對高速行動數據傳輸的支援能力是3G系統最重要的特點之一。WCDMA Release 99版本可以提供384kbps的數據速率，這個速率對於大部分現有的分組業務而言基本上夠用。然而，對於許多對流量和遲延要求較高的數據作業如視訊、串流媒體和下載等，需要系統提供更高的傳輸速率和更短的時間延遲。在第三代行動通訊的技術標準中，以歐洲主導的W-CDMA、美國主導的CDMA 2000以及中國的TD-SCDMA將成為三大主流技術。

W-CDMA標準化主要是由區域性的標準化組織3GPP負責，該組織由：

等成員組成的第三代合作組織，其目標是制定與GSM/GPRS相容的第三代行動通訊標準W-CDMA，在歐洲又稱為UMTS。

目前的W-CDMA標準可以提供最高2Mbps的數據傳輸速率，支援高速的封包交換和電路交換，並能提供許多特殊網路應用服務，充分滿足IMT-2000關於第三代行動通訊的要求。而諸如下載或串流媒體等功能，需要系統提供更高的傳輸速率和更少的延遲。為滿足此要求，W-CDMA從這兩方面對空中界面作了改進，引進HSDPA技術，使之可以支援高達8Mbps的最高傳輸速率。

HSDPA技術強化W-CDMA的傳輸速率。導入HSDPA技術後的W-CDMA，在Node B增加一個新的MAC-h子層，但基本結構仍與Release 99保持一致。而且，導入HSDPA後，只是在原有的物理通道上增加新的通道。因此，支援HSDPA技術的終端可以和Release 99終端在一個載波共存，這點與CDMA 2000 EV-DO不同，無須在獨立的載波上操作。

HSDPA導入W-CDMA標準

W-CDMA從Release 5開始導入HSDPA，其目的是為了適應未來大量的行動數據傳輸而在無線介面增加下傳路徑的數據傳輸速率。加入HSDPA後，無線部分的整體結構雖與Release 99基本上一致，但仍存在部分差異。

W-CDMA R5導入HSDPA的概念，使用AMC，HARQ和快速調變等技術來提高下傳路徑的傳輸速率，最高可達10Mbps。目前，3GPP正在研究MIMO、高階調變等技術，進一步提高傳輸速率。MIMO（Multiple Input Multiple Output）技術是指Node B採用多個發射機天線，終端採用多個接收天線。在Release 5中，對HSDPA只定義QPSK和16QAM這兩種調變方案，目前3GPP也正就是否用64QAM的調變方式進行研究。

HSDPA對W-CDMA Release 99結構的影響

為了支援HSDPA，在MAC（Media Access Control）層新增MAC-hs（high speed）實體，位於Node B，負責HARQ操作以及相應的調度，並在物理層加入三種新的通道，如(圖一)所示：

HS-DSCH通道的共享方式有兩種，最基本的方式是TDM（Time Division Multiplexing），即按時間段分給不同的用戶使用，這樣HS-DSCH通道碼（HS-SDCH code）每次只分配給一個用戶使用。另一種就是CDM（Code Division Multiplexing），在碼資源有限的情況下，同一時刻，多個用?可以同時傳輸數據。

《圖一　HSDPA產生的新通道》

HSDPA的關鍵技術

自適應的編碼AMC和調變（Adaptive modulation and coding）

AMC的原理就是根據瞬間通道條件的改變而相應地改變調變和編碼格式。因此，當通道條件較好時，AMC會選擇一個需要較高Ec/Ior的調變與編碼格式以充分利用現有的通道條件。反之，當通道條件較差時，AMC會選擇一個低階的調變和較低的編碼速率。

為了達到提高下傳分組數據速率和較少時間延遲的目的，HSDPA主要採用了自適應的編碼和調變（Adaptive modulation and coding；AMC）、快速重傳、快速調度等技術，替代了R99中的可變擴頻碼和快速功率控制。

在W-CDMA R99中，下傳路徑的功率控制動態範圍大約是20dB，而上傳路徑的功率控制動態範圍可達70dB。這主要是由於下傳路徑的功率受限於小區域干擾（並行碼道上的用戶間干擾），同時也意味著當用戶靠近Node B時，基地台的發射功率會有所降低但不會在短時間內大幅度下降。使用AMC後，對於靠近Node B的用戶，充分利用現有的通道條件，使用高階的調變方案和較高的編碼速率，來最大化下傳鏈路的數據吞吐量。

HARQ

快速混合自動重傳（HARQ）是指接收方在解碼失敗的情?下，保存接收到的數據，並要求發送方重傳數據，接收方將重傳的數據和先前接收到的數據在解碼之前進行組合。混合自動重傳技術可以提高系統性能，並可靈活地調整有效碼位元速率，還可以補償由於採用路徑配適所帶來的錯誤碼。

如果在一個TTI時段的數據解碼錯誤，那麼重新傳送操作會在後面幾個TTI時段內執行。一旦數據被重傳，用戶設備將對先前版本的數據和當前重傳的數據進行組合，這大幅提高重傳成功的機率。直到數據成功解碼或達到預先定義的最大嘗試次數，重傳操作才會?束。由於混合自動重傳機制是在Node B中執行的，因此重傳請求操作可以非常迅速。

