技術(shù)針對(duì)用戶高速下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的要求，基于鏈路自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)和混合ARQ技術(shù)來(lái)獲得更高的流量和高峰值速率、減少傳輸?shù)却龝r(shí)間。

由于采用新的技術(shù)，使得HSDPA在流量和覆蓋上與基于R99協(xié)議的PS業(yè)務(wù)存在著一定的差別。HSDPA（High Speed Downlink Packet Access）高速下行分組接入，是一種移動(dòng)通信協(xié)議，亦稱為3.5G（3?G）。該協(xié)議在WCDMA下行鏈路中提供分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在一個(gè)5MHz載波上的傳輸速率可達(dá)8-10 Mbit/s（如采用MIMO技術(shù)，則可達(dá)20 Mbit/s）。在具體實(shí)現(xiàn)中，采用了自適應(yīng)調(diào)制和編碼（AMC）、多輸入多輸出（MIMO）、混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求（HARQ）、快速調(diào)度、快速小區(qū)選擇等技術(shù)。

二、 HSDPA關(guān)鍵技術(shù)描述

HSDPA（高速下行分組接入，High Speed Downlink Packages Access）技術(shù)是實(shí)現(xiàn)提高WCDMA網(wǎng)絡(luò)高速下行數(shù)據(jù)傳輸速率最為重要的技術(shù)，是3GPP在R5協(xié)議中為了滿足上下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不對(duì)稱的需求提出來(lái)的，它可以在不改變已經(jīng)建設(shè)的WCDMA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，大大提高用戶下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率（理論最大值可達(dá)14.4Mbps），該技術(shù)是WCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中提高下行容量和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率的一種重要技術(shù)。在未來(lái)幾年內(nèi)，數(shù)據(jù)服務(wù)將會(huì)取得大幅度增長(zhǎng)，并成為第三代（3G）移動(dòng)通信的主要應(yīng)用和主要收入。目前日本和韓國(guó)的3G經(jīng)營(yíng)商已經(jīng)在體驗(yàn)3G服務(wù)中獲得了巨大的成功。日本DoCoMo公司于2001年推出的WCDMA-FOMA服務(wù)所創(chuàng)造的收入已經(jīng)占到其總收入的20%以上，截止到2004年5月已擁有400萬(wàn)用戶。韓國(guó)電信公司（SKT）2003年第3季度，在部署了1xEV-DO網(wǎng)絡(luò)之后，該公司數(shù)據(jù)服務(wù)收入占據(jù)每用戶平均收入（ARPU）值的比例上升到了34%。

表 1 HSDPA與R99關(guān)鍵技術(shù)對(duì)比

HSDPA使用服務(wù)小區(qū)更新即硬切換。HS-PDSCH信道不支持軟切換，因此沒有切換增益。處于小區(qū)邊緣的HSDPA用戶可以使用硬切換或者使用CELL_DCH（HS-PDSCH）到CELL_DCH（DCH）狀態(tài)遷移的方式進(jìn)行小區(qū)切換。

16QAM調(diào)制方式可以大大提高系統(tǒng)的頻譜效率。

AMC使得Node B能夠根據(jù)UE反饋的信道狀況及時(shí)地調(diào)整不同的調(diào)制方式（QPSK、16QAM）和編碼速率，從而使得數(shù)據(jù)傳輸能及時(shí)跟上信道的變化狀況，這是一種較好的鏈路自適應(yīng)技術(shù)。

HARQ（Hybrid Automatic Repeat Request ） 混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求。數(shù)據(jù)通信最初是在有線網(wǎng)上發(fā)展起來(lái)的，通常要求較大的帶寬和較高的傳輸質(zhì)量。對(duì)于有線連接，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃允峭ㄟ^(guò)重傳來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)前一次嘗試傳輸失敗時(shí)，就要求重傳數(shù)據(jù)分組，這樣的傳輸機(jī)制就稱之為ARQ（自動(dòng)請(qǐng)求重傳）。在無(wú)線傳輸環(huán)境下，信道噪聲和由于移動(dòng)性帶來(lái)的衰落以及其他用戶帶來(lái)的干擾使得信道傳輸質(zhì)量很差，所以應(yīng)該對(duì)數(shù)據(jù)分組加以保護(hù)來(lái)抑制各種干擾。這種保護(hù)主要是采用前向糾錯(cuò)編碼（FEC），在分組中傳輸額外的比特。然而，過(guò)多的前向糾錯(cuò)編碼會(huì)使傳輸效率變低。因此，一種混合方案HARQ，即ARQ和FEC相結(jié)合的方案被提出了。

