HSPA+關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用分析

【摘要】在與LTE的共存期內(nèi)，將UMTS基站從HSPA平滑升級(jí)HSPA+，一方面能達(dá)到和LTE類似的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)，另一方面可以有效保護(hù)運(yùn)營(yíng)商的投資。本文跟蹤研究HSPA+的核心技術(shù)，為WCDMA與LTE共存期內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供一些建議。

【關(guān)鍵詞】HSPA+關(guān)鍵技術(shù)

一、前言

HSPA+是HSPA技術(shù)的進(jìn)一步演進(jìn)，能夠使頻譜效率進(jìn)一步提高，HSPA演進(jìn)的目標(biāo)是在相同帶寬內(nèi)達(dá)到與LTE相近的頻譜利用效率。HSPA+在R7版本開始定義，其主要的特性分布在R7和R8兩個(gè)版本中。HSPA+技術(shù)能夠保持和UMTS R6版本的后向兼容性。與LTE不同，HSPA+是對(duì)現(xiàn)有的WCDMA系統(tǒng)的平滑演進(jìn)，主要是通過引入一些新的技術(shù)，對(duì)基于CDMA多址方式的HSDPA和HSUPA進(jìn)行改進(jìn)。HSPA+和現(xiàn)有的WCDMA有較強(qiáng)的兼容性，其網(wǎng)絡(luò)部署的帶寬同樣為5MHz，采用的頻段也是與現(xiàn)有WCDMA相同的頻段，但在5MHz帶寬下要達(dá)到和LTE相仿的性能。因此，將UMTS的基站從HSDPA/HSUPA平滑升級(jí)HSPA+，一方面能使用戶達(dá)到和LTE類似的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)，另一方面又可以有效保護(hù)運(yùn)營(yíng)商的投資。

二、HSPA+關(guān)鍵技術(shù)

R10 HSPA+引入的最關(guān)鍵的技術(shù)是4載波HSDPA，可以提供與LTE相似的下行數(shù)據(jù)速率（100+Mbit/s）以及23+ Mbit/s的上行數(shù)據(jù)速率。因此，在支持移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)方面，多載波HSDPA會(huì)成為很有競(jìng)爭(zhēng)力的接入技術(shù)之一。

與雙載波HSDPA不同，多載波HSDPA允許對(duì)3或4個(gè)載波同時(shí)調(diào)度。因?yàn)閿?shù)據(jù)速率與帶寬成正比，所以多載波HSDPA會(huì)提升峰值數(shù)據(jù)速率以及系統(tǒng)容量。在20 MHz帶寬內(nèi)4載波HSDPA可以實(shí)現(xiàn)84 Mbit/s的峰值速率，如果同時(shí)采用MIMO則可以實(shí)現(xiàn)168 Mbit/s的峰值速率。

三、HSPA+關(guān)鍵技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用分析

（1）更高階調(diào)制方式需要更好的接入信道的質(zhì)量，CQI大于25可以啟動(dòng)64QAM。（2）建議在無線環(huán)境好的區(qū)域部署。（3）網(wǎng)絡(luò)升級(jí)代價(jià)：①HLR/CN核心網(wǎng)影響：引入64QAM之后，理論下行最大峰值速率可以達(dá)到21Mbps，HLR簽約數(shù)據(jù)需做相應(yīng)調(diào)整。②RNC影響：軟件升級(jí)。③NodeB影響：軟件升級(jí)。④終端：3GPP規(guī)定了CAT13、14、17、18這4種終端支持64QAM。

（1）同下行64QAM類似，上行16QAM也只有在信道條件較好的情況下才能使用，宏蜂窩組網(wǎng)條件下，只有在靠近基站的較小一部分區(qū)域內(nèi)有機(jī)會(huì)使用16QAM。（2）目前各個(gè)廠家設(shè)備采用上行16QAM設(shè)備的性能都還不很理想，未能支持商用。（3）網(wǎng)絡(luò)升級(jí)代價(jià)：①NodeB：需軟件升級(jí)，個(gè)別廠家還需增加基帶處理板。②終端：3GPP規(guī)定了CAT7終端支持16QAM。

