前景展望：HSPDA 對(duì) 3G 手機(jī)設(shè)計(jì)的意義

3G WCDMA/UMTS剛開始在全球范圍部署，熱衷于新技術(shù)的人士就對(duì)這曾經(jīng)一度熱門的新技術(shù)失去了熱情，轉(zhuǎn)而開始關(guān)注高速下行分組接入 (HSPDA) 技術(shù)的美好未來了。技術(shù)行業(yè)似乎總是如此的風(fēng)云變幻。一旦我們確信部署某種技術(shù)是可行的，我們就會(huì)開始尋求下一個(gè)重大的創(chuàng)新突破，HSDPA 正是如此。因此，在加入論戰(zhàn)之前，請(qǐng)?jiān)试S我說明一點(diǎn)：?jiǎn)栴}并非在于 HSDPA 是否會(huì)對(duì) UMTS 取而代之，而是 HSDPA 是否會(huì)順應(yīng)一般趨勢(shì)發(fā)展成為一種容易部署的技術(shù)，并成為現(xiàn)有 3G UMTS 網(wǎng)絡(luò)的軟件增強(qiáng)版。

HSDPA 正在走向商業(yè)化，目前已經(jīng)有43 條網(wǎng)絡(luò)投入使用，另有 63 條網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃完畢并處于部署或者試驗(yàn)階段。Cingular Wireless 公司2005 年末在北美部分市場(chǎng)開始推出商用 HSDPA 業(yè)務(wù)，并預(yù)計(jì) UMTS/HSDPA 網(wǎng)絡(luò)會(huì)在今年年底之前完成在美國(guó)大部分主要市場(chǎng)的部署。其他主要運(yùn)營(yíng)商(包括 NTT DoCoMo、Vodafone 以及 T-Mobile)在 2006 年也開始推出 HSDPA 業(yè)務(wù)。歐洲主要運(yùn)營(yíng)商正在進(jìn)行試驗(yàn)，預(yù)計(jì)會(huì)繼亞洲與北美之后在2006年進(jìn)行部署，大多數(shù) WCDMA/UMTS 運(yùn)營(yíng)商會(huì)升級(jí)到 HSDPA。事實(shí)上，部分運(yùn)營(yíng)商干脆跳過 UMTS 而直接部署 HSDPA 技術(shù)(資料來源：3G Americas，2006 年 7 月)。

但是，在 HSDPA 網(wǎng)絡(luò)部署過程中很少有人提及這種協(xié)議對(duì)手機(jī)設(shè)計(jì)的意義。當(dāng)然，在高效部署后，HSPDA 無疑能夠提供 3.5G 性能與 14.4Mbps 的數(shù)據(jù)速率。

漸進(jìn)發(fā)展
HSPDA的許多優(yōu)勢(shì)是建立在以下事實(shí)基礎(chǔ)之上，即該協(xié)議基本上是對(duì) 3GPP(3G 合作伙伴項(xiàng)目)規(guī)范的擴(kuò)展。它可以通過構(gòu)建成熟的 UMTS 技術(shù)而提高比特率，并將主要處理任務(wù)從無線網(wǎng)控制器轉(zhuǎn)移到 Node B(基站)，從而更靠近空中接口。 因此，手機(jī) OEM 廠商在開發(fā) HSDPA 器件時(shí)能夠再利用大部分現(xiàn)有 UMTS 設(shè)計(jì)工作，只不過需要添加性能更高的信號(hào)處理組件。不過，值得注意的是，目前手機(jī)接收機(jī)的設(shè)計(jì)變化不大；WCDMA發(fā)送器基本保持不變。HSUPA(高速上行分組接入)隨后會(huì)姍姍而來。

仍需跨越的障礙
為了充分挖掘 HSPDA 下載速度的潛力，我們需要比早期解決方案中使用的 CDMA 耙式接收機(jī)更先進(jìn)的接收機(jī)技術(shù)。這些更先進(jìn)的接收機(jī)技術(shù)只是有所改進(jìn)，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能提供預(yù)期的峰值潛力。而高級(jí)均衡器可以解決上述問題。

天線問題是另一個(gè)要素。雖然在擁有理想的空中接口條件情況下單天線系統(tǒng)適合部分應(yīng)用并且能夠完全發(fā)揮數(shù)據(jù)速率能力，但是高性能手機(jī)與 PDA 卻只能選擇具有接收多樣性 (receiver diversity) 的雙天線系統(tǒng)。因?yàn)樵黾右粋€(gè)接收機(jī)和天線使手機(jī)在大部分空中接口條件下都能夠?qū)崿F(xiàn)更高的下載速度。

HSPDA 會(huì)嚴(yán)重影響手機(jī)信號(hào)處理與系統(tǒng)控制，因此需要更復(fù)雜的硬件及軟件。這一點(diǎn)從以下事實(shí)顯而易見，即它支持 16 階正交調(diào)幅 (16-QAM)、鏈路適配、物理層再傳輸與混合自動(dòng)重傳 (HARQ) 的組合、信道條件的物理層反饋、以及允許多家用戶共享空中接口信道的新型傳輸信道，即高速下行共享信道(HS-DSCH)。高階 16-QAM 調(diào)制需要更高的無線電性能，尤其是更高的線性度。另外，接收機(jī)還必須能夠檢測(cè)信道質(zhì)量并且向基站提供反饋。采用最新 65nm 工藝的多核心半導(dǎo)體器件的問世為設(shè)計(jì)人員帶來了巨大幫助，使他們能夠滿足 HSPDA 更快的處理速度以及更高的存儲(chǔ)器需求，同時(shí)能夠滿足功耗 與成本節(jié)約需求，這是當(dāng)前 UMTS 系統(tǒng)所采用的 130nm 與 90nm 工藝的巨大進(jìn)步。
盡管 2 套天線會(huì)采集相同的信號(hào)，但在手機(jī)中集成接收多樣性或自適應(yīng)調(diào)制功能可以在雙接收機(jī)和雙天線系統(tǒng)的各種鏈路條件下創(chuàng)建最佳的接收狀況。這需要每套天線和接收機(jī)在它們各自獨(dú)立的信號(hào)傳輸通道中運(yùn)行，同時(shí)要求系統(tǒng)能夠?qū)⑦@兩個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行合成，以提供最佳單個(gè)信號(hào)，這顯然會(huì)帶來尺寸問題。

不過，雙天線、雙接收器配置的設(shè)計(jì)人員面臨的最大挑戰(zhàn)是必須以盡可能遠(yuǎn)的距離放置天線，也就是說一個(gè)靠近話筒，另一個(gè)靠近聽筒，分別位于手機(jī)的兩端。這在翻蓋手機(jī)中會(huì)形成一個(gè)有趣的問題，因?yàn)樾盘?hào)必須通過鉸鏈。

最終道路
隨著 UMTS 市場(chǎng)日趨成熟，與 EDGE 在 GPRS 市場(chǎng)成熟后的部署情形相同，HSDPA 的部署也在愈演愈烈。隨著 Cingular 以及 NTTDoCoMo 等公司部署 HSDPA 網(wǎng)絡(luò)，上述趨勢(shì)開始浮出水面。 HSPDA 手機(jī)的更高性能與更高的效率相得益彰，另外，由于處理器可以在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)斷電，電池使用壽命也得以延長(zhǎng)?？傊琀SPDA 是一種頗具魅力的技術(shù)，但是手機(jī)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)容不得半點(diǎn)小覷。
(本文最初刊登在西班牙 Mundo Electronico 雜志)