以提高處于有利位置用戶的速率，從而提高小區(qū)的平均吞吐量。另外，通過改變調(diào)制方式而不是通過傳輸功率的改變來減少干擾的變化，即HSDPA相關(guān)的HS-PDSCH信道取消了快速功率控制。縮短的子幀長度(2ms)可以有效的提高AMC的調(diào)制速率，從而能夠適應(yīng)于無線信道的快速變化。
(2)混合自動重傳申請(HARQ)技術(shù)
HARQ是一種鏈路自適應(yīng)技術(shù)，ARQ即自動請求重發(fā)，HARQ是將前向糾錯編碼(FEC)和自動重傳請求(ARQ)相結(jié)合的技術(shù)。前向糾錯編碼(FEC)提高了傳輸?shù)目煽啃�，但�?dāng)信道情況較好時，由于過多糾錯比特，反而降低了吞吐量。ARQ在誤碼率不是很高的情況下可以得到理想的吞吐量，但會引入時延，考慮將FEC和ARQ相結(jié)合就形成了混合ARQ。在發(fā)送的每個數(shù)據(jù)包中含有糾錯和檢錯的校驗比特。如果接收包中的出錯比特數(shù)目在糾錯能力之內(nèi)，則錯誤被自行糾正，當(dāng)差錯已超出FEC的糾錯能力時，則讓發(fā)端重發(fā)。
HARQ基本分為3類，I、II、III型HARQ，目前Rel99版本支持I型，即軟件層面上的HARQ，在RLC進行傳輸控制，重傳不合并。由于其反饋速度比較慢，效率不高，影響總流量和QoS，所以在HSDPA中需要使用硬件層面上的HARQ，即II、III型。II、III型都將處理ARQ技術(shù)的優(yōu)先權(quán)放到了物理層，它們之間的區(qū)別在于Incrementalredundancy方式的不同。Incrementalredundancy代替了簡單的重傳數(shù)據(jù)包。當(dāng)?shù)谝淮螄L試譯碼失敗時，要求發(fā)射機附加冗余信息后再傳輸，沒有傳輸包被丟棄，譯碼器合并所有數(shù)據(jù)包在較低碼率上譯碼。重傳包和原始傳輸包并不完全相同，重傳包攜帶部分附加冗余信息以糾錯，這些冗余信息和先前接收的數(shù)據(jù)包合并可得到更強的FEC碼。
IR方案通常分為兩類：部分IR，全I(xiàn)R。部分IR又稱作H-ARQ-type-III，它的每次重傳都可自譯碼，可以采用或者不采用合并過程恢復(fù)數(shù)據(jù)。全I(xiàn)R又稱作H-ARQ-type-II，它每次重傳的冗余信息不包含系統(tǒng)比特，只包含冗余信息，所以每次傳輸都不能自譯碼，必須通過合并才能恢復(fù)出數(shù)據(jù)。
(3)快速包調(diào)度(FPS)技術(shù)
HSDPA的分組調(diào)度算法是HSDPA系統(tǒng)的控制核心，分組調(diào)度功能位于NodeB中新的媒質(zhì)接入控制實體MAC-hs，從而將傳統(tǒng)上RNC完成的調(diào)度功能搬到了NodeB中實現(xiàn)，更加接近用戶設(shè)備，2ms的TTI長度使得調(diào)度響應(yīng)更為迅速及時。一般來說，HSDPA的分組調(diào)度不外乎4大類。
●基于時間的輪循方式(RoundRobin)，每個用戶被順序的服務(wù)，得到同樣的平均分配時間，但每個用戶由于所處環(huán)境的不同，得到的流量并不一致。
●基于流量的輪循方式，每個用戶不管其所處環(huán)境的差異，按照一定的順序進行服務(wù)，保證每個用戶得到的流量相同。
●最大C/I方式，系統(tǒng)跟蹤每個用戶的無線信道衰落特征，依據(jù)無線信道C/I的大小順序，確定給每個用戶的優(yōu)先權(quán)，保證每一時刻服務(wù)的用戶獲得的C/I都是最大的。這是一種極端的分配方式，可以得到理想的最大吞吐量，但是對于用戶之間體現(xiàn)了服務(wù)的最不公平性，可能有部分用戶一直得不到滿意的服務(wù)。
●部分公平的方式，綜合了以上幾種調(diào)度方式的優(yōu)點，既照顧到大部分用戶的滿意度，也能從一定程度上保證比較高的系統(tǒng)吞吐量，是一種實用的調(diào)度方法。實現(xiàn)部分公平有很多算法，一般都需要考慮到下行信道質(zhì)量、用戶緩沖隊列長度、用戶平均調(diào)度時間等諸多參量。
二、WiMAX與HSDPA的比較
通過上述對HSDPA的簡單分析，不難看出HSDPA的一些基本特點和其具備的業(yè)務(wù)能力，表1通過對WiMAX和HSDPA較詳細(xì)的技術(shù)比較，可看出兩者的異同。
