作者：顧群

    隨著2004年以來全球WCDMA市場大規模地啟動，R99和R4版本的WCDMA在數據傳輸速率上的不足逐漸顯露出來。

    通常情況下，單個WCDMA用戶的下行傳輸速率僅達384Kbit/s，與人們設想中的3G相差甚遠。另外，近年來移動數據業務的快速發展也對移動網數據傳輸能力提出了更高的要求，單靠R99、R4版本的WCDMA已不能滿足用戶的需求。此外，來自CDMA20001xEV-DO以及WiMAX的壓力也推動著3G技術不斷發展。HSDPA作為WCDMA的自然升級應用戶需求，立即在中國3G發展進入最終倒計時階段，成為業界關注的焦點。

    對HSDPA的技術應用進行探討，無論是給運營商還是普通用戶都會帶來好處。對于運營商來說，HSDPA可以提高WCDMA和TD-SCDMA網絡數據容量和頻譜效率、建成高性價比的網絡，降低每比特傳輸成本；對于普通用戶來說，他們可獲得更高的數據傳輸速率、更短的服務響應時間、更高的服務可靠性。

    1、HSDPA的概念與技術特點

    HSDPA（高速下行分組接入），是WCDMA的演進技術，是在2002年凍結的3GPPR5版本中，為了增強下行非實時分組業務的吞吐量，提高無線接入側的頻譜效率，以滿足更高傳輸速率或流媒體類型業務，以及上/下行數據業務不對稱的需求而提出的一種調制解調算法。與以往的技術相比，它主要具有以下特點：

    （1）共享信道傳輸

    在3GPPR5中，為支持高速業務，HSDPA引入了新的傳輸信道——高速下行共享信道（HS-DSCH），以支持增強的交互類、后臺類及流媒體類接入承載服務，使編碼和功率資源更有效地使用。

    （2）高階調制

    3GPPR99中規定了下行傳輸采用QPSK調制方式，但HS-DSCH可使用16QAM調制方式提供更高的數據速率，且更加有效地利用頻率。

    （3）更短的時間間隔（TTI）

    共享碼源中的信道碼每2毫秒進行一次動態分配，減少了環路時間（RTT），極大地提高了鏈路適配性能。

    （4）快速鏈路適配

    快速鏈路適配性能體現在系統根據瞬間變化的無線環境調整傳輸參數，并在信道條件答應的條件下采用高階調制方式。以這種方式處理短時間內數據速率變化的業務，比功率控制方式更有效。

    （5）快速調度

    快速調度性能決定了在給定時間內共享信道給用戶使用時，其目的是將信道資源用于無線條件最好的用戶。

    （6）快速混合自動重傳請求

    利用快速混合自動重傳請求性能，用戶在解碼前能夠快速請求丟失的信息和合并信息（軟合并方式），提高容錯能力。

    HSDPA可將WCDMA下行速率從384Kbit/s提升到14.4Mbit/s（峰值速率），系統容量增加2～3倍，時延大大降低。HSDPA是基于現有WCDMA網絡的演進，將繼續使用WCDMA的頻率而無需單獨的載頻。引入HSDPA只需在WCDMA無線網絡部分作相應升級，而整個網絡架構及整個核心網絡保持不變。具體來講，2002年以前供貨的WCDMA設備過渡到HSDPA，需硬件升級（在歐洲和其他一些使用較早版本的國家，WCDMA基站升級到HSDPA成本較高，我國則不存在這個問題），上市較晚的設備升級到HSDPA只需更新軟件。

    2、HSDPA業務能力分析

    HSDPA不但使用戶在移動的情況下享受到與固定寬帶相當甚至更好的業務體驗，還為用戶提供了更廣范圍內的漫游功能。此外，HSDPA有助于改變移動業務收入結構，使目前以話音業務收入為主的移動業務轉為以數據業務收入為主。

    （1）大大提高用戶的使用體驗

    HSDPA能夠提供眾多對用戶有吸引力的業務，如DVD質量的電影和視頻、高清楚的交互式游戲、多媒體音樂頻道、“pushtowatch”業務、發送大型E-mail附件等。從此前各設備商的測試情況來看，采用HSDPA后，圖片及視頻短片的下載速度與使用WCDMA時相比均有明顯提高。尤其是視頻短片的下載速度，提高幅度非常大，下載一個3M的視頻短片，節約時間54.9秒，節省時間的比例高達81%。業務下載速率的提高，可大大改善用戶的使用體驗，對運營商的業務推廣起積極的作用，有助于提高運營商的ARPU值。

