HSPA+與LTE關(guān)鍵技術(shù)對比分析(二)

　　為了提高頻譜資源利用率，在R7版本中HSPA+下行鏈路引入64QAM高階調(diào)制技術(shù)，上行鏈路增加16QAM。HSPA+下行鏈路支持的調(diào)制方式有QPSK、16QAM和64QAM，上行鏈路支持的調(diào)制方式有BPSK、QPSK和16QAM。

　　LTE下行鏈路與HSPA+一樣，可以支持QPSK、16QAM和64QAM調(diào)制方式。對于上行鏈路，考慮到終端在發(fā)射功率和能耗方面的限制，現(xiàn)有的移動通信系統(tǒng)一般不采用64QAM，而LTE更為重視熱點(diǎn)覆蓋和微小區(qū)覆蓋，在最終決定LTE中暫不實現(xiàn)上行單用戶MIMO技術(shù)后，經(jīng)過討論確定要支持上行64QAM調(diào)制方式，因此LTE上行鏈路與下行鏈路一樣，支持QPSK、16QAM和64QAM調(diào)制方式（見圖3）。

　　4 信道共享與速率適配

　　HSPA的一個關(guān)鍵特性就是共享信道發(fā)送。HSPA下行信道的信道化碼和發(fā)射功率可以在小區(qū)內(nèi)的用戶間動態(tài)共享，這種共享主要是在時域上進(jìn)行。HSPA采用動態(tài)速率控制的鏈路自適應(yīng)技術(shù)，通過動態(tài)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)速率可補(bǔ)償動態(tài)的信道變化。無線鏈路數(shù)據(jù)通過調(diào)整每一個TTI（2 ms）內(nèi)所采用的調(diào)制方式、傳輸塊的大小和分配給UE的信道化碼集合來實現(xiàn)速率調(diào)整。速率控制通常取決于瞬時信道條件，最典型的是通過CQI來獲得的。

　　LTE也可以實現(xiàn)共享信道傳輸，但與HSPA不同的是，LTE共享資源為時間和頻率。共享信道傳輸?shù)膽?yīng)用可以很好地匹配分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提出的快速變化資源需求。LTE采用調(diào)度器來決定每條鏈路上所用的數(shù)據(jù)速率。與HSPA不同的是，LTE終端只服從服務(wù)小區(qū)的調(diào)度命令。下行鏈路調(diào)度器基于信道狀態(tài)報告分配下行傳輸資源，被調(diào)度終端可以在每個1 ms的調(diào)度間隔內(nèi)被分配以180 kHz寬的資源塊的任意組合。上行鏈路調(diào)度器基于不同上行鏈路傳輸?shù)恼环指?，可以? ms執(zhí)行1次，控制在給定時間間隔內(nèi)允許哪些移動終端在小區(qū)內(nèi)采用何種頻率、數(shù)據(jù)速率進(jìn)行傳輸。

　　5 帶寬與頻譜效率

　　WCDMA/HSPA經(jīng)過擴(kuò)頻調(diào)制后的碼片速率為3.84 Mchip/s，在進(jìn)行脈沖整形時，要盡量壓縮旁瓣，使99%的能力集中在主瓣上。旁瓣能量的集中程度體現(xiàn)在滾降系數(shù)上，目前在WCDMA中統(tǒng)一選擇α=0.22，對應(yīng)的帶寬=（1+α）×速率 =（1+0.22）×3.84=4.75 MHz，取5 MHz，所以WCDMA/HSPA系統(tǒng)信道占用帶寬為固定值5MHz。在5　MHz頻帶寬度內(nèi)，R99達(dá)到的下載速率為3.84 Mbit/s，HSDPA為14.4 Mbit/s，HSPA+ 64QAM為21 Mbit/s，HSPA+ 64QAM+MIMO可以達(dá)到42 Mbit/s，HSPA+64QAM+MIMO+DC可以達(dá)到84 Mbit/s，因此對于WCDMA/HSPA系統(tǒng)而言，根據(jù)其采用的技術(shù)不同，頻譜效率也相差甚大（見表1）。

　　LTE在下行鏈路上使用了OFDMA的多址技術(shù)，將帶寬分成若干個子載波，所以相對HSPA+具有靈活的帶寬，目前可實現(xiàn)1.4、3、5、10、15、20 MHz等6種信道帶寬。較低的頻帶（1.4~3 MHz）被選擇用來克服在CDMA2000處LTE頻譜融合的困難，同時幫助GSM和TD-SCDMA向LTE演進(jìn)。LTE的設(shè)計目標(biāo)是在20 MHz頻譜范圍內(nèi)，下行鏈路達(dá)到100 Mbit/s，上行鏈路達(dá)到50 Mbit/s。而實際LTE能達(dá)到的峰值速率已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這個目標(biāo)。對于20 MHz帶寬，LTE上下行速率分別可以達(dá)到172和60 Mbit/s。

