HSDPA解决方案

1、HSDPA涉及的关键技术

　　数据业务与语音业务具有不同的业务特性。一般来说，语音业务对时延敏感，对速率恒定性的要求较高，而对误码率的要求则相对较弱；数据业务则正好相反，通常情况下可以容忍短时间的延时，但对误码率要求高。HSDPA充分考虑到了数据业务的特点，采用了快速链路调整技术、结合软合并的快速混合重传技术、集中调度技术等链路层调整技术。

　　1.1　快速链路调整技术

　　如前所述，数据业务与语音业务具有不同的业务特性。语音通信系统通常采用功率控制技术以抵消信道衰落对系统的影响，以获得相对稳定的速率；而相对来说数据业务可以容忍延时，可以容忍速率的短时变化。因此，HSDPA并非试图对信道状况进行改善，而是根据信道情况采取相应的速率。由于HS-DSCH每隔2ms就更新一次信道状况信息，因此，链路层调整单元可以快速跟踪信道变化的情况，并通过采用不同的编码调制方案来实现速率的调整。当信道条件较好时，HS-DSCH采用更高效的调制方法——16QAM，以获得更高的频带利用率。理论上，虽然xQAM调制方法能提高信道利用率，但由于调制信号间的差异性变小，因此，需要更高的码片功率以提高解调能力。因此，xQAM调制方法通常用于带宽受限的场合，而不用于功率受限的场合。在HSDPA中，通常情况下靠近基站的用户接收信号的功能相对较强，可以享受到xQAM调制方法带来的好处。

　　此外，WCDMA是语音数据合一型系统，在保证语音业务所需的公共以及专用信道要求的功率外，可以将剩余功率全部用于HS-DSCH，以充分利用基站功率。

　　1.2　结合软合并的混合重传技术

　　终端通过结合软合并的快速混合重传（HARQ）机制快速请求基站重传错误的数据块，以减轻链路层快速调整导致的数据错误所带来的影响。终端在收到数据块后，会在5ms内向基站报告数据正确解码或出现错误。终端收到基站的重传数据后，在进行解码时，会结合前次传输的数据块以及重传的数据块，充分利用它们携带的相关信息，以提高译码概率。基站在收到终端的重传请求时，会根据错误情况以及终端的存储空间，控制重传相同的编码数据或不同的编码数据（进一步增加信息冗余度），以帮助终端提高纠错能力。

　　1.3　集中调度技术

　　集中调度技术是决定HSDPA性能的关键因素。HSDPA追求的是系统级的最优（比如最大扇区通过率），集中调度机制使得系统可以根据所有用户的情况，决定哪个用户可以使用信道，以及以何种速率使用信道。集中调度技术使得信道总是为与信道状况相匹配的用户所使用，从而最大限度地提高信道利用率。

　　信道状况的变化有慢衰落与快衰落两种。慢衰落主要受终端与基站间距离的影响，而快衰落则主要受多径效应的影响。相对应于信道的这两种变化，数据速率也存在短时抖动与长时变化。相对而言，数据业务可以容忍短时抖动，但对于长时抖动要求则较严。好的调度算法既要充分利用短时抖动特性，又要保证不同用户的长时公平性。意即，既要使得最能充分利用信道的用户使用信道以提高系统吞吐率，也要使得信道条件相对不好的用户在一定时间内能够使用信道，以保证业务连续性。

　　常用的调度算法包括比例公平算法、乒乓算法、最大CIR算法。乒乓算法不考虑信道变化情况；比例公平算法既利用短时抖动特性，也保证一定程度的长时公平性；最大CIR算法使得信道条件较好的少数用户可以得到较高的吞吐率，但可能使多数用户得不到系统服务。

　　HSDPA对系统性能的影响包括业务与系统吞吐率两个层面。快速链路层调整技术最大限度地利用了信道条件，并使得基站以接近最大功率发射信号；集中调度技术使得系统获得系统级的多用户分集好处；高阶调制技术则提高了频谱利用率以及数据速率。这些技术的综合使用使得系统的吞吐率获得显著提高。同时，用户速率的提高以及HARQ技术的使用使得TCP/UDP性能得到改善，从而提高了业务性能。但是，业务性能的提高程度与业务模型有关。

　　作为WCDMA R5版本高速数据业务增强技术，HSDPA通过采用时分共享信道以及快速链路调整、集中调度、HARQ等技术提高了系统的数据吞吐率以及业务性能，同时保证系统的前向兼容，除在RBS增加相应的MAC模块外，对系统结构没有其它不利影响，从而有利于系统的灵活部署。

2、HSDPA解决方案

　　上海贝尔阿尔卡特HSDPA解决方案的特色主要体现在以下几个方面。

　　2.1　产品的软件功能对HSDPA强有力的支持

　　◆同时支持QPSK、16QAM两种调制模式；

　　◆每小区最大支持15个码字；

　　◆下行速率能达到14.4Mb/s；

　　◆每个Node B最大支持6个HSDPA小区；

　　◆一个TTI中最大可以支持四条HS-SCCH；

　　◆可同时支持时隙+码信道的复用。

　　2.2　一整套先进的机制来提高HSDPA的容量

　　（1）灵活可配置的快速调度算法

　　HSDPA快速调度算法主要有Round Robin、MaxC/I和Proportional Fair三种，可灵活配置不同的快速调度算法，以实现运营商不同的市场策略，达到对不同业务类型、不同用户级别进行差异化服务的目的。

　　（2）先进的动态功率分配机制（见图1）


图1　动态功率分配机制图

　　在这里HSDPA业务可以使用所有DCH未使用的功率，这样可以提高无线资源的利用率。另外，运营商还可根据实际情况，来设置DCH和HSDPA的保证功率，其设置的最低功率可为0。

　　（3）确保业务连续性的移动性管理机制

　　对HSDPA而言，移动性仍然是一个很重要的功能，该HSDPA解决方案提供了丰富的移动性功能，以保证业务的质量和业务的连续性。

　　2.3　经济、合理的传输解决方案

　　在HSDPA的引入过程中，运营商所面临的一个重要问题就是如何合理配置和有效利用UMTS基站到RNC的传输资源。HSDPA高速分组数据业务的突发性（高峰均值比）特点，对E1/SDH的带宽利用率和DCH上的实时业务的QoS（时延、丢包率）都带来很大的挑战。该HSDPA解决方案将ATM业务支持能力、信元分优先级发送机制和基于实时带宽监测的流量控制功能引入到UTRAN设备中，既可以预防HSDPA高速分组数据业务对话音等实时业务QoS的冲击，也能降低HSDPA业务自身的丢包率。

　　2.4　合理的的硬件平台设计和平滑的软件升级方式

　　从硬件能力的角度讲，上海贝尔阿尔卡特UTRAN设备都是“HSDPA就绪”的，只需要RNC和Node B的软件升级就能支持HSDPA。Evolium系列化基站产品采用了合理的模块化设计，大容量、高处理能力的基带板非常适合于HSDPA快速调度的运算特点，射频模块完全支持HSDPA所需的16QAM调制方式。RNC Evolution硬件平台采用最新的芯片技术。在HSDPA的引进中，无需对硬件做任何的改动，仅需软件升级即可实现。
作者：武丽红   来源：移动通信