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對高速移動分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持能力是3G系統(tǒng)最重要的特點之一。WCDMA R99版本可以提供384kbps的數(shù)據(jù)速率，這個速率對于大部分現(xiàn)有的分組業(yè)務(wù)而言基本夠用。然而，對于許多對流量和遲延要求較高的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)如視頻、流媒體和下載等，需要系統(tǒng)提供更高的傳輸速率和更短的時延。
為了更好地發(fā)展數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，3GPP從這兩方面對空中接口作了改進，引入了HSDPA技術(shù)。HSDPA不但支持高速不對稱數(shù)據(jù)服務(wù)，而且在大大增加網(wǎng)絡(luò)容量的同時還能使運營商投入成本最小化。它為UMTS更高數(shù)據(jù)傳輸速率和更高容量提供了一條平穩(wěn)的演進途徑，就如在GSM網(wǎng)絡(luò)中引入EDGE一樣。 HSDPA的發(fā)展分為三階段，即基本HSDPA階段、增強HSDPA階段以及HSDPA進一步演進階段，其中HSDPA進一步演進階段目前還未最終確定，仍在3GPP內(nèi)進行研究。
基本原理 WCDMA R5版本高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增強方案充分參考了cdma2000 1X EV-DO的設(shè)計思想與經(jīng)驗，新增加一條高速共享信道(HS-DSCH)，同時采用了一些更高效的自適應(yīng)鏈路層技術(shù)。共享信道使得傳輸功率、PN碼等資源可以統(tǒng)一利用，根據(jù)用戶實際情況動態(tài)分配，從而提高了資源的利用率。自適應(yīng)鏈路層技術(shù)根據(jù)當前信道的狀況對傳輸參數(shù)進行調(diào)整，如快速鏈路調(diào)整技術(shù)、結(jié)合軟合并的快速混合重傳技術(shù)、集中調(diào)度技術(shù)等，從而盡可能地提高系統(tǒng)的吞吐率。
基于演進考慮，HSDPA設(shè)計遵循的準則之一是盡可能地兼容R99版本中定義的功能實體與邏輯層間的功能劃分。在保持R99版本結(jié)構(gòu)的同時，在NodeB(基站)增加了新的媒體接入控制(MAC)實體MAC-hs，負責調(diào)度、鏈路調(diào)整以及混合ARQ控制等功能。這樣使得系統(tǒng)可以在RNC統(tǒng)一對用戶在HS-DSCH信道與專用數(shù)據(jù)信道DCH之間切換進行管理。 HSDPA引入的信道使用與其它信道相同的頻點，從而使得運營商可以靈活地根據(jù)實際業(yè)務(wù)情況對信道資源進行靈活配置。 HSDPA信道包括高速共享數(shù)據(jù)信道(HS-DSCH)以及相應(yīng)的下行共享控制信道(HS-SCCH)和上行專用物理控制信道(HS-DPCCH)。下行共享控制信道(HS-SCCH)承載從MAC-hs到終端的控制信息，包括移動臺身份標記、H-ARQ相關(guān)參數(shù)以及HS-DSCH使用的傳輸格式。這些信息每隔2ms從基站發(fā)向移動臺。上行專用物理控制信道(HS-DPCCH)則由移動臺用來向基站報告下行信道質(zhì)量狀況并請求基站重傳有錯誤的數(shù)據(jù)塊。
共享高速數(shù)據(jù)信道(HS-DSCH)映射的信道碼資源由15個擴頻因子固定為16的SF碼構(gòu)成。不同移動臺除了在不同時段分享信道資源外，還分享信道碼資源。信道碼資源共享使系統(tǒng)可以在較小數(shù)據(jù)包傳輸時僅使用信道碼集的一個子集，從而更有效地使用信道資源。此外，信道碼共享還使得終端可以從較低的數(shù)據(jù)率能力起步，逐步擴展，有利于終端的開發(fā)。從共用信道池分配的信道碼由RBS根據(jù)HS-DSCH信道業(yè)務(wù)情況每隔2ms分配一次。與專用數(shù)據(jù)信道使用軟切換不同，高速共享數(shù)據(jù)信道(HS-DSCH)間使用硬切換方式。
關(guān)鍵技術(shù)
數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與語音業(yè)務(wù)具有不同的業(yè)務(wù)特性。語音業(yè)務(wù)通常對延時敏感，對于速率恒定性要求較高，而對誤碼率要求則相對較弱；數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)則相反，通�？梢匀萑潭虝r延時，但對誤碼率要求高。HSDPA參考cdma2000 1X EV-DO體制，充分考慮到數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)特點，采用了快速鏈路調(diào)整技術(shù)、結(jié)合軟合并的快速混合重傳技術(shù)、集中調(diào)度技術(shù)等鏈路層調(diào)整技術(shù)。
快速鏈路調(diào)整技術(shù)
