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1、HSDPA技術(shù)背景
無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是移動(dòng)通信當(dāng)前的熱點(diǎn)和未來(lái)的方向，3G的應(yīng)用成為業(yè)界討論的焦點(diǎn)。當(dāng)前全球已商用的WCDMA系列R99和R4版本雖然可以勝過(guò)CDMA2000 1X，但還是無(wú)法同CDMA 2000 1X EV-DO RA在技術(shù)上展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。為更好地發(fā)展數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，3GPP在R5版本對(duì)WCDMA空中接口做了改進(jìn)，引入了HSDPA技術(shù)。3GPP R5版本已于2002年3月凍結(jié)。HSDPA為UMTS向更高數(shù)據(jù)傳輸速率和更大容量演進(jìn)提供了一條平穩(wěn)途徑，就如同在GPRS中引入EDGE一樣。HSDPA技術(shù)主要目標(biāo)是為UMTS提供一種高性價(jià)比，高下行帶寬，低延時(shí)的面向分組的無(wú)線寬帶接入業(yè)務(wù)，可以為手機(jī)、PDA和其它移動(dòng)終端提供高速下載業(yè)務(wù)和移動(dòng)視頻點(diǎn)播、移動(dòng)電視等流媒體業(yè)務(wù)。
從3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的演進(jìn)路線(參見(jiàn)圖1)看出，在3G第一輪的標(biāo)準(zhǔn)做完之后，速率更高的增強(qiáng)型技術(shù)成為未來(lái)的研究熱點(diǎn)，近期我國(guó)會(huì)推出基于HSDPA的TD-SCDMA增強(qiáng)型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。為了能夠與WiMAX競(jìng)爭(zhēng)，2004年3GPP提出了長(zhǎng)期演進(jìn)LTE(Long Term Evolution)計(jì)劃，3GPP2提出了AIE(Air Interface Evolution)計(jì)劃，LTE和AIE計(jì)劃預(yù)計(jì)在2007年主體標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定。我國(guó)在2005年向3GPP提交了兩個(gè)TD-SCDMA長(zhǎng)期演進(jìn)方案，均被接受為評(píng)估方案，奠定了我國(guó)在移動(dòng)通信后續(xù)發(fā)展中的國(guó)際影響力和保持持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)。
2、HSDPA技術(shù)簡(jiǎn)介和演進(jìn)
3GPP中確定了HSDPA發(fā)展的三個(gè)階段，即基本HSDPA階段、增強(qiáng)HSDPA階段以及HSDPA進(jìn)一步演進(jìn)階段和每階段采用的關(guān)鍵技術(shù)，其中HSDPA進(jìn)一步演進(jìn)階段目前還未最終確定，仍在3GPP內(nèi)進(jìn)行研究，見(jiàn)表1。
[table]
HSDPA演進(jìn)的三階段 | 引入版本 | 引入的關(guān)鍵技術(shù) | 下行峰值速率可達(dá)(Mbit/s) |
基本型HSDPA | WCDMA R5 | Node B的高速媒體訪問(wèn)控制協(xié)議(MAC-hs)和AMC | 10.8-14.4 |
增強(qiáng)型HSDPA | WCDMA R6 | 智能天線和MIMO等 | 30 |
HSDPA進(jìn)一步演進(jìn) | 制定中 | OFDM和64QAM；多標(biāo)準(zhǔn)MAC控制實(shí)體 | 100 |
在基本型HSDPA技術(shù)方案中，HSDPA參考cdma2000 1X EV-DO體制，充分考慮到數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)特點(diǎn)，涉及到的關(guān)鍵技術(shù)主要包括4種：自適應(yīng)編碼調(diào)制AMC、混合重傳H-ARQ(Hybrid ARQ)、先進(jìn)分組調(diào)度PS(Packet Scheduling) 和快速小區(qū)選擇FCS。
