作者：樊國君

    對高速移動分組數據業務的支持能力是3G系統最重要的特點之一。WCDMAR99版本可以提供384Kbps的數據速率，這個速率對于大部分現有的分組業務而言基本夠用。

    然而，對流量和時延要求較高的數據業務如視頻、流媒體和下載等，需要系統提供更高的傳輸速率和更短的時延。

    為了更好地發展數據業務，3GPPR5從這兩方面對空中接口做了改進，引入了HSDPA技術。HSDPA(HighSpeedDownlink Packet access)是WCDMA的增強型無線技術，即高速下行分組接入。HSDPA采用了自適應調制和編碼(AMC)、混合自動重傳請求(HARQ)和快速調度等要害技術，在不改變已經建設的WCDMA網絡結構的情況下，把下行數據業務峰值速率提高到14Mb/s，同時可以把當前無線頻譜中的系統數據容量提高一倍以上，是WCDMA網絡建設后期提高下行容量和數據業務速率的一種重要技術。

    1、HSDPA的物理層實現

    為了實現HSDPA的功能特性，在物理層規范中引入了三種新的信道。

    1.1高速下行鏈路共享信道(HS-DSCH)

    在下行鏈路方向承載用戶數據。與R99已有的信道相比，HS-DSCH有許多獨特之處。傳輸時間間隔(TTI)或交織周期定義為2ms，使得在重傳過程中終端和NODE-B之間可以有較短的往返時延。引入如16QAM的更高階的調制方案及降低編碼冗余增加了瞬時的峰值數據速率。從碼域看，SF固定為16，多碼傳輸和不同用戶間的碼復用都是可能出現的，終端最大可用碼數為15。

    1.2高速共享控制信道(HS-SCCH)

    承載必須的物理層控制信息，以確保能夠對HS-DSCH上的數據進行解碼。假如發生認為是錯誤的數據包而需要重傳時，還有可能要對HS-DSCH上發送的數據進行物理層合并。

    1.3上行鏈路高速專用物理控制信道(HS-DPCCH)

    承載上行鏈路中必要的控制信令，即ARQ確認(肯定和否定)和下行鏈路質量反饋信息。

    2、HSDPA的要害技術

    2.1自適應調制和編碼(AMC)

    AMC(AdaptiveModulationandCoding)的基本原理就是網絡側根據當前無線信道的質量狀況和網絡資源的使用情況選擇最佳的下行鏈路調制和編碼方式，從而盡可能增大終端用戶的數據吞吐量，降低傳輸遲延。用戶在理想信道條件下選擇高階調制和高速率的信道編碼方式來傳送用戶數據，例如16QAM調制和3/4編碼速率，從而得到較高的傳輸速率；用戶處于不太理想的信道條件下則選取低階調制方式和低速率的信道編碼方案，例如QPSK調制和1/4編碼速率，從而保證通信質量。

    2.2混合自動重傳請求(HARQ)

    HARQ(HybridAutomaticRepeatRequest)是將前向糾錯編碼(FEC)和自動重傳請求(ARQ)相結合的技術。在無線傳輸環境下，信道噪聲和由于移動性帶來的衰落以及其他用戶的干擾使得信道傳輸質量較差，為保證通信質量，就必須對數據分組加以保護，這種保護主要采用前向糾錯編碼(FEC)，即在分組中傳輸額外的比特開銷。FEC提高了傳輸的可靠性，但當信道情況較好時，由于糾錯比特過多，反而降低了吞吐量。ARQ是一次數據傳輸失敗就要求重傳的一種傳輸機制，ARQ在誤碼率不是很高的情況下可以得到理想的吞吐量，但會引起時延。HARQ將FEC和ARQ結合起來，在發送的每個數據包中含有糾錯和檢錯的校驗比特，假如接收包中出錯的比特數目在糾錯能力之內，則錯誤被自行糾正；當差錯嚴重，已超出FEC的糾錯能力時，則讓發端重發。HARQ能夠自動地適應信道條件的變化并且對測量誤差和時延不敏感。

    2.3快速調度(FastScheduling)

    NodeB中新增的MAC-hs功能實體負責HSDPA的快速分組調度和HS-DSCH信道的實時控制。分組調度算法控制著共享資源的快速分配，在很大程度上決定了AMC和HARQ的效率和性能。根據無線信道的質量狀況和等待發射的數據量以及業務的優先等級等因素，分組調度算法快速地實現共享資源的最優分配。HSDPA技術為了能更好地適應無線信道的快速變化，將調度功能單元放在NodeB中而不是RNC中，傳輸時間間隔也因此縮短到2ms以內。

    實際上，以上三種技術都屬于鏈路自適應技術，以這種技術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。

    3、HSDPA的演進

    HSDPA是在3GPPR5標準中引入的，可以顯著提高WCDMA下行鏈路分組數據的吞吐量。HSDPA的進一步增強可以增加用戶的比特速率和小區吞吐量。在3GPPR6中，將引入天線陣列處理技術，進一步改進下行鏈路性能，使峰值數據速率達到30Mb/s。

    在Node-B中應用多個發射天線，在終端中應用多個接收天線，可以提高HSDPA的比特速率，這項技術稱為多輸入多輸出技術(MIMO)。更高的數據速率可以采用下面兩種方法中的一種達到：

    ●改進天線發射和接收分集來提高信道質量：

    ●在不同的天線上對擴頻序列進行再利用。為了區分同一擴頻碼字上的多個子數據流，終端采用多天線和空間信號處理技術。

    隨著HSDPA技術的成熟和發展，其良好的應用前景和平滑的演進能力正在引起越來越多人們的熱切關注。作為后3G時代的主流技術之一，很多人甚至將HSDPA稱為3.5G技術。目前，很多移動運營商都在高度關注它的進展，眾多通信產品供給商也都開始啟動了HSDPA技術的商用化進程。