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发信人: skale (空水澄鲜), 信区: Communication
标  题: HSDPA—移动宽带
发信站: BBS 哈工大紫丁香站 (Sun Oct 30 08:40:34 2005)

【2005-10-29 16:45】【刘衡萍】【信息产业部】
       HSDPA全称为高速下行链路分组接入，是WCDMA演进的第一阶段，其规范说明已在3
GPPWCDMAR5中公布。HSDPA基本上继承了3GPPR99（所谓的标准WCDMA）定义的许多性能，且
又大大地增强了移动数据传输下行链路的峰值速率和吞吐量（此外，刚刚萌芽的 EUDCH，
即增强上行链路数据通道，是WCDMA演进的第二阶段，适于上行链路上的增强）。

    一、HSDPA中的关键技术特征

    HSDPA是一种基于共享信道传输的数据技术，其重要特征是对无线通信环境变化的快速
反应，以及快速重发错误数据。

    HDSPA具有以下特征。

    共享信道传输：即不同的用户在时分和码分上动态共享同一蜂窝内的信道编码和传送
功率。

    更高效的调制技术：除了QPSK，HSDPA还采用了16QAM调制技术，其峰值速率能力是QP
SK（WCDMA3GPPR99在下行传输中采用的调制技术）的两倍，频带利用率将比QPSK更高。不
过，16QAM需要比QPSK更佳的无线信道条件。

    较短的传输时间间隔（TTI）：HSDPA采用了2ms的传输时间间隔TTI（R99中的TTI最小
为10ms）。

    快速链路自适应：HSDPA能快速跟踪信道变化情况和目前资源，选择最合适的下行链路
编码调制方案来实现速率的调整。

    快速调度：HSDPA追求系统级的最优调度机制，即系统根据所有用户的情况决定哪个用
户可以使用信道，以何种速率使用信道。

    快速混合ARQ（自动重复请求）：HSDPA提供更快的快速混合重传机制，采用增量冗余
技术，使得基站只需要重传出错的部分。

    二、HSDPA相比标准WCDMA

    的竞争优势

    HSDPA是WCDMA3G标准的增强版，可以在无线下行链路（从基站到移动台）上提供更高
的数据速率和更低的时延。因此，HSDPA的主要优势在于改善终端用户服务，即通过提供更
高的数据速率（可高达14Mbit/s）和更短的往返时间，让终端用户的下载时间大大缩短。
对于移动运营商来说，HSDPA还将系统容量扩大了，即与现有的3GWCDMA技术相比，HSDPA能
在同一个无线载频上服务更多的高速率用户，这从运营商的角度来说无疑是极具吸引力的
。

    ●将网络下行容量扩大2～3倍，降低数据流传送成本

    事实上，HSDPA是根据单个用户的无线环境，快速调节WCDMA下行链路中的调制和编码
方式，从而可以在好的无线环境下提供比标准WCDMA更快捷的数据流，其理论值可高达14M
bit/s（在真正的实际网络运营中通常每个用户的数据速率在1Mbit/s左右）。

    对于移动运营商来说，采用HSDPA通常可以提供至少两倍的网络下行容量，从而不仅可
以降低每M字节数据流的传送成本，还可以增加系统平均容量、提高单个用户的下行数据服
务性能，包括Web搜索以及多媒体下载服务等。譬如，一个3分钟的移动视频短片可能需要
消耗3M字节，而一条SMS大致需要160个字节。一旦移动视频这些带宽密集型的业务越来越
普及，那么它们将使标准WCDMA网络面临着容量紧张的窘境。HSDPA则可以提高这些带宽密
集型业务的容量可利用率，也可以提高目前在标准WCDMA上所支持的一些服务性能，譬如移
动Web搜索和移动Intranet接入等。此外，随着话音业务使用量增加，HSDPA还可以匀出额
外的容量来支持不断增长的数据流。

    因此，对于移动运营商来说，关键的挑战在于如何挖掘HSDPA效益，包括如何从现有业
务中增加收入，或者开发新的业务。一些移动运营商还可以考虑利用HSDPA来向固网业务发
起更猛的竞争，以此作为FMC（固网－移动融合）策略的一部分。

    由图1可见，当前DSL业务的利润回报可能在USD0.01/M字节左右，比较低，而话音业务
则接近USD1.00/M字节。相对标准WCDMA来说，HSDPA在每M字节数据流上的成本则比较低。
为此，移动运营商面临着一个较好的机会，即从HSDPA挖掘潜力，支持一些现有的宽带业务
，按每M字节数据流来收取利润。



