WiMAX 与 HSDPA 技术的综合比较分析
郑雅婷
北京邮电大学, 北京 100876
摘 要: 本文对近来越来越受到关注的无线宽带接入技术 WiMAX 和把 3G 推向 的关
键技术 HSDPA的发展过程、技术特点进行了一些比较，并根据他们的性能特点结合市场等
方面的因素给出了一定的比较分析，最后对两种技术的前景做了简要的展望。
关键词: WiMAX；HSDPA；；B3G
1.
2.
引言
随着通信技术的迅猛发展以及无线接入互联网和无线多媒体数据业务的巨大需求，传统
的固定宽带接入服务和移动服务在技术和业务上逐步走向融合，在市场上逐步呈现出竞争态
势，宽带移动化和移动宽带化逐渐成为两个领域未来发展的趋势。在宽带移动化方面，
IEEE802 工作组先后制定了 WLAN 和 WiMAX 等技术规范，实现移动环境下的宽带接入；
在移动宽带化方面，3GPP/3GPP2 已经制定了 CDMA2000 1xEV-DO、HSDPA 等技术标准，
提供随时随地的宽带数据传输服务。
作为宽带无线接入(BWA)代表的 WiMAX 技术是一项以 IEEE 系列标准为基础
的、基于 IP 体系构建的、具有较高频谱效率和一定服务质量保证的空中接口技术；作为 3G
空中接口技术的后续演进版本的 HSDPA 较 3G 在传输速率和传输时延等方面对空中接口方
面作了不少的改进，能够更好地支持数据业务，方便提供具有移动宽带业务，有与 WiMAX
相似的性能表现和目标市场。为此，本文对 WiMAX 和 HSDPA 的发展过程、技术特点进行
了一些比较，然后根据性能特点及市场因素方面给出了一定的比较与分析，最后对两种技术
的前景做了一点展望。
发展过程的比较
WiMAX 的发展
宽带无线接入技术从 20 世纪 90 年代开始快速的发展起来，但是一直没有统一的全球性
标准，直到 标准的提出。 是一种面向城域网（MAN）的宽带无线接
入技术，能够提供面向互联网的高速连接，主要用来解决宽带接人“最后一公里”的问题。
WiMAX 的全称为Worldwide Interoperability for Microwave Access[1]，即全球微波接入互
操作性，基于IEEE 系列标准，是针对微波和毫米波段提出的一种新的空中接口标准，
其主要包括两个技术标准，一个是满足固定宽带无线接入的IEEE 标准，另一个是满
足固定和移动的宽带无线接入技术IEEE 标准，表 1[10]中列出了它的发展情况。
-1-
表 1：IEEE 相关标准体系
类型 标准号 技术说明 完成状态
IEEE -2001 10～66GHz 固定宽带无线接入系统空中接口标准，仅应用于
视距范围的传输
IEEE 2～11GHz 固定宽带无线接入系统空中接口标准，具有非视
距传输的特点
IEEE 10～66GHz 固定宽带无线接入系统关于兼容性的增补
IEEE -2004
（IEEE ）
2～66GHz 固定宽带无线接入系统空中接口标准，是相对比
较成熟且最具有实用性的一个标准版本
IEEE -2005
（IEEE ）
2～6GHz 许可证频段固定和移动宽带无线接入系统空中接
口标准，支持移动台以车载速度移动
IEEE 固定宽带无线接入系统空中接口管理信息库（MIB）要求
IEEE 固定和移动宽带无线接入系统空中接口管理平面流程和服
务要求
计划在 2007 年
发布
IEEE 免许可证频段上运作的无线网络系统 预计 2007 年中
IEEE 移动宽带无线接入系统空中接口管理信息库（MIB）要求 预计 2007 年初
空
中
接
口
标
准
IEEE 针对 的移动多跳中继（MMR）组网方式的研究 预计 2007 年底
IEEE
-2001
10～66GHz 固定宽带无线接入系统的共存 共 存
问 题
标准 IEEE 2～1GHz 之间许可证频段的系统共存
IEEE 10～66GHz 无线 MAN-SC 空中接口的协议实现一致性说明
