作者：顧群

    隨著2004年以來全球WCDMA市場大規(guī)模地啟動(dòng)，R99和R4版本的WCDMA在數(shù)據(jù)傳輸速率上的不足逐漸顯露出來。

    通常情況下，單個(gè)WCDMA用戶的下行傳輸速率僅達(dá)384Kbit/s，與人們設(shè)想中的3G相差甚遠(yuǎn)。另外，近年來移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展也對移動(dòng)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸能力提出了更高的要求，單靠R99、R4版本的WCDMA已不能滿足用戶的需求。此外，來自CDMA20001xEV-DO以及WiMAX的壓力也推動(dòng)著3G技術(shù)不斷發(fā)展。HSDPA作為WCDMA的自然升級應(yīng)用戶需求，立即在中國3G發(fā)展進(jìn)入最終倒計(jì)時(shí)階段，成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。

    對HSDPA的技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行探討，無論是給運(yùn)營商還是普通用戶都會帶來好處。對于運(yùn)營商來說，HSDPA可以提高WCDMA和TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)容量和頻譜效率、建成高性價(jià)比的網(wǎng)絡(luò)，降低每比特傳輸成本；對于普通用戶來說，他們可獲得更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、更短的服務(wù)響應(yīng)時(shí)間、更高的服務(wù)可靠性。

    1、HSDPA的概念與技術(shù)特點(diǎn)

    HSDPA（高速下行分組接入），是WCDMA的演進(jìn)技術(shù)，是在2002年凍結(jié)的3GPPR5版本中，為了增強(qiáng)下行非實(shí)時(shí)分組業(yè)務(wù)的吞吐量，提高無線接入側(cè)的頻譜效率，以滿足更高傳輸速率或流媒體類型業(yè)務(wù)，以及上/下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不對稱的需求而提出的一種調(diào)制解調(diào)算法。與以往的技術(shù)相比，它主要具有以下特點(diǎn)：

    （1）共享信道傳輸

    在3GPPR5中，為支持高速業(yè)務(wù)，HSDPA引入了新的傳輸信道——高速下行共享信道（HS-DSCH），以支持增強(qiáng)的交互類、后臺類及流媒體類接入承載服務(wù)，使編碼和功率資源更有效地使用。

    （2）高階調(diào)制

    3GPPR99中規(guī)定了下行傳輸采用QPSK調(diào)制方式，但HS-DSCH可使用16QAM調(diào)制方式提供更高的數(shù)據(jù)速率，且更加有效地利用頻率。

    （3）更短的時(shí)間間隔（TTI）

    共享碼源中的信道碼每2毫秒進(jìn)行一次動(dòng)態(tài)分配，減少了環(huán)路時(shí)間（RTT），極大地提高了鏈路適配性能。

    （4）快速鏈路適配

    快速鏈路適配性能體現(xiàn)在系統(tǒng)根據(jù)瞬間變化的無線環(huán)境調(diào)整傳輸參數(shù)，并在信道條件答應(yīng)的條件下采用高階調(diào)制方式。以這種方式處理短時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)速率變化的業(yè)務(wù)，比功率控制方式更有效。

    （5）快速調(diào)度

    快速調(diào)度性能決定了在給定時(shí)間內(nèi)共享信道給用戶使用時(shí)，其目的是將信道資源用于無線條件最好的用戶。

    （6）快速混合自動(dòng)重傳請求

    利用快速混合自動(dòng)重傳請求性能，用戶在解碼前能夠快速請求丟失的信息和合并信息（軟合并方式），提高容錯(cuò)能力。

    HSDPA可將WCDMA下行速率從384Kbit/s提升到14.4Mbit/s（峰值速率），系統(tǒng)容量增加2～3倍，時(shí)延大大降低。HSDPA是基于現(xiàn)有WCDMA網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，將繼續(xù)使用WCDMA的頻率而無需單獨(dú)的載頻。引入HSDPA只需在WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)部分作相應(yīng)升級，而整個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及整個(gè)核心網(wǎng)絡(luò)保持不變。具體來講，2002年以前供貨的WCDMA設(shè)備過渡到HSDPA，需硬件升級（在歐洲和其他一些使用較早版本的國家，WCDMA基站升級到HSDPA成本較高，我國則不存在這個(gè)問題），上市較晚的設(shè)備升級到HSDPA只需更新軟件。

    2、HSDPA業(yè)務(wù)能力分析

    HSDPA不但使用戶在移動(dòng)的情況下享受到與固定寬帶相當(dāng)甚至更好的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，還為用戶提供了更廣范圍內(nèi)的漫游功能。此外，HSDPA有助于改變移動(dòng)業(yè)務(wù)收入結(jié)構(gòu)，使目前以話音業(yè)務(wù)收入為主的移動(dòng)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)為以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)收入為主。

