一、HSDPA技術(shù)的產(chǎn)生動因

當(dāng)時在3G的三大標(biāo)準(zhǔn)的角逐中，WCDMA商用在運(yùn)營商的支持?jǐn)?shù)量上取得了領(lǐng)先，但在其網(wǎng)絡(luò)所支持的數(shù)據(jù)速率上卻長期停留在理論上的384kbps水平。與此形成鮮明對照的是，在韓國、日本等國家實(shí)現(xiàn)商用的CDMA2000 1X EV-DO網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了2.4Mbps的峰值速率，其寬帶接入服務(wù)能為客戶提供300kbps~500kbps平均下載速率，這足以與有線寬帶的速率相媲美。

比較而言，同為已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商用的3G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，面對現(xiàn)有的3G業(yè)務(wù)，WCDMA已經(jīng)稍顯力不從心，在數(shù)據(jù)傳輸速率上的巨大落差，以及由此帶來的業(yè)務(wù)能力上的弱勢，自然使得WCDMA陣營不甘落后，必須尋找一種趕超CDMA2000 1X EV-DO的有力武器。

HSDPA（High Speed Downlink Packages Access，高速下行分組接入)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)不對稱的需求提出來的，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)。

二、HSDPA技術(shù)及其新特點(diǎn)

為改善WCDMA系統(tǒng)性能，HSDPA在無線接口上作出了大量變化，這主要影響到物理層和傳輸層，這些主要變化表現(xiàn)如下表2所示。HSDPA無線幀(在WCDMA結(jié)構(gòu)中實(shí)際是子幀)長2ms，相當(dāng)于當(dāng)前定義的三個WCDMA時隙。一個10ms WCDMA幀中有五個HSDPA子幀。用戶數(shù)據(jù)傳輸可以在更短的時長內(nèi)分配給一條或多條物理信道。從而允許網(wǎng)絡(luò)在時域及在碼域中重新調(diào)節(jié)其資源配置。

表2：HSDPA對無線接口上作出的變化

1、下行傳輸信道編碼

HS-DSCH從WCDMA R99引入的下行共享信道(DSCH)演變而來，允許在時間上復(fù)用不同的用戶傳輸。為有效實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率和更高的頻譜效率，DSCH中的快速功率控制和可變展寬系數(shù)，在R5中被代之以HS-DSCH上的短分組長度、多碼操作和AMC以及HARQ等技術(shù)。

根據(jù)R99 1/3增強(qiáng)編碼器，信道編碼一直采用1/3速率。但是，根據(jù)兩階段HARQ速率匹配流程中應(yīng)用的參數(shù)，有效的碼速率會變化。

在這一過程中，信道編碼器輸出上的位數(shù)與HS-DSCH上映射的HS-PDSCH的總位數(shù)相匹配。HARQ功能通過冗余版本(RV)參數(shù)控制。輸出上確切的位集取決于輸入位數(shù)、輸出位數(shù)和RV參數(shù)。在使用一個以上的HS-PDSCH時，物理信道分段功能在不同物理信道之間劃分比特位。它對每條物理信道單獨(dú)進(jìn)行交織。

HSDPA采用正交相移鍵控調(diào)制(WCDMA中規(guī)定的技術(shù))，在無線電條件良好時，采用16正交幅度調(diào)制(16QAM)。

2、下行物理信道結(jié)構(gòu)

物理信道的第一個時隙承載HS-PDSCH接收的關(guān)鍵信息，如信道化代碼集和調(diào)制方案。在收到第一個時隙后，UE只有一個時隙解碼信息，準(zhǔn)備接收HS-PDSCH。

映射到一個HS-DSCH上的HS-PDSCHs(或碼信道)數(shù)量可能會在1~15之間明顯變化。它使用正交可變展寬系數(shù)(OVSF)代碼。多碼數(shù)量和從給定HS-DSCH上映射的HS-PDSCH的相應(yīng)偏置信息在HS-SCCH上傳送。偏置(0)時的多碼(P)分配如下：

Cch，16，0…Cch，16，O+P-1。第二個時隙和第三個時隙承載HS-DSCH信道編碼信息，如傳輸碼組長度、HARQ信息、RV和星座版本及新的數(shù)據(jù)指示符。使用16位UE標(biāo)識涵蓋三個時隙的數(shù)據(jù)。

