到2006年4月，全球行動電話用戶數已超過23億，其中79％為GSM用戶。同時，全球93個商用3G (WCDMA)網路的總用戶數超過6100萬，而且3G的用戶及市場正以比GSM成長更快的速度茁壯中。

WCDMA不只是成長快速，讓網路速度可以進一步升級的下一階段技術HSDPA也已同時上場，成為業界下一步關注的焦點，成為許多系統業者取得3G市場領先優勢的最新武器。全球不論是已經商用3G(WCDMA)或是正準備推出3G (WCDMA)的系統業者，都對HSDPA表現出極大的興趣，且已陸續開始推出HSDPA的商用服務。

美國最大的電信業者Cingular在成功併購了AT&T Wireless之後，於2005年12月將HSDPA投入商用，成為全球領先將HSDPA的系統商用化的業者。其他知名的行動系統業者包括Vodafone、西班牙電信等也積極地跟進，紛紛開始了HSDPA的商用進程。

GSM Suppliers Association在2006年5月的研究顯示， 全球已有93個電信業者推出3G/WCDMA的服務，同時已有23個國家建設了30個HSDPA網路。

HSDPA成3G 電信業者必然選擇

HSDPA是以現有WCDMA 網路為基礎的系統升級，引入HSDPA只需要在WCDMA無線網路部分作升級，將WCDMA下行速率從384Kbps提升到14.4Mbps，而整個網路架構及整個核心網路都保持不變。另一方面，HSDPA將繼續使用WCDMA的頻率而不需要單獨的載頻。HSDPA不但有效地保護了電信業者的投資成本，還大大增加了業務範圍，將可提升ARPU值。

最近的調查顯示，2000個HSDPA網路用戶所傳遞的數據資料量相當於35萬個GSM網路用戶的總數據資料傳輸量，這樣的效能表現讓所有的電信業者都眼睛為之一亮。所以說HSDPA是3G/WCDMA電信業者採取的一種既具有前瞻性又具有保護作用的發展策略，是其未來發展的必然選擇。

無線通訊產業的革命性發展

從消費需求角度看，HSDPA是無線通訊和寬頻結合的產物，使得手機成為真正的無線寬頻的溝通工具。消費者將可以是用比家中ADSL固網更快的服務，而且不限時地、只要有無限寬頻服務的連結，就可以隨時用手機查看或傳送資料。

隨著消費者對有線寬頻（ADSL）、有線局部區域網路（LAN）和無線局部區域網路（WLAN）的使用和倚賴，用戶對行動寬頻的需求越來越大。同時在3G時代以視訊為主的多媒體業務，例如行動電視、音樂電視及電影短片的下載、具有3D效果的互動式多方遊戲、大容量郵件的傳遞等，在超高速3G網路的承載下會達到更好的效果。而HSDPA正滿足了用戶這種需求，不但使用戶可以在不限時地的情況下可以享受到與固網寬頻相當甚至更好的服務體驗，並為用戶提供範圍更廣的漫遊功能。

行動寬頻業務對業務收入的影響

《圖一　行動寬頻業務對業務收入的影響》

如(圖一)所示，對於行動電信業者而言，引入HSDPA的劃時代意義在於：HSDPA為行動業務的拓展提供了廣闊的空間，並將改變行動業務收入架構，使目前行動業務中以語音服務收入為主轉為以行動數位加值服務收入為主。

HSDPA的商業應用與發展

全球WCDMA商用網路的設備和服務供應商，無不集中力量在HSDPA領域發展：2004年6月HSDPA系統端到端測試就已經成功；在2004年10月舉辦的中國國際通信設備技術展覽會(PT Expo)上，HSDPA技術的第一階段系統傳輸速率達到了4.9 Mbps。這是電信業界首次在公開的電信展上現場展示針對商用產品、並能以無線模式營運的HSDPA系統。

2005年2月在法國坎城舉行的3GSM大會上，第二階段HSDPA 11Mbps的高速數據下載以及行動媒體應用也告完成，且可支援14Mbps的最高速率。2005年10月中國國際通信設備技術展覽會上，商用電信設備及商用PC卡為基礎的HSDPA實測、及以HSDPA/Enhanced Uplink（增強型上行鏈路）技術為基礎的視訊VoIP通話等技術也在現場成功展示。

2006年4月在美國舉行的CTIA2006無線大會上，全球第一個以MIMO（多重輸入－多重輸出）技術為基礎的HSDPA技術亦成功展示在世人面前，下行數據傳輸速率高達28Mbps。HSDPA的技術演進正在快速發展當中。