從上述簡單的比較不難看出WiMAX與HSDPA等技術(shù)的異同，根據(jù)上述的比較，我們可以得出以下幾個結(jié)論：
(1)IP化是空中接口技術(shù)的發(fā)展方向；
(2)OFDM(調(diào)制方式)、OFDMA(多址方式)是空中接口技術(shù)的演進趨勢；
(3)AMC、MIMO、STC、AAS、波束賦形等關(guān)鍵技術(shù)是后3G技術(shù)的必備技術(shù)。
另外，從WCDMA從R99向R4、R5的演進還反映了一個趨勢，就是調(diào)度、功率控制、移動性等無線資源管理(RRM)方面的功能正在從基站向上靠近核心網(wǎng)的位置下放到基站側(cè)，并且RRM功能也趨向于在基站側(cè)終結(jié)。未來的無線接入網(wǎng)絡(luò)趨勢將很可能更加簡單、“扁平”，即無線基站以IP的方式直接接入接入路由器。相比于GSM、GPRS和WCDMAR99等版本的無線基站而言，今后的基站將是“胖基站”，但綜合考慮到整網(wǎng)部署成本，在基站的功能確定將是技術(shù)趨勢與實際商用需求折衷的結(jié)果。
不考慮政策因素，從運營商的角度考慮WiMAX和HSDPA兩者的區(qū)別，還應(yīng)該引起注意的是：
(1)技術(shù)/系統(tǒng)的成熟度
從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的成熟度來看，WiMAX與HSDPA標(biāo)準(zhǔn)都已頒布，兩者處于相同的層次；從系統(tǒng)設(shè)備(核心網(wǎng)、無線接入側(cè)設(shè)備、終端等)及其多廠商之間的互通情況的成熟度看，固定WiMAX(IEEE802.16-2004)預(yù)計2006年年底到2007年會真正的成熟，移動WiMAX(IEEE802.16-2005)將會在2008年后成熟，而HSDPA的系統(tǒng)成熟期也將在2007年之后，從表面上看，兩者的技術(shù)/系統(tǒng)成熟度非常接近。
但是，從運營商的角度考慮成熟度，還會可能涉及到技術(shù)版本的選擇等問題。比如，對于已經(jīng)部署了GSM網(wǎng)絡(luò)的移動運營商來說，WCDMA是其向3G演進的最佳選擇。對于目前問世的R99、R4、R5(HSDPA)等不同的技術(shù)版本，如何進一步選擇，的確不是一件容易的事情�？梢灶A(yù)見，HSDPA遲早會成為WCDMA領(lǐng)域的主導(dǎo)技術(shù)。目前由于終端支持程度、各廠商系統(tǒng)互通能力等因素，大規(guī)模商用尚存在較大的技術(shù)與投資風(fēng)險；如果應(yīng)用成熟的R99或R4技術(shù)，投資風(fēng)險很低，但是必然會面臨今后向HSDPA升級、過渡的技術(shù)風(fēng)險。如果將R99/R4的基站升級到HSDPA，至少需要基站側(cè)進行一定的硬件改動和較大的軟件升級以及RNC的一定的軟件升級，同時，在進行R99/R4與HSDPA混合組網(wǎng)的時候，在HSDPA的覆蓋區(qū)和R99/R4的覆蓋區(qū)之間可能會面臨切換的問題，由于HSDPA使用了一定的特殊物理信道和傳輸信道，如果滿足切換的要求，必須對R99/R4的無線接入網(wǎng)絡(luò)的RRM部分進行改動以支持這些特殊的信道，否則將無法切換。而不能互相切換、業(yè)務(wù)共享的網(wǎng)絡(luò)就不能算是真正意義上的混合組網(wǎng)，實質(zhì)還是兩張網(wǎng)絡(luò)。
(2)技術(shù)應(yīng)用的綜合成本
對于新興的移動業(yè)務(wù)運營商而言，技術(shù)應(yīng)用的綜合成本尤其重要。對它而言，并沒有哪種技術(shù)具有先入為主的特權(quán)，面對應(yīng)用場景和目標(biāo)客戶群需求，需要從系統(tǒng)部署成本(技術(shù)前期投入、頻率成本、站址資源、室內(nèi)覆蓋等)、終端成本、系統(tǒng)運維成本、IPR問題等方面入手，再綜合考慮產(chǎn)業(yè)鏈的現(xiàn)狀和未來發(fā)展情況，自主、謹(jǐn)慎的進行選擇。
總而言之，在討論WiMAX和HSDPA之間的關(guān)系問題，不能簡單從孰優(yōu)孰劣的角度得出草率的結(jié)論，不同的運營商，技術(shù)選擇的出發(fā)點不同，其結(jié)論難免會有較大的差異。
----《通信世界》