（PICS）形式
一 致
性 标
准 IEEE 10～66GHz 无线 MAN-SC 空中接口的测试集结构和测试目
的（TSS&TP）
HSDPA 的发展
3GPP中确定HSDPA发展分为三个阶段(如表 2 所示)，即基本HSDPA阶段、增强HSDPA
阶段以及HSDPA进一步演进阶段，其中第一阶段和第二阶段已经处于实用阶段，第三阶段
目前还未最终确定，仍在 3GPP内进行研究[12]。
表2：HSDPA发展的3个阶段
HSDPA发展阶段 引入版本 关键技术 下行峰值速率
第一阶段(基本型) WCMDA R5
新物理信道的引入、自适应的调制和编码技术、混
合自动重传请求、快速分组调度
第二阶段(增强型) WCMDA R6 快速小区选择、多输入多输出技术、空时编码技术 30Mbit/s
第三阶段 标准制定中 正交频分复用技术、64QAM调制 50Mbit/s
3. 关键技术比较
WiMAX 中的关键技术
OFDM／OFDMA 正交频分复用OFDM是一种高速传输技术，WiMAX系统以OFDM
技术为物理层技术，主要有两种应用方式：OFDM物理层和OFDMA物理层，可以支持长度
为 2048、1024、512 和 128 的FFT点数，具有频谱效率高、带宽扩展性强、抗多径衰落效果
-2-
好、频谱资源分配灵活和容易与MIMO技术结果等优点[11]。
MIMO MIMO技术主要有两种表现形式[11]，即空间复用和空时编码，这两种形式在
WiMAX协议中都得到了应用，协议还给出了同时使用空间复用和空时编码的形式，支持
MIMO是协议中的一种可选方案，协议对MIMO的定义已经比较完备了，MIMO技术能显著
地提高系统的容量和频谱利用率，可以大大提高系统的性能。
QoS机制 在WiMAX标准中，MAC层定义了较为完整的QoS机制[10]。MAC层针对每个
连接可以分别设置不同的QoS参数，包括速率、延时等指标。WiMAX系统所定义的 4 种调
度类型只针对上行的业务流。对于下行的业务流，根据业务流的应用类型只有QoS参数的限
制（即不同的应用类型有不同的QoS参数限制）而没有调度类型的约束，因为下行的带宽分
配是由BS中的Buffer中的数据触发的。这里定义的QoS参数都是针对空中接口的，而且是这
4 种业务的必要参数。
睡眠模式 16e协议为了适应移动通信系统的特点，增加了终端睡眠模式：Sleep模式和
Idle模式[10] [11]。Sleep模式的目的在于减少MS的能量消耗并降低对ServingBS空中资源的使
用。Sleep模式是MS在预先协商的指定周期内暂时中止ServingBS服务的一种状态，从
ServingBS的角度观察，处于这种状态下的MS处于不可用（unavailability）状态。Idle模式为
MS提供了一种比Sleep模式更为省电的工作模式，在进入Idle模式后，MS只是在离散的间隔，
周期性地接收下行广播数据（包括寻呼消息和MBS业务），并且在穿越多个BS的移动过程中，
不需要进行切换和网络重新进入的过程。Idle模式与Sleep模式的区别在于：Idle模式下MS没
有任何连接，包括管理连接，而Sleep模式下MS有管理连接，也可能存在业务连接；Idle模
式下MS跨越BS时不需要进行切换，Sleep模式下MS跨越BS需要进行切换，所以Idle模式下
MS和基站的开销都比Sleep小；Idle模式下MS定期向系统登记位置，Sleep模式下MS始终和
基站保持联系，不用登记。
切换技术 16e标准规定了一种必选的切换模式，在协议中简称为HO（handover），实
际上就是我们通常所说的硬切换，除此以外还提供了两种可选的切换模式：MDHO（宏分
集切换）和FBSS（快速BS切换）。WiMAX16e中规定必须支持的是硬切换，协议中称为HO。
移动台可以通过当前的服务BS广播的消息获得相邻小区的信息，或者通过请求分配扫描间