3、自適應(yīng)調(diào)制和編碼

鏈路適配是HSDPA改善數(shù)據(jù)吞吐量的一種重要途徑。采用的技術(shù)是自適應(yīng)調(diào)制和編碼(AMC)。在每個用戶傳輸過程中，把系統(tǒng)的調(diào)制編碼方案與平均信道條件相匹配。傳輸?shù)男盘柟β试谧訋芷谄陂g保持不變，它改變調(diào)制和編碼格式，以與當(dāng)前收到的信號質(zhì)量或信號條件相匹配。在這種情況下，BTS附近地區(qū)的用戶一般會配置速率較高的高階調(diào)制(例如，有效碼速率為O.89的16QAM)，但隨著距BTS的距離增大，調(diào)制階和碼速率將下降。如前所述，可以采用1/3碼速增強(qiáng)編碼，通過各種速率匹配參數(shù)獲得不同的有效碼速率。

4、混合ARQ

混合自動重復(fù)請求(HARQ)技術(shù)把前饋糾錯(FEC)和ARQ方法結(jié)合在一起，保存以前嘗試失敗中的信息，用于未來解碼中。HARQ是一種暗示鏈路適配技術(shù)。AMC采用明示的C/I或類似措施，設(shè)置調(diào)制和編碼格式，而HARQ則采用鏈路層確認(rèn)制定重傳決策。從另一個角度講，AMC提供了粗?jǐn)?shù)據(jù)速率選擇，而HARQ則根據(jù)信道條件提供數(shù)據(jù)速率微調(diào)功能。

5、分組調(diào)度功能

除信道編碼及物理層和傳輸層變化外，HSDPA還實(shí)現(xiàn)了另一個變化，以支持快速傳送分組。它把分組調(diào)試功能從網(wǎng)絡(luò)控制器移到了Node-B(BTS)中的MAC層。分組調(diào)度算法考慮無線信道條件(根據(jù)涉及的所有UE的CQI)和傳輸?shù)讲煌脩舻臄?shù)據(jù)數(shù)量。

三、關(guān)于HSPA技術(shù)演進(jìn)

1、3GPP的技術(shù)演進(jìn)過程

3 GPP對HSPA的演進(jìn)確定了下述3個階段：

第1階段：基本HSDPA（R5）

HSDPA（R5）引進(jìn)一些新的基礎(chǔ)特性，包括：由控制信道支持的高速下行共享信道；自適應(yīng)調(diào)制（QPSK與16QAM）和速率匹配；基站的共享媒體高速訪問控制（MAC-hs）。下行峰值速率可達(dá)10Mb/s以上。

第2階段：HSDPA+HSUPA（R6）

HSDPA+HSUPA(R6)將引入基于波束成形技術(shù)的智能天線和多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)的天線陣列處理技術(shù)、增加了E-DCH信道，通過優(yōu)化HSDPA使其峰值速率提高到30Mb/s，而高速上行分組接入（HSUPA，High Speed Uplink Packed Access）的峰值速率可達(dá)5.76Mb/s。HSUPA綜合干擾情況和基站處理資源狀態(tài)來調(diào)度上行UE的數(shù)據(jù)速率，提高上行專用傳輸信道性能；同時通過HARQ（Hybrid ARQ，混合自動重傳請求）提高空中接口的茁壯性。HSUPA的引入將使網(wǎng)絡(luò)在上、下行鏈路速率達(dá)到相對平衡，以利于開拓新業(yè)務(wù)。

第3階段：HSOPA（R7）

3GPP利用OFDM技術(shù)和64QAM調(diào)制使HSOPA（HSOPA，High Speed OFDM Packed Access，基于OFDM的高速分組接入）的峰值速率達(dá)到50Mb/s以上。采用的技術(shù)包括：結(jié)合更高調(diào)制方案和陣列處理的正交頻分復(fù)用（OFDM）物理層；具有快速調(diào)度算法的MAC-hs/OFDM，根據(jù)空中接口質(zhì)量為每一個終端選擇專用子載波，從而優(yōu)化傳輸性能；利用作為控制實(shí)體的多標(biāo)準(zhǔn)MAC (Mx-MAC)，實(shí)現(xiàn)正交頻分多址（OFDMA）和碼分多址（CDMA）信道間的快速交換。

2、我國的標(biāo)準(zhǔn)化

我國結(jié)合3GPP對于WCDMA的HSPA技術(shù)（包括HSDPA和HSUPA）的分階段研究成果，發(fā)布了相對于無線子系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)要求的通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，直到第三階段技術(shù)要求中引入了HSDPA技術(shù)的要求；到第四階段引入了HSPA（即包括HSUPA技術(shù)）的要求；到第五階段引入了增強(qiáng)型高速分組接入（HSPA+）的技術(shù)要求；目前已發(fā)布到第七階段。

欲詳細(xì)了解我國相關(guān)上述通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)索引的請進(jìn)入。

欲進(jìn)一步了解HSPA相關(guān)技術(shù)參數(shù)的請進(jìn)入。