数据业务量逐渐超过语音业务量的现实让HSDPA应运而生。HSDPA技术有助于弥补TD单载波因提供高速数据业务能力相对不足的缺憾。另外,多载波、MX技术将成 TD-HSDPA技术演进的方向。
最近举办的2008中国国际信息通信展(简称通信展)上,TD(时分同步码分多址,TD-SCDMA的简称)产业联盟给人们带 来 了 速 率 高 达2.8Mbps的增强型HSDPA(高速下行分组接入技术)业务,终端产品既有各种款式的数据卡,还有手机、家庭网关等产品,展现了为用户提供高速数据业务的能力,引起了人们的关注。
数据需求激增催生HSDPA
上个世纪80年代,3G(第三代移动通信技术)标准制订一直沿着固定电话网(PSTN/ISDN)电路交换模式的思路进行,因此,IMT-2000(国际移动通信-2000)系列建议并不适应数据业务与互联网的发展需求。
互联网自1996年开始高速发展,人们体验到从互联网下载的下行数据量大大超过上行数据量,一般下行∶上行约为5∶1,而且未来可能达到10∶1。时分双工(TDMA)技术只需一个频带,其上下行时隙可以灵活调整。如TD-SCDMA每个子帧中有7个主时隙,其TS0主时隙必须用于下行小区广播,TS1必须用于上行,其他时隙可按需要灵活配置成下行或上行。设全配置成下行,则下行∶上行为5∶1,还可配置成4∶2和3∶3,前两者都适合非对称传输的互联网,后者则适合对称话音业务。
适合对称话音业务的频分双工技术WCDMA(宽带分码多工传输技术)与CDMA2000(一种3G移动通信标准)对于非对称传输的互联网便不太合适。如WCDMA上行需要1个5MHz带宽,下行也需要1个5MHz带宽,当应用于互联网时,下行5MHz的带宽因数据量大可能不够用,而上行5MHz的带宽因数据量少而使资源浪费。
欧洲运营商认识到WCDMA不能适应未来数据业务量超过话音业务量的信息需求,因此,便一再推迟其网络的部署。这样,便迫使制造商不得不引入增强技术,将R99版本升级为R5版本,高速下行分组接入技术(HSDPA)也就应运而生了。HSDPA弥补TD单载波不足
TD虽能满足互联网下载数据的需求,但同样也只能提供384kbit/s的传输速率,随着移动通信与互联网的飞速发展,视频、流媒体等许多对流量与时延要求较高的业务不断涌现,要求系统能提供更高的传输速率和更小的传输时延。TD单载波提供高速业务能力相对不足,面对WCDMA和CDMA2000都采用了增强技术以提高下行数据速率的挑战, TD在 R5版本中也采用了HSDPA技术。TD-HSDPA所采用的增强技术主要有:共享信道、高阶调制、自适应调制编码、混合自动重传和快速小区选择等新技术。
第一,共享信道。TD-HSDPA增加了三种共享物理信道——— HS-PDSCH(高速物理下行共享信道)、HS-SCCH(下行共享控制信道)和HS-SICH(高速共享信息信道),一种传输信道——— HS-DSCH(高速共享数据信道)。该技术采用1和16两种扩频系数,使基站能更加灵活地应对不同的信道条件,进行合理地分组数据调度,以提高数据传输速率。
第二,高阶调制。频谱效率很高的多电平正交调幅(QAM)有 16状态(16QAM)、64状态(64QAM)、256状态(256QAM)等等。高阶调制相比低阶调制数据传输速率有成倍的提高,16QAM数据速率即为4相相移键控调制技术(QPSK)的2倍。TD采用了QPSK、8PSK调制技术,HSDPA则增加了16状态调制技术。
第三,自适应调制编码(AMC)。当用户处于有利的通信条件下,如靠近基站或视距通信,可采用高阶调制(如16QAM)和高速率信道编码(如3/4编码速率)来获得高峰值速率。当处于不利的通信条件下,如远离基站或非视距通信,可采用低阶调制(如QPSK)和低速率信道编码(如1/4编码速率)来保证通信质量。通过调整不同的调制和编码方式自适应下行无线链路的变化,可使总数据吞吐量尽量提高。在自适应下行链路过程中,调整调制和编码方式比调整发射功率更能降低干扰水平。
