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    WCDMA网络性能增强技术-HSDPA:性能提高

    时间：2020-03-20 07:13:16来源：百花范文网本文已影响人
    为了更好地解决WCDMA系统覆盖与容量之间的矛盾，消除干扰，提升系统容量，满足用户业务需求，在WCDMA的后续发展中产生了许多新技术。其中最值得关注的就是高速下行分组接入（HSDPA）。在3GPP早先所列出的3G WCDMAR99的规范中，定义了具有QoS的数据业务，但是却没有充分地考虑到数据业务的无线频谱利用率问题，尤其是对于突发性数据业务。WCDMA在数据传输速率上的巨大落差，以及由此带来的业务能力上的弱势，为了摆脱这种困境，必须寻找一种赶超CDMA2000 1X EV-DO的有力武器。HSDPA的出现给了WCDMA发展注入一针“强心剂”。
    HSDPA(High Speed Download PacketAc-cess)是指高速下行分组接入技术，是3GPP在R5协议中为了满足上／下行数据业务不对称的需求而提出的一种调制解调算法，它可以在不改变已经建设的WCDMA网络结构的情况下，把下行数据业务速率提高到14Mbps。
    HSDPA采用的关键技术是自适应调制编码（AMC）和混合自动重复（HARQ）。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R991／3Turbo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。而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。HSDPA技术增加了高速下行共享信道（HS－DSCH），并依HARQ和AMC对信道变化进行适应。不同的用户在时分和码分上共享HS－DSCH信道。为了承载下行信令，还增加了共享控制信道（HS－SCCH），与HS－DSCH相关的上行采用DPCCH－HS信道，承载HARQ的ACK／NACK信息和信道质量测量指示（CQI）。同时在NodeB增加了MAC－hs实体，该功能实体包含HARQ和HSDPA的调度功能以及对HS－DSCH的控制功能。通过实施若干快速而复杂的信道控制机制，包括物理层短帧、自适应编码调制、快速混合自动重传技术（Hybrid-ARQ）和快速调度技术，HSDPA使峰值数据传输速率达到14Mbps，改善了最终用户使用数据下载服务的体验，缩短了连接与应答的时间。更为重要的是，HSDPA使分区数据吞吐量增加了三至五倍，这便可以在不占用更多网络资源的基础上大幅度增加用户数量。
    HSDPA提高下行数据速率的一种方法是采用多天线发射和多天线接收（MIMO）技术。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NodeB有M个发射天线，用户终端UE有N个接收天线，那么NodeB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。
    HSDPA较高的吞吐量和峰值数据传输速率有助于激励和促进WCDMA所不支持的数据密集型应用的发展。事实上HSDPA可以更加有效地实施由3GPP标准化的服务质量水平（QoS）控制，通信网络可以更加智能地对不同优先级的应用与服务进行排序与资源调拨，首先保证话音通信的质量，其次保证对于实时性要求较高的应用的数据传输需求如实时视频、网络游戏等，而网页浏览、下载等应用的数据传输则可以设置为较低的优先级。通过这样的QoS管理，HSDPA可以根据用户业务的需求，做不同的网络安排并进行网络容量分配，更有效地支持和管理多种多样的实时高速数据传输业务。
    HSDPA是基于现有WCDMA网络的演进，引入HSDPA只需要在WCDMA无线网络部分做相应升级，将WCDMA下行速率从384Kbps提升到14Mbps，而整个网络架构及整个核心网络都保持不变；
    另外，HSDPA将继续使用WCDMA的频率而不需要单独的载频。HSDPA不但有效地保护了移动运营商的投资成本(CAPEX)，还大大增加了运营商的业务范围，为提高APRU值创造了可能。HSDPA的另一个重要优点是WCDMA R"99的后向兼容性，运营商可以根据网络建设发展的需要进行逐级部署，而不会对现有的WCDMA用户造成影响。
    HSDPA技术的应用可以充分满足运营商在3G网络成熟期面临容量需求特别大时进行方便的实施。HSDPA技术视为一个可以使运营商推出高利润服务的重要差别化因子，该技术是WCDMA网络建设后期提高下行容量和数据业务速率的一种重要技术。
    总之，HSDPA技术的主要优势就是允许运营商以高成本效益的方式显著扩大容量，从而获益于更具成本效益的网络，同时有机会获取高利润的企业领域的市场份额。HSDPA为WCDMA向更高数据传输速率和更高容量网络发展提供了一条平稳的演进途径，就如在GSM网络中引入EDGE一样。
    太原理工大学   王爱军 

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