HSPA+与LTE关键技术对比分析(二)

　　为了提高频谱资源利用率，在R7版本中HSPA+下行链路引入64QAM高阶调制技术，上行链路增加16QAM。HSPA+下行链路支持的调制方式有QPSK、16QAM和64QAM，上行链路支持的调制方式有BPSK、QPSK和16QAM。

　　LTE下行链路与HSPA+一样，可以支持QPSK、16QAM和64QAM调制方式。对于上行链路，考虑到终端在发射功率和能耗方面的限制，现有的移动通信系统一般不采用64QAM，而LTE更为重视热点覆盖和微小区覆盖，在最终决定LTE中暂不实现上行单用户MIMO技术后，经过讨论确定要支持上行64QAM调制方式，因此LTE上行链路与下行链路一样，支持QPSK、16QAM和64QAM调制方式（见图3）。

　　4 信道共享与速率适配

　　HSPA的一个关键特性就是共享信道发送。HSPA下行信道的信道化码和发射功率可以在小区内的用户间动态共享，这种共享主要是在时域上进行。HSPA采用动态速率控制的链路自适应技术，通过动态调节数据速率可补偿动态的信道变化。无线链路数据通过调整每一个TTI（2 ms）内所采用的调制方式、传输块的大小和分配给UE的信道化码集合来实现速率调整。速率控制通常取决于瞬时信道条件，最典型的是通过CQI来获得的。

　　LTE也可以实现共享信道传输，但与HSPA不同的是，LTE共享资源为时间和频率。共享信道传输的应用可以很好地匹配分组数据业务提出的快速变化资源需求。LTE采用调度器来决定每条链路上所用的数据速率。与HSPA不同的是，LTE终端只服从服务小区的调度命令。下行链路调度器基于信道状态报告分配下行传输资源，被调度终端可以在每个1 ms的调度间隔内被分配以180 kHz宽的资源块的任意组合。上行链路调度器基于不同上行链路传输的正交分割，可以每1 ms执行1次，控制在给定时间间隔内允许哪些移动终端在小区内采用何种频率、数据速率进行传输。

　　5 带宽与频谱效率

　　WCDMA/HSPA经过扩频调制后的码片速率为3.84 Mchip/s，在进行脉冲整形时，要尽量压缩旁瓣，使99%的能力集中在主瓣上。旁瓣能量的集中程度体现在滚降系数上，目前在WCDMA中统一选择α=0.22，对应的带宽=（1+α）×速率 =（1+0.22）×3.84=4.75 MHz，取5 MHz，所以WCDMA/HSPA系统信道占用带宽为固定值5MHz。在5　MHz频带宽度内，R99达到的下载速率为3.84 Mbit/s，HSDPA为14.4 Mbit/s，HSPA+ 64QAM为21 Mbit/s，HSPA+ 64QAM+MIMO可以达到42 Mbit/s，HSPA+64QAM+MIMO+DC可以达到84 Mbit/s，因此对于WCDMA/HSPA系统而言，根据其采用的技术不同，频谱效率也相差甚大（见表1）。

　　LTE在下行链路上使用了OFDMA的多址技术，将带宽分成若干个子载波，所以相对HSPA+具有灵活的带宽，目前可实现1.4、3、5、10、15、20 MHz等6种信道带宽。较低的频带（1.4~3 MHz）被选择用来克服在CDMA2000处LTE频谱融合的困难，同时帮助GSM和TD-SCDMA向LTE演进。LTE的设计目标是在20 MHz频谱范围内，下行链路达到100 Mbit/s，上行链路达到50 Mbit/s。而实际LTE能达到的峰值速率已远远超过这个目标。对于20 MHz带宽，LTE上下行速率分别可以达到172和60 Mbit/s。

　　从表1可以看出，在采用了高阶调制和多入多出等技术后，HSPA+的频谱效率已经接近LTE技术。

　　6 带有软合并的HARQ和MIMO

　　HSPA与LTE也采用了许多相同的关键技术，如带有软合并的HARQ和MIMO技术。

　　带有软合并的HARQ技术允许终端对接收到的错误传输块请求重传，微调有效的编码速率和补偿由于链路适应机制带来的错误。终端尝试解码每一个接收到的传输块，并在接收到传输块5 ms后报告基站接收是成功还是失败。没有成功接收到的数据将会得到快速重传，对比R99明显减少了重传的时延。

　　MIMO技术是HSPA+ R7版本中主要的新特征之一，它通过多个流的传输增加数据的峰值速率。通过在发射端和接收端使用多根天线，获得分集增益，进而增加接收机的载干比。对于HSPA+而言，MIMO是系统能力增强技术之一，可以选用也可以不选用。而对于LTE而言，MIMO技术是一个必需内容，多根天线的应用是达到激进的LTE性能目标的关键技术。

　　7 大规模引入需要关注的问题

　　HSPA+分别在R7、R8版本提出了MIMO和DC技术。其中MIMO要求多套天馈系统，DC要求双载波。不同的国家和地区对这2种技术采取了截然不同的态度。欧洲地区由于频率资源紧张，很难找出更多的载频来实施DC，因此当地的运营商更多的是关注MIMO技术的应用;而中国，频率资源属于国家统一指配，对于运营商而言，较容易获得。目前在中国运营着多种技术制式的移动网络，在城区基站众多，屋顶天线林立，若再增加天馈系统来实现MIMO则非常困难，因此对中国而言，则更多倾向于DC技术。

　　LTE的建设首先要解决其频点使用问题。LTE的具体频段还未最终确定，其可使用的频段涵盖了IMT-2000的整个频段范围，目前业界主流频谱集中在800 MHz、1.8 GHz和2.6 GHz。频段范围的差别，决定了LTE布网成本高低。其次是网络定位问题，LTE定位于超宽带无线接入业务，覆盖区域的选择考虑以优先热点覆盖为主，后续连续覆盖的策略。在LTE建设的初期，要准确定位，能够提供差异化服务，避免产生与现有移动技术重复建设的问题。

　　8 结束语

　　HSPA+是WCDMA的后续演进技术，它在标准制定之初就考虑到最大后向兼容问题，因此可以在现有3G网络基站上平滑升级来建设HSPA+网络。LTE技术的定位是能将电信产业带入2020年的无线通信系统，在最初设计时就不考虑早先的终端，不受现有网络技术影响，因此LTE具有更高的频谱效率，可变的带宽等特性，但对现有设备存在兼容问题，网络改造量较大。这2种技术各有优缺点，其最终的发展，还在于市场的需求。