HSDPA提升3G手機(jī)設(shè)計(jì)門檻

    隨著3G（目前最主要的技術(shù)是WCDMA）在全球范圍部署的擴(kuò)大，熱衷于追求新體驗(yàn)的消費(fèi)者開始對速度提出了更高的要求，高速下行分組接入 (HSDPA) 技術(shù)的已經(jīng)逐漸走出實(shí)驗(yàn)室，其部署時(shí)間表已經(jīng)開始排定。技術(shù)行業(yè)似乎總是如此的風(fēng)云變幻，一旦確信部署某種技術(shù)在市場和技術(shù)兩方面都是可行的，人們就會(huì)開始尋求下一個(gè)重大的創(chuàng)新突破，HSDPA 正是如此。

    HSDPA 正在走向商業(yè)化，目前已經(jīng)有43 條網(wǎng)絡(luò)投入使用，另有 63 條網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃完畢并處于部署或者試驗(yàn)階段。Cingular Wireless 公司的HSDPA 業(yè)務(wù)已經(jīng)完成了在美國大部分主要市場的部署。其他主要運(yùn)營商（包括 NTT DoCoMo、Vodafone 以及 T-Mobile）的HSDPA服務(wù)也已經(jīng)揭開面紗。事實(shí)上，有些新建3G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商干脆跳過 UMTS 而直接部署 HSDPA 技術(shù)。但是，在 HSDPA 網(wǎng)絡(luò)部署過程中很少有人提及這種協(xié)議對手機(jī)設(shè)計(jì)的意義。當(dāng)然，在高效部署后，HSDPA 無疑能夠提供 3.5G 性能與 14.4Mbps 的數(shù)據(jù)速率。

HSDPA的許多優(yōu)勢是建立在以下事實(shí)基礎(chǔ)之上，即該協(xié)議基本上是對 3GPP（3G 合作伙伴項(xiàng)目）規(guī)范的擴(kuò)展。它可以通過構(gòu)建成熟的 UMTS 技術(shù)而提高比特率，并將主要處理任務(wù)從無線網(wǎng)控制器轉(zhuǎn)移到 Node B（基站），從而更靠近空中接口。 因此，手機(jī) OEM 廠商在開發(fā) HSDPA 器件時(shí)能夠再利用大部分現(xiàn)有 UMTS 設(shè)計(jì)工作，只不過需要添加性能更高的信號處理組件。不過，值得注意的是，目前手機(jī)接收機(jī)的設(shè)計(jì)變化不大；WCDMA發(fā)送器基本保持不變。HSUPA（高速上行分組接入）隨后會(huì)姍姍而來。


為了充分挖掘 HSDPA 下載速度的潛力，我們需要比早期解決方案中使用的 CDMA 耙式接收機(jī)更先進(jìn)的接收機(jī)技術(shù)。這些更先進(jìn)的接收機(jī)技術(shù)只是有所改進(jìn)，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能提供預(yù)期的峰值潛力。而高級均衡器可以解決上述問題。天線問題是另一個(gè)要素。雖然在擁有理想的空中接口條件情況下單天線系統(tǒng)適合部分應(yīng)用并且能夠完全發(fā)揮數(shù)據(jù)速率能力，但是高性能手機(jī)與PDA 卻只能選擇具有接收多樣性 (receiver diversity) 的雙天線系統(tǒng)。因?yàn)樵黾右粋€(gè)接收機(jī)和天線使手機(jī)在大部分空中接口條件下都能夠?qū)崿F(xiàn)更高的下載速度。

HSDPA 會(huì)嚴(yán)重影響手機(jī)信號處理與系統(tǒng)控制，因此需要更復(fù)雜的硬件及軟件。這一點(diǎn)從以下事實(shí)顯而易見，即它支持 16 階正交調(diào)幅 (16-QAM) 、鏈路適配、物理層再傳輸與混合自動(dòng)重傳 (HARQ) 的組合、信道條件的物理層反饋、以及允許多家用戶共享空中接口信道的新型傳輸信道，即高速下行共享信道（HS-DSCH）。高階 16-QAM 調(diào)制需要更高的無線電性能，尤其是更高的線性度。另外，接收機(jī)還必須能夠檢測信道質(zhì)量并且向基站提供反饋。采用最新 65nm 工藝的多核心半導(dǎo)體器件的問世為設(shè)計(jì)人員帶來了巨大幫助，使他們能夠滿足 HSDPA 更快的處理速度以及更高的存儲(chǔ)器需求，同時(shí)能夠滿足功耗 與成本節(jié)約需求，這是當(dāng)前 UMTS 系統(tǒng)所采用130nm 與 90nm 工藝的巨大進(jìn)步。

盡管 2 套天線會(huì)采集相同的信號，但在手機(jī)中集成接收多樣性或自適應(yīng)調(diào)制功能可以在雙接收機(jī)和雙天線系統(tǒng)的各種鏈路條件下創(chuàng)建最佳的接收狀況。這需要每套天線和接收機(jī)在它們各自獨(dú)立的信號傳輸通道中運(yùn)行，同時(shí)要求系統(tǒng)能夠?qū)⑦@兩個(gè)輸入信號進(jìn)行合成，以提供最佳單個(gè)信號，這顯然會(huì)帶來尺寸問題。 

不過，雙天線、雙接收器配置的設(shè)計(jì)人員面臨的最大挑戰(zhàn)是必須以盡可能遠(yuǎn)的距離放置天線，也就是說一個(gè)靠近話筒，另一個(gè)靠近聽筒，分別位于手機(jī)的兩端。這在翻蓋手機(jī)中會(huì)形成一個(gè)有趣的問題，因?yàn)樾盘柋仨毻ㄟ^鉸鏈。


隨著 UMTS 市場日趨成熟，與 EDGE 在 GPRS 市場成熟后的部署情形相同，HSDPA 的部署也在愈演愈烈。隨著 Cingular 以及 NTTDoCoMo 等公司部署 HSDPA 網(wǎng)絡(luò)，上述趨勢開始浮出水。 HSDPA 手機(jī)的更高性能與更高的效率相得益彰，另外，由于處理器可以在更長的時(shí)間內(nèi)斷電，電池使用壽命也得以延長。總之，HSDPA 是一種頗具魅力的技術(shù)，但是手機(jī)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)容不得半點(diǎn)小覷。