    （1）大大提高用戶的使用體驗(yàn)

    HSDPA能夠提供眾多對用戶有吸引力的業(yè)務(wù)，如DVD質(zhì)量的電影和視頻、高清楚的交互式游戲、多媒體音樂頻道、“pushtowatch”業(yè)務(wù)、發(fā)送大型E-mail附件等。從此前各設(shè)備商的測試情況來看，采用HSDPA后，圖片及視頻短片的下載速度與使用WCDMA時(shí)相比均有明顯提高。尤其是視頻短片的下載速度，提高幅度非常大，下載一個(gè)3M的視頻短片，節(jié)約時(shí)間54.9秒，節(jié)省時(shí)間的比例高達(dá)81%。業(yè)務(wù)下載速率的提高，可大大改善用戶的使用體驗(yàn)，對運(yùn)營商的業(yè)務(wù)推廣起積極的作用，有助于提高運(yùn)營商的ARPU值。

    （2）運(yùn)營商的傳輸成本大幅降低

    HSDPA技術(shù)的采用可大幅提升運(yùn)營商的基站效率，在同樣5MHz的頻段中傳輸更多流量，使得HSDPA的傳輸成本較R99版更為低廉。據(jù)估算，HSDPA的傳輸成本最低為0.02美元/MB，相對于R99的0.07美元/MB以及GPRS的0.42美元/MB要少很多，這將有助于提高運(yùn)營商移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的獲利率。HSDPA各項(xiàng)技術(shù)的傳輸成本情況，如表1所示。

    表1  各項(xiàng)技術(shù)的傳輸成本情況比較

    HSDPA不但有效地保護(hù)了運(yùn)營商的投資成本（CAPEX），還大大增加了運(yùn)營商的業(yè)務(wù)范圍，為提高ARPU值創(chuàng)造了可能。可以說，HSDPA是3G和WCDMA運(yùn)營商采取的一種既具有前瞻性又具有保護(hù)作用的發(fā)展策略，也是未來其發(fā)展的必然選擇。

    3、HSDPA標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展

    HSDPA的發(fā)展分為三階段，即基本HSDPA階段、增強(qiáng)HSDPA階段以及HSDPA進(jìn)一步演進(jìn)階段，如表2所示。

    表2  HSDPA的發(fā)展階段

    HSDPA的基本階段即通過采用AMC、HARQ及快速資源調(diào)度等先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)下行峰值速率為14.4Mbit/s，該標(biāo)準(zhǔn)在3GPPR5版本中定義。而增強(qiáng)階段的HSDPA則在R6版本中進(jìn)行了說明，其目的是將峰值數(shù)據(jù)速率提高到30Mbit/s，要害技術(shù)主要包括快速小區(qū)選擇（FCS）、多輸入多輸出技術(shù)（MIMO）和空時(shí)編碼技術(shù)（STC）。

    截止目前，HSDPA的第一、二階段的標(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)完成，第三階段的標(biāo)準(zhǔn)化工作也日趨完善。第三階段的目標(biāo)是通過引進(jìn)新型空中接口提高數(shù)據(jù)傳輸速率。其中的要害技術(shù)包括正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)和64QAM調(diào)制方式，它們的引入將使系統(tǒng)峰值速率達(dá)到50Mbit/s以上。其主要的新特性包括采用結(jié)合更高調(diào)制方案、陣列處理的OFDM物理層及根據(jù)空中接口質(zhì)量為用戶設(shè)備選擇專用子載波的特點(diǎn)進(jìn)行選擇的快速調(diào)度算法等，從而達(dá)到優(yōu)化傳輸性能的目標(biāo)。此外，2006年3月份的3GPP全會上，3GPP還成立了HSPA（HSDPA+HSUPA）的繼續(xù)演進(jìn)項(xiàng)目E-HSPA（增強(qiáng)型高速數(shù)據(jù)接入），并獲得眾多運(yùn)營商和設(shè)備制造商的認(rèn)同。

    截至到2006年二季度，各設(shè)備廠商可供測試和商用的HSDPA產(chǎn)品整體仍處于第一階段，不過愛立信、北電等廠商已經(jīng)開始了第二階段的設(shè)備測試，預(yù)計(jì)商用設(shè)備將在年內(nèi)問世。在建立HSDPA市場之后才可能會進(jìn)一步開展引入HSUPA的工作。

    4、HSDPA設(shè)備研發(fā)進(jìn)展

    截止2006年6月12日，全球提供和支持HSDPA的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和終端設(shè)備廠商共計(jì)53家。