HARQ有兩種運作方式。一是在重傳時，與初次發射時相同，這種方式又被稱之為chase或soft combining。另一種就是重傳時的數據與前次發射有所不同，這種方式又被稱之為IR（Incremental Redundancy）。第二種的性能要優於第一種，但在接收端則需要更大的?存。終端的?存容量是根據終端所能支持的最大數據速率和soft combining方式設計的，因而在最大數據速率時，只可能使用soft combining。而在使用較低的數據速率傳輸數據時，兩種方式都可以使用。

快速調度

調度算法控制共享資源的分配，在很大程度上決定了整個系統的行為。調變時應主要基於通道條件，同時考慮等待發射的數據量以及業務的優先等級等情況，並充分發揮AMC和HARQ的能力。

調變算法應向瞬間具有最好通道條件的用戶發射數據，這樣在每個瞬間都可以達到最高的用戶數據速率和最大的數據吞吐量，但同時也應考慮到對每個用戶的公平性。因此，在短期?以通道條件為主，而在長期?應兼顧到對所有用戶的傳輸量。

為了使系統能更好地適應通道的短期變化，因此在HSDPA中，調變算法位於Node B而不是位於RNC。

結論

作為UMTS-FDD的一種演進技術，HSDPA提供了行動通訊系統實現多媒體服務所需的高數據傳輸速率，將提高系統的頻譜效率和資源利用率，有效提升網路性能和容量。HSDPA在3G產業鏈上的價值，促使全球主要的通信設備商皆加速支援HSDPA技術的WCDMA基礎設備的研發和生產。一場以HSDPA為主題的3G加速運動正在隨著3G產業的發展在全球蔓延。（作者任職於R&S羅德史瓦茲）

＜參考資料:參考資料：

[1] http://www.ccidcom.com/article/news/37/2005419161813.htm

[2] http://www.ptsn.net.cn/xueyuan/teleterm.php3?name=&captal=A&select=&cn=2

[3] http://tech.sina.com.cn/t/2005-04-28/1757597424.shtml

[4]http://61.129.112.60:82/gate/big5/www.c114.net/technic/ZZHtml_20055/T20055201329389646-1.shtml

[5] http://www.mc21st.com/techsubject/subjects/HSDPA/main.htm

[6] http://tech.sina.com.cn/t/2004-11-08/1146455456.shtml

[7] 3GPP TS 25.121；Terminal conformance specification；Radio transmission/reception（FDD）（Release 5）

[8] 3GPP TS 34.123；UE conformance specification（Release 5）

[9] 3GPP TS 25.212；Multiplexing and channel coding（FDD）（Release 5）＞

延 伸 閱 讀

過去一年裡，無線產業都在熱烈討論3G Partnership Project（3GPP）所制定的高速下行封包接取（High-Speed Downlink Packet Access；HSDPA）規格，許多人都曾深入分析HSDPA的潛力，例如其能達到UMTS系統的兩倍產出，以及媲美纜線數據機和DSL的網路連線品質（QoS）。相關介紹請見「 HSDPA為3G手機設計帶來效能、體積和價格挑戰」一文。 在最近的各種峰會和展會上HSDPA（HighSpeedDownloadPacket Access；高速下行分組接入）已成為炙手可熱的話題，各大設備提供商紛紛推出了支援HSDPA功能的系統設備，新技術的應用為移動運營商提供了更高的數據傳輸速度、更高的存儲容量以及較固定無線寬帶供應商更強大的競爭優勢。你可在「 多元化業務，細化HSDPA組網方略 」一文中得到進一步的介紹。 HSDPA（High Speed Downlink Packet Access）中文名稱為高速下行鏈路封包接取技術，它是WCDMA系統的進階技術。HSDPA被認為是邁向3G蜂巢式網路的重要起步，其下載速度可以達到14Mbps，而系統資料容量是WCDMA網路的3倍，這項技術被宣稱為將在未來對行動電話記憶體市場格局帶來重大變革。在「行動通訊系統的技術演進史」一文為你做了相關的評析。

市場動態

摩托羅拉在「3GSM World Congress 2005」上召開發表會，公佈該公司投產W-CDMA（UMTS）終端的部分計劃。表示已進行充分的HSDPA傳輸實驗，認為已經到了從試驗向商用化過渡的時期。該公司將從2005年第四季開始投產基地台系統和個人電腦數據卡，以滿足用戶對數據通信的需求。Motorola認為提供HSDPA服務對行動通訊供應商而言商機無限，估計HSDPA手機將在2006年前後上市。相關介紹請見「向HSDPA進軍！摩托羅拉將推出16款3G終端」一文。 易利信技術長（CTO）H?kan Eriksson在法國坎城3GSM會議（3GSM World Congress）發表主題演講中宣布，隨著WCDMA網路進階系統HSDPA技術（High Speed Downlink Packet Access；高速下行網路封包存取）日趨成熟，整合語音、數據與視訊的行動服務Mobile Triple Play已臻實現。你可在「 易利信於坎城發表Mobile Triple Play概念」一文中得到進一步的介紹。 全球行動通訊大廠諾基亞，正式介紹已開始商用化的高速下行網路封包存取技術（High Speed Downlink Packet Access；HSDPA），以及諾基亞全IP多媒體解決方案。透過強化的行動傳輸速度，以及未來全IP化的多媒體應用整合平台，諾基亞將協助台灣行動通信產業進入快速且內容多元豐富的新紀元。 在「 諾基亞推出HSDPA與全IP多媒體解決方案」一文為你做了相關的評析。