　　從表1可以看出，在采用了高階調(diào)制和多入多出等技術(shù)后，HSPA+的頻譜效率已經(jīng)接近LTE技術(shù)。

　　6 帶有軟合并的HARQ和MIMO

　　HSPA與LTE也采用了許多相同的關(guān)鍵技術(shù)，如帶有軟合并的HARQ和MIMO技術(shù)。

　　帶有軟合并的HARQ技術(shù)允許終端對接收到的錯誤傳輸塊請求重傳，微調(diào)有效的編碼速率和補(bǔ)償由于鏈路適應(yīng)機(jī)制帶來的錯誤。終端嘗試解碼每一個接收到的傳輸塊，并在接收到傳輸塊5 ms后報告基站接收是成功還是失敗。沒有成功接收到的數(shù)據(jù)將會得到快速重傳，對比R99明顯減少了重傳的時延。

　　MIMO技術(shù)是HSPA+ R7版本中主要的新特征之一，它通過多個流的傳輸增加數(shù)據(jù)的峰值速率。通過在發(fā)射端和接收端使用多根天線，獲得分集增益，進(jìn)而增加接收機(jī)的載干比。對于HSPA+而言，MIMO是系統(tǒng)能力增強(qiáng)技術(shù)之一，可以選用也可以不選用。而對于LTE而言，MIMO技術(shù)是一個必需內(nèi)容，多根天線的應(yīng)用是達(dá)到激進(jìn)的LTE性能目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)。

　　7 大規(guī)模引入需要關(guān)注的問題

　　HSPA+分別在R7、R8版本提出了MIMO和DC技術(shù)。其中MIMO要求多套天饋系統(tǒng)，DC要求雙載波。不同的國家和地區(qū)對這2種技術(shù)采取了截然不同的態(tài)度。歐洲地區(qū)由于頻率資源緊張，很難找出更多的載頻來實施DC，因此當(dāng)?shù)氐倪\(yùn)營商更多的是關(guān)注MIMO技術(shù)的應(yīng)用;而中國，頻率資源屬于國家統(tǒng)一指配，對于運(yùn)營商而言，較容易獲得。目前在中國運(yùn)營著多種技術(shù)制式的移動網(wǎng)絡(luò)，在城區(qū)基站眾多，屋頂天線林立，若再增加天饋系統(tǒng)來實現(xiàn)MIMO則非常困難，因此對中國而言，則更多傾向于DC技術(shù)。

　　LTE的建設(shè)首先要解決其頻點(diǎn)使用問題。LTE的具體頻段還未最終確定，其可使用的頻段涵蓋了IMT-2000的整個頻段范圍，目前業(yè)界主流頻譜集中在800 MHz、1.8 GHz和2.6 GHz。頻段范圍的差別，決定了LTE布網(wǎng)成本高低。其次是網(wǎng)絡(luò)定位問題，LTE定位于超寬帶無線接入業(yè)務(wù)，覆蓋區(qū)域的選擇考慮以優(yōu)先熱點(diǎn)覆蓋為主，后續(xù)連續(xù)覆蓋的策略。在LTE建設(shè)的初期，要準(zhǔn)確定位，能夠提供差異化服務(wù)，避免產(chǎn)生與現(xiàn)有移動技術(shù)重復(fù)建設(shè)的問題。

　　8 結(jié)束語

　　HSPA+是WCDMA的后續(xù)演進(jìn)技術(shù)，它在標(biāo)準(zhǔn)制定之初就考慮到最大后向兼容問題，因此可以在現(xiàn)有3G網(wǎng)絡(luò)基站上平滑升級來建設(shè)HSPA+網(wǎng)絡(luò)。LTE技術(shù)的定位是能將電信產(chǎn)業(yè)帶入2020年的無線通信系統(tǒng)，在最初設(shè)計時就不考慮早先的終端，不受現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)影響，因此LTE具有更高的頻譜效率，可變的帶寬等特性，但對現(xiàn)有設(shè)備存在兼容問題，網(wǎng)絡(luò)改造量較大。這2種技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，其最終的發(fā)展，還在于市場的需求。