    （2）運營商的傳輸成本大幅降低

    HSDPA技術的采用可大幅提升運營商的基站效率，在同樣5MHz的頻段中傳輸更多流量，使得HSDPA的傳輸成本較R99版更為低廉。據估算，HSDPA的傳輸成本最低為0.02美元/MB，相對于R99的0.07美元/MB以及GPRS的0.42美元/MB要少很多，這將有助于提高運營商移動數據業務的獲利率。HSDPA各項技術的傳輸成本情況，如表1所示。

    表1  各項技術的傳輸成本情況比較

    HSDPA不但有效地保護了運營商的投資成本（CAPEX），還大大增加了運營商的業務范圍，為提高ARPU值創造了可能。可以說，HSDPA是3G和WCDMA運營商采取的一種既具有前瞻性又具有保護作用的發展策略，也是未來其發展的必然選擇。

    3、HSDPA標準化進展

    HSDPA的發展分為三階段，即基本HSDPA階段、增強HSDPA階段以及HSDPA進一步演進階段，如表2所示。

    表2  HSDPA的發展階段

    HSDPA的基本階段即通過采用AMC、HARQ及快速資源調度等先進技術實現下行峰值速率為14.4Mbit/s，該標準在3GPPR5版本中定義。而增強階段的HSDPA則在R6版本中進行了說明，其目的是將峰值數據速率提高到30Mbit/s，要害技術主要包括快速小區選擇（FCS）、多輸入多輸出技術（MIMO）和空時編碼技術（STC）。

    截止目前，HSDPA的第一、二階段的標準化工作已經完成，第三階段的標準化工作也日趨完善。第三階段的目標是通過引進新型空中接口提高數據傳輸速率。其中的要害技術包括正交頻分復用（OFDM）技術和64QAM調制方式，它們的引入將使系統峰值速率達到50Mbit/s以上。其主要的新特性包括采用結合更高調制方案、陣列處理的OFDM物理層及根據空中接口質量為用戶設備選擇專用子載波的特點進行選擇的快速調度算法等，從而達到優化傳輸性能的目標。此外，2006年3月份的3GPP全會上，3GPP還成立了HSPA（HSDPA+HSUPA）的繼續演進項目E-HSPA（增強型高速數據接入），并獲得眾多運營商和設備制造商的認同。

    截至到2006年二季度，各設備廠商可供測試和商用的HSDPA產品整體仍處于第一階段，不過愛立信、北電等廠商已經開始了第二階段的設備測試，預計商用設備將在年內問世。在建立HSDPA市場之后才可能會進一步開展引入HSUPA的工作。

    4、HSDPA設備研發進展

    截止2006年6月12日，全球提供和支持HSDPA的網絡設備和終端設備廠商共計53家。

    （1）系統設備廠商

    全球大部分WCDMA系統設備廠商。如諾基亞、愛立信、北電、華為、中興、NEC、和朗訊（阿爾卡特）等廠商的產品在硬件上都已具備了處理HSDPA功能的能力（如16QAM、緩沖器及處理器的性能等），通過軟件升級/內置信道板即可支持HSDPA。但從目前商用現狀看，諾基亞、愛立信的實力明顯領先于其他廠商，并已在全球多個國家地區獲得20多個商用合同；北電、華為、NEC、和朗訊（阿爾卡特）等設備廠商近幾個月來也相繼在HSDPA商用測試中取得突破性進展，不斷獲得新的HSDPA商用合同。隨著全球各運營商的測試相繼完成，預計各設備廠商都將在今年下半年將會實現規模突破。

    （2）終端設備廠商

    與系統設備環節相比，HSDPA終端的商用進程要稍微滯后一些。目前，WCDMA手機廠商均已陸續開始推出HSDPA終端設備，但由于制定HSDPA規格的3GPP按照傳輸速度規定了12種“類別”，鑒于技術實現的復雜度，因此終端廠商會分階段地推出其產品，可見，最早的HSDPA終端產品將是數據卡，然后才是手機終端，這與WCDMA有所不同。預計到2006年三季度HSDPA有望開始集成到筆記本電腦中。截止2006年6月12日，共有18家終端設備廠商推出了43款HSDPA終端設備，此外還有部分廠商推出了部分調制解調器、路由器和其他接入設備。

    （3）終端芯片廠商

    隨著HSDPA進程的深入，HSDPA芯片市場也逐漸升溫。目前，高通公司已推出MSM6275、MSM6280等多個HSDPA芯片組。其中，MSM6280芯片組的下行速度最高可達7.2Mbit/s，單片基帶支持WCDMA（UMTS）/HSDPA與GSM/GPRS/EDGE（EGPRS）標準，集成了先進的視頻、音頻、圖像及3D圖形功能等多媒體特性。此外，其他半導體廠商紛紛介入。如飛思卡爾公布其第三代3G平臺i.300-30可支持3.6Mbit/s速率的HSDPA傳輸，杰爾公布推出3.6Mbit/s HSDPA芯片組，英飛凌則面向中端多媒體電話市場推出7.2 Mbit/s HSDPA處理器樣品。此外，博通、飛利浦半導體、ADI和TI都表示正在開發HSDPA解決方案并計劃在2006年推出商用芯片組。

