HSDPA技术以及移动终端平台方案分析

高速下行链路分组接入(HSDPA)是一种3GPP标准，该标准可以使WCDMA网络更快且更为智能。无线网络运营商正在将网络升级到HSDPA，他们采用HSDPA是因为支持HSDPA的网络能够提高容量，而容量增加就容许向更多的用户提供更为丰富的业务。为了收回在3G网络中的投资，HSDPA可以既增加用户数量，又增加每用户的收入额。

为什么需要HSDPA？

为了在3G牌照中实现更高的投资回报，网络运营商正在把现有和新的用户尽可能地向3G网络转移，这种转移主要是为了提高容量和开展增值服务。通过增加容量，移动网络将可以容纳更多的用户，这样就可以在更大的用户基础上销售服务，从而提高营业收入和投资回报。

3G网络的频谱效率比2G网络要高，这就意味着运营商可以服务大量的标准语音用户。向3G网络转移也容许运营商提供更多种类的增值服务，包括阅读电子邮件及其附件、打视频电话、浏览网络、下载音乐和视频内容等。这种额外的带宽将容纳更多标准的语音用户，随着电子邮件功能在较低端的移动终端上的普及应用，为较高带宽的数据业务提供容量就特别重要。不采用诸如HSDPA这样的信标准，网络容量将不能满足需求。

提高网络容量和频谱效率之后，通过增加潜在的语音用户的数量和能够销售给用户的潜在增强型媒体业务的种类，运营商的每用户的平均收入(ARPU)可能也会相应地增加。所增加的ARPU有助于运营商弥补其新的3G电话用户的成本。HSDPA可能有助于降低传输成本和运营支出，例如采用HSDPA传输10MB文件的成本仅仅为采用WCDMA传输文件的成本的20%。

应用是关键

移动用户将在组呼(multicall)环境下工作和娱乐。例如，他们可能下载视频内容或电子邮件附件、使用定位服务或通过无线网络核实数据，与此同时以高分辨率玩移动游戏或参加电话会议。由于通过HSDPA类的传输用户率(transport user rate)增加，因此有可能提供更为复杂的应用和更为丰富的用户体验。

飞思卡尔是开发组呼HSDPA平台解决方案最早的供应商之一，其i.300-30和i.300-33 Innovative Convergence平台、Mobile Extreme Convergence(MXC)平台支持最高3.6Mbps的HSDPA吞吐量。然而，这些组呼体验会增加应用处理的功率，缩短移动设备的电池寿命。飞思卡尔独特的Smart Speed电源管理开关即使当用户正在运行多个任务的时候也能延长电池寿命，Smart Speed结合了温度感应、稳压和即时频率调节等功能。这意味着飞思卡尔处理器的性能等于或优于时钟速度更高的处理器的性能。在通常的处理器中，时钟速度越高意味着对电池的消耗就越大。因此，如果能以较低的时钟速度提供相同的性能，那就是这个处理器的极大优势。

图：MXC和i.300架构框图

市场上第一款HSDPA设备就是笔记本电脑的PCMCIA卡。然而，这个市场不久将转向到具有更强移动性的设备，如智能电话、具有娱乐功能的电话和视频电话。随着无线数据传输速度的提高，正在形成的标准(如多媒体广播/多点广播子系统(MBMS)和IP多媒体子系统(IMS))将使诸如按键共享(push-to-share)和移动电视等移动业务获得更为广泛的应用。

满足移动性的设计

支持HSDPA的i.300和MXC平台特别适合于移动手机的设计，不必牺牲速度或功率就能减少元器件的数量。这两个平台采用相同的硬件，而在软件上不同。这意味着制造商只有很少的选择：采用相同的芯片，要么选择传统架构，要么选择单核调制解调器架构。通过软件设计，i.300和MXC提供具有不同性能的若干平台，支持最高3.6Mbps的传输速度。

MXC单内核调制解调器把ARM11处理器从纯粹的应用处理中解放出来，这就使得采用MXC的设备可以完全利用HSDPA提供的高数据率，能够实现需要较强本地处理能力的丰富多媒体应用。

DSP架构和通信协议栈设计取得的进展使单独的StarCore DSP内核可以支持整个通信协议栈。这种突破使基于ARM11内核的RISC微控制器单元专门服务于用户应用环境。通过把ARM1136内核与第一级(L1)和第二级(L2)高速缓冲存储器配合，可以获得比现有的分立应用处理器更强的性能。L2高速缓冲存储器使CPU与外部存储分离，并减少了对片外存储器的需求。

支持开放的操作系统

MXC可以支持开放的操作系统，这一点对于中端的移动设备特别重要-它不需要单独的应用处理器，也不需要第三颗处理器和第二个存储系统，因此节省了电路板空间和处理能力。对于数据调用来说，不需要打开集成的MCU内核，与必须在MCU内核中运行上层堆栈的替代方案相比降低了功耗。MXC在通信引擎软件(调制解调器内核)与应用软件(应用内核)之间有清晰的分隔，软件架构越简单，软件开发的时间就越短。

由于HSDPA是一种新技术，所以需要灵活的解决方案。飞思卡尔以软件无线电的方式实现了HSDPA，通过可用多种方式配置硬件的软件，可以灵活支持硬件。这意味着上市时间比采用专用硬件解决方案要短，因为其性能可以通过软件改变。新一代技术(即调制解调器)沿着处理器逐渐演变的路线把应用推向前进。这就能把采用每一种新技术(即3.5G、4G、4.5G等)的消费产品的上市时间缩短6到9个月。

i.300-30/MXC300-30平台采用两个均衡器来改善性能，特别是在高数据速率的时候。3GPP已经采纳该架构用于第6类速度及其以上级别。i.300-30支持两个接收天线的分集接收，可以将接收性能提高3~6dB。DSP中的Turbo模式用于满足HSDPA的突发特性、平衡DSP内核的频率和功耗。

技术展望

高速上行链路分组接入(HSUPA)是下一步要发展的移动通信技术，有望在2007~2008年之间推出。顾名思义，HSUPA工程设计的目标就是提高频谱效率和缩短WCDMA上行链路的反应时间。HSUPA将有助于改善对称应用，如视频会议、在电子邮件中上传和下载大附件以及传输文件等。HSUPA有望采用HSDPA技术来提高网络的效率、信号速度和质量。

Phil Tottle

高级系统工程师

飞思卡尔半导体公司