支持HSDPA商業化進程

HSDPA真正的商用化階段已經開始，目前的行動網路產品已經開始全面支援大規模的商用需求。WCDMA無線系統建立在統一的3G平台之上，並具有向HSDPA/Enhanced Uplink(增強上行)平順升級的能力。WCDMA/HSDPA行動通訊網路解決方案僅需要軟體升級和容量升級、支持QPSK和16QAM兩種調製方式、以及支援快速動態功率分配的特性，使得過去5年推出市場的所有WCDMA 基地台，都可以很容易升級到HSDPA/增強上行網路。

《圖二　HSDPA商用化簡單架構》

HSDPA技術本身的特點適應行動通訊市場競爭發展的需要，眾多電信業者已經開始進行商用的準備，各設備廠商和終端廠商也紛紛加碼投入表示支持。

HSDPA的技術特點

HSDPA是WCDMA的演進技術，在3GPP R5版本中提出。採用HSDPA技術，WCDMA無線系統下行速率最高可達14.4Mbps，系統容量增加2～3倍，時延大大降低。HSDPA具有如（圖三）所示的優勢：

《圖三　3GPP各版本的頻寬及性能示意圖》

如(圖三)所示， HSDPA藉由：（1）改善網路的延遲時間 ( latency : 3GPP R99/150ms  3GPP R5/75ms ) ；（2）增加手機估測下行無線通道的能力 CQI （channel quality indicator）；（3）讓系統能將剩餘資源做最有效的調配以達到增加傳輸速率的結果  將下行尖峰資料傳輸率提高到14 Mbps等方式，達到效率提升的目的。

更深入來說，HSDPA 系統做了以下的改善，讓使用者感受到增加5～10倍的傳輸速度：

時間相關的改變

更短的時間間隔（TTI）

共用原始碼中的通道碼每2毫秒便進行一次動態分配，如此短的時間間隔就減少了環路時間（RTT），大大地提高了鏈路適配的性能（如圖四）。

《圖四　減少環路時間示意圖》

快速鏈路適配

快速鏈路適配性能體現在系統根據瞬間變化的無線環境調整傳輸參數，並在通道條件允許的條件下，採用高階調製方式。以這種方式處理短時間內資料速率變化的業務，比功率控制方式更有效。WCDMA使用功率控制來補償下行連結的瞬間無線電波道條件的差異與變化。原則上，功率控制將基地台所有功率的較大部份，分配給通道條件較差的通訊連結。儘管無線電波道條件有所差異，但這種方法，可以讓所有通訊連結有相似的服務品質。同時，將無線電資源分配給通道條件較好的通訊連結，前者的使用效率會更高。因此，由全系統輸出量的觀點而言，功率控制不是分派資源最有效率的方法（如圖五）。

《圖五　快速鏈路適配示意圖》

資源調配相關的改變

高階調製

3GPP R99中規定了QPSK調製方式用於下行傳輸, 除了QPSK，HS-DSCH還可以使用16QAM調製方式進行提供更高的資料速率，並且更加有效地利用帶寬（如圖六）。

《圖六　資源高階調製示意圖》

快速動態功率分發

快速動態功率分發是透過動態模式將功率資源最有效利用、進而達到節省網路綜合成本的目的。

《圖七　快速動態功率分發示意圖》

共用通道傳輸

HS-DSCH係屬共用通道傳輸，這是指在一個基地台內的某些通道碼與傳輸功率是共用資源，讓使用者於時間域與編碼域內，動態共用該資源。

比起目前專用通道的用法（WCDMA 3GPP第99版），共用通道傳輸能使WCDMA可用的編碼與功率資源，做更有效的運用。

HS-DSCH所對照的共用編碼資源至多使用15個碼。展頻因數（SF）固定在16（如圖八）。實際上使用的數字要視終端機∕系統、業者設定與系統容量所支援的編碼個數決定。

《圖八　HS-DSCH編碼與時間結構》

快速排程

快速排程的功能，是用來決定在任何時間點共用通道傳輸應該指派到哪一個使用者設備（UE），其目的是對有較佳無線電條件的使用者傳送（如圖九）。

《圖九　對有較佳無線電條件的使用者傳送》

排程管理決定HSDPA的整體效能。對於每個TTI，排程管理決定應該將HS-DSCH傳送給哪一個使用者，並且與連結調適機制合作，決定調變的種類與應該使用多少編碼。如此可得終端使用者的實際位元率。使用通道狀態排程，而非循序分派無線電資源給各使用者（循環式排程），可以顯著增加通訊容量。通道狀態排程的目標是傳送給有較佳瞬間時通道狀態的使用者。藉由傳送給較佳狀態的使用者所得的增益稱為多使用者變異。

