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定位于寬帶無線接入（BWA）的WiMAX技術(shù)是一項(xiàng)基于IP體系構(gòu)建的，具有較高頻譜效率和一定服務(wù)質(zhì)量保證的空中接口技術(shù)，它與3G（WCDMA、CDMA1x）空中接口技術(shù)的后續(xù)演進(jìn)版本（HSDPA、CDMA1xEV-DO、CDMA 1x EV-DV）具有相似的性能表現(xiàn)和目標(biāo)市場。為此，筆者認(rèn)為很有必要利用一定篇幅，對WiMAX和3G空中接口技術(shù)的后續(xù)演進(jìn)版本進(jìn)行一定的比較與分析。
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(jìn)行比較。
一、HSDPA的優(yōu)勢分析
1．HSDPA的概念及由來
為了增強(qiáng)下行非實(shí)時(shí)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（HighSpeedDownlinkPackage 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(bǔ)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(jìn)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(jì)下行信道的吞吐量還將進(jìn)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(dòng)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(dòng)態(tài)范圍不足的特點(diǎn)；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(dòng)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(dòng)請求重發(fā)，HARQ是將前向糾錯(cuò)編碼（FEC）和自動(dòng)重傳請求（ARQ）相結(jié)合的技術(shù)。前向糾錯(cuò)編碼（FEC）提高了傳輸?shù)目煽啃裕?dāng)信道情況較好時(shí)，由于過多糾錯(cuò)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(huì)引入時(shí)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(gè)數(shù)據(jù)包中含有糾錯(cuò)和檢錯(cuò)的校驗(yàn)比特。如果接收包中的出錯(cuò)比特?cái)?shù)目在糾錯(cuò)能力之內(nèi)，則錯(cuò)誤被自行糾正，當(dāng)差錯(cuò)已超出FEC的糾錯(cuò)能力時(shí)，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(jìn)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(shí)，要求發(fā)射機(jī)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(cuò)，這些冗余信息和先前接收的數(shù)據(jù)包合并可得到更強(qiáng)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(shí)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(shí)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(shí)。一般來說，HSDPA的分組調(diào)度不外乎4大類。
●基于時(shí)間的輪循方式（RoundRobin），每個(gè)用戶被順序的服務(wù)，得到同樣的平均分配時(shí)間，但每個(gè)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(gè)用戶不管其所處環(huán)境的差異，按照一定的順序進(jìn)行服務(wù)，保證每個(gè)用戶得到的流量相同。
●最大C/I方式，系統(tǒng)跟蹤每個(gè)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(gè)用戶的優(yōu)先權(quán)，保證每一時(shí)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(diǎn)，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(shí)用的調(diào)度方法。實(shí)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(duì)列長度、用戶平均調(diào)度時(shí)間等諸多參量。
[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(diǎn) | 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(dòng)態(tài)帶寬分配機(jī)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(diǎn)對點(diǎn)中繼 16e：移動(dòng)寬帶無線接入 | 高速移動(dòng)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(shí)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 |
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