GPRS的演進(jìn)型EDGE技術(shù)在數(shù)據(jù)發(fā)送和重發(fā)機(jī)制上采用了鏈路適配LA和增量冗余IR功能，提高了鏈路質(zhì)量。HSDPA采用的AMC和H-ARQ技術(shù)與EDGE采用的LA和IR在基本原理和思路上是一樣的，AMC和H-ARQ也屬于鏈路自適應(yīng)的范疇。AMC的基本原理是基于信道質(zhì)量的信息反饋來(lái)改變調(diào)制和編碼的格式并使它在系統(tǒng)限制范圍內(nèi)和信道條件相適應(yīng)。H-ARQ結(jié)合了前項(xiàng)糾錯(cuò)FEC和接收端ARQ，基站在收到終端的重傳請(qǐng)求時(shí)，根據(jù)錯(cuò)誤情況以及終端的存儲(chǔ)空間，控制重傳編碼數(shù)據(jù)的信息冗余度，以提高接收成功率。AMC提供粗略的數(shù)據(jù)速率選擇而H-ARQ可以根據(jù)當(dāng)時(shí)信道條件對(duì)數(shù)據(jù)速率進(jìn)行較精細(xì)的調(diào)整，AMC和H-ARQ二者結(jié)合起來(lái)可以得到極佳的效果�？焖僬{(diào)度技術(shù)追求的是系統(tǒng)級(jí)的最優(yōu)，該機(jī)制使得系統(tǒng)可以根據(jù)所有用戶的情況決定哪個(gè)用戶可以使用信道，以何種速率使用信道，最大限度地提高信道利用率。HSDPA使用快速小區(qū)選擇技術(shù)FCS可以在越區(qū)切換時(shí)由UE選擇一個(gè)最好的小區(qū)用于下行鏈路，而不是采用基站控制的方式，最好小區(qū)原則的確定不僅要基于無(wú)線信號(hào)傳播的條件，還要考慮在激活集(active set)中小區(qū)的功率和碼字空間的資源。
HSDPA采用的自適應(yīng)調(diào)制編碼AMC，快速物理層重傳策略H-ARQ、先進(jìn)集中調(diào)度PS代替了WCDMA采用的可變擴(kuò)頻因子SF和快速功率控制兩個(gè)主要的基本機(jī)制，同時(shí)增強(qiáng)了多碼操作(Multi_code Operation)。HSDPA沒(méi)有相應(yīng)的功控開(kāi)銷，也沒(méi)有軟切換機(jī)制。分組調(diào)度傳輸時(shí)間間隔TTI(Transmission Time Interval)從WCDMA的1Oms或20ms變?yōu)镠SDPA固定的2ms，大大減少了時(shí)延。
HSDPA是對(duì)WCDMA R99結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)，在R5中引入HSDPA技術(shù)后，UTRAN部分的結(jié)構(gòu)基本不變，在NodeB通過(guò)增加板卡，在MAC層新增媒體接入控制實(shí)體MAC-hs功能塊，將調(diào)度功能從基站控制器RNC移到NodeB，MAC-hs位于NodeB而不位于RNC，其作用主要是負(fù)責(zé)處理H-ARQ操作以及快速調(diào)度算法。HSDPA功能主要對(duì)NodeB修改比較大，對(duì)RNC主要是軟件升級(jí)，對(duì)硬件影響很小。NodeB在物理層新增了三種新的物理信道：15個(gè)高速物理下行共享信道HS-PDSCH(High Speed Physical Downlink Shared Channel)、1個(gè)高速共享控制信道HS-SCCH(High Speed Shared Control Channel)和1組高速專用物理控制信道HS-DPCCH(High Speed Dedicated Physical Control Channel)。其中HS-PDSCH信道是下行鏈路，負(fù)責(zé)傳輸用戶數(shù)據(jù)，信道共享方式主要是時(shí)分復(fù)用TDM和碼分復(fù)用CDM；HS-SCCH信道是下行鏈路，負(fù)責(zé)傳輸HS-PDSCH信道譯碼所必需的控制信息；HS-DPCCH信道是上行鏈路，負(fù)責(zé)傳輸必要的控制信息，主要是對(duì)H-ARQ的響應(yīng)以及下行鏈路品質(zhì)的反饋信息。
在3GPP R6中引入的HSUPA(High Speed Uplink Packet Access)將解決上行鏈路分組化問(wèn)題，提高上行速率，進(jìn)一步引入自適應(yīng)波束成形和MIMO等天線陣處理技術(shù)，可將下行峰值速率提高到30Mbit/s。目前，3GPP組織對(duì)OFDM、MIMO與高階調(diào)制等技術(shù)在做進(jìn)一步的研究，以期使HSDPA的后續(xù)發(fā)展獲得更高的系統(tǒng)容量和頻率利用率。
3、HSDPA發(fā)展思路和在我國(guó)的應(yīng)用前景分析
