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        WiMAX與HSDPA的優(yōu)勢比較

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        作者: 時間:2006-06-14 來源:通信世界 收藏

          定位于寬帶接入(BWA)的技術是一項基于IP體系構建的,具有較高頻譜效率和一定服務質量保證的空中接口技術,它與3G(WCDMA、CDMA1x)空中接口技術的后續(xù)演進版本(、CDMA1xEV-DO、CDMA 1x EV-DV)具有相似的性能表現和目標市場。 為此,筆者認為很有必要利用一定篇幅,對和3G空中接口技術的后續(xù)演進版本進行一定的比較與分析。 

          由于3G的相關空中接口技術并不是本文的討論范圍,并且由于與CDMA1xEV-DO、CDMA1x EV-DV在討論寬帶數據業(yè)務方面性能參數比較類似。作為3G技術的代表,這里僅將技術進行比較。 

          一、HSDPA的優(yōu)勢分析 

          1.HSDPA的概念及由來 

          為了增強下行非實時分組業(yè)務的吞吐量,提高接入側的頻譜效率,以滿足更高傳輸速率或流媒體類型業(yè)務的需求,2004年,3GPP組織在WCDMA的R5版本中提出了HSDPA(HighSpeedDownlinkPackage Access,高速下行分組接入)技術,將HSDPA作為對R99(WCDMA最初的版本)接口的補充,與R99信道可以應用在相同的載波,通過無線承載系統(tǒng)為HSDPA增加專門的信道,并且通過改進無線調制方式和無線接入管理方法,在理論上將WCDMA R99規(guī)范支持的單載波2Mbit/s的下行信道吞吐量提升到了14.4Mbit/s。在未來WCDMA的R6版本的空中接口技術中,通過MIMO等新技術的引入,預計下行信道的吞吐量還將進一步的提升到30Mbit/s。 

          2.HSDPA的關鍵技術 

          根據WCDMAR5規(guī)范,HSDPA的關鍵技術主要包括:自適應調制和編碼(AMC)、混合自動重傳申請(HARQ)、快速包調度(FPS)等內容。 

          (1)自適應調制和編碼技術(AMC) 

          自適應調制和編碼(AMC)技術的原理是根據信道情況的變化而改變調制、碼率的模式。當使用AMC技術的系統(tǒng)里,處于有利位置的用戶,如接近基站的用戶可使用高階調制和高碼率(如16QAM、較大的數據塊尺寸),這樣可以充分利用基站下行發(fā)射動態(tài)范圍不足的特點;而處于不利位置的用戶,例如遠離基站的用戶其調制階數和碼率則要小一些(例如QPSK、較小的數據塊尺寸)。AMC技術主要可以提高處于有利位置用戶的速率,從而提高小區(qū)的平均吞吐量。另外,通過改變調制方式而不是通過傳輸功率的改變來減少干擾的變化,即HSDPA相關的HS-PDSCH信道取消了快速功率控制。縮短的子幀長度(2ms)可以有效的提高AMC的調制速率,從而能夠適應于無線信道的快速變化。 

          (2)混合自動重傳申請(HARQ)技術 

          HARQ是一種鏈路自適應技術,ARQ即自動請求重發(fā),HARQ是將前向糾錯編碼(FEC)和自動重傳請求(ARQ)相結合的技術。前向糾錯編碼(FEC)提高了傳輸的可靠性,但當信道情況較好時,由于過多糾錯比特,反而降低了吞吐量。ARQ在誤碼率不是很高的情況下可以得到理想的吞吐量,但會引入時延,考慮將FEC和ARQ相結合就形成了混合ARQ。在發(fā)送的每個數據包中含有糾錯和檢錯的校驗比特。如果接收包中的出錯比特數目在糾錯能力之內,則錯誤被自行糾正,當差錯已超出FEC的糾錯能力時,則讓發(fā)端重發(fā)。 