Bit Scrambling可以避免在傳輸中產(chǎn)生長(zhǎng)“0”/“1”的情況，從而可以減少傳輸及接收錯(cuò)誤，比特加擾不影響傳輸帶寬。

MAC-hs流控功能使得RNC發(fā)送到Node B的數(shù)據(jù)流量保持在一定的狀態(tài)，不會(huì)因?yàn)镹ode B的緩沖不夠而導(dǎo)致待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)丟失。每當(dāng)RNC有數(shù)據(jù)需要發(fā)送到Node B時(shí)，RNC會(huì)先發(fā)送請(qǐng)求到Node B，只有Node B的緩沖池有一定空閑空間時(shí)才允許RNC發(fā)送數(shù)據(jù)。

三、 HSDPA鏈路預(yù)算分析

由此，我們可以對(duì)預(yù)算過(guò)程進(jìn)行分析，得到不同速率情況下的覆蓋效果變化分析，如圖1所示。在進(jìn)行預(yù)算過(guò)程仿真之后，我們可以考慮利用仿真平臺(tái)仿真得到較低速率HSDPA信道連續(xù)覆蓋的覆蓋距離，對(duì)HSDPA的城區(qū)覆蓋情況進(jìn)行評(píng)估。

圖 1 小區(qū)平均最低的吞吐率和覆蓋比例的關(guān)系圖

在圖 1中，可以看出當(dāng)HSDPA業(yè)務(wù)信道的速率降到250～300kbps左右時(shí)，可以覆蓋到密集城區(qū)的小區(qū)邊沿，就是說(shuō)可以形成100%的連續(xù)覆蓋。根據(jù)實(shí)際可能的無(wú)線環(huán)境恰當(dāng)設(shè)置正交因子，可以得到如圖1所示的典型的小區(qū)最低平均流量和覆蓋比例的關(guān)系變化圖。當(dāng)HSDPA覆蓋率加大時(shí)，相當(dāng)于UE會(huì)遠(yuǎn)離基站，此時(shí)需要HSDPA對(duì)承載速率進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)降低速率以滿足UE對(duì)業(yè)務(wù)的質(zhì)量要求，降低系統(tǒng)的流量。從圖 1可以看到，當(dāng)UE處于基站近點(diǎn)的時(shí)候，小區(qū)的HSDPA的流量明顯上升，可以發(fā)揮出HSDPA的高速下載功能。

從圖 2可以看出，當(dāng)用戶收到的外來(lái)干擾較小的時(shí)候，在保證一定的覆蓋率的情況下，HSDPA支持的極限流量就越大。所以為了保證HSDPA的資源充分利用，通過(guò)接納控制使得處于有利位置的UE獲得HSDPA資源，對(duì)于遠(yuǎn)離基站、信道環(huán)境惡劣的UE，可以通過(guò)降低HSDPA的信息速率或者將信道切換到其他專用信道的PS業(yè)務(wù)承載來(lái)處理。

圖2不同外來(lái)干擾對(duì)HSDPA流量/覆蓋率的影響

四、 HSDPA系統(tǒng)仿真分析

由于HS-PDSCH使用SF=16的擴(kuò)頻因子，其處理增益要小一些，因此其系統(tǒng)覆蓋半徑比CS12.2k話音（SF=128）要小，但比PS384k（SF=8）大。基本上可以認(rèn)為HSDPA的系統(tǒng)覆蓋半徑與R99的低速PS業(yè)務(wù)一致。

通過(guò)系統(tǒng)仿真結(jié)果可以得到，HSDPA在低速業(yè)務(wù)時(shí)（例如250～300kbps），基本可以達(dá)到與12.2k語(yǔ)音業(yè)務(wù)的同心圓覆蓋，這是因?yàn)镠SDPA可以為一個(gè)鏈接提供較大的信道功率。城區(qū)建站一般的小區(qū)半徑是700米左右，在這個(gè)范圍內(nèi)，可以認(rèn)為HSDPA的低速業(yè)務(wù)是可以全網(wǎng)覆蓋的。