    ●改善终端用户的服务性能

    对普通用户来说，HSDPA意味着更高的数据传输速率、更短的服务反应时间、更可靠的
服务性能，因此，无疑HSDPA将提高终端用户的感知水平。从图2所示在系统负荷量轻的情
况下，不同格式的文件下载模拟情况来看，与传统标准的WCDMA3G技术相比，HSDPA将大型
文件的下载时间缩短了20倍。



    ●HSDPA可以直接从现有WCDMA上升级

    对于移动运营商来说，建设HSDPA的支出费用是比较关心的问题，这将取决于设备供应
商的设备价格，以及单个运营商的业务策略。HSDPA的优势之一是其作为WCDMAR5版本的高
速数据业务增强技术，确保了系统的前向兼容，即HSDPA是完全向后和3GPPWCDMAR99兼容的
。因此，运营商一旦要在现有的WCDMA R99中引进HSDPA，则可以直接从现有的WCDMA基站上
进行一定程度的升级（多数供应商也提供了这种基站升级软件），原则上不会对原有WCDM
A系统结构带来很大影响，这给运营商带来灵活部署系统的方便。但是，如果移动运营商决
定更大规模地直接部署HSDPA，那么投资费用可能会极大地提升，包括新建基站方面的投资
，以获得必备的覆盖水平和服务性能。

    三、HSDPA将采取逐步升级的策略

    当前，3GPP中确定了HSDPA演进的三个阶段，其中第三阶段还未最终确定，仍在3GPP内
进行研究。最初，HSDPA技术的基本规范是在3GPPR5版本中颁布说明的，随着调制方式等技
术环节的升级演进，基于HSDPA技术的数据速率也在不断提高。

    第一阶段：基本HSDPA

    在3GPPR5中进行了说明，引进一些新的基础特性包括：由控制信道支持的高速下行共
享信道；自适应调制(QPSK&16QAM)和速率匹配；Node?B的共享媒体高速访问控制(MAC-hs)
。

    第二阶段：增强HSDPA

    在3GPPR6中进行了说明，将引入天线阵列处理技术以进一步提高峰值速率。将引入的
新技术主要包括：面向单天线移动通信-采用基于波束成形技术的智能天线，和面向2到4天
线移动通信-采用多输入多输出技术(MIMO)。

    第三阶段：HSDPA进一步演进

    第三阶段将引进的新特性包括：结合更高调制方案和阵列处理的正交频分复用(OFDM)
物理层；具有快速调度算法的MAC-hs/OFDM，根据空中接口质量为每一用户设备选择专用子
载波，从而优化传输性能；作为控制实体的多标准MAC(Mx-MAC)，以实现正交频分多址(OF
DMA)和码分多址(CDMA)信道间的快速交换。OFDM技术(每用户设备选择子载波传输)和64QA
M调制的引入将HSDPA的峰值速率提至又一高度。

    针对以上HSDPA技术标准进展状况，建议HSDPA采取分阶段升级策略。HSDPA进行分步升
级，一方面是顺应了HSDPA技术规范的制定步伐，尽量将更成熟的HSDPA技术应用于商用服
务中；另一方面，作为3G网络建设后期的增强技术，其应用更适于在3G网络成熟期面临容
量需求特别大时，以充分满足运营商的扩容需求。

    

    四、HSDPA即将在全球部署展开

    当前，移动运营商面临着WiMAX、WLAN等诸多无线宽带技术的挑战，但作为WCDMA的演
进技术，向HSDPA演进仍是多数移动运营商采取的主要举措。在2005年中期，NTT已率先提
供了HSDPA商业服务，O2也宣布在2005年晚些时候集中部署HSDPA服务。在韩国，KTF已选择
在首都汉城以及其它韩国主要城市部署其HSDPA业务，提供最新的多媒体业务，包括音乐高
速传送、实时DVD品质的视频、游戏、视频会议、即时多媒体协作等。KTF计划从首都汉城
开始，在2005年12月前在17个城市部署其支持HSPDA的宽带无线网络，并于2006年6月前将
其扩展至其它45个城市。

    在欧洲，T-Mobile准备到2006年春在德国和奥地利的3G/W-CDMA网络上进行扩容，并进
一步升级到HSDPA（高速下行链路分组接入），到时在2006年CeBIT大展期间T-Mobile在德
国的用户将可以用他们的移动终端以高达1.8Mbit/s的速率进行下载。据T-Mobile最近在德
国乌尔姆城附近的无限速高速公路上进行的路测显示：在HSDPA解决方案中，下行2Mbit/s
、上行384kbit/s的数据速率在130公里/小时的高速下可以获得。而随着HSDPA系统下载的
速度将来逐渐增加，可能会达到7.2Mbit/s的速度，这意味着HSDPA将会比现在的DSL还快出
很多。

