HSDPA组网方案分析

1、引言

WCDMAR99和R4系统能够提供的最高下行速率只能到3.84Mb/s，为了能够与CDMA1xEV-DO抗衡和应对宽带接入（如WiMAX）的竞争，WCDMA系统在R5规范中引入了HSDPA，作为一种下行的增强技术。

HSDPA技术与CDMA1XEV-DO技术的一个很大的不同点是：HSDPA技术不需要专用的载波。这一特点增加了组网的灵活性，HSDPA技术可以支持两种方式的组网：R99/R4+HSDPA混合组网；HSDPA独立载频组网。进行11SDPA网络部署时，应该如何选择合适的组网方案，以获得更好的网络效率是本文分析的重点。

2、HSDPA的主要特点

由于已有不少的文章对HSDPA的特点和关键技术进行描述，本部分仅作概要的叙述，以作为后面相关分析的铺垫。HSDPA的主要技术特点包括如下几个方面：

2.1高速共享信道

新增了3个物理信道，其中HS-PDSCH信道是下行共享信道，SF=16，HSDPA最多可以使用的码字为15个。

2.2自适应调制编码（AMC）

根据信道质量的好坏进行编码和调制方式的调整，使得数据传输速率最大化。

2.3高阶调制

支持16QAM和QPSK调制方式，16QAM可达到比QPSK高一倍的峰值速率，但相对抗干扰性小。

2.4快速链路适配

每2ms根据无线环境做适配，进行快速用户调度，充分利用小区的功率和频谱资源。

2.5H-ARQ

综合了前向纠错码（FEC）和重传（ARQ）两种方式的特点，重传功能移至NodeB，一方面减小数据传输的时延，另一方面，它充分利用了已传送的信息，获得时间分集的增益。

3、HSDPA的引入要求

HSDPA的引入和应用对系统以及终端提出了特定的要求。

3.1对系统的要求

在系统方面，引入HSDPA技术对NodeB、RNC和传输提出了新的要求。

（1）Node B

NodeB需作的改动如图1中的红色部分所示，增加MAC-hs负责HSDPA用户调度和H-ARQ；增加HS-DSCH传输信道；增加3个新的物理信道（HS-PDSCH、HS-SCCH、HS-DPCCH）和相应的L1处理。

图1 引入HSDPA对Node OB的影响

（2）RNC

RNC的主要要求是：RRM算法的增强、Iub/Iur上新增数据和控制帧、更高的数据处理能力。

（3）传输

传输方面，引入HSDPA后，每小区的数据吞吐量会增加，从而增加了对Iub、Iur、Iu接口的带宽需求。

3.2对终端的要求

要支持HSDPA业务，对UE的主要要求是：

（1）新增MAC-hs层

（2）基带处理增强，可处理多码

（3）新增16QAM解调

（4）需要更大的缓存

3GPP协议规定了12种类型的终端，各类终端所能支持的最大速率如表1所示：

表1 各类终端所能支持的最大速率

目前只有类别12的终端已可商用，使用该类终端可获得的最大峰值速率为1.8Mb/s。部分厂商计划在2006年上半年推出支持16QAM的终端，可支持的最高速率为3.6Mb/s。

4、HSDPA组网方案

进行HSDPA组网时，可以采用的方案有两种：

（1）混合组网

（2）独立组网

下面对两种组网方案的优缺点进行分析比较，并对某城市密集市区的3G试验局站点进行了两种组网方案比较的仿真。

4.1混合组网

在混合组网方式中，HSDPA和R99/R4业务共用相同的载波。

（1）优劣势分析

混合组网方案的优点是：

◆只需一个载波即可同时承载R99/R4和HSDPA业务。

◆对于多载波的情况，易于实现网络的载波间负载均衡。

◆采用混合组网方式，在R5小区和R99／R4小区交界区的HSDPA业务切换成功率比较高。

情形（一）：网络初期，负荷较轻，通常只需要1个载波，如图2所示。HSDPA业务从R5小区到R99/R4小区的切换方式：先进行信道切换（HS-DSCH→DCH），然后再软切换到目标小区。这种切换方式属于同频切换，成功率比较高。

图2 混合组网交界区切换情形（一）

情形（二）：当网络发展到需要多个载波时，HSDPA业务从R5小区到R99/R4小区的切换将存在同频切换和异频切换的情况，如图3所示。同频切换的切换方式和成功率与情形（一）相同。异频切换的切换方式为：先盲切换到服务小区公共载频的DCH，然后再软切换到目标小区。异载频的切换成功率比同频切换低。

图3 混合组网交界区切换情形（二）

◆在网络负载较轻的情况下，混合组网可以获得更高的频谱利用率。根据后面的仿真结果（如图4和图5所示），如果小区的R99/R4下行负载不超过50%，只需使用一个载频，对于类别12和6终端可以获得的小区平均HSDPA数据吞吐量达到1.4～1.8Mb/s，对于类别7终端达到3～4.5Mb/s。

图4 终端类别12的仿真结果

图5 终端类别6的仿真结果1

注1：终端类别5的能力与类别6一样，可以得出同样的结果。

◆在目前的商用终端条件下，混合组网可以获得较高的谱效率。根据后面的仿真结果，对于类别12的