HSPA+项目完成75% 改进型带宽42Mbps

HSPA的进一步演进和增强（又称HSPA+）是3GPP RAN 2006年启动一个新的研究项目。这个研究项目的目的是明确HSPA+将要达到的目标、包含的研究内容及和现有研究项目和工作项目的关系，由于3GPP中参与TDD标准开发的公司尚未准备好开展此项工作，因此此项目仅针对FDD系统。目前此项目已完成75%。

一、HSPA+的起因

HSPA+的起因其实和另一个重要的标准演进项目--LTE（长期演进）有潜在的关系。在LTE项目启动之前，虽然3GPP注定会在HSDPA和HSUPA之后开展进一步演进，但演进的方向和时间表都迟迟未定。例如，HSPA演进的重要物理层技术--MIMO技术方案的选择工作在3GPP长期陷于停滞状态。

但2005年，随着LTE项目的启动和快速推进，HSPA演进的工作也骤然加速。

在LTE项目的早期，就LTE系统的多址技术选择本来多有争执。大部分公司主张采用OFDM作为LTE的基本多址技术，这种技术可以扩展到很大带宽，更符合技术长期发展的趋势，可以更平滑的过渡到4G（IMT-Advanced）。少部分公司主张沿用3GPP一直采用的CDMA技术，并在此基础上进行一系列改进，如采用MIMO技术和增强型接收机等。如果LTE当初采用了后一种思路，那么LTE本身就是一种HSPA增强，也就不会有单独的HSPA+项目了。

但是众所周知，LTE最终选择了OFDM/SC-FDMA作为基本多址技术。这就使LTE系统缺乏和3G系统的后向兼容性，因此更适合于在较早阶段（如2002年左右）部署了3G系统，在2010年左右希望大规模更新网络的那些运营商。对于那些近几年刚部署了3G系统，在2015年左右之前不希望进行"革命性"换代的运营商，LTE可能不是在近几年内保持市场竞争性的最佳选择。

另一方面，在LTE选择OFDM作为基本多址方式时，并无法证明除了带宽扩展性外，OFDM比CDMA有什么明显优势。因此在做出艰苦决定的同时，作为向支持CDMA的公司的一种妥协，承认在5MHz带宽以内，CDMA演进系统完全可以到和LTE系统相同的性能，HSPA系统也可以在5MHz带宽内继续演进。

基于这样一个理论技术，在LTE项目之后，3GPP又启动了HSPA（包括HSDPA和HSUPA）的演进项目，又称为"HSPA+"。HSPA+技术的宗旨是要保持和UMTS第6版本（Rel 6）的后向兼容性，同时在5MHz带宽下要达到和LTE相仿的性能。这样，希望在近期内以较小的代价改进系统、提高系统性能的HSPA运营商就可以采用HSPA+技术进行演进。

二、HSPA+系统基本需求

在2006年5月底召开的RAN全会上，确定了HSPA+系统需要达到的基本需求：

结构方面的需求包括：

提供低复杂度、低成本的从HSPA向SAE/LTE平滑演进的路径
　　降低用户面延迟（针对现有的和R7以后的终端）
　　降低控制面延迟（对R7以后的终端，如果有成本的有效方法，也对现有终端）
　　考虑简化/减少节点数量
　　考虑将E-HSPA RAN连接到SAE CN上（用户面和/或控制面）
　　应该考虑和非3GPP系统间的移动性
　　考虑用带CS域的IW支持原有的CS业务
　　考虑降低backhaul成本-空口方面：
　　考虑提高频谱效率的方法
　　降低用户面延迟（针对现有的和R7以后的终端）
　　降低控制面延迟（对R7以后的终端，如果有成本的有效方法，也对现有终端）
　　以保持和现有终端兼容的方式考虑如何提供高效的QoS支持
　　需要考虑是否能现有终端或R7以后的终端带来改进o对终端的任何改变都应该尽可能多地在原有的测试工作的基础上发展

HSPA+需要满足的限制包括：

应可以利用现有的R7 RAN结构，但如果支持和R7结构的完全互联，应考虑改变结构的建议
　　如果可以带来显著的性能增益并可以低复杂度的向SAE/LTE演进，可以重新考虑RAN-CN的功能划分
　　应尽可能减小对NodeB的影响，允许简单的升级和硬件的再利用。但不排除通过硬件升级支持额外的功能（如提高处理能力和RNC功能等）。
　　应尽可能减小对UE的影响，尤其是控制复杂度
　　R99-DCH和现有HSPA UE应可以和E-HSPA终端共享载波，不带来性能损失。
　　系统内和系统间的移动性性能不应比R7更差