如前所述，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與語音業(yè)務(wù)具有不同的業(yè)務(wù)特性。語音通信系統(tǒng)通常采用功率控制技術(shù)以抵消信道衰落對于系統(tǒng)的影響，以獲得相對穩(wěn)定的速率，而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)相對可以容忍延時，可以容忍速率的短時變化。因此HSDPA不是試圖去對信道狀況進行改善，而是根據(jù)信道情況采用相應(yīng)的速率。由于HS-DSCH每隔2ms就更新一次信道狀況信息，因此，鏈路層調(diào)整單元可以快速跟蹤信道變化情況，并通過采用不同的編碼調(diào)制方案來實現(xiàn)速率的調(diào)整。
當信道條件較好時，HS-DSCH采用更高效的調(diào)制方法---16QAM，以獲得更高的頻帶利用率。理論上，xQAM調(diào)制方法雖然能提高信道利用率，但由于調(diào)制信號間的差異性變小，因此需要更高的碼片功率，以提高解調(diào)能力。因此，xQAM調(diào)制方法通常用于帶寬受限的場合，而非功率受限的場合。在HSDPA中，通�？拷镜挠脩艚邮招盘柟δ芟鄬^強，可以得到xQAM調(diào)制方法帶來的好處。
此外，WCDMA是語音數(shù)據(jù)合一型系統(tǒng)，在保證語音業(yè)務(wù)所需的公共以及專用信道所需的功率外，可以將剩余功率全部用于HS-DSCH，以充分利用基站功率。
結(jié)合軟合并的混合重傳(HARQ)技術(shù)
終端通過HARQ機制快速請求基站重傳錯誤的數(shù)據(jù)塊，以減輕鏈路層快速調(diào)整導致的數(shù)據(jù)錯誤帶來的影響。終端在收到數(shù)據(jù)塊后5ms內(nèi)向基站報告數(shù)據(jù)正確解碼或出現(xiàn)錯誤。終端在收到基站重傳數(shù)據(jù)后，在進行解碼時，結(jié)合前次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊以及重傳的數(shù)據(jù)塊，充分利用它們攜帶的相關(guān)信息，以提高譯碼概率�；驹谑盏浇K端的重傳請求時，根據(jù)錯誤情況以及終端的存儲空間，控制重傳相同的編碼數(shù)據(jù)或不同的編碼數(shù)據(jù)(進一步增加信息冗余度)，以幫助提高終端糾錯能力。
集中調(diào)度技術(shù)
集中調(diào)度技術(shù)是決定HSDPA性能的關(guān)鍵因素。cdma2000 1X EV-DO以及HSDPA追求的是系統(tǒng)級的最優(yōu)，如最大扇區(qū)通過率，集中調(diào)度機制使得系統(tǒng)可以根據(jù)所有用戶的情況決定哪個用戶可以使用信道，以何種速率使用信道。集中調(diào)度技術(shù)使得信道總是為與信道狀況相匹配的用戶所使用，從而最大限度地提高信道利用率。
信道狀況的變化有慢衰落與快衰落兩類。慢衰落主要受終端與基站間距離影響，而快衰落則主要受多徑效應(yīng)影響。數(shù)據(jù)速率相應(yīng)于信道的這兩種變化也存在短時抖動與長時變化。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對于短時抖動相對可以容忍，但對于長時抖動要求則較嚴。好的調(diào)度算法既要充分利用短時抖動特性，也要保證不同用戶的長時公平性。亦即，既要使得最能充分利用信道的用戶使用信道以提高系統(tǒng)吞吐率，也要使得信道條件相對不好的用戶在一定時間內(nèi)能夠使用信道，也保證業(yè)務(wù)連續(xù)性。
常用的調(diào)度算法包括比例公平算法、乒乓算法、最大CIR算法。乒乓算法不考慮信道變化情況；比例公平算法既利用短時抖動特性也保證一定程度的長時公平性；最大CIR算法使得信道條件較好的少數(shù)用戶可以得到較高的吞吐率，多數(shù)用戶則有可能得不到系統(tǒng)服務(wù)。
對系統(tǒng)性能的影響 HSDPA對系統(tǒng)性能的影響包括兩個業(yè)務(wù)與系統(tǒng)吞吐率兩個層面�？焖冁溌穼诱{(diào)整技術(shù)最大限度地利用了信道條件，并使得基站以接近最大功率發(fā)射信號；集中調(diào)度技術(shù)使得系統(tǒng)獲得系統(tǒng)級的多用戶分集好處；高階調(diào)制技術(shù)則提高了頻譜利用率以及數(shù)據(jù)速率。這些技術(shù)的綜合使用使得系統(tǒng)的吞吐率獲得顯著提高。同時，用戶速率的提高以及HARQ技術(shù)的使用使得TCP/UDP性能得到改善，從而提高了業(yè)務(wù)性能。但是，業(yè)務(wù)性能的提高程度與業(yè)務(wù)模型有關(guān)。
作為WCDMA R5版本高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增強技術(shù)，HSDPA通過采用時分共享信道以及快速鏈路調(diào)整、集中調(diào)度、HARQ等技術(shù)提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐率以及業(yè)務(wù)性能，同時保證系統(tǒng)的前向兼容，除在RBS增加相應(yīng)的MAC模塊外，不對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)帶來其它影響，從而有利于系統(tǒng)的靈活部署。
----《通信產(chǎn)業(yè)報》