圖 3 HSDPA與R99 PS384k業(yè)務(wù)流量/覆蓋比較

圖3分析了R99（384k）和HSDPA在覆蓋與流量上的區(qū)別。圖中紅線代表R99的流量，由于碼資源受限，因此在UE靠近基站時(shí)，R99的流量達(dá)到上限（7×384k）后就不會(huì)再增加，如果不考慮碼資源受限，則R99的流量曲線見紅色虛線。

從圖 3可以看到，在近點(diǎn)，HSDPA的流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于R99。在45％半徑左右的位置，HSDPA性能下降到與R99相仿的水平，當(dāng)?shù)?0％，進(jìn)入R99的切換區(qū)，因此R99獲得切換增益，流量得到補(bǔ)償，因此維持在一個(gè)比較穩(wěn)定的水平。而HSDPA沒有切換，因此在遠(yuǎn)端其流量將急劇下降。

五、 HSDPA組網(wǎng)

對(duì)于未來(lái)的WCDMA業(yè)務(wù)，需要網(wǎng)絡(luò)提供從低速率的語(yǔ)音，到高速率下載等多樣化的服務(wù)。從以上章節(jié)的分析得知，HSDPA的特點(diǎn)是在近點(diǎn)可以提供極大的系統(tǒng)流量，但是為了達(dá)到遠(yuǎn)點(diǎn)的覆蓋，HSDPA的流量?jī)?yōu)勢(shì)將不明顯。因此在做網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)候，詳盡分析業(yè)務(wù)需求，合理規(guī)劃HSDPA與傳統(tǒng)的DCH PS業(yè)務(wù)的覆蓋范圍，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，這是使用HSDPA技術(shù)組網(wǎng)的關(guān)鍵。

圖 4 HSDPA頻率使用策略

中興通訊HSDPA主要支持雙載方式，部分支持單載方式。HSDPA單載方式是指HSDPA用戶和其他用戶使用同樣的載頻，若輔以高級(jí)無(wú)線資源管理算法，HSDPA用戶可以利用小區(qū)剩余資源。

在高速業(yè)務(wù)用戶集中并且頻率資源豐富的重點(diǎn)地區(qū)，可以使用雙載頻建網(wǎng)方式，即HSDPA單頻組網(wǎng)，所有的高速用戶在基站近點(diǎn)使用HSDPA能夠大大提升系統(tǒng)流量，并且因?yàn)槭褂貌煌念l點(diǎn)，從而對(duì)同覆蓋的DCH PS業(yè)務(wù)影響不大。

在頻率資源緊張且HSDPA業(yè)務(wù)要求不是很高的環(huán)境中，可以考慮使用HSDPA與R99使用同頻組網(wǎng)，既可以解決對(duì)某些重要用戶對(duì)高速業(yè)務(wù)的需求，又可以節(jié)約寶貴的頻率資源。在近點(diǎn)處，用戶使用HSDPA提高用戶數(shù)據(jù)流量；當(dāng)用戶移動(dòng)到基站覆蓋的遠(yuǎn)點(diǎn)處，HSDPA用戶轉(zhuǎn)換為DCH PS業(yè)務(wù)；當(dāng)用戶移到另一個(gè)基站的HSDPA覆蓋區(qū)時(shí)，可以將DCH PS業(yè)務(wù)切換到HS-DSCH信道，重新轉(zhuǎn)化為HSDPA業(yè)務(wù)。

由于中興通訊的WCDMA系列化產(chǎn)品是基于先進(jìn)的R4協(xié)議開發(fā)，與R99協(xié)議相比，可以非常方便地將系統(tǒng)升級(jí)到支持HSDPA。例如HSDPA的載頻控制、接納控制、功率控制、傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，無(wú)需硬件改動(dòng)，只要軟件升級(jí)就可以完成版本升級(jí)。

六、 結(jié)束語(yǔ)

HSDPA由于其技術(shù)特性，能夠在基站近點(diǎn)提供較大的流量，與R99相比有著明顯的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)本文對(duì)HSDPA的流量與覆蓋的研究，可以得到HSDPA業(yè)務(wù)的使用策略和組網(wǎng)方案，通過(guò)完備的系統(tǒng)設(shè)備升級(jí)方案，發(fā)揮HSDPA業(yè)務(wù)與傳統(tǒng)的DCH PS業(yè)務(wù)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，量身打造不同實(shí)際環(huán)境下的WCDMA精品網(wǎng)絡(luò)。