隔或者是睡眠间隔来对邻近的基站进行扫描和测距的方式获得相邻小区信息，对其评估，寻
找潜在的目标小区。切换既可以由MS决策发起也可以由BS决策发起[10]。在进行快速基站切
换（FBSS）时，MS只与AnchorBS进行通信；所谓快速是指不用执行HO过程中的步骤就可
以完成从一个AnchorBS到另一个AnchorBS的切换。支持FBSS对于MS和BS来说是可选的。
进行宏分集切换（MDHO）时，MS可以同时在多个BS之间发送和接收数据，这样可以获得
分集合并增益以改善信号质量。支持MDHO对于MS和BS来说是可选的。
HSDPA 中的关键技术
HSDPA采用的关键技术包括自适应调制编码(AMC)、混合自动重发请求(HARQ)、单独
的共享信道和快速调度(Fast Scheduling) [12] [13]。
-3-
AMC AMC 是根据无线信道变化选择合适的调制和编码方式，属于链路自适应的范
畴，其基本原理是通过上行链路反馈的信号来估计信道条件，然后根据估计出的无线信道的
优劣情况和目前资源的使用情况自动调整信号的调制和编码方法，不同的编码和调制方式的
组合，产生不同的传输速率使用户达到尽可能高的数据传输速率。HSDPA将不同的编码和
调制方式组合成若干种“MCS（调制编码方案）”，例如用于信道质量较高时的 16QAM、3/4
码率的Turbo码和信道环境恶劣时的QPSK，1/2 码率的Turbo码。同时由于不是采用调整发射
功率，而是通过调整调制/编码方式来进行信道适应，使得系统中干扰变化不再那么剧烈。
HARQ 混合自动重发请求（HARQ）是指接收方在译码失败的情况下，保存接收到的
数据，并要求发送方重传数据，接收方将重传的数据和先前接收到的数据在译码之前进行组
合。混合自动重传技术可以提高系统性能，并可灵活地调整有效码元的速率，还可以补偿由
于采用链路适配所带来的误码。HARQ 基于信道条件提供精确的编码速率调节，可自动适
应瞬时信道条件。HSDPA 将AMC 和HARQ 技术结合起来可以达到更好的链路自适应效
果。HARQ技术因为提高了频谱效率，所以可以明显提高系统吞吐量，同时因为重传可以带
来合并增益，所以间接扩大系统的覆盖范围。
HS-DSCH HSDPA技术增加了高速下行共享信道(HS-DSCH)，不同的用户在时间和
码字空间上共享HS-DSCH信道。HSDPA引入的信道可以选择使用与其它信道相同的频点，
从而使得运营商可以灵活地根据实际业务情况对信道资源进行灵活配置。HSDPA信道包括
高速共享数据信道（HS-DSCH）以及相应的下行共享控制信道（HS-SCCH）和上行专用物
理控制信道（HS-DPCCH）[3]。HS-DSCH信道的共享方式有两种，一种是时分复用，即按时
间段分给不同的用户使用；另一种就是码分复用，在同一时刻，不同用户可以使用不同的码
子利用信道同时传输数据。信道码资源共享使系统可以在较小数据包传输时仅使用信道码集
的一个子集，从而更有效地使用信道资源，同时，信道码共享还使得终端可以从较低的数据
率能力起步，逐步扩展，有利于终端的开发。
快速调度 调度算法控制着共享资源的分配，调度时主要基于信道条件，同时考虑等待
发送的数据量以及业务的优先等级等情况。HSDPA 技术为了能更好地适应信道的快速变
化，将调度功能单元放在 NodeB 而不是 RNC，同时也将 TTI(Transmission Time Interval)缩
短到 2ms。HSDPA 采用固定的 2ms 子帧进行传输，选用这样较短的传输时间间隔不仅能够
在高速数据传输时降低硬件的复杂度，而且可以有效减小链路适配的时延，加快调试处理的
反应速度，更加有效地跟踪无线信道状态的变化。
4. 综合分析
众所周知，WiMAX较HSDPA有着明显的优点，就是它的传输距离远和接入速度高，但
实际运用上如果只是简单地将覆盖范围和传输速率做比较是很片面和主观的，其实两者在根
本上存在巨大的差异[4-9,13,14]。