對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，引進(jìn)HSDPA將提高WCDMA網(wǎng)絡(luò)承載數(shù)據(jù)服務(wù)的容量，增強(qiáng)頻譜效率，提高網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的有效性，從而降低每比特的成本，也就降低了運(yùn)營(yíng)商普遍關(guān)注的CAPEX和OPEX費(fèi)用。對(duì)普通用戶來(lái)說(shuō)，HSDPA可以提供更高的數(shù)據(jù)率和更短的服務(wù)反應(yīng)時(shí)間，從而獲得更可靠的服務(wù)質(zhì)量。由于HSDPA的后向兼容性，運(yùn)營(yíng)商可以在WCDMA網(wǎng)絡(luò)上直接引入HSDPA。為了節(jié)省3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期的投資，HSDPA將與WCDMA共用一個(gè)載頻，后期隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的增加在熱點(diǎn)地區(qū)引入HSDPA獨(dú)立載頻。HSDPA是在3GPP R5版本中引入的無(wú)線數(shù)據(jù)增強(qiáng)技術(shù)，而R4是在核心網(wǎng)絡(luò)部分引入軟交換的概念，實(shí)現(xiàn)了控制平面和用戶平面的分離，兩者都是3G標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中的前沿技術(shù)。在3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，選擇R4和HSDPA組網(wǎng)，可以保持網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的高起點(diǎn)和先進(jìn)性，實(shí)現(xiàn)3G市場(chǎng)的主導(dǎo)業(yè)務(wù)優(yōu)勢(shì)。HSDPA網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備目前還基本處于測(cè)試和試商用階段，技術(shù)的不成熟和版本的不穩(wěn)定仍是實(shí)現(xiàn)商用的障礙，同時(shí)市場(chǎng)的成熟度和業(yè)務(wù)需求的規(guī)模也是HSDPA商用要考慮的問(wèn)題。
我國(guó)移動(dòng)通信市場(chǎng)長(zhǎng)期以來(lái)存在G網(wǎng)與C網(wǎng)之間的競(jìng)爭(zhēng)。中國(guó)聯(lián)通將C網(wǎng)升級(jí)到CDMA2000 1X完成后，充分利用CDMA2000 1X網(wǎng)絡(luò)的速度優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行市場(chǎng)影響、拓展和滲透，特別是在高端市場(chǎng)，中國(guó)聯(lián)通對(duì)中國(guó)移動(dòng)產(chǎn)生了強(qiáng)大的沖擊，其在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上擁有了比中國(guó)移動(dòng)更大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。中國(guó)移動(dòng)一直致力于打造一流的精品網(wǎng)絡(luò)，但由于3G牌照的延期，為了盡快扭轉(zhuǎn)這種不利的競(jìng)爭(zhēng)局面，中國(guó)移動(dòng)在南方少部分地區(qū)部署了EDGE網(wǎng)絡(luò)，未來(lái)HSDPA的部署將是中國(guó)移動(dòng)保持業(yè)務(wù)領(lǐng)先的正確選擇。HSDPA和GPRS/EDGE在技術(shù)和覆蓋上互為補(bǔ)充，可以使G網(wǎng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)得到鞏固。我國(guó)3G牌照晚發(fā)，躲過(guò)了3G初期的泡沫，也為等待HSDPA的技術(shù)成熟和商用化進(jìn)程贏得了寶貴的時(shí)間和機(jī)會(huì)。
