摘要 HSDPA，WiMAX和LTE是现在的技能热门，本文从调制、重传、组网办法以及技能成熟度等几个方面临三者进行剖析和比较，并给出相应的定论。
跟着移动通讯与因特网的快速开展，通讯商场正在呈现出话音事务移动化，数据事务宽带化的开展趋势。到2007年末，中国移动通讯用户数现已挨近5亿，互联网宽带用户数现已超越1亿。在新增的因特网用户中，63%为宽带用户。一起，WiFi，GPRS，EDGE，cdma1x等技能的开展使得无线数据事务运用日益广泛。
HSDPA与WiMAX作为能够供给高速移动数据事务的两种技能，正在引起越来越多的注重。而LTE作为3G长时刻演进计划，也引起了我们广泛的注重。LTE尽管是3G下一步的演进方向，但其选用了多种新技能，尤其是在物理层有革命性的改动，在网络结构上也有很大改动，其向扁平化方向有了很大的开展。
从商场定位上，WiMAX与HSDPA都是供给高速数据事务，一起也都支撑移动性，因而两者存在必定的竞赛联系。但两者又有其各自的技能特色，所以还在必定程度上能够互为补充。而LTE尽管现在还处于规范研讨阶段，但作为未来3G的开展方向，需求运营商给予满足的注重。本文从调制、重传、组网办法以及技能成熟度等几个方面临三者进行剖析和比较，为下一步在网络演进和技能计划挑选供给参阅。
1、调制技能
为了习惯不断改动的无线信道，HSDPA、WiMAX和LTE都选用了多种调制办法，一起都能够依据无线信道质量的改动，动态改动调制办法，以使得传输的功用最优。WiMAX选用了BPSK、QPSK、16QAM和64QAM四种调整办法，而HSDPA选用了QPSK和16QAM两种调制办法。802.16系列规范规则了在不同的信道带宽下，体系中为了抵达10-6的误码率要求，各种调制和编码办法所需求的最低信号强度。关于HSDPA体系，3GPP规范界说了12类才能不同的终端。针对每种终端一致规则了30种CQI类别。而这不同CQI等级反映了不同的信道质量条件，一起也对应着一种传输格局，而且别离规则了所运用的传输块巨细、编码速率、调制办法、码道数等。LTE支撑最高到64QAM的调制办法，一起也选用CQI办法，运用终端陈述无线网络质量，网络依据其陈述值决议选用相应的网络参数，从而决议终究的数据传输速率。
在物理层技能中，HSDPA选用单载波CDMA办法接入。而WiMAX选用多载波的办法，数据经过交错和星座映射后依据频偏序号按递加次序调制到分配数据的子载波上。从数据星座映射器中送出的第一个符号应该被调制到具有最低频偏序号的子载波上。一起WiMAX还答应运用OFDMA进行接入，这些都在必定程度上进步了WiMAX体系的频率运用率。LTE规范下行计划包含OFDMA和MC-WCDMA。OFDMA现在是最有或许选用的物理层技能。而上行包含SC-FDMA和OFDMA两种接入办法。LTE已确认选用了多天线技能，其间MIMO天线个数的根本装备是下行2×2、上行1×2，但也在考虑4×4的高阶天线装备。
2、ARQ机制
因为无线移动信道具有时变和多径导致的式微特色，常有较高的误码率。因而为了减小高层重传，进步正确接收的概率，下降时延，WiMAX、HSDPA和LTE都选用前向纠错（FEC）和自动重传恳求（ARQ）两种过失操控办法以确保服务质量（QoS），HSDPA和LTE更进一步选用了HARQ机制。
ARQ机制中，在发送方一个ARQ块有4种状况：未发送、未完结、等候重传和丢掉。这4种状况之间的转化如图1所示。
图1 ARQ状况转化图
3个规范ARQ协议是SAW停等协议，GBN回退N步协议和SR挑选性重传协议，3种ARQ根本机制中，SAW停等协议最简略，也是对信头要求最少的协议。它的特色是发端一向对当时数据分组进行处理直到它被成功接收。协议的正确性由一比特（用来表明当时和下一个数据分组）信息就能够表述。所以，它的操控头很小，确认头也很小。而且因为一次只能传送一个数据分组，所以对用户端存储容量的要求就很小。GBN办法在发端可接连发送多个数据分组。发端发送第一个分组后不用等候回执，经过一个往复推迟后，该分组的回执才抵达发端。往复推迟界说为送出一个分组到收到其回执之间的时刻间隔。在此时刻间隔内，别的N-1个分组已被传送。当接收端反应回来的是NAK时，发端退到此NAK对应的分组，重发该分组及这以后的N-1个分组。GBN办法因为选用接连的发送和重传，进步了停等式的功率，而且接收端只需贮存当时分组即可。但当往复推迟较大、数据传输速率较高时，因为要重传许多无错分组，GBN办法就不太有用了。SR协议比较之下，功率最高，但要求存储容量很大而且完结起来杂乱。它的特色是只传送过错数据分组，要求用序列号辨认数据分组。而且，在等候呼应的时分，为了充分运用信道容量发端要发送很多数据分组。别的，收端在组合那些分隔重传的信息前有必要知道序列号，因而，序列号要和数据别离编码，而且序列号需求更牢靠的编码以战胜任何时分出现在数据里的过错，这样就添加了对信令要求的带宽。