1. 数据传输速率和覆盖范围
-4-
在理想状态下，WiMAX 技术在 50km 范围内的最高传输速率为 70Mbit/s；HSDPA 技术
最终将能够在 5MHz 频带上，为采用 MIMO 智能天线技术的系统提供 20Mbit/s 左右的传输
速率。
2. 移动性和网络漫游
WiMAX 最初时更倾向于固定位置的游牧式使用，移动性差，欠缺切换/漫游能力，不
过，之后移动 WiMAX 标准 ，增加了一定的移动功能；由于 3G/HSDPA 移动通信网
络从设计之初就是要支持快速切换/漫游，因此实际部署的无线网络能够满足高质量的无缝
覆盖，这也使得其小区半径远小于 WiMAX，投资远大于 WiMAX，这也是目前一些呼声称
WiMAX 是 3G 终结的原因之一。但是从技术自身的角度来看，WiMAX 还不具备像
3G/HSDPA 这样的公众移动通信网络的广域漫游、安全特性、终端便携等移动特性，最终将
限制其作为公众移动通信的应用。
3. 技术标准成熟度
2007 年 10 月 19 日，国际电信联盟(ITU)正式批准 WiMAX 成为 ITU 移动无线标准，成
为与 WCDMA、CDMA2000 和 TD-SCDMA 并列的第四个 3G 标准，在一定程度上促进了它
的发展，加之从一开始，WiMAX 就是从商用发展起来的，所以商用前景还是很广阔的；另
一方面，HSDPA 标准已经在 R5 中确定，基本标准和增强型标准已经基本敲订，各通信设
备制造厂商，包括北电、爱立信和诺基亚等已完成了一些在 HSDPA 上的业务演示，随着终
端的陆续推出，若要有运营商的配合，商用前景也是很不错的。
4. 无线频谱
在被订为第四个 3G 之后，WiMAX 获得了与中国 3G 标准 TD-SCDMA 共同占有 TDD
频段权力，解决了一直以来没有国际统一的频段这一限制其发展的问题之一；HSDPA 是在
WCDMA R99/R4 网络基础上的无线增强技术，采用的仍然是 WCDMA 的频谱，无需额外的
频谱资源，初期高速数据的业务量要求不高时，也可以与 R99 共载波。
5. 成本
如果两者都完全新建网络，由于WiMAX覆盖范围大，所以小区半径大，加之设备成本
较低，所以应该会比HSDPA网络的成本要低。但HSDPA不需要任何新的网络设备，只是在
现有的与之相关的网络基础上平滑的软件升级而已[2]；WiMAX则需要全新的网络设备。 所
以这样算下来，还是HSDPA的成本要低。
6. 市场定位
两者的市场定位确实有不同的，HSDPA 完全可以支持与 WiMAX 相当的带宽，同时
具有 WiMAX 无法比拟的完全移动性，以及广泛的产业链和终端用户基础，因此，WiMAX
将主要作为固定宽带接入的补充和替代，两者的补充关系可以细化到服务覆盖区域、终端和
移动性等方面。HSDPA 实施的是宏蜂窝广泛覆盖，满足用户在各种移动环境下享受服务，
实现全球漫游；WiMAX 是 MAN 无线城域网，基于互联网通过多点基站游牧式的移动接
入，在低速环境下提供应用服务，如步行和在办公室中等，它的优势在于更高带宽、更好的
稳定性，用以衔接 Wi-Fi 热点区域。在终端方面，HSDPA 主要是移动电话，以支持话音业
-5-
务为主，数据业务的典型应用是 Internet 浏览和视频点播；WiMAX 则是 PDA 和便携式计
算机，以支持高速数据业务为主。
综上所述，WiMAX 与 HSDPA 虽然发展历程有很大的不同，各自强调了有特色的关键
技术，在性能和市场定位上有一定的差别，但不能否认，WiMAX 与 HSDPA 在技术性能和
市场发展以及提供的业务方面的确有很多的相似之处。这也使得持续了很久的 WiMAX 和后
3G 技术之争的讨论不但没有停止之势，反而日益激烈。有的认为两者是冤家聚头，必然有
竞争；有的则认为两者是各自不同领域的技术，在应用市场相互补充。
持有竞争关系观点的人认为，虽然目前两者之间还没有直接的冲突，HSDPA 侧重在移