    （1）系統(tǒng)設(shè)備廠商

    全球大部分WCDMA系統(tǒng)設(shè)備廠商。如諾基亞、愛立信、北電、華為、中興、NEC、和朗訊（阿爾卡特）等廠商的產(chǎn)品在硬件上都已具備了處理HSDPA功能的能力（如16QAM、緩沖器及處理器的性能等），通過軟件升級/內(nèi)置信道板即可支持HSDPA。但從目前商用現(xiàn)狀看，諾基亞、愛立信的實(shí)力明顯領(lǐng)先于其他廠商，并已在全球多個(gè)國家地區(qū)獲得20多個(gè)商用合同；北電、華為、NEC、和朗訊（阿爾卡特）等設(shè)備廠商近幾個(gè)月來也相繼在HSDPA商用測試中取得突破性進(jìn)展，不斷獲得新的HSDPA商用合同。隨著全球各運(yùn)營商的測試相繼完成，預(yù)計(jì)各設(shè)備廠商都將在今年下半年將會實(shí)現(xiàn)規(guī)模突破。

    （2）終端設(shè)備廠商

    與系統(tǒng)設(shè)備環(huán)節(jié)相比，HSDPA終端的商用進(jìn)程要稍微滯后一些。目前，WCDMA手機(jī)廠商均已陸續(xù)開始推出HSDPA終端設(shè)備，但由于制定HSDPA規(guī)格的3GPP按照傳輸速度規(guī)定了12種“類別”，鑒于技術(shù)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，因此終端廠商會分階段地推出其產(chǎn)品，可見，最早的HSDPA終端產(chǎn)品將是數(shù)據(jù)卡，然后才是手機(jī)終端，這與WCDMA有所不同。預(yù)計(jì)到2006年三季度HSDPA有望開始集成到筆記本電腦中。截止2006年6月12日，共有18家終端設(shè)備廠商推出了43款HSDPA終端設(shè)備，此外還有部分廠商推出了部分調(diào)制解調(diào)器、路由器和其他接入設(shè)備。

    （3）終端芯片廠商

    隨著HSDPA進(jìn)程的深入，HSDPA芯片市場也逐漸升溫。目前，高通公司已推出MSM6275、MSM6280等多個(gè)HSDPA芯片組。其中，MSM6280芯片組的下行速度最高可達(dá)7.2Mbit/s，單片基帶支持WCDMA（UMTS）/HSDPA與GSM/GPRS/EDGE（EGPRS）標(biāo)準(zhǔn)，集成了先進(jìn)的視頻、音頻、圖像及3D圖形功能等多媒體特性。此外，其他半導(dǎo)體廠商紛紛介入。如飛思卡爾公布其第三代3G平臺i.300-30可支持3.6Mbit/s速率的HSDPA傳輸，杰爾公布推出3.6Mbit/s HSDPA芯片組，英飛凌則面向中端多媒體電話市場推出7.2 Mbit/s HSDPA處理器樣品。此外，博通、飛利浦半導(dǎo)體、ADI和TI都表示正在開發(fā)HSDPA解決方案并計(jì)劃在2006年推出商用芯片組。

    中國本土芯片廠商也積極跟進(jìn)HSDPA芯片研發(fā)。2006年1月，天碁科技推出基于HSDPA（2.8Mbit/s）的TD-SCDMA商用芯片組及終端解決方案。并在其TD-SCDMA終端解決方案平臺上演示了HSDPA高速數(shù)據(jù)下載，同時(shí)也展示了基于天碁科技芯片解決方案的三星可視電話手機(jī)。而凱明也表示2006年會開發(fā)出基于TD-SCDMA的HSDPA終端芯片。

    HSDPA支持高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的能力不但為運(yùn)營商帶來無限商機(jī)，同時(shí)也將為產(chǎn)業(yè)鏈上各個(gè)環(huán)節(jié)帶來新的機(jī)遇，包括設(shè)備供給商、終端制造商和內(nèi)容提供商等。但HSDPA給產(chǎn)業(yè)鏈上各個(gè)環(huán)節(jié)提供機(jī)遇的同時(shí)也帶來了挑戰(zhàn)。概括地說，由于HSDPA提供高速數(shù)據(jù)下載的新型業(yè)務(wù)，原有WCDMA商業(yè)模型需要改進(jìn)，而且整個(gè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)，包括話務(wù)模型、容量建設(shè)、業(yè)務(wù)集成、終端定制、資費(fèi)策略等各個(gè)方面都將受到影響。

