上海正偉比較TD-SCDMA與WCDMA在HSDPA技術上的差異

　　在國內，HSDPA被寄予厚望。因為在3G布局上，我們需要依靠采用HSDPA技術獲得一個后發優勢。另外隨著我國TD-SCDMA產業的發展，也不可避免地會演進到TD-HSDPA技術上來。

　　HSDPA在今年得到了迅猛的發展，據統計截至2006年7月，全球已有34個HSDPA網絡投入運營，而目前全世界計劃部署、正在部署或已經商業部署的HSDPA網絡的數量達到108個，預計到2011年，HSDPA將占領全球3.5G移動寬帶市場的主體，市場份額大約有65%，可以說HSDPA已經進入規模商用階段，產業鏈是整體興奮的。在國內，對HSDPA也是寄予厚望，畢竟我們在3G布局上已經落后于日、韓、歐美等發達國家，所以需要依靠采用HSDPA技術獲得一個后發優勢。另外隨著我國TD-SCDMA產業的發展，也不可避免地會演進到TD-HSDPA技術上來，那么HSDPA技術在TD-SCDMA與WCDMA兩種制式上有什么異同點就是一個值得研究的問題。

　　從本質上說HSDPA是一些無線增強技術的集合，利用HSDPA技術可以在3G現有技術的基礎上使下行數據峰值速率有很大的提高。HSPDA是3GPPRelease5RAN的一個重要特性，與R4版本TD-SCDMA、WCDMA系統相比較引入HSDPA技術主要是通過修改空中接口來增強系統性能，主要操作在UE、NodeB的物理層和MAC層，而RLC(無線鏈路控制)和PDCP(分組數據匯聚協議)不做任何改動。無論是在UE側還是在NodeB側MAC層主要是增加了MAC-hs實體，相關HS-DSCH的MAC層操作都在這里完成，除了包括流控和優先級處理功能外，還需要完成HARQ協議的相關操作，包括調度、重傳、重排等。另外RRC和NBAP協議需要提供相應流程支持。HSDPA技術可以同時適用于WCDMA和TD-SCDMA兩種不同制式，在這兩種不同制式中其實現方式十分相似，基本原理和關鍵技術都是大體相同的。不同之處主要表現在以下方面：

　　幀結構不同

　　由于WCDMA和TD-SCDMA兩種制式本身幀結構的不同導致W-HSDPA和TD-HSDPA幀結構的不同，W-HSDPA子幀是2ms，相當于3個目前定義的W-CDMA時隙，而TD-HSDPA子幀是5ms，有7個業務時隙和3個特殊時隙。W-HSDPA較短的幀允許用戶在較短持續時間內把數據傳送分配至一個或多個物理信道，從而使網絡能在時域和碼域重新調整它的資源分配。

　　信道結構的異同

　　HSDPA引入的專用傳輸信道是HS-DSCH，它是高速下行共享信道，下行鏈路方向，負責承載用戶高速業務數據，W-HSDPA和TD-HSDPA都有此信道。對于W-HSDPA，信道共享方式為時分復用+碼分復用，擴頻因子為16(最多映射15條物理信道)。對于TD-HSDPA，擴頻因子為1。HSDPA引入的物理信道有3類，TD-HSDPA物理層引入HS-PDSCH，HS-SCCH和HS-SICH三個信道，W-HSDPA物理層引入HS-PDSCH，HS-SCCH和HS-DPCCH三個信道，分別有：高速物理下行共享信道，下行鏈路方向，承載凈荷數據。W-HSDPA和TD-HSDPA都是HS-PDSCH信道；高速下行鏈路共享控制信道，下行鏈路方向，承載相關UE標識和TFRI(傳輸格式資源組合)，HARQ等相關信息。W-HSDPA和TD-HSDPA都是HS-SCCH信道，但擴頻因子分別為128和16，調制方式都是QPSK；高速物理控制信道，上行鏈路方向，承載HARQ確認(ACK)和信道質量指示符(CQI)信息。W-HSDPA中是HS-DPCCH信道，是一個專用信道，擴頻因子是256。TD-HSDPA中對應的是HS-SICH，是一個共享信息信道，擴頻因子是16。

