HSPA+与LTE关键技术对比分析

随着3G移动通信网络在全球的大规模建设，市场对数据业务的需求也在急剧上升，移动宽带技术的发展越来越快。这些技术主要集中在2个方面，一是3G技术的演进——HSPA+，一是4G技术的出现——LTE。对于HSPA+，通过不断引入高阶调制、多入多出、双载波等技术，提高峰值速率;对于LTE，则采用频率效率更高的OFDM技术，从而达到5 bit/Hz以上的高效编码效率。

　　目前HSPA+网络在全球已经得到了大范围的部署。截至2010年底，全球已经有67个国家的148个HSPA+商用网络的演进计划，其中103张网络已完成在57个国家的商用部署（包括13个双载波42 Mbit/s HSPA+，11个MIMO 28 Mbit/s HSPA+，79个64QAM 21 Mbit/s HSPA+）;支持HSPA+的终端已达到63款，支持HSPA-LTE的双模终端达到27款。

　　LTE网络部署也初现端倪，其发展势头，大有后来居上之势。截至2011年1月，全球范围内共有17个正式商用的LTE网络，分布于15个国家和地区，还有52个预商用LTE试验网，有128个LTE 商用承诺，分布于52个国家。预计到2012年全球范围内将至少有64个商用的LTE网络。目前已有26家厂商可以提供47款LTE商用终端，其中包括4款手机。

　　HSPA+与LTE在许多关键技术方面都存在着大量的异同点，本文针对这些关键技术的异同点进行对比分析。

　　1 由分层向扁平化演进的网络架构

　　HSPA+采用的是与WCDMA相同的网络架构，是基于多个不同节点和接口的分层架构。Node B负责纠错、调制、扩频以及从基带到天线发送的射频信号的转换等物理层处理。RNC通过Iub接口控制着多个Node B，管理呼叫建立、业务质量处理和小区的无线资源管理等功能，并通过Iu接口，连接到核心网。RNC间采用Iur接口连接，实现跨RNC的切换。分层方法的好处在于，它提供了整体处理的特定结构，使得每一层都负责无线接入功能的不同部分。

　　在确定了LTE不需要支持上下链路宏分集功能之后，遵循最小化网络节点的设计原则，LTE采用了单节点的网络架构。扁平化架构带来的直接好处就是减少了网络实体的个数从而缩短了信令和数据传送的时间并改善了传输效率。LTE将WCDMA的RNC和Node B合二为一，产生一个新的网络节点（eNode B），它负责管理一系列小区。由于eNode B继承了RNC的大部分功能，因此它比Node B更为复杂，它负责单小区RRM、切换、小区中用户调度等。eNode B采用S1接口与核心网相连，S1与Iu接口类似。eNode B间采用X2接口连接，主要用于支持激活模式的移动性，只用于相邻小区的eNode B间。图1示出的是WCDMA/HSPA与LTE网络结构。

　　

　　2 无线接入技术

　　WCDMA/HSPA采用基于CDMA的码分多址无线接入技术，在较宽的频谱上进行直接序列扩频。WCDMA技术使用正交可变长度扩频码（OVSF）进行扩频，对于不同业务承载带宽不同，则获得的处理增益不同。在下行方向，码片速率同为3.84 Mchip/s的OVSF码和扰码叠加，起扩频码的作用。前者用于区分同一小区下不同信道或用户，实现码分多址接入;后者用于区分小区。在上行方向，扩频码也是码片速率为3.84 Mchip/s的OVSF码和另一个扰码的叠加，而这时OVSF码因为不同步，不再用于区分用户，区分用户功能靠扰码来完成，每一个UE都使用自己的扰码。HSDPA引入HS-DSCH后，为了有效降低数据传输所需的网络侧与UE侧的工程实现复杂程度，采用固定因子的扩频码，即SF=16。对不同传输速率的支持可通过多码传输来实现，系统通过给用户动态分配OVSF序列数目来满足传输速率的要求，3GPP规定最多有15个SF=16的码字可以用于HS-DSCH。HSUPA引入E-DPDCH后，采用扩频因子为64~2的OVSF码，实现较高的上行接入速率带宽。

　　LTE采用基于OFDM的正交频分复用的无线接入技术，OFDM支持基站同时与多个移动终端通信，每个移动终端占用不同的频率。LTE下行链路采用OFDM多址接入方案是因为OFDM具有的特点满足了LTE设计的初衷：带有循环前缀的OFDM符号具有相对较长的时间尺度，因此OFDM提供了很高的稳定性来对抗信道频率选择性;OFDM提供了频域的多址接入;灵活的传输带宽可以支持不同大小频谱分配操作;可以从多个基站传输相同的信息实现广播和多播传输。LTE上行链路采用DFT扩展OFDM（DFTS-OFDM）技术，是因为DFTS-OFDM可以实现发射信号的瞬时功率变化小（单载波性质）、能在频域使用低复杂度高质量的均衡、能使用具备灵活带宽分配的FDMA。图2示出的是CDMA与OFDMA多址方式。