浅析WCDMA增强型无线技术

一、HSDPA的技术特点

　　为了实现HSDPA技术，除了提出增强型DSCH信道概念外，还采用了四种关键技术：自适应调制编码（AMC）、混合自动请求重转技术（HARQ）、快速蜂窝选择技术（FCS）和多输入多输出天线处理技术（MIMO）。

　　1.HSDPA信道结构

　　HSDPA技术中增加了一个新的传输信道，称为HS-DSCH，主要用于进行best-effort方式的PACKET传输，同时辅助HARQ和AMC等HSDPA关键技术的实现；HS-DSCH和DSCH信道一样也是一种公共信道，主要是在时域内采用信道码机制而同时为多用户公用。在HS-DSCH中，采用固定的扩频因子16个，这样最多可用的码不会多于16个，一般取最大的码数为14个。采用固定的扩频因子可以降低UE复杂性的同时可减少下行的信令。HS-DSCH是一种时域复用和码域复用相结合的物理信道。

　　分配HS-DSCH信道资源给不同的用户是基于HS-DSCH传输时间间隔（TTI，在3GPP标准中对TTI进行了定义，可以为1、3、5或15个时隙。采用短的TTI具有以下两个方面的优点。

　　（1）可以有效地减少系统的时间延迟。

　　（2）缩短了PACKET Scheduler 的执行间隔，使PACKET Scheduler能够更好地跟踪信道环境的变化。

　　2.自适应调制编码（AMC）

　　AMC根据信道的质量情况，选择最合适的调制和编码方式。信道编码采用R99 1/3 Turbo码以及通过相应码率匹配后产生的其它速率的Turbo码，调制方式可选择QPSK、8PSK、16QAM等。通过编码和调制方式的组合，产生不同的传输速率。当用户处于有利的通信地点时（如靠近Node B或存在视距链路），用户数据发送可以采用高阶调制和高速率的信道编码方式，例如16QAM和3/4编码速率，从而得到高的峰值速率；而当用户处于不利的通信地点时（如位于小区边缘或者信道深衰落），网络侧则选取低阶调制方式和低速率的信道编码方案，例如：QPSK和1/4编码速率，来保证通信质量。

　　3.混合自动请求重转技术（HARQ）

　　HARQ基于信道条件提供精确的编码速率调节，可自动适应瞬时信道条件，且对延迟和误差不敏感。HARQ可以提高系统性能，并可灵活地调整有效编码速率，还可以补偿由于采用链路适配所带来的误码。HSDPA将AMC和HARQ技术结合起来可以达到更好的链路自适应效果。HSDPA先通过AMC提供粗略的数据速率选择方案，然后再使用HARQ技术来提供精确的速率调解，从而提高自适应调节的精度和提高资源利用率。HARQ机制本身的定义是将FEC和ARQ结合起来的一种差错控制方案，HARQ机制的形式很多，而HSDPA技术中主要是采用三种递增冗余的HARQ机制：TYPE-I HARQ，TYPE-II HARQ和TYPE-III HARQ。可以根据系统性能和设备复杂度来选择相应的HARQ机制。

　　4.快速蜂窝选择技术（FCS）

　　有了快速蜂窝选择（FCS），UE就不必同时从多个蜂窝中数据传输，也不必联合承载分组数据的业务信道了。UE在每帧选择最好的蜂窝来传输数据。上行DPCH用来指示需要的蜂窝，网络可利用这个蜂窝把传输的数据一帧一帧的传给UE。这种技术是地点选择分集传输的一种特殊情况，仅适用于HS-DSCH信道。对于上行控制信道，则是给每个蜂窝分配一个临时ID,UE周期地把主蜂窝的ID通知给连接的蜂窝，那些没有UE选择的非主蜂窝则关闭它们的发射机。对于快速蜂窝选择，UE在每帧选择最佳的蜂窝，用最佳的蜂窝在HS-DSCH上接收数据。HS-DSCH数据只在这个蜂窝中传送。HSDPA技术为了能更好地适应信道的快速变化，将调度功能单元放在Node B而不是RNC，同时也将TTI缩短到2ms。

　　5.多输入多输出的天线处理（MIMO）

　　MIMO技术在基带处理部分需要多信道选择（MCS）功能来定义天线传播模型，根据用户业务请求等级不同和信道质量情况配置不同的信道。如果Node B有M个发射天线，用户终端UE有N个接收天线，那么Node B与UE之间的下行发射通道有M×N个。发射机和接收机之间天线配置的不同组合，可以满足数据速率从低到高的变化。MIMO技术需要UE和UTRAN都采用多个天线收发机，对UE而言要求比较高。同时由于采用的具体算法相当复杂，对处理机的处理能力和内存也有很高要求。此外其他技术也对WCDMA网络性能的提升提供帮助，比如智能天线SA和多用户检测MUD。前者能显著提高系统的容量和覆盖性能，提高频谱利用率，从而降低运营商成本，后者通过对多个用户信号进行联合检测，从而尽可能地减小多址干扰来达到提高容量或覆盖的目的。

二、HSDPA技术的演进

　　3GPP中确定了HSDPA演进的三个阶段，其中第三阶段还未最终确定，仍在3GPP内进行研究。R5以上的版本主要将致力于吞吐量的进一步提高，峰值数据速率可达50Mbit/s以上。

　　第一阶段：基本HSDPA

在3GPP R5中进行了说明，引进一些新的基础