（1）RLC層的峰值速率受限于RLC協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）大小、RLC往返時(shí)間（RTT）以及RLC窗口大小，即便采用最大的640bit，（一般窗口大小為2048，RTT為100ms），則RLC層能支持的最大速率只有640*2048/0.1=13.1Mbps。（2）R7、R8的層2增強(qiáng)（包括下行和上行）引入了flexible RLC PDU size（10～1500Byte）。（3）網(wǎng)絡(luò)升級(jí)代價(jià)：①網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：軟件升級(jí)。②終端：需要終端支持此功能。

（1）在R7之前，UE在CELL_FACH狀態(tài)下傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，映射到FACH信道，傳輸速率通常低于32kbps。（增強(qiáng)CELL_FACH可以達(dá)到甚至超過1Mbps）。（2）引入下行和上行增強(qiáng)CELL_FACH技術(shù)，使得Cell_FACH、Cell-PCH和URA-PCH狀態(tài)時(shí)UE可以采用HS-DSCH、E-DCH傳輸數(shù)據(jù)，縮短數(shù)傳延遲。（3）網(wǎng)絡(luò)升級(jí)代價(jià)：①網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：軟件升級(jí)。②終端：需終端支持此功能。

CPC的目的是在DCH狀態(tài)時(shí)（使用HS-DSCH/E-DCH信道）盡量減少控制信道的開銷以增加同時(shí)在線的用戶數(shù)，包括幾項(xiàng)子技術(shù)。

（1）DRX是對(duì)上行DTX方案的補(bǔ)充，必須和DTX一起使用，不能單獨(dú)使用。（2）CPC技術(shù)引入對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響：采用UL_DTX/DL_DRX，手機(jī)耗電量可以節(jié)省30%～50%。（3）網(wǎng)絡(luò)升級(jí)代價(jià)：①網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：軟件升級(jí)。②終端：需新型終端支持此功能。

四、小結(jié)

隨著競(jìng)爭(zhēng)加劇，ARPU值持續(xù)降低，運(yùn)營(yíng)商在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與升級(jí)時(shí)，不僅要考慮技術(shù)的領(lǐng)先性，更需考慮如何保護(hù)既有投資，降低成本。LTE是未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的目標(biāo)，但由于LTE不能向后兼容，運(yùn)營(yíng)商必須投入高額投資購(gòu)買新頻段，部署新網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，現(xiàn)階段的LTE產(chǎn)業(yè)鏈無論在標(biāo)準(zhǔn)、終端，還是用戶使用習(xí)慣的培養(yǎng)上都尚不成熟。因此，3GPP在確立了LTE的演進(jìn)目標(biāo)之后，出于對(duì)實(shí)際市場(chǎng)進(jìn)展的考慮，又啟動(dòng)了HSPA的升級(jí)版本HSPA+。

HSPA+在性能上向LTE靠近，卻遠(yuǎn)低于LTE的建網(wǎng)成本，而且HSPA+終端市場(chǎng)已日益成熟，顯然更適合作為現(xiàn)階段乃至今后幾年的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方向。對(duì)于運(yùn)營(yíng)商而言，部署HSPA+網(wǎng)絡(luò)不需要更換已有的HSPA設(shè)備，也無需購(gòu)買額外的頻段，就獲得更理想的網(wǎng)絡(luò)性能與容量，使已有網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)的最大化。

參考文獻(xiàn)

[1] 3GPP TR 25.999 High Speed Packet Access（HSPA）evolution； Frequency Division Duplex（FDD）[2011-03-08]

[2] 3GPP TR 25.899 High Speed Downlink Packet Access（HSDPA）enhancements[2011-03-08]

[3] 3GPP TR 25.950 UTRA High Speed Downlink Packet Access（HSDPA）[2011-03-08]