HARQ技能归纳了FEC和ARQ两种过失操控办法的长处而战胜了各自的缺陷，将二者进行恰当的组合，使SW-ARQ，GBN-ARQ或许SR-ARQ体系嵌入一个FEC子体系，便构成了HARQ体系。现在HARQ技能分为type-I和type-II。而HSDPA体系首要选用依据RCPT码的Chase兼并办法和递加冗余办法完结type-II HARQ技能。
3、资源调度机制
为了能够高效的运用无线资源，HSDPA、WiMAX和LTE都选用了有用资源调度机制。
WiMAX的MAC层支撑点对多点的宽带无线接入运用，首要是在上行和下行链路上进行高速传输。为了让多个用户同享一个物理信道，MAC层有必要要有有用的接入和带宽分配算法以支撑各种事务的QoS确保。每个衔接与单个数据事务相关，每个数据事务与一系列的QoS参数相关，这些QoS参数量化了数据事务的行为。这些参数经过DSA和DCS音讯对话办理。规范支撑4种不同的事务类型，它们别离为自动颁发服务（UGS）、实时轮询事务（rtPS）、非实时轮询事务（nrlPS）、极力传输事务（BE）。WiMAX能够依据不同的QoS动态分配带宽，具有较大的灵敏性。WiMAX的MAC层是依据衔接的，为了映射各个用户站（SS）的服务，供给不同等级的QoS，一切的数据通讯都是树立在衔接的根底之上的。因而，事务流实际上供给了上下行QoS办理的机制，而且和带宽分配的进程紧密联系。一个SS以依据每个衔接的办法恳求上行带宽。BS在某个时刻调度间隔内，或许对一个SS的一切恳求总地颁发一个带宽，或许按每个衔接来颁发带宽。因而从以上的剖析能够看出，WiMAX能够在无线接入网部分为不同事务供给不同质量的服务。
HSDPA能够选用多种资源调度算法，每种算法在服务功率和服务公正性上有不同的特色。这些算法包含轮询式调度算法、公正吞吐量调度算法、均匀C/I调度算法、最大C/I调度算法、部分公正性调度算法以及快速公正吞吐量调度算法，其间前3种算法不考虑信道质量的改动，然后3种改动考虑信道环境的改动，一起依据这些改动调整分配战略。
轮询式调度算法对一切激活用户公正服务，处于小区不同方位的用户都将等概率的取得无线资源。公正吞吐量调度算法优先挑选当时吞吐量最低的用户。均匀C/I调度算法挑选在一个调度周期内均匀C/I值最大的用户进行服务。最大C/I式调度算法挑选在一个TTI间隔内无线环境最好的用户进行服务，这种办法对无线信道改动相应快，能够取得最大的小区吞吐量功用，但公正性较差。部分公正性调度算法进行折衷，归纳考虑用户当时所在无线环境质量以及前史吞吐量状况，挑选相对质量较好的用户进行服务。快速公正吞吐量调度算法结合考虑信道的快速改动特性的一起尽量为小区内的一切用户供给公正的吞吐量散布。
LTE选用多种资源调度办法来保证网络的高效运转，首要包含以下方面。
（1）无线承载操控（RBC）；
（2）无线接收操控，（RAC）；
（3）衔接移动性操控（CMC）；
（4）分组调度（PSC）；
（5）小区间搅扰和谐（IC%&&&&&%）；
（6）负荷均衡（LB）。
4、网络结构
WiMAX的网络结构如图2所示，其间包含接入网络（ASN）和衔接服务网络（CSN）。ASN的功用是办理空中接口。首要功用包含发现网络并挑选适宜的CSN；在基站和移动用户台（MSS）之间树立层2衔接；帮忙完结鉴权、事务授权和计费；帮忙高层与MSS树立层3衔接，分配IP地址；无线资源办理；依据分级结构进行ASN内移动性办理；ASN内寻呼和方位办理；ASN和CSN之间地道树立和办理；存储暂时用户信息。一个ASN由基站（BS）和接入网关（ASN GW）组成，能够衔接到多个CSN，为不同NSP的CSN供给服务。