          HARQ基本分為3類,I、II、III型HARQ,目前Rel99版本支持I型,即軟件層面上的HARQ,在RLC進行傳輸控制,重傳不合并。由于其反饋速度比較慢,效率不高,影響總流量和QoS,所以在HSDPA中需要使用硬件層面上的HARQ,即II、III型。II、III型都將處理ARQ技術的優(yōu)先權放到了物理層,它們之間的區(qū)別在于Incrementalredundancy方式的不同。Incrementalredundancy代替了簡單的重傳數據包。當第一次嘗試譯碼失敗時,要求發(fā)射機附加冗余信息后再傳輸,沒有傳輸包被丟棄,譯碼器合并所有數據包在較低碼率上譯碼。重傳包和原始傳輸包并不完全相同,重傳包攜帶部分附加冗余信息以糾錯,這些冗余信息和先前接收的數據包合并可得到更強的FEC碼。 

          IR方案通常分為兩類:部分IR,全IR。部分IR又稱作H-ARQ-type-III,它的每次重傳都可自譯碼,可以采用或者不采用合并過程恢復數據。全IR又稱作H-ARQ-type-II,它每次重傳的冗余信息不包含系統(tǒng)比特,只包含冗余信息,所以每次傳輸都不能自譯碼,必須通過合并才能恢復出數據。 

          (3)快速包調度(FPS)技術 

          HSDPA的分組調度算法是HSDPA系統(tǒng)的控制核心,分組調度功能位于NodeB中新的媒質接入控制實體MAC-hs,從而將傳統(tǒng)上RNC完成的調度功能搬到了NodeB中實現,更加接近用戶設備,2ms的TTI長度使得調度響應更為迅速及時。一般來說,HSDPA的分組調度不外乎4大類。 

          ●基于時間的輪循方式(RoundRobin),每個用戶被順序的服務,得到同樣的平均分配時間,但每個用戶由于所處環(huán)境的不同,得到的流量并不一致。 

          ●基于流量的輪循方式,每個用戶不管其所處環(huán)境的差異,按照一定的順序進行服務,保證每個用戶得到的流量相同。 

          ●最大C/I方式,系統(tǒng)跟蹤每個用戶的無線信道衰落特征,依據無線信道C/I的大小順序,確定給每個用戶的優(yōu)先權,保證每一時刻服務的用戶獲得的C/I都是最大的。這是一種極端的分配方式,可以得到理想的最大吞吐量,但是對于用戶之間體現了服務的最不公平性,可能有部分用戶一直得不到滿意的服務。 

          ●部分公平的方式,綜合了以上幾種調度方式的優(yōu)點,既照顧到大部分用戶的滿意度,也能從一定程度上保證比較高的系統(tǒng)吞吐量,是一種實用的調度方法。實現部分公平有很多算法,一般都需要考慮到下行信道質量、用戶緩沖隊列長度、用戶平均調度時間等諸多參量。 

      1.  

        WiMAX

        HSDPA

        技術定位

        無線城域網技術

        無線城域網/廣域網技術

        應用地域

        16d:主要在北美和歐洲

        16e:起初在韓國

        起源:日本

        發(fā)展:歐洲、美國和韓國

        頻率范圍

        16d:2~11 G

        16e:≤6G

        上行:1920~1980

        下行:2110~2170

        信道帶寬

        (信道間隔)

        16d:1.25~20 MHz

        16e:1.25~20 MHz

        5 MHz

        覆蓋范圍及特點

        16d:視距/非視距,典型室外7~9km

        16e:視距/非視距,典型1~3km

        視距/非視距

        典型1~3km

        多址方式

        TDMA/OFDMA

        TDMA/CDMA

        雙工方式

        16d:FDD或TDD

        16e:TDD

        FDD

        調制方式

        前向/下行

        在OFDM上的BIT/SK,QPSK,16QAM,64QAM

        QPSK,16QAM

        反向/上行

        在OFDM上的BIT/SK,QPSK,16QAM,64QAM

        QPSK,16QAM

        Dual BIT/SK(with HPSK scrambling)

        頻率復用模式(cell



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