HSDPA、WiMAX和LTE关键技术比较与分析

摘要　HSDPA，WiMAX和LTE是目前的技术热点，本文从调制、重传、组网方式以及技术成熟度等几个方面对三者进行分析和比较，并给出相应的结论。

随着移动通信与因特网的快速发展，通信市场正在呈现出话音业务移动化，数据业务宽带化的发展趋势。到2007年底，中国移动通信用户数已经接近5亿，互联网宽带用户数已经超过1亿。在新增的因特网用户中，63%为宽带用户。同时，WiFi，GPRS，EDGE，cdma1x等技术的发展使得无线数据业务应用日益广泛。

HSDPA与WiMAX作为能够提供高速移动数据业务的两种技术，正在引起越来越多的重视。而LTE作为3G长期演进方案，也引起了大家广泛的关注。LTE虽然是3G下一步的演进方向，但其采用了多种新技术，尤其是在物理层有革命性的变化，在网络结构上也有很大改变，其向扁平化方向有了很大的发展。

从市场定位上，WiMAX与HSDPA都是提供高速数据业务，同时也都支持移动性，因此两者存在一定的竞争关系。但两者又有其各自的技术特点，所以还在一定程度上可以互为补充。而LTE虽然目前还处于标准研究阶段，但作为未来3G的发展方向，需要运营商给予足够的重视。本文从调制、重传、组网方式以及技术成熟度等几个方面对三者进行分析和比较，为下一步在网络演进和技术方案选择提供参考。

1、调制技术

为了适应不断变化的无线信道，HSDPA、WiMAX和LTE都采用了多种调制方式，同时都可以根据无线信道质量的变化，动态改变调制方式，以使得传输的性能最优。WiMAX采用了BPSK、QPSK、16QAM和64QAM四种调整方式，而HSDPA采用了QPSK和16QAM两种调制方式。802.16系列标准规定了在不同的信道带宽下，系统中为了达到10-6的误码率要求，各种调制和编码方式所需要的最低信号强度。对于HSDPA系统，3GPP规范定义了12类能力不同的终端。针对每种终端统一规定了30种CQI类别。而这不同CQI级别反映了不同的信道质量条件，同时也对应着一种传输格式，并且分别规定了所使用的传输块大小、编码速率、调制方式、码道数等。LTE支持最高到64QAM的调制方式，同时也采用CQI方式，利用终端报告无线网络质量，网络根据其报告值决定采用相应的网络参数，进而决定最终的数据传输速率。

在物理层技术中，HSDPA采用单载波CDMA方式接入。而WiMAX采用多载波的方式，数据经过交织和星座映射后根据频偏序号按递增顺序调制到分配数据的子载波上。从数据星座映射器中送出的第一个符号应该被调制到具有最低频偏序号的子载波上。同时WiMAX还允许使用OFDMA进行接入，这些都在一定程度上提高了WiMAX系统的频率利用率。LTE标准下行方案包括OFDMA和MC-WCDMA。OFDMA目前是最有可能采用的物理层技术。而上行包括SC-FDMA和OFDMA两种接入方式。LTE已确定采用了多天线技术，其中MIMO天线个数的基本配置是下行2×2、上行1×2，但也在考虑4×4的高阶天线配置。

2、ARQ机制

由于无线移动信道具有时变和多径导致的衰落特点，常有较高的误码率。因此为了减小高层重传，提高正确接收的概率，降低时延，WiMAX、HSDPA和LTE都采用前向纠错（FEC）和自动重传请求（ARQ）两种差错控制方法以确保服务质量（QoS），HSDPA和LTE更进一步采用了HARQ机制。

ARQ机制中，在发送方一个ARQ块有4种状态：未发送、未完成、等待重传和丢弃。这4种状态之间的转换如图1所示。

图1　ARQ状态转换图

3个标准ARQ协议是SAW停等协议，GBN回退N步协议和SR选择性重传协议，3种ARQ基本机制中，SAW停等协议最简单，也是对信头要求最少的协议。它的特点是发端一直对当前数据分组进行处理直到它被成功接收。协议的正确性由一比特（用来表示当前和下一个数据分组）信息就可以表述。所以，它的控制头很小，确认头也很校而且由于一次只能传送一个数据分组，所以对用户端存储容量的要求就很校GBN方式在发端可连续发送多个数据分组。发端发送第一个分组后不必等待回执，经过一个往返延迟后，该分组的回执才到达发端。往返延迟定义为送出一个分组到收到其回执之间的时间间隔。在此时间间隔内，另外N-1个分组已被传送。当接收端反馈回来的是NAK时，发端退到此NAK对应的分组，重发该分组及其后的N-1个分组。GBN方式因为采用连续的发送和重传，提高了停等式的效率，并且接收端只需储存当前分组即可。但当往返延迟较大、数据传输速率较高时，由于要重传许多无错分组，GBN方式就不太有效了。SR协议相比之下，效率最高，但要求存储容量很大而且实现起来复杂。它的特点是只传送错误数据分组，要求用序列号识别数据分组。而且，在等待响应的时候，为了