我國(guó)采取謹(jǐn)慎穩(wěn)妥的態(tài)度來(lái)發(fā)展3G，強(qiáng)調(diào)技術(shù)的成熟性和市場(chǎng)的需要性。技術(shù)建立在市場(chǎng)基礎(chǔ)上，市場(chǎng)建立在產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)上，產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)建立在普通用戶的大量使用上。從全國(guó)范圍來(lái)看，無(wú)論是GRPS用戶，還是CDMA 1X用戶，相對(duì)來(lái)說(shuō)數(shù)量都十分有限，說(shuō)明目前我國(guó)3G的市場(chǎng)需求不足，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)尚處于市場(chǎng)培養(yǎng)階段，HSDPA的市場(chǎng)條件還不成熟，業(yè)務(wù)需求有限。在3G時(shí)代，以提升流媒體性能為出發(fā)點(diǎn)的HSDPA要把技術(shù)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)需求還面臨很大挑戰(zhàn)。
寬帶化和多媒體化是移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展方向。如果起步晚，起點(diǎn)可以高一些，HSDPA的出現(xiàn)是我國(guó)高起點(diǎn)建設(shè)3G的一個(gè)機(jī)會(huì)。由于HSDPA技術(shù)的優(yōu)越性和較高的性價(jià)比，業(yè)界仍然對(duì)HSDPA的發(fā)展持樂(lè)觀態(tài)度。隨著HSDPA技術(shù)的成熟和終端瓶頸的解決，其良好的應(yīng)用前景和平滑的演進(jìn)能力會(huì)日益顯現(xiàn)。
縱觀中國(guó)3G市場(chǎng)發(fā)展的進(jìn)度，2006年將會(huì)是中國(guó)3G部署的最早時(shí)間表，此時(shí)成熟的HSDPA技術(shù)和移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將在3G市場(chǎng)中扮演著核心角色，部署HSDPA技術(shù)的運(yùn)營(yíng)商會(huì)擁有在移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)市場(chǎng)的差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，從而提高整體市場(chǎng)占有率和盈利能力。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)是目前移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)最激烈的區(qū)域和未來(lái)3G發(fā)展最初的用戶來(lái)源地。采用WCDMA制式的我國(guó)3G運(yùn)營(yíng)商建設(shè)初期可以采取總體規(guī)劃，分布實(shí)施的思路，在業(yè)務(wù)需求大的沿海發(fā)達(dá)地區(qū)和內(nèi)地城市人口密集的地區(qū)考慮HSDPA的鋪設(shè)，占據(jù)贏得3G市場(chǎng)的先機(jī)，重新培養(yǎng)用戶的消費(fèi)意識(shí)、行為和特性，而后根據(jù)3G業(yè)務(wù)開(kāi)展情況分階段在我國(guó)發(fā)達(dá)郊區(qū)和農(nóng)村利用WCDMA提供相應(yīng)的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，逐步實(shí)現(xiàn)先進(jìn)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的整體演進(jìn)升級(jí)。
4、小結(jié)
本文介紹了HSDPA的提出背景和采用的關(guān)鍵技術(shù)以及未來(lái)演進(jìn)的方向，并結(jié)合我國(guó)市場(chǎng)實(shí)際對(duì)HSDPA的商用前景進(jìn)行了分析展望。3G及未來(lái)E3G/B3G技術(shù)在不同國(guó)家的商用發(fā)展策略都是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其相關(guān)因素非常多。我國(guó)會(huì)繼續(xù)受益于發(fā)展3G的現(xiàn)有思路和政策，在技術(shù)和市場(chǎng)成熟時(shí)，結(jié)合我國(guó)國(guó)情進(jìn)行科學(xué)的3G戰(zhàn)略規(guī)劃，營(yíng)造規(guī)范有效的3G市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局。
