HSPA終端現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)分析

　　終端是運(yùn)營(yíng)商展開競(jìng)爭(zhēng)的強(qiáng)力彈藥，沒有競(jìng)爭(zhēng)力的終端，無論部署多先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)，無論網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃／覆蓋多么好，都無異于海市蜃樓，曇花一現(xiàn)。因此，HSPA的運(yùn)營(yíng)商在部署之初就意識(shí)到終端的重要性，吸取WCDMA商用初期受制于終端的教訓(xùn)，在先進(jìn)技術(shù)的使用上變“被動(dòng)接受”為“主動(dòng)出擊”，在網(wǎng)絡(luò)部署前就積極投身終端的開發(fā)研究，并與設(shè)備商展開深入合作，讓網(wǎng)絡(luò)與終端協(xié)調(diào)發(fā)展。這將極大地鼓舞設(shè)備商的積極性和投入力度，加快HSPA產(chǎn)業(yè)鏈的完善，同時(shí)也會(huì)促進(jìn)HSPA的繁榮。

　　1　終端現(xiàn)狀

　　HSPA是HSDPA及HSUPA自勺統(tǒng)稱，一般對(duì)應(yīng)于3GPPR5／R6，對(duì)于3GPPR7／R8的部分，我們一般稱之為HSPA+，即HSPA的后向演進(jìn)版本。從目前來看，全球運(yùn)營(yíng)的網(wǎng)絡(luò)都是基于3GPPR5／R6的HSPA，而HSPA+還停留在標(biāo)準(zhǔn)層面。因此這里介紹的終端現(xiàn)狀，都是有關(guān)HSPA的。

　　HSPA自2005年12月美國Cingular宣布商用一來，一路高歌猛進(jìn)，不僅趕超了CDMAEV-DO，而且大有取而代之之勢(shì)。韓國、澳大利亞等多個(gè)運(yùn)營(yíng)商都已逐步實(shí)現(xiàn)CDMA到WCDMA／HSPA的轉(zhuǎn)移。在這個(gè)更新?lián)Q代的過程中，HSPA終端的作用不可小覷，下面來詳細(xì)看看。

　　截至2008年4月3日，HSDPA終端已發(fā)展到637款，其中HSUPA終端為66款。637款中共有303款手持機(jī)、103款PC卡、103款筆記本、60款無線路由器、60款USBmodem、7款個(gè)人媒體播放器、1款個(gè)人相機(jī)。此外有近100款融合了WLAN的功能，70款有GPS／定位的功能，190款支持3.6Mb／s的峰值速率，128款支持／可升級(jí)至7.2Mb/s的速率。在不到6個(gè)月里，HSDPA終端實(shí)現(xiàn)了100%的增長(zhǎng)。

　　2　終端類別

　　這節(jié)將從3GPPR8的規(guī)范來列舉HSPA的終端概況。實(shí)際上3GPP日7/R8已經(jīng)是HSPA的演進(jìn)版，一般稱之為HSPA+。但是從信道的角度，下行還是HS-DSCH，上行還是E-DCH，只是采用了新的技術(shù)，以及一些優(yōu)化方案。因此，這里直接采用HS-DSCH終端代表下行的終端類別，E-DCH終端代表上行的終端類別。

　　2.1　HS-DSCH終端類別

　　按照3GPP25.306V8200的定義，HSDPA(FDD)的終端共分為20類。如表1所示：

　　對(duì)任何類別U巨，除了表1的要求外，為了最后13個(gè)子幀的緩沖以及去接收3個(gè)平行的HARQ進(jìn)程的13599個(gè)軟信道bits，要求HS-SCCHless傳輸?shù)男枰峙?4960原信道bits。

　　Categories1到4以及Category 11不支持HS-DSCH在Cell_FACH、Cell_PCH以及URA_PCH上接收。

　　Category 13僅當(dāng)使用64QAM調(diào)制時(shí)，才能支持0.82的編碼效率，當(dāng)然只有信號(hào)質(zhì)量最好，Ki(衡量信號(hào)質(zhì)量的值，具體的計(jì)算見25.321)最大時(shí)。其它調(diào)制方式?jīng)]有這一限制。

　　Category 15在同一TTI里接收兩個(gè)傳輸塊，且采用16QAM調(diào)制時(shí)，可達(dá)到0.82的編碼效率(也是Ki達(dá)到最大值)；如果單TTI僅接收一個(gè)傳輸塊或者采用其他調(diào)制，則無上述限制。

　　Category 13及以上的U巨，也支持E-DPDCH(即支持HSUPA，當(dāng)然也支持MAC-ehs)，其他不支持。

　　Category 13，15，17或者19，當(dāng)配置MAC-ehs時(shí)也支持Category 9。

　　Category14，16，18或者20，當(dāng)配置MAC-ehs時(shí)也支持Category 10。

　　從表1可見，HSPA的終端發(fā)展一直延續(xù)到3GPPR8，下行峰值速率可達(dá)42Mb／s；據(jù)最新消息，3GPP還可能將下行雙載波的方案引入HSPA，這樣下行速率將達(dá)到84Mb／s。

