數十倍速下載新時代─解析HSDPA技術原理

自WCDMA Release 99最高384 kbps的下行速率，到HSDPA的14.4Mbps(目前實際建設網絡最高已達7.2Mbps)，3GPP Release 5的規格做了哪里些神奇修正與改進，以增加數十倍速的下載速率呢？

內文：
上一回提到，在WCDMA Release 99當中，資料傳輸可在２種狀態下進行：CELL_FACH以及CELL_DCH。首先，使用者在CELL_FACH下時利用共享頻道傳輸資料。由于是共享頻道，其使用的碼是固定的，因此，此類頻道的設計注定無法用于較高速資料傳輸。另外，此狀態下沒有CLPC(Closed Loop Power Control)調整傳輸功率，近乎不變的功率，不可避免地即造成較大的干擾。

正如先前提過以雞尾酒會派對為例，如果大家不論遠近都用同樣音量于派對中進行對談，那么距離較遠的談話將會受嚴重干擾，甚或無法清楚聽到對方所說的話。此外值得一提的是，使用這些共享頻道的手機需要接聽所有的資料再做判斷；留下那些帶有自己識別碼的封包，拋棄那些屬于別人的。

另一方面，在 CELL_DCH時，使用者擁有自己的專屬頻道進行傳送資料；根據不同傳輸速率，使用者會得到不同Spreading Factor碼。同時，如上回所提，由于擁有專屬頻道，手機會利用CLPC進行傳輸功率控制。此外，在CELL_DCH中可以有軟式交遞進行，換句話說，即使用者可同時保持與數個不同基地臺間的聯機。(當然前提之一是，這些基地臺都要同一個頻率上運行)

然而，雖然WCDMA Release 99宣稱最高可以支持至2Mbps，但實際布建的網絡當中，即便在CELL_DCH下，上行與下行最高資料傳輸速率也只有384kbps。這樣的傳輸速率，對于手機上的許多熱門多媒體應用而言，尤其是那些與資料傳輸相關的應用，卻略顯不足。

此外，在不同速率間切換時，需透過RNC進行控制，因此需要一些時間完成速率變換。相似地，Release 99的重傳(透過RLC AM)也要透過RNC，因此，可能會有數百毫秒的耽擱。除此之外，雖然有CLPC，但如果手機移動到１個暫時收不到訊號的地方(如高樓遮蔽下，或山后沒有基地臺的地方)，基地臺會持續地送出資料，直到斷線為止，這也造成了不必要的無線資源浪費。

為克服上述WCDMA Release 99在資料傳輸上的限制，3GPP在Release 5的規格中，提出HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)，希望不但可以克服以上所提到的限制，而且可以大幅度地提升下行資料傳輸速率。根據規格，它下行速率的最高值為14.4Mbps，但是，它要如何實現這個目標呢？

先讓我們來想象一下，假設今天你是１間點心店的老板，平日你都會向食品工廠訂購某樣產品，比如說，某樣深受歡迎的甜點。由于這些甜點全都是手工制造，所以工廠每日所能制造的數量相當有限。因此只有當他們準備好你的訂單后，他們才會給你１個領貨通知，讓你知道你要的東西已經做好了，并且會在什么時間送貨給你。所以你可能會定時地檢查是否有未接來電，畢竟，這是你店內最受歡迎的餐點，你絕對不想錯過這個來自工廠的通知。接下來，送貨員在指定時間把你訂的貨交給你后，他會要求你簽收。同時，你可能會告訴工廠在這段期間所賣出的數量和現有的存貨，在簽收之際，將此回報跟簽收單一并讓送貨員帶回去，讓工廠可以決定下次要送多少甜點過來。之后繼續上述的過程：通知、送貨、簽收、再回報存貨量。

透過HSDPA傳送資料的流程，基本上和上面提到這個取貨流程沒有太大差異。使用者定期地監聽那些指定頻道，而當網絡決定要傳送資料給該使用者時，它會利用該頻道通知使用者。接到通知后，使用者在固定時間內，馬上去聽相對應用來傳送資料的頻道。收完資料后，使用者需要回應是否正確地收到那些資料，同時，向網絡回報現在的通訊質量，也就是使用者可能可接收資料的最大量；之后，網絡據此回報，判斷待會要用怎樣的調變方式，送多少資料給該使用者。

圖１描繪這整個過程。我們這里會提到一些名詞，而這些名詞會在后面相關的地方會再詳細介紹；在此處，我們只需有個簡單的概念即可。首先，網絡透過HS-SCCH(High Speed Shared Control Channel)這個下行的頻道，通知使用者。

在聽到HS-SCCH上有給自己的訊息后，使用者接下來馬上去HS-PDSCH(High Speed Physical Downlink Shared Channel)這個下行用來送資料的頻道，接收資料。接下來，使用者再利用上行的HS-DPCCH(High Speed Dedicated Physical Control Channel)傳送ACK/NACK及回報現在網絡質量CQI(Channel Quality Indicator)給網絡。網絡再利用這個回報的CQI，決定下次要給該使用者的資料量以及調變方式。????????

讀到這里，你可能開始納悶，共享頻道怎么反而可以達到更高的傳輸速率？我們將在次回再境進行深入解釋。