    中國本土芯片廠商也積極跟進HSDPA芯片研發。2006年1月，天碁科技推出基于HSDPA（2.8Mbit/s）的TD-SCDMA商用芯片組及終端解決方案。并在其TD-SCDMA終端解決方案平臺上演示了HSDPA高速數據下載，同時也展示了基于天碁科技芯片解決方案的三星可視電話手機。而凱明也表示2006年會開發出基于TD-SCDMA的HSDPA終端芯片。

    HSDPA支持高速數據業務的能力不但為運營商帶來無限商機，同時也將為產業鏈上各個環節帶來新的機遇，包括設備供給商、終端制造商和內容提供商等。但HSDPA給產業鏈上各個環節提供機遇的同時也帶來了挑戰。概括地說，由于HSDPA提供高速數據下載的新型業務，原有WCDMA商業模型需要改進，而且整個網絡規劃建設，包括話務模型、容量建設、業務集成、終端定制、資費策略等各個方面都將受到影響。

    5、HSDPA的全球商用情況

    HSDPA技術本身的特點順應了移動通信市場發展的需要——更高的容量、更低的成本以及更高的頻譜效率。因此，自從2005年11月Cingular的第一個HSDPA商用網絡問世以來，在設備商的大力推動下，HSDPA的發展步伐大大加快。隨著2006年各運營商的漸次展開商用網絡部署，HSDPA目前已在全球范圍內進入規模商用化階段。截止2006年6月12日，全球已有99家移動運營商計劃部署HSDPA網絡，目前32個HSDPA網絡在25個國家已開始商用。預計到2006年年底至少還有40個網絡將會開展商用。

    從目前全球HSDPA的商用情況來看，不同運營商因其發展的階段不同，其推出HSDPA的動機也不同。其中比較典型的有以下三類運營商：

    ①Cingular、和黃等：在某地區的3G市場上屬于后進入者，或者運營商本身實力沒有競爭對手強，從而在競爭中處于較為不利的地位，這類運營商希望盡快部署HSDPA，利用HSDPA較寬的帶寬扭轉不利的競爭局面。

    ②NTTDoCoMo、SKT等：已開通WCDMA網絡，且3G業務發展良好，它們希望通過HSDPA提供更好的業務，繼續保持較好的發展勢頭。

    ③T-Mobile、Vodafone等：在未部署WCDMA網絡之前就意識到WCDMA的帶寬有限，而HSDPA在這方面有著明顯的優勢，而且是3G技術演進的下一步目標。因而，他們希望直接部署HSDPA，獲得后發優勢。

    6、我國HSDPA發展前景展望

    雖然HSDPA尚未在我國實現商用，但我國的設備廠商和運營商都在積極推動HSDPA的發展進程。

    目前，中興和華為都已推出了完全商用的HSDPA系統設備和支持HSDPA的終端設備。其中，華為的HSDPA設備已在香港和葡萄牙等地商用，并在全球多個運營商中進行測試。中興還沒有迎來產品商用的收獲時期，但隨著在各運營商中的測試相繼完成，預計今年下半年也將實現規模突破。此外，我國大唐、鼎橋和普天等設備廠商也已表示在2006年逐步推出HSDPA的產品。

    雖然受3G牌照和運營商重組等多方面的影響，但中國移動、中國電信和中國網通等三大運營商都已經進行不同程度的HSDPA測試。其中，中國移動已提出了明確的HSDPA發展路線，2005年底，中國移動就與沃達豐聯手，共同制定了HSDPA的技術規范。目前，中國移動開始著手于組網建設和業務模式的研究?？梢哉f，我國移動運營商也已為HSDPA的商用做好了預備。但從我國移動通信市場發展的現狀來看，HSDPA商用進程仍然還面臨著一些現實的問題，如終端問題、與3G的高速無線網絡相匹配的應用等方面還沒有全面成型。這一問題還需要設備商和運營商，以及應用開發商在整個市場啟動以前就積極面對，并進行多方力量的合作。

    7、結束語

    移動通信技術的快速發展有著多方面的原因，但歸根結底還是取決于用戶的需求，HSDPA技術也不例外。此外，競爭需求也是HSDPA技術快速發展的根本動力之一。但從總體來看，目前的HSDPA技術大多還停留在演示和試驗階段，成熟的商業應用還未出現，從多用戶戶外試驗的情況來看，HSDPA要想從WCDMA平滑過渡，為了保證技術演進的平滑性，保護原有WCDMA網絡的投資，達到固定寬帶的性能，仍有不少技術問題需要克服。