　　物理過程的異同

　　    整體而言HSDPA對于TD-SCDMA、WCDMA兩種制式的物理過程基本類似。

　　頻譜效率的比較

　　W-HSDPA單載波(10MHz帶寬上)支持的理論峰值吞吐量為14.4Mbps。對于TD-HSDPA，在上下行時隙配置為1:5時，單載波(1.6MHz帶寬)TD-HSDPA的理論峰值速率可以達到2.8Mbps。在10MHz帶寬內(即6個載波)能夠達到的峰值速率為16.8Mbps，已經大于W-HSDPA相應的14.4Mbps。而在多載波TD-HSDPA系統中，若考慮將輔載波上物理幀結構中常規時隙TS0也利用起來承載數據，則系統的絕對數據傳輸速率將達到((N-1)X3.3+2.8)Mbps(N為載波個數)，此時對應10MHz帶寬多載波TD-HSDPA來說峰值吞吐量為19.3Mbps，系統的頻譜利用效率較W-HSDPA系統將更有優勢；再者對于WCDMA，如果要在10MHz的帶寬內提供HSDPA，要求上下行的5MHz帶寬分別都是連續的。而TD-HSDPA則可以使用6個分離的1.6MHz載波，在載波資源受限情形下，這無疑也是一個較大的優勢。

　　網絡規劃的比較

　　對于WCDMAR4網絡，引入HSDPA時需要考慮的是采用連續覆蓋還是熱點覆蓋，是單獨使用載波還是與R4共享載波。連續覆蓋可以提高用戶的滿意度，但成本較高。另外考慮初期用戶可能是采用筆記本電腦用HSDPA高速接入的方式會比較多，所以網絡部署初期可以是熱點覆蓋。隨著高速數據用戶的增加及引入HSDPA的智能手機的普及，可以發展連續覆蓋。分別使用不同載波優點是HSDPA和R4可同時獲得最高的容量。

　　缺點是相比共享載波方式，網絡部署成本較高。

　　共享載波的優點是，可以以低成本進行網絡部署，無須增加新的頻率和系統硬件，相比R4有更好的性能表現，更高的系統吞吐量。缺點是相比單獨載波方式，頻率利用率較低。

　　為實現HSDPA的最大傳輸速率，需消耗近乎所有的信道碼資源。為支持一個載波下HSDPA+R4方式的運營，必須為R4的業務預留一些信道碼資源，這也意味著HSDPA可獲得的碼資源減少，導致HSDPA的吞吐量和容量在碼資源上受限。還需注意的是HSDPA對下行功率使用的突發特性會對R4業務造成影響，在功率資源的分配上應給R4業務保留適當的余量以減輕這種影響，但這又會影響HSDPA吞吐量。總之，需要在二者間進行功率資源和碼資源的權衡。

　　而針對TD-SCDMA的特點，TD-HSDPA網絡建設初期可能有兩種方案，分別是：HSDPA與TD-SCDMA共小區直接建網，以及HSDPA與TD-SCDMA使用不同的小區分層建網。

　　共小區組網即HSDPA與TD-SCDMA共小區，包括異載頻和共載頻等形式。兩者共同使用基站功率、載頻、時隙和信道化碼等資源，在系統統一調度下發揮各自優勢。

　　采用同頻組網方案，需要平衡TD-SCDMA傳統承載業務(主要指CS業務)和HSDPA高速數據業務對無線資源的使用。在建網初期，預測CS業務和HSDPA的業務量分別約為70%和30%，則在無線資源的分配上也大致按此比例。

　　根據網絡發展階段容量的預測，TD-SCDMA小區采用3載波可以滿足城區的容量需求(CS話音+PS數據業務)，這樣根據上述無線資源的分配比例并結合TD-SCDMA載波特點，可以有幾種無線資源的分配方案，包括采用上下行對稱的承載方式和上下行非對稱的承載方式。

　　異小區組網則是HSDPA采用與TD-SCDMA不同的小區進行組網，組成另外一層網絡。TD-SCDMA網絡承載CS業務和低速R4數據業務，HSDPA網集中提供高速數據業務，通過切換實現兩個系統間業務承載能力的互補。

　　總而言之，由于HSDPA技術并不針對具體的空中接口技術，因此對于TD-SCDMA和WCDMA其基本原理和關鍵技術、實現方案和思路都基本相同。由于空中接口技術的不同，導致TD-HSDPA和W-HSDPA在具體的時隙格式與擴頻因子、信道結構等方面有不同，導致峰值速率和頻譜利用率也不同。當然TD-HSDPA由于具有特有的上行同步、動態信道分配等特點，使TD-HSDPA能更好地支持非對稱數據業務。