动性数据和语音服务方面，WiMAX 侧重于企业用户无线宽带数据接入，为企业和业务达不
到的区域提供宽带业务。但着重于无线宽带接入市场的 HSDPA 会对 WiMAX 阵地有所冲击，
源于 IP 技术的 WiMAX 在数据速率与成本上的优势又是 HSDPA 所不能及的，伴随移动终
端用户数据需求的日益增长，两者必然与对方形成竞争关系。另一方面，随着 WiMAX 正式
成为第四个 3G 标准，虽然 WiMAX 需要新的网络设备，前期的投资和时间相对 HSDPA 较
长，但是一旦网络实施，WiMAX 能提供更高的速率。最重要的是，WiMAX 基于 IEEE
的标准，采取的是开放模式，与采用传统专有路线发展的 3G/HSDPA 具备明显的成本优势，
同时又因为 WiMAX 产业的进入门槛低，可以迅速引入竞争。终究两种技术争夺的是同样的
用户群，WiMAX 一定会对 3G/HSDPA 形成威胁，因为两者都是面向未来且都是提供高速移
动数据业务的。
但多数人认为，两者的市场定位不同，各有技术优势，互相补充的关系更加恰如其分。
由于 3G/HSDPA 早已具备了移动通信所需的移动性、安全性以及付费基础设施，同时考虑
到网络建设成本、用户成本以及将技术应用于手机的成本，HSDPA 具有明显的成本优势，
所以 HSDPA 更适合大范围、全移动性的无线高速数据业务；WiMAX 适于低速环境下提供
高速和高稳定性的接入。两种技术的着眼点不同，服务的用户群、业务类别、移动范围都存
在差异，但两者可以相互补充、和谐发展。虽然在覆盖、业务上难免有重叠和竞争，但是正
因为重叠交叉的存在，才能够保证用户在任何地方都能实现有效通信。
5. 结论
WiMAX 作为新一代的无线宽带接入技术，正以它传输速率快、覆盖面广、带宽灵活等
特点引起各方的重视，而且已经通过批准成为了第四个 3G 标准，获得全球统一频段，解决
了一个一直以来困扰 WiMAX 的重要问题；另一方面，HSDPA 作为 3G 的后续技术，具有
很大的先天优势，更加适合大范围、全移动性的无线高速数据业务。总而言之，在讨论
WiMAX 和 HSDPA 之间的关系问题时，不能简单地从孰优孰劣的角度得出草率的结论，它
们各有所长。不同的运营商，技术选择的出发点不同，加之国家政策也可能起到一定的导向
作用，其结论难免会有较大的差异。
-6-
参考文献
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[14] 张力平．HSDPA、EV-DO 和 WiMAX 的“三角情仇” [N]．现代通信，2005(5)．
The Comparison of WiMAX and HSDPA
Zheng Yating
Beijing University of Posts and Telecommunication (100876)
Abstract
In this paper, the development process and the technical characteristics of WiMAX and HSDPA
are introduced. Then, WiMAX is compared with HSDPA on several aspects, including system
functions, cost, marketing influence, and etc., and WiMAX perspective and HSDPA perspective are
prospected simply.
Keywords: WiMAX；HSDPA；；B3G
-7-
1. 引言
2. 发展过程的比较
WiMAX的发展
HSDPA的发展
3. 关键技术比较
WiMAX中的关键技术
HSDPA中的关键技术
4. 综合分析
5. 结论
参考文献
