Samsung 电子中国通信系统部 肖毅

推广HSDPA势在必行

进入2005年，全球3G用户呈现了高速增长的势头。据GSM协会统计，截至2005年6月，全球已经有超过30个国家的60多家运营商实现了WCDMA网络的商用，而目前WCDMA用户数也已
超过2700万。

对于WCDMA运营商来说，由于话音业务的利润呈现下降趋势影响到ARPU值的增速，推广基于高速网络的数据业务已成为大势所趋。HSDPA是实现提高WCDMA网络高速下行数据传输速率最为重要的技术，由于HSDPA使数据业务的频率利用率提升了5倍左右，从而使开展数据业务的运营成本大大降低。HSDPA正在成为全球WCDMA运营商共同关注的热点，许多运营商都正在进行测试。预计2006年以后，这种被称为3.5G的技术将会在全球实现大规模商用。

HSDPA性能提升

为了达到提高下行分组数据速率和减少时延的目的，在HSDPA中增加了高速下行共享信道，采用了自适应的调制和编码技术、混合自动重传请求、快速分组调度以及快速小区选择技术。下面就分别对这些技术进行阐述。

噪高速下行链路共享信道

HSDPA信道包括高速下行共享信道(HS-DSCH)以及相应的下行共享控制信道(HS-SCCH)和上行专用物理控制信道(HS-DPCCH)。下行共享控制信道(HS-SCCH)承载从MAC-hs到终端的控制信息，包括移动台身份标记、HARQ相关参数以及HS-DSCH使用的传输格式。这些信息每隔2ms从基站发向移动台。上行专用物理控制信道(HS-DPCCH)则由移动台用来向基站报告下行信道质量状况并请求基站重传有错误的数据块。

高速下行共享信道(HS-DSCH)用于承载下行分组数据，信道码资源由15个扩频因子固定为16的SF码构成。

HS-DSCH信道的共享方式有两种：时分复用和码分复用。信道码资源共享使系统可以在较小数据包传输时仅使用信道码集的一个子集，从而更有效地使用信道资源。此外，信道码共享还使得终端可以从较低的数据率能力起步，逐步扩展，有利于终端的开发。

自适应的调制和编码(AMC，adaptive modulation and coding)技术

AMC是根据无线信道变化选择合适的调制和编码方式，网络根据用户瞬时信道质量状况和目前资源选择最合适的下行链路调制和编码方式，使用户达到尽量高的数据吞吐率。HSDPA将不同的编码和调制方式组合成若干种“MCS(调制编码方案)”，供系统根据信道情况进行选择。靠近基站的用户，拥有高质量的信道条件，将被分配级别较高的调制编码方案(例如16QAM，3/4码率的Turbo码)，这种调制编码方案的抗干扰性能和纠错能力较差，对信道质量的要求较高，但是能够赢得较高的数据速率，提高链路的平均数据吞吐量。相反，处于小区边界的用户，信道衰落严重或存在严重干扰和噪声，将被分配级别较低、具有较强纠错能力、抗噪声干扰性能较好的调制编码方案(例如QPSK，1/2码率的Turbo码)，以保证数据的可靠传输。同时由于不是采用调整发射功率，而是通过调整调制\编码方式来进行信道适应，使得系统中干扰变化不再那么剧烈。链路自适应由Node B完成，它根据用户设备CQI报告的信道质量来调节HS-DSCH数据分组的传输格式。

噪混合自动重传请求

所谓自动重传请求(ARQ)就是一次数据传输失败时要求重传的一种传输机制。HARQ协议是ARQ协议的改进，就是在ARQ系统中引入了一个FEC子系统，这个FEC子系统是用来纠正经常出现的错误图样以减少重传的次数，这一方案既增加了系统的可靠性又提高了系统的传输效率。HARQ机制的形式很多，而HSDPA技术中主要采用三种HARQ机制：TYPE I HARQ、TYPE II HARQ和TYPE III HARQ。HSDPA允许根据系统性能和设备复杂度来选择相应的HARQ机制。

TYPE I HARQ又叫传统ARQ，这种方法的主要原理就是根据系统条件的限制(比如信噪比)改变前向纠错码的编码率。如果一个数据包在接收时不能正确解码，就将其丢弃，并在上行信道中返回一个数据包重传请求。发送端收到重传请求后，会再次发送原来的编码数据包。在接收端不进行任何合并。TYPE I HARQ的信令开销很小，物理层结构以及解码都要简单一些。但这种固定的前向纠错编码意味着固定的冗余信息，将使系统的吞吐量不如TYPE II HARQ和TYPE III HARQ。

TYPE II HARQ属于增加冗余(IR)的ARQ机制。在增加冗余的ARQ中，接收错误的数据包不会被丢弃，而是与重传的冗余信息合并之后再进行解码。重传数据通常与第一次传输不一样，它携带新的冗余信息来进行解码。新的冗余信息与先前收到的初次传输的信息一起，形成纠错能力更强的前向纠错码，使错误率进一步降低。TYPE II HARQ机制属于全冗余方式的增加冗余HARQ，重传不包含系统比特信息，只包含新的冗余信息，通常有多种冗余信息版本。

TYPE III HARQ又叫部分冗余HARQ，也属于增加冗余机制。它与TYPE II HARQ相似，接收错误的数据包不会被丢弃，接收机将其存储起来与后续的重传数据合并后进行解码。但编码时生成编码数据包是不同的，第一次传输的数据包通常与TYPE I HARQ的编码数据包相同；重传时所传输的数据包中含有不同的打孔比特。当第一次传输不能正确接收时就发送后续重传的数据包。由于重传的数据包是可以自解码的，可以由重传的数据包直接解码出用户信息，如果仍然不能正确解码，则将多次传输的数据包合并，再进行解码，如果仍然不能正确解码，则继续传输后续重传数据包。与前两种相比，TYPE III HARQ实现上更为复杂。

噪快速分组调度

HSDPA技术中，Node B新增的MAC-hs功能实体主要负责HSDPA的快速分组调度和HS-DSCH信道的实时控制。分组调度算法控制着共享资源的快速分配，在很大程度上决定了AMC和HARQ的效率和性能。根据无线信道的质量状况和等待发射的数据量以及业务的优先等级等因素，分组调度算法快速地实现共享资源的最优分配。HSDPA技术为了能更好地适应无线信道的快速变化，将调度功能单元放在Node B中而不是RNC中。

HSDPA技术中，传输时间间隔缩短到2ms，大大减少了信号在网络和终端之间的往返周期，并且提高了对信道变化的跟踪能力，可以使数据包的调度更快、HARQ的时延变得更小、AMC的信道适应更为及时。