　　此外，從這里定義的20種類別的終端不難發(fā)現(xiàn)，3GPPR5定義的HS-DSCH終端為Categoryl—12，3GPPR7定義的HS-DSCH終端為Category13—16，而R8定義的為Category17—20，因此HSPA的后續(xù)終端完全后向兼容，而且功能越來越強(qiáng)，速率越來越高。

　　2.2　E—DCH終端類別

　　按照3GPP 25.306 V820的定義，HSUPA(FDD)的終端共分為7類，如表2所示：

　　分析表2，可見HSPA+終端完全后向兼容HSUPA的終端，Category1-6即為HSUPA的終端定義。當(dāng)然HSPA+終端的標(biāo)準(zhǔn)還在進(jìn)一步修訂中，也許還存在其他類別的終端。

　　3　終端的發(fā)展趨勢(shì)

　　表格1、2詳細(xì)地列出了不同類別的終端對(duì)應(yīng)的峰值速率，以及影響峰值速率的各種因素。從這里可以看出今后終端發(fā)展的一些趨勢(shì)。

　　3.1　高階調(diào)制

　　HSPA+可采用QPSK、16QAM、64QAM三種調(diào)制方式。QPSK每一符號(hào)代表2bits，16QAM每符號(hào)代表4bits，而64QAM每符號(hào)代表6bits。隨著調(diào)制方式的差異，每符號(hào)代表的信息量呈現(xiàn)差異。

　　從表1可見，Category1-10的峰值速率是在16QAM下計(jì)算出來的，它高于Category11-12的峰值速率，而后者只支持QPSK。而Category13-14采用64QAM后較前面的12類都要高。

　　從表2可見，Category7速率最高，它采用16QAM，而其他6類只采用了QPSK。

　　當(dāng)然，其他Categoryl3—20是聯(lián)合支持高階調(diào)至或者M(jìn)IMO，計(jì)算上與上述方法存在一定的差異。

　　因此要實(shí)現(xiàn)高的速率，必須能夠支持高階的調(diào)制。16QAM已在HSDPA終端中得到應(yīng)用，64QAM的引入已提上日程。

　　3.2　智能天線

　　3GPP日6及以前的版本都采用傳統(tǒng)的收發(fā)天線，HSPA+采用全新的MIMO(2X2)配置，利用天線間的不相關(guān)性極大系統(tǒng)效率，特別是在信號(hào)環(huán)境好的情況下，每根天線可傳輸不同的信息，實(shí)現(xiàn)峰值速率的翻倍。

　　從表1可見，配置了MIMO的終端中，以Category15-16峰值速率最大，計(jì)算過程如下：

　　Categoryl5在單TTI(2ms)內(nèi)的可傳輸?shù)淖畲髠鬏攭K為23370bits，因此它的峰值速率為：23370bits／2ms×2=23.4Mb／s；

　　Catsgoryl6在單T刊(2ms)內(nèi)的可傳輸?shù)淖畲髠鬏攭K為27952bits，因此它的峰值速率為：27952bits／2ms×2=28Mb／s；

　　這里要說的是上面兩個(gè)計(jì)算公式中后面乘上的2，是代表2根發(fā)MIMO天線承載不同的信息，因此峰值速率翻倍。其他Categoryl7—20依次類推計(jì)算速率。

　　3.3　多模終端

　　隨著通信業(yè)的快速發(fā)展，技術(shù)更新?lián)Q代加劇，技術(shù)制式越來越多。同時(shí)隨著運(yùn)營(yíng)成本的加劇以及業(yè)務(wù)市場(chǎng)的多樣化，對(duì)于新技術(shù)運(yùn)營(yíng)商來說，都是采取分步實(shí)施的方案。如HSDPA，一開始只會(huì)部署在大城市、商務(wù)寫字樓等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)高發(fā)區(qū)域，然后逐漸延伸至全國。因此在某一階段，就存在多制式并存的局面。

　　網(wǎng)絡(luò)上的空洞就必須由終端來解決。從WCDMA的發(fā)展來看，目前的HSPA終端，向下兼容GSM／FDGEANCDMA，在沒有HSPA覆蓋的區(qū)域，自動(dòng)接入到WCDMA；沒有WCDMA的區(qū)域，自動(dòng)接入GSM／EDGE。