第四,混合自动重传(HARQ)。这是将前向纠错(FEC)与自动重传(ARQ)结合起来的一种差错控制方案,采用HARQ技术的收方。当译码失败时,保存所收数据,并要求对方重发,收方将重传数据和保存数据合并再译码,可提高译码的成功率。
第五,基站快速调度。在基站中加入新的媒体接入控制子层(MAC-hs)实体,对发送数据进行调度以及对重传数据进行控制。采用合适的调度算法,依据一定的调度准则选择用户或调整编码方式来优化系统性能。基站可根据信道条件快速调度发送数据的大小和发送对象,从而提高小区的数据吞吐量。综合所有新技术使单载波数据传输速率提高7倍多,达到2.8Mbit/s。多载波和MX技术成演进方向
为了达到更高的峰值速率以提高对分组业务的支持能力,TD系统提出了多载波HSDPA技术,将多载波捆绑以提高TD系统中单用户峰值速率。多载波HSDPA技术即多个载波上的信道资源可以为同一个用户服务,该用户可以同时接收本小区多个载波发送的信息。这样,如果采用N个载波同时为一个用户发送数据,理论上用户可以获得原来N倍的数据速率。
TD的码资源受限,最新研究的HSDPAMX技术在室外正是利用了智能天线赋形所形成的用户隔离度好的原理,达到了系统硬件不变、手机不变,码资源重复利用的目的,实现了提高系统数据吞吐量1.3-1.5倍的效果。在室内采用楼层波导效应的原理,甚至可以将系统数据吞吐量提高2倍。因此,相比EDGE(增强型数据速率),其性价比更高。
在室外,采用HSDPAMX技术、TD-S111站型,数据吞吐量可以提高到10.92Mbit/s-12.6Mbit/s;而EDGE需要GSM-S10,10,10-S11,11,11(GSM为全球移动通讯系统)的站型,价格约为TD的4倍。
在室内,采用HSDPAMX技术、TD-S111站型,数据吞吐量可以提高到16.8Mbit/s;而EDGE需要GSM-S14,14,14的站型,价格约为TD的5.5倍。言论
发展TD-HSDPA时不我待
相比WCDMA和CDMA2000这两种3G标准,我国拥有自主知识产权的3G标准TD-SCDMA无疑使我们具备了先发优势。目前,TD-SCDMA网络建设已经先行一步,并以试验网的形式在北京、上海等全国10个大城市建网,基站数达到15000个。然而,先发优势并不代表胜券在握,TD-SCDMA未来面临的竞争将异常激烈。
从国际上看,WCDMA和CDMA2000这两种3G技术在产业化与商用实践方面已经积累了相当丰富的经验,国内3G牌照发放之后,TD的先发优势并不能完全弥补其在产业化与商用实践方面的差距,因此,TD必须尽快完善网络布局,加快应用创新。
尽早介入HSDPA领域,在网络、芯片、终端等方面加大研发力度,是TD赢得牢固市场地位的重要一步。目前,TD-SCDMA能提供384kbit/s的传输速率,而WCDMA和CDMA2000早已能够实现这样的速率。如不尽早迈进HSDPA阶段,TD将在与WCDMA和CDMA2000的竞争中落于下风。何况,WCDMA和CDMA2000同样对HSDPA高度重视。在国内,HSDPA之争的关键实际上可以说是速度之争。
在终端方面,可喜的是,已经有厂商推出了TD制式的HSDPA手机,最高下载速率达到了2.8Mbit/s,另外还有部分厂商已经推出或正在计划推出HSDPA家庭网关和数据卡等产品。不过,从总体上看,TD-HSDPA终端产品还不够丰富,对业务支持的稳定性还有待提高。要改变这种状况,需要运营商和终端企业共同努力。
在3G时代,移动互联网应用将成为3G最重要的应用之一,HSDPA无疑将为该应用提供强有力的支撑。未来,谁在HSDPA网络和终端方面占得先机,谁就将获得更多的用户青睐和更高的市场份额。发展TD-HSDPA,对TD产业链来说,已经时不我待。