    5、HSDPA的全球商用情況

    HSDPA技術(shù)本身的特點(diǎn)順應(yīng)了移動(dòng)通信市場發(fā)展的需要——更高的容量、更低的成本以及更高的頻譜效率。因此，自從2005年11月Cingular的第一個(gè)HSDPA商用網(wǎng)絡(luò)問世以來，在設(shè)備商的大力推動(dòng)下，HSDPA的發(fā)展步伐大大加快。隨著2006年各運(yùn)營商的漸次展開商用網(wǎng)絡(luò)部署，HSDPA目前已在全球范圍內(nèi)進(jìn)入規(guī)模商用化階段。截止2006年6月12日，全球已有99家移動(dòng)運(yùn)營商計(jì)劃部署HSDPA網(wǎng)絡(luò)，目前32個(gè)HSDPA網(wǎng)絡(luò)在25個(gè)國家已開始商用。預(yù)計(jì)到2006年年底至少還有40個(gè)網(wǎng)絡(luò)將會開展商用。

    從目前全球HSDPA的商用情況來看，不同運(yùn)營商因其發(fā)展的階段不同，其推出HSDPA的動(dòng)機(jī)也不同。其中比較典型的有以下三類運(yùn)營商：

    ①Cingular、和黃等：在某地區(qū)的3G市場上屬于后進(jìn)入者，或者運(yùn)營商本身實(shí)力沒有競爭對手強(qiáng)，從而在競爭中處于較為不利的地位，這類運(yùn)營商希望盡快部署HSDPA，利用HSDPA較寬的帶寬扭轉(zhuǎn)不利的競爭局面。

    ②NTTDoCoMo、SKT等：已開通WCDMA網(wǎng)絡(luò)，且3G業(yè)務(wù)發(fā)展良好，它們希望通過HSDPA提供更好的業(yè)務(wù)，繼續(xù)保持較好的發(fā)展勢頭。

    ③T-Mobile、Vodafone等：在未部署WCDMA網(wǎng)絡(luò)之前就意識到WCDMA的帶寬有限，而HSDPA在這方面有著明顯的優(yōu)勢，而且是3G技術(shù)演進(jìn)的下一步目標(biāo)。因而，他們希望直接部署HSDPA，獲得后發(fā)優(yōu)勢。

    6、我國HSDPA發(fā)展前景展望

    雖然HSDPA尚未在我國實(shí)現(xiàn)商用，但我國的設(shè)備廠商和運(yùn)營商都在積極推動(dòng)HSDPA的發(fā)展進(jìn)程。

    目前，中興和華為都已推出了完全商用的HSDPA系統(tǒng)設(shè)備和支持HSDPA的終端設(shè)備。其中，華為的HSDPA設(shè)備已在香港和葡萄牙等地商用，并在全球多個(gè)運(yùn)營商中進(jìn)行測試。中興還沒有迎來產(chǎn)品商用的收獲時(shí)期，但隨著在各運(yùn)營商中的測試相繼完成，預(yù)計(jì)今年下半年也將實(shí)現(xiàn)規(guī)模突破。此外，我國大唐、鼎橋和普天等設(shè)備廠商也已表示在2006年逐步推出HSDPA的產(chǎn)品。

    雖然受3G牌照和運(yùn)營商重組等多方面的影響，但中國移動(dòng)、中國電信和中國網(wǎng)通等三大運(yùn)營商都已經(jīng)進(jìn)行不同程度的HSDPA測試。其中，中國移動(dòng)已提出了明確的HSDPA發(fā)展路線，2005年底，中國移動(dòng)就與沃達(dá)豐聯(lián)手，共同制定了HSDPA的技術(shù)規(guī)范。目前，中國移動(dòng)開始著手于組網(wǎng)建設(shè)和業(yè)務(wù)模式的研究。可以說，我國移動(dòng)運(yùn)營商也已為HSDPA的商用做好了預(yù)備。但從我國移動(dòng)通信市場發(fā)展的現(xiàn)狀來看，HSDPA商用進(jìn)程仍然還面臨著一些現(xiàn)實(shí)的問題，如終端問題、與3G的高速無線網(wǎng)絡(luò)相匹配的應(yīng)用等方面還沒有全面成型。這一問題還需要設(shè)備商和運(yùn)營商，以及應(yīng)用開發(fā)商在整個(gè)市場啟動(dòng)以前就積極面對，并進(jìn)行多方力量的合作。

    7、結(jié)束語

    移動(dòng)通信技術(shù)的快速發(fā)展有著多方面的原因，但歸根結(jié)底還是取決于用戶的需求，HSDPA技術(shù)也不例外。此外，競爭需求也是HSDPA技術(shù)快速發(fā)展的根本動(dòng)力之一。但從總體來看，目前的HSDPA技術(shù)大多還停留在演示和試驗(yàn)階段，成熟的商業(yè)應(yīng)用還未出現(xiàn)，從多用戶戶外試驗(yàn)的情況來看，HSDPA要想從WCDMA平滑過渡，為了保證技術(shù)演進(jìn)的平滑性，保護(hù)原有WCDMA網(wǎng)絡(luò)的投資，達(dá)到固定寬帶的性能，仍有不少技術(shù)問題需要克服。