　　3.4　多頻終端

　　由于多制式的存在，必然導(dǎo)致多頻段的存在，其實(shí)在單GSM制式的情況下，就存在850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz四種。當(dāng)然每個(gè)國家稍有不同，如美國GSM 850MHz／1900MHz；歐洲地區(qū)GSM 900MH2／1800MHz；韓國CDMA800MHz／1900MHz；澳洲GSM 900MHz/1800MHz；東南亞地區(qū)GSM 900MHz/1800MHz。出于全球漫游的考慮，我們國家的GSM用戶(GSM900MHz／1800MHz)要到美國，則必須額外支持一個(gè)頻段，即3頻段手機(jī)，即900MHz、1800MHz、1900MHz。當(dāng)然4頻手機(jī)也大量存在。目前的3G／WCDMA由ITU分配了新的頻段，如1920MHz-1980MHz，2110MHz-2170MHz。此外，1900MHz也大量應(yīng)用在3G上，850MHz主要集中在美國／澳洲，因此目前的WCDMA／HSPA終端主要是1900MHz／2100MHz。從目前公布的637款HSPA終端來看，其中有145款3頻終端，即850MHz／1900MHz／2100MHz。

　　3.5　單芯片終端

　　網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的更新?lián)Q代以及多制式的并存，導(dǎo)致多模終端的普遍存在，同一分支下的標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)／產(chǎn)品開發(fā)要充分考慮到多模的重要性、必要性。在新制式誕生之初就要考慮到多模終端，給外界以平滑演進(jìn)的“真相”。實(shí)際上，除了IS-95向CDMA20001×的演進(jìn)算是平滑，其他任何技術(shù)的演進(jìn)，GSM—WCDMA—HSPA，CDMA20001X—CDMA20001×EV-DO都不是平滑演進(jìn)。只是終端的設(shè)計(jì)——單芯片的產(chǎn)生免除了很多不必要的問題，如體積、功耗等。

　　目前的主流分支3GPP——GSM／EDGE／WCDMA／HSPA都是集成在一張芯片上；3GPP2的CDMA20001X／EV-DO也是集成在一張芯片上，包括運(yùn)營(yíng)2網(wǎng)的聯(lián)通也是將GSM／CDMAIX合成在一張芯片上。

　　但是對(duì)于3GPP／3GPP2來說，目前還沒有單芯片的終端。韓國的運(yùn)營(yíng)商曾經(jīng)開展雙網(wǎng)運(yùn)營(yíng)WCDMA+CDMA2000，但都采用的是雙芯片的WCDMA+CDMA2000模式，導(dǎo)致終端體積大、耗電高、質(zhì)量大等缺點(diǎn)，從而導(dǎo)致雙網(wǎng)運(yùn)營(yíng)失敗。運(yùn)營(yíng)商最終選擇直接運(yùn)營(yíng)WCDMA／HSPA的策略，逐步實(shí)現(xiàn)CDMA用戶的轉(zhuǎn)移。

　　因此要想多模終端的推廣并取得一定的規(guī)模／經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，一定是基于單芯片的終端，而不是簡(jiǎn)單地將多個(gè)制式的芯片疊加組成。從目前看，HSPA跟3GPP下分支的都是基于單芯片來設(shè)計(jì)的。

　　3.6　融合WLAN

　　出于運(yùn)營(yíng)成本的考慮，開始階段HSPA的部署只可能是局部的。那么如何解決網(wǎng)絡(luò)空洞?此外，即使在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的高發(fā)區(qū)域，由于受頻點(diǎn)的限制，也可能存在容量不足的現(xiàn)狀，該如何解決?WLAN具有廣泛部署的特點(diǎn)，主要在機(jī)場(chǎng)、車站、咖啡店、圖書館等人員較密集的地方。因此作為高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的后進(jìn)入者，如果能兼容已有的WLAN功能，將是終端的一大賣點(diǎn)，為運(yùn)營(yíng)商合理調(diào)配資源提供途徑，同時(shí)提升自己的競(jìng)爭(zhēng)力。

　　4　總結(jié)

　　本文介紹了HSPA終端的現(xiàn)狀，給出了HSPA+的終端類別，分析了他們之間的關(guān)系，以及HSPA終端今后的發(fā)展方向。由于HSPA+目前只停留在標(biāo)準(zhǔn)層面，而且ITE的呼聲越來越高，因此HSPA+是否會(huì)走進(jìn)運(yùn)營(yíng)商的視野還不確定，相關(guān)發(fā)展我們拭目以待。

　　作者簡(jiǎn)介：朱紅梅：畢業(yè)于華南理工大學(xué)通信與信息系統(tǒng)，工學(xué)碩士。現(xiàn)任職于中國電信股份有限公司廣州研究院，目前主要從事3G及其新技術(shù)的研究。李寶榮：工學(xué)碩士，現(xiàn)為中國電信股份有限公司廣州研究院移動(dòng)通信研究部部長(zhǎng)，長(zhǎng)期從事3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)及終端的研究。