    在西欧，华为公司为TELFORT建设的TELFORT3G网络同样支持HSDPA功能，据现场采用华
为HSDPA数据卡，通过点播高清晰度（1024k）的VoD视频源和大容量文件FTP下载显示，其
HSDPA的下载速率可高达1.4Mbit/s，比同时演示的384kbit/s业务的下载速度快4倍。

    虽然HSDPA在2005年已在少数WCDMA上进行商业活动开展，但专家预计要到2006年，HS
DPA才有更广泛的应用规模，到时HSDPA终端也会变得越来越普及。有设备厂商预测HSDPA将
很有可能首先被引入到智能手机和第二代PC卡，在2007年可能被集成到笔记本电脑中。对
于HSDPA的市场需求，PA咨询公司和Yankee集团认为其可能首先来自企业市场，在初期阶段
，HSDPA技术仅对笔记本电脑及PDA用户有效，而3G手机用户还得等上一段时间。

    

    五、国内运营商积极应对

    HSDPA部署

    HSDPA是WCDMA的演进技术，且当前受到一些制约部署的因素影响，因此，国内计划部
署WCDMA3G网络的运营商（如中国移动）正在进行HSDPA规划部署的研究工作。当前，HSDP
A的部署工作主要受以下因素影响。

    ●规范成熟度

    当前HSDPA的有些规范没有最后稳定，目前还在不断地增加新的“补丁”。这种不稳定
性直接影响着国内运营商在R4版本或更高版本之间疑虑不前，HSDPA技术的商用进程受到影
响。

    ●软硬件升级

    虽然设备厂商目前大多宣称在技术上，HSDPA主要可通过软件升级来实现，不过情况并
非总是如此。因为，HSDPA的引入需在MAC层新增MAC-hs实体，MAC-hs位于NodeB而不位于R
NC，其作用主要是负责处理HARQ操作以及快速调度算法，所以，对3G基站和手机做各种改
造是不可少的，这些改造包括使用自适应调制和编码 (AMC)、混合自动重传请求 (H-ARQ)
、快速蜂窝搜索、MIMO（多输入多输出）天线等。与 WCDMA 中通常使用的 QPSK 相比，H
SDPA 还必须改用 16-QAM 调制。

    此外，终端的短缺也成为制约HSDPA应用的重要因素，至今，供应充足的支持HSDPA的
数据卡和手机还未能及时出现。

    ●业务需求程度

    HSDPA虽然可以提供高速流媒体服务所需的数据速率，能够给3G的业务应用带来多样化
的选择，但在现阶段，有多少用户真正需要这些业务，以及需要多高的传输速率？这也是
国内运营商在投资HSDPA升级时需考虑的问题。

    由以上限制因素可见，虽然HSDPA能大大提高下行数据速率，缩短时延，扩大系统容量
，在技术上先进于标准WCDMA，但国内移动运营商在部署HSDPA时仍适于采取逐步升级、逐
步演进的策略，如以下所示。

    受终端的规模供应、版本规范的成熟度以及业务需求程度等因素限制，国内运营商在
全国范围内仍宜以标准WCDMAR4版本为主，并考虑今后逐步升级到HSDPA。

    在3G建设初期，国内运营商可以考虑在少数大城市开展HSDPA网络建设，但不适宜在城
市进行全网覆盖，主要考虑到初期无线宽带速率需求多数集中在一些热点场所，且受终端
普及率限制，HSDPA的使用者不会过多，且运营商在初期的投资压力较大。

    在3G网络优化阶段，运营商可以考虑适当扩大HSDPA的升级规模，在大城市实现全网覆
盖，因为此时随着话音业务使用量不断增加，HSDPA可以匀出额外的容量来支持不断增长的
大容量数据流需求；在中小城市，运营商可以考虑在热点场所部署升级HSDPA，此时HSPDA
终端供应日益充足，可以满足大规模的高速速率客户需求。

    总之，HSDPA作为WCDMA的演进技术，目前技术标准和终端供应还存在成熟完善的问题
，何时大规模扩容升级到HSPDA，国内运营商还需要静观其变，但不管怎样，HSDPA近期作
为标准WCDMA3G的补充技术地位不会改变，且在少数大容量数据流集中的地区，HSPDA有开
展部署的必要性。

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