三、HSPA+标准化进展

HSPA+的研究内容包括：高阶调制、R7 MIMO、连续分组数据连接、增强FDD小区FACH等，接入网架构优化等。这里对其中几个项目的进展作一简单介绍。

高阶调制

这项工作的目的是在HSDPA增加64QAM调制方式（原来最高只支持16QAM），以及在HSUPA增加16QAM调制方式（原来最高只支持8PSK）。

目前下行64QAM的标准化工作已经接近于完成。截至2007年3月第35次RAN全会，Stage 2（标准化第2阶段）的工作已经完成，对物理层、MAC层、RRC层、NBAP和RNSAP的协议修改工作已经通过。已经确定了两种支持64QAM的终端类型。RAN4已经定义了初步的仿真假设和参考信道。

上行16QAM的标准化工作也已经大部分完成。截至第35次RAN全会，Stage 2的工作已经完成，已形成共识新调制方式的选择应尽量少的影响目前的规范。RRC层、NBAP和RNSAP的信令设计已经完成，MAC层规范修改的基本原则已经确定。

目前RAN1-RAN3已经完成或接近完成了这方面的工作，主要的剩余工作集中在RAN4方面，也就是最终确定仿真假设、参考接收机、参考信道的定义以及NodeB发射机的调制质量要求。另外，在上行增加16QAM调制造成的对终端功放的额外回退（back-off）要求也好需要进一步确定。

R7 MIMO

在HSDPA系统中引入2 2天线MIMO技术是3GPP最艰难的讨论。这个3GPP历史上最长的项目在RAN1中持续了7年，直到去年，在一些运营商的强力推动下，才取得突破。目前这项工作也已经接近于完成。

截至第35次RAN全会，R7 MIMO项目已经完成了如下方面的工作：

系统需求
　　MIMO技术的选择和标准化
　　支持MIMO的控制信令的评估
　　对物理层操作的修改
　　增加支持MIMO HSDPA的终端类型
　　在RRC层中增加MIMO参数
　　CQI表格的修改
　　对层2结构和HS-SCCH、RANAP、NBAP、RNSAP的修改
　　仿真假设、和信道模型
　　此项目在RAN1-RAN3中也已完成或基本完成，剩余工作集中在RAN4。

连续分组数据连接（CPC）

由于基于分组的数据业务（例如HSDPA）的用户可能需要长时间的保持连续连接，但只是偶尔转入激活（Active）状态进行数据传输。这种情况下，需要防止频繁的断开和重建连接，以避免不必要的开销和延迟。这种持续的连接也是固定宽带用户在使用DSL服务时已经习惯了的，所以为了吸引固定宽带用户使用无线宽带（如HSDPA）业务，3GPP需要解决HSDPA的连续连接问题。这项工作实在CPC项目中进行的。

目前，此项目已经几乎完成，还有很少量的遗留问题。

除了上述三个技术改进项目外，增强FDD小区FACH项目也已经完成70%，接入网优化方面的初步研究工作也已经完成。可见在过去的一年里，HSPA+方面的工作已经取得了很大进展，除了网络演进将逐步适应新的LTE/SAE接入网结构外，物理层和基本空口协议的标准化已基本完成。

四、HSPA+的进一步演进和部署前景

按照目前的设计，HSPA+系统的峰值速率可由原来的14Mbps提高到25Mbps。另外，部分欧洲厂商还有对HSPA+进一步改进的计划，可以将系统峰值速率提高到42Mbps左右。

UMTS运营商的演进之路将不是单一的演进方向，而是根据不同运营商的不同需求和系统部署时间表可以灵活选择的多条演进路线。LTE技术上较先进，但其技术属性上更靠近IMT-Advanced，从现有3G系统演进到LTE很难保护运营商的现有投资。而HSPA+虽然受到带宽的限制，但可以在较低代价下提升HSPA运营商的业务提供能力。同时，IMT-Advanced系统将在2015年前后推向市场，距今也只有8-9年时间。在这样有限的时间窗口内，运营商应根据自身系统演进的实际需要和时间表，选择有限的演进阶梯（每一次演进都意味着投资）。因此对于运营商来说，LTE和HSPA+不一定都是必经的阶梯，而完全可以"跳跃前进"。依笔者看来，运营商的演进路线可能分为如下4种情形：

最早部署了3G系统的UMTS运营商：3G/HSPA→LTE→IMT-Advanced
　　刚刚部署了3G系统的UMTS运营商：3G/HSPA→HSPA+→IMT-Advanced
　　近期即将部署3G系统的2G运营商：3G/HSPA+→IMT-Advanced
　　近期不会部署3G系统的2G运营商：2G→LTE→IMT-Advanced

当然，所有的标准也都可以进行版本更新，适应运营商的需要。上述个标准自身的更新也将影响他们在演进路线中的位置。