WiMAX與HSDPA的優勢比較
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定位于寬帶無線接入（BWA）的WiMAX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演進版本（HSDPA、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WiMAX和3G空中接口技術的后續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HSDPA與CDMA1xEV-DO、CDMA1x EV-DV在討論寬帶數據業務方面性能參數比較類似。作為3G技術的代表，這里僅將HSDPA與WiMAX技術進行比較。
一、HSDPA的優勢分析
1．HSDPA的概念及由來
為了增強下行非實時分組業務的吞吐量，提高無線接入側的頻譜效率，以滿足更高傳輸速率或流媒體類型業務的需求，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）無線接口的補充，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射動態范圍不足的特點；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，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，則讓發端重發。
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技術的優先權放到了物理層，它們之間的區別在于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。
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WiMAX |
HSDPA | |
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技術定位 |
無線城域網技術 |
無線城域網/廣域網技術 | |
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應用地域 |
16d：主要在北美和歐洲 16e：起初在韓國 |
起源：日本 發展：歐洲、美國和韓國 | |
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頻率范圍 |
16d：2~11 G 16e：≤6G |
上行：1920~1980 下行：2110~2170 | |
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信道帶寬 （信道間隔） |
16d：1.25~20 MHz 16e：1.25~20 MHz |
5 MHz | |
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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 | |
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多址方式 |
TDMA/OFDMA |
TDMA/CDMA | |
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雙工方式 |
16d：FDD或TDD 16e：TDD |
FDD | |
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調制方式 |
前向/下行 |
在OFDM上的BIT/SK，QPSK，16QAM，64QAM |
QPSK，16QAM |
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反向/上行 |
在OFDM上的BIT/SK，QPSK，16QAM，64QAM |
QPSK，16QAM Dual BIT/SK（with HPSK scrambling） | |
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