HSPA+與LTE關(guān)鍵技術(shù)對(duì)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(duì)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(dòng)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(shí)現(xiàn)上行單用戶MIMO技術(shù)后,經(jīng)過(guò)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(jiàn)圖3)。
4 信道共享與速率適配
HSPA的一個(gè)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(dòng)態(tài)共享,這種共享主要是在時(shí)域上進(jìn)行。HSPA采用動(dòng)態(tài)速率控制的鏈路自適應(yīng)技術(shù),通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)速率可補(bǔ)償動(dòng)態(tài)的信道變化。無(wú)線鏈路數(shù)據(jù)通過(guò)調(diào)整每一個(gè)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(lái)實(shí)現(xiàn)速率調(diào)整。速率控制通常取決于瞬時(shí)信道條件,最典型的是通過(guò)CQI來(lái)獲得的。
LTE也可以實(shí)現(xiàn)共享信道傳輸,但與HSPA不同的是,LTE共享資源為時(shí)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(lái)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(bào)告分配下行傳輸資源,被調(diào)度終端可以在每個(gè)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(shí)間間隔內(nèi)允許哪些移動(dòng)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(guò)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(shí),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(duì)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(duì)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(jiàn)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(gè)子載波,所以相對(duì)HSPA+具有靈活的帶寬,目前可實(shí)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(lái)克服在CDMA2000處LTE頻譜融合的困難,同時(shí)幫助GSM和TD-SCDMA向LTE演進(jìn)。LTE的設(shè)計(jì)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(shí)際LTE能達(dá)到的峰值速率已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這個(gè)目標(biāo)。對(duì)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(duì)接收到的錯(cuò)誤傳輸塊請(qǐng)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(lái)的錯(cuò)誤。終端嘗試解碼每一個(gè)接收到的傳輸塊,并在接收到傳輸塊5 ms后報(bào)告基站接收是成功還是失敗。沒(méi)有成功接收到的數(shù)據(jù)將會(huì)得到快速重傳,對(duì)比R99明顯減少了重傳的時(shí)延。
MIMO技術(shù)是HSPA+ R7版本中主要的新特征之一,它通過(guò)多個(gè)流的傳輸增加數(shù)據(jù)的峰值速率。通過(guò)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(duì)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(duì)于LTE而言,MIMO技術(shù)是一個(gè)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(wèn)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(guó)家和地區(qū)對(duì)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(lái)實(shí)施DC,因此當(dāng)?shù)氐倪\(yùn)營(yíng)商更多的是關(guān)注MIMO技術(shù)的應(yīng)用;而中國(guó),頻率資源屬于國(guó)家統(tǒng)一指配,對(duì)于運(yùn)營(yíng)商而言,較容易獲得。目前在中國(guó)運(yùn)營(yíng)著多種技術(shù)制式的移動(dòng)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(lái)實(shí)現(xiàn)MIMO則非常困難,因此對(duì)中國(guó)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(wèn)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(gè)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(wèn)題,LTE定位于超寬帶無(wú)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(dòng)技術(shù)重復(fù)建設(shè)的問(wèn)題。
8 結(jié)束語(yǔ)
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(wèn)題,因此可以在現(xiàn)有3G網(wǎng)絡(luò)基站上平滑升級(jí)來(lái)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(wú)線通信系統(tǒng),在最初設(shè)計(jì)時(shí)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(duì)現(xiàn)有設(shè)備存在兼容問(wèn)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(chǎng)的需求。
評(píng)論