CSN为WiMAX用户供给IP衔接，为一套网络功用的组合，首要包含Internet接入；为用户供给会话衔接；依据用户参数的QoS和答应操控；ASN与CSN之间地道的树立和办理；用户计费和结算；ASN之间的移动性办理；WiMAX服务等。CSN能够由路由器、AAA署理或服务器、用户数据库、Internet网关设备等组成。CSN能够作为全新的WiMAX体系的一个新建网络实体，也可运用部分现有网络设备完结CSN功用。
图2 WiMAX网络结构示意图
UMTS根本构成如图3所示，核心网分为电路域（CS）和分组域（PS）。网络单元包含移动事务交流中心（MSC）、拜访方位寄存器（VLR）、网关移动事务交流中心（GMSC），HSDPA运用的分组域网络单元包含事务GPRS支撑节点（SGSN）、网关GPRS支撑节点（GGSN），归属方位寄存器（HLR）、鉴权中心（AuC）和设备标识寄存器（EIR）为电路域和分组域共用网元。无线接入网络的网络单元包含无线网络操控中心（RNC）和WCDMA的收发信基站（Node B）两部分。此外核心网PS域经过Gi、Gp接口接入其它PLMN网络或PDN网络，CS域经过PSTN接入固定网络或其它PLMN。RNS（无线网络子体系）经过无线接口（Uu）直接与移动台相接，担任无线信号的发送接收和无线资源办理。另一方面，RNS与MSC、SGSN相连，完结移动用户之间或移动用户与固定网用户之间的通讯衔接，传送体系信号和用户信息等。RNS子体系包含RNC和Node B两部分。
图3 UMTS网络结构示意图
LTE比较WCDMA（HSDPA）网络选用了更为扁平化的网络架构，这一方面削减了设备的数量，一起也大大的下降了事务时延。LTE网络架构如图4所示。
图4 LTE网络结构示意图
其间：eNode B首要功用包含无线资源办理、无线承载操控、无线接收操控、衔接移动性操控和动态资源分配（调度）。
而aGW包含本来3G网络中GGSN和SGSN中的一切功用和RNC中的一部分功用。其间新添加的MME功用首要用于向eNode B的寻呼音讯的分发，而UPE功用用于IP头紧缩和用户数据加密，用户面数据包的完结和支撑UE移动性的用户面数据的交流。关于RNC功用在aGW和eNode B中功用的区分，一向存在很大的争辩，到到2007年，最新的LTE规范开展为未来的3GPP体系选用两层网络架构，本来坐落RNC的头紧缩和加密功用上移到接入网关，Outer ARQ和RRC功用则下移到eNodeB，详细如图5所示。
图5 RNC功用在未来eNodeB和接入网关（AGW）设备中的分配
5、结束语
本文从多种关键技能对HSDPA，WiMAX和LTE进行了比照和剖析。为了在移动的环境下供给高速数据事务，三者都选用了一些关键技能，运用了多种调制办法，一起能够依据无线信道质量的改动来调整调制办法。比较HSDPA的160AM，WiMAX和LTE最高能够支撑64QAM，还支撑OFDM。在网络结构上，WiMAX的组网办法显得更为灵敏，每个ASN能够一起为归于不同NSP的CSN服务。而HSDPA在详细的技能上界说的愈加详尽，例如在重选机制上运用HARQ来进步传输的功率，一起移动性办理做的更好。LTE则选用了更为扁平化的网络架构，在削减体系设备下降事务时延方面有很大的进步。在体系功用上，在5Mbit/s的带宽状况下，HSDPA最高可抵达15Mbit/s左右的速率，而WiMAX和LTE答应运用更大的带宽，一起因为选用了OFDM技能，两者的频谱运用率更高。
在产品成熟度方面，HSDPA技能成熟度最高，现已有超越100个商用网络。WiMAX中802.16D的设备现已能够完结商用，802.16E设备08年根本能够完结商用，截止到2006年6月，进行WiMAX实验和供给商用的运营商全球已超越150个，进入商用的网络超越20个。而LTE间隔商用还需求一段时刻。现在WiMAX现已被归入3G规范，一起高速无线接入方面有必定的优势，但HSDPA依据现有的3G网络架构，在移动性、用户办理和网络办理等考虑愈加全面。综上所述，HSDPA与WiMAX均选用了多种先进技能，大幅度进步了移动通讯数据事务的接入速率，而LTE吸取了HSDPA和WiMAX的技能长处，一起契合3GPP规范，是未来移动通讯网络开展的方向，所以应当活跃盯梢LTE规范的开展，为未来网络的开展打下良好根底。