快速混合式自動請求重發

UE可以快速要求重新傳輸遺失的資料，將原本傳輸的資訊與較遲傳輸的資訊結合，再嘗試解碼訊息。這個方法稱為軟結合，可以增加容量及穩定性。當資料在接收端遺失時，負確認（NACK）回應會送出。當接收的資料是正確時，確認（ACK）回應會送出（如圖十）。

《圖十　快速請求重發遺失資料》

模擬顯示，在一個輕負載的系統，HSPDA可以減少下載大檔案的時間達20倍（如圖十一）。

《圖十一　在不同的WCDMA資料速率下檔案下載的效能 》

另外HSDPA的好處是較大的系統容量。實驗證明HSDPA 容量的總增益較WCDMA 3GPP第99版大2到3倍（如圖十二）。

《圖十二　HSDPA所改善的效能》

結論：機會與挑戰併存

HSDPA所提供的高速數據下載性能，不但為電信業者帶來無限商機，同時也將帶動電信產業線上的各個環節的全面發展，包括設備供應商、手機暨其他行動終端設備製造商和內容提供商等等。目前包括各大廠商紛紛推出HSDPA網路設備，終端和晶片製造商也陸續推出支援HSDPA的產品。

從商用的角度看，用於HSDPA的首批終端，將是易於安裝和使用的HSDPA PC卡，並與筆記型電腦配合使用，下行速率在1.8Mbps左右，上行速率為384Kbps，用戶可隨時隨地透過筆記型電腦實現高速存取效能。今年2006年HSDPA商用化將進入第二階段，下行速率將進一步提升，除了新一代的PC卡終端外，HSDPA也將被引入到智慧型手機，且HSDPA將最終被整合到筆記型電腦當中。

HSDPA給產業鏈上各個環節提供機遇的同時，相對也帶來了挑戰。由於HSDPA提供高速數據下載的新型態業務，原有WCDMA商業模型需要更新改進，從而整體網路規劃建設，包括語音業務模型、容量建設、業務整合、終端標準化、收費策略等各層面都將受到影響。面對著既是機遇又是挑戰的關鍵點，電信業者在決策之際，勢必要選擇能順應時勢的最佳合作夥伴。（作者為台灣易利信產品經理）

延 伸 閱 讀

與UMTS的Release99和Release4技術相比，HSDPA在下行鏈路上，採用了新的面向分組資料業務的共用傳輸通道(HS-DSCH)，以及一整套有助於提高頻譜效率的機制，如動態自適應編碼與調製、快速調度與自動重傳等；HSDPA與R99和R4完全相容，其業務可以共存於同一個5MHz載波上。相關介紹請見「成熟技術助推HSDPA商用化」一文。 測試工程師們已經完成了GSM和Release 99之間的橋接，而且一些人正在嘗試將HSDPA視為一種「更加快速的Release 99」。儘管兩者之間有著本質上的不同，但還是十分有必要將其進行對比。你可在「高速下行分組接入測試」一文中得到進一步的介紹。 HSDPA由於其技術特性，能夠在基地台近點提供較大的流量，與R99相比有著明顯的優勢。根據本文對HSDPA的流量與覆蓋的研究，可以得到HSDPA業務的使用策略和組網方案，通過完備的系統設備升級方案，發揮HSDPA業務與傳統的DCH PS業務優勢互補，量身打造不同實際環境下的WCDMA精品網絡。在「HSDPA流量和覆蓋研究」一文為你做了相關的評析。

市場動態

Evolium多標準基地台中每塊BB板即可以提供10Mbit/s~ 20Mbit/s的 HSDPA吞吐量，為多達6個小區同時提供HSDPA服務。發射單元TEU，也具備了支援HSDPA QPSK和16QAM調製的功能，並改善了功率放大器鏈路的線性度和提高了功放的效率。相關介紹請見「打造3G綜合實力 全面發力蓄勢以待」一文。 阿爾卡特宣佈Orange 集團採用阿爾卡特無線接入解決方案部署的HSDPA一期專案已在巴黎地區開始業務試運。Orange 集團在Issy-les-Moulineaux 和Boulogne-Billancourt兩大主要城市的友好用戶，將最先感受到真實的移動寬頻網路業務測試，測試專案包括超高速互聯網接入及視頻剪輯高速下載。你可在「阿爾卡特與Orange進行HSDPA實地測試」一文中得到進一步的介紹。 需要實現HSDPA的額外的晶片速率處理功能，要求具有僅使用並行處理技術的性能，因此使用Xilinx FPGA是實現這些功能的理想器件。在早期的3GPP規範版本中，符號速率處理經常是由DSP實現的，但是，採用特有的硬體加速和嵌入式軟硬體處理器內核，HS-SCCH處理要求的功能現在可以在Xilinx平台FPGA中有效實現。 在「HSDPA 參考設計」一文為你做了相關的評析。