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WiMAX与HSDPA优势比较

2006/8/4/10:18 来源:人民邮电报 作者:李建宇
  定位于宽带无线接入的WiMAX技术是一项基于IP体系构建的、具有较高频谱效率和一定服务质量保证的空中接口技术,它与3G\(WCDMA、CDMA1x\空中接口技术的后续演进版本(HSDPA、CDMA1xEV-DO、CDMA1xEV-DV)具有相似的性能现和目标市场。为此,笔者认为很有必要利用一定篇幅,对WiMAX和3G空中接口技术的后续演进版本进行一定的比较与分析。

  HSDPA的优势分析 
 
  HSDPA的概念及由来。为了增加下行非实时分组业务的吞吐量、提高无线接入侧的频谱效率,以满足更高传输速率或流媒体类型业务的需求,2004年,3GPP组织在WCDMA的R5版本中提出了HSDPA技术,将HSDPA作为对R99无线接口的补充,与R99信道可以应用在相同的载波,通过无线承载系统为HSDPA增加专门的信道,并且通过改进无线调制方式和无线接入管理方法,在理论上将WCDMAR99规范支持的单载波2Mbit/s的下行信道吞吐量提升到14.4Mbit/s。在未来WCDMA的R6版本的空中接口技术中,通过MIMO等新技术的引入,预计下行信道的吞吐量还将进一步增加到30Mbit/s。

  HSDPA的关键技术。根据WCDMAR5规范,HSDPA的关键技术主要括:自适应调制和编码、混合自动重传申请、快速包调度等内容。

  自适应调制和编码(AMC)技术

  自适应调制和编码技术的原理是根据信道情况的变化而改变调制、码率的模式。AMC技术主要可以提高处于有利位置用户的速率,从而提高小区的平均吞吐量。另外,通过改变调制方式而不是通过传输功率的改变来减少干扰的变化,即HSDPA相关的HS-PDSCH信道取消了快速功率控制。缩短的子帧长度\(2ms\可以有效地提高AMC的调制速率,从而能够适应无线信道的快速变化。

  混合自动重传申请(HARQ)技术

  HARQ是一种链路自适应技术,ARQ即自动请求重发,HARQ是将前向纠错编码(FEC)和自动重传请求(ARQ)相结合的技术。前向纠错编码(FEC)提高了传输的可靠性,但当信道情况较好时,由于过多纠错比特,反而降低了吞吐量。ARQ在误码率不是很高的情况下可以得到理想的吞吐量,但会引入时延,考虑将FEC和ARQ相结合就形成了混合ARQ。在发送的每个数据包中含有纠错和检错的校验比特。如果接收包中的出错比特数目在纠错能力之内,则错误被自行纠正,当差错已超出FEC的纠错能力时,则让发端重发。

  快速包调度(FPS)技术

  HSDPA的分组调度算法是HSDPA系统的控制核心,分组调度功能位于NodeB中新的媒质接入控制实体MAC-hs,从而将传统上RNC完成的调度功能搬到了NodeB中实现,更加接近用户设备,2ms的TTI长度使得调度响应更为迅速及时。一般来说,HSDPA的分组调度不外乎四大类,即基于时间的轮循方式、基于流量的轮循方式、最大C/I方式、部分公平的方式。

  WiMAX与HSDPA的比较

  通过上述对HSDPA的简单分析,不难看出HSDPA的一些基本特点和其具备的业务能力,与WiMAX相比,我们可以得出以下结论:

  (1)IP化是空中接口技术的发展方向;

  (2)OFDM(调制方式)、OFDMA(多址方式)是空中接口技术的演进趋势;

  (3)AMC、MIMO、STC、AAS、波束赋形等关键技术是后3G技术的必备技术。

  另外,从WCDMAR99向R4、R5的演进还反映了一个趋势,就是调度、功率控制、移动性等无线资源管理(RRM)方面的功能正在从基站向上靠近核心网的位置下放到基站侧,并且RRM功能也趋向于在基站侧终结。未来的无线接入网络趋势将很可能更加简单、“扁平”,即无线基站以IP的方式直接接入路由器。相比于GSM、GPRS和WCDMAR99等版本的无线基站而言,今后的基站将是“胖基站”,但综合考虑整网部署成本,对基站的功能确定将是技术趋势与实际商用需求折中的结果。

  不考虑政策因素,从运营商的角度考虑WiMAX和HSDPA两者的区别,还应该引起注意的是:

  技术/系统的成熟度

  从技术标准的成熟度来看,WiMAX与HSDPA标准都已颁,两者处于相同的层次;从系统设备\(核心网、无线接入侧设备、终端等\及其多厂商之间的互通情况的成熟度看,固定WiMAX\(IEEE802.16-2004\预计2006年底到2007年会真正成熟,移动WiMAX\(IEEE802.16-2005\将在2008年后成熟,而HSDPA的系统成熟期也将在2007年之后,从表面上看,两者的技术/系统成熟度非常接近。

  但是,从运营商的角度考虑成熟度,还可能涉及技术版本的选择等问题。比如,对于已经部署了GSM网络的移动运营商来说,WCDMA是其向3G演进的最佳选择。对于目前问世的R99、R4、R5\(HSDPA\等不同的技术版本,如何进一步选择,的确不是一件容易的事情。可以预见,HSDPA迟早会成为WCDMA领域的主导技术。目前由于终端支持程度、各厂商系统互通能力等因素,大规模商用尚存在较大的技术与投资风险;如果应用成熟的R99或R4技术,投资风险很低,但是必然会面临今后向HSDPA升级、过渡的技术风险。如果将R99/R4的基站升级到HSDPA,至少要求基站侧进行一定的硬件改动、较大的软件升级以及RNC的一定的软件升级,同时,在进行R99/R4与HSDPA混合组网的时候,在HSDPA的覆盖区和R99/R4的覆盖区之间可能会面临切换的问题,由于HSDPA使用了一定的特殊物理信道和传输信道,如果满足切换的要求,必须对R99/R4的无线接入网络的RRM部分进行改动以支持这些特殊的信道,否则将无法切换。而不能互相切换、业务共享的网络就不能算是真正意义上的混合组网,实际上还是两张网络。

  技术应用的综合成本

  对于新兴的移动业务运营商而言,技术应用的综合成本尤其重要。对它而言,并没有哪种技术具有先入为主的特权,面对应用场景和目标客户群需求,要从系统部署成本\(技术前期投入、频率成本、站址资源、室内覆盖等\、终端成本、系统运维成本、IPR问题等方面入手,再综合考虑产业链的现状和未来发展情况,自主、谨慎地进行选择。

  总而言之,在讨论WiMAX和HSDPA之间的关系问题时,不能简单从孰优孰劣的角度得出草率的结论,不同的运营商,技术选择的出发点不同,其结论难免会有较大的差异。

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