5．2．5　高速下行分组接入技术

第三代移动通信系统的业务将会呈现出很大的上下行不对称性。高速下行分组接入（HSDPA）技术便是在R5提出的一种对多用户提供高速下行数据业务的技术。通过HSD－PA，对WCDMA在无线部分进行增强，可使空中下行速率达到14．4Mbit／s以上。此技术特别适合于多媒体、Internet等大量下载信息的业务。

HSDPA在无线接口上做出了大量变化，这主要影响到物理层和传输层。

1．缩短了无线电帧

HSDPA无线帧长2ms，相当于目前定义的三个WCDMA时隙，在WCDMA结构中实际是子帧。一个10msWCDMA帧中有五个HSDPA子帧。用户数据传输可以在更短的时长内分配给一条或多条物理信道。从而允许网络在时域及在码域中重新调节其资源配置。

2．引入新的高速下行信道，及相应控制信道

引入HSDPA技术，在MAC层新增了MAC－hs实体，MAC－hs位于Node B而不位于RNC，其作用主要是负责处理HARQ操作以及快速调度算法。HSDPA使UTRAN增加了三个新的物理信道。

（1）HS－DSCH信道：下行链路，负责传输用户数据，信道共享方式主要是时分复用和码分复用。

（2）HS－SCCH信道：下行链路，负责传输HS－DSCH信道解码所必需的控制信息。

（3）HS－DPCCH信道：上行链路，负责传输必要的控制信息，主要是对ARQ的响应以及下行链路质量的反馈信息。

共享高速数据信道（HS－DSCH）映射的信道码资源由15个扩频因子固定为16的码构成。不同移动台除了在不同时段分享信道资源外，还分享信道码资源。信道码资源共享使系统可以在较小数据包传输时仅使用信道码集的一个子集，从而更有效地使用信道资源。此外，信道码共享还使得终端可以从较低的数据率能力起步，逐步扩展，有利于终端的开发。从共用信道池分配的信道码由RBS根据HS－DSCH信道业务情况每隔2ms分配一次。与专用数据信道使用软切换不同，高速共享数据信道（HS－DSCH）间使用硬切换方式。

引入HSDPA技术后的WCDMA，在WCDMA原有的物理信道的基础上增加了新的信道，新的信道用于支持HSDPA高速下行分组数据，但基本结构仍与R99、R4版本保持一致。故支持HSDPA技术的终端可以和R99、R4的终端共存于一个载波，HSDPA终端用新的信道，R99、R4的终端用原有的物理信道，这点与CDMA2000　1xEV－DO不同。

3．HSDPA关键技术

HSDPA为了提高下行分组数据速率和减小时延，在新的信道上主要采用自适应调制和编码方案（AMC）、混合ARQ协议、快速小区选择（FCS）等几项技术，替代R99、R4版本中的正交可变扩频增益扩频码、软切换和快速功率控制。

（1）自适应调制和编码方案（AMC）

AMC技术是根据无线信道变化选择合适的调制和编码方式，网络侧根据瞬时信道质量状况和目前资源选择最合适的下行链路调制和编码方案。AMC能提供可变化的调制编码方案（共七级调制编码方案）以适应每一个用户的信道质量，可提供高速率传输和高的频谱利用率。当用户处于有利通信地点时（如靠近基站或存在视距链路），用户数据发送可采用高次调制和高效编码，如16QAM和3／4编码效率，以得到高的峰值速率；当用户处于不利通信地点时（如位于基站边缘或存在深度衰落），用户数据发送可采用低次调制和低效编码，如QPSK和1／4编码效率，来保证通信质量。

（2）快速调度程序

快速调度程序控制着信道资源的分配，调度应基于信道条件，同时考虑等待发送的数据量以及业务的优先等级，调度程序应向瞬时具有最好信道条件的用户发射数据，同时兼顾用户等级和公平性。HSDPA为了更好地适应信道的快速变化，将调度程序放在Node B中。调度程序向瞬时具有最好信道条件的用户发射数据，并且用尽可能大的功率，故不支持快速功率控制。

（3）混合ARQ协议（H－ARQ）

H－ARQ是ARQ（自动请求重发）和FEC（前向纠错）相结合的纠错方法，在接收方通过FEC解码失败的情况下，请求发送方重传数据，但与普通的ARQ不同的是：对于无法译码的数据帧，接收方并不抛弃，而是先保留下来，待重传的数据帧收到后，与刚刚保留的那个错误译码的数据帧合并在一起，然后再进行译码。这样合并后的信号的信噪比将比第一次收到的信号的信噪比高，正确解码的概率大，解码效果比单纯将重传的数据进行译码的效果好。从而具有更强的纠错能力，特别是在噪声较大的信道中。

（4）快速小区选择（FCS）

为了支持更高的数据业务速率，HSDPA放弃了软切换，采用FCS，以帧为单位快速选择最合适的服务小区。在Node B间使用FCS时，由于有多个可选小区，因此传输队列的管理和同步就显得十分重要。队列管理分基于无线接口的管理和基于网络的管理两种。无线接口更新又分为以帧为单位更新和基于事件的更新。

（5）多入多出天线（MIMO）

MIMO技术是在发送和接收方都有多个（N）天线，使用编码重用（Code Reuse）技术将一个信道化码和扰码对调制成N个不同的数据流，原则上可以将峰值容量提高N倍，还可将编码重用和小的调制星相图相结合得到其他中间速率。MIMO会造成UE和Node B复杂性的增加。在2G频段下，UE上四个天线排列的线性距离需7．5cm以获得非相关性，研究认为带四个天线的UE的复杂度是单天线的2倍。MIMO是一种能使HSDPA增加容量和提高峰值速率的技术，但受限于物理信道模型，会增加射频的复杂性，是HSDPA进一步发展的技术。

HSDPA功能主要是对NODEB修改比较大，对RNC主要是修改算法协议软件，硬件影响很小。如果在原有设备中考虑了HSDPA功能升级要求（如16QAM、AMC、HARQ、码分复用和时分复用相结合、缓冲器及处理器的性能等），一般来讲实现HSDPA功能不需要硬件升级，只要软件升级即可，所以现在很多厂家都宣称可通过软件升级支持HSDPA功能。

由于HSDPA网络建设所带来的成本主要用于基站（Node Bs或BTS）和无线网络控制系统（RNC）的软／硬件升级。在用户密度高、用户数据处理量大的城市环境中，HSDPA的部署具备很高的性价比。