1xEV-DO與HSDPA技術(shù)分析與介紹

　　1xEV-DO的特點(diǎn)分析

　　1xEV-DO是CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)系列中專門提供高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的無線標(biāo)準(zhǔn)通信技術(shù)。與CDMA20001X相比，1xEV-DO技術(shù)具有如下特點(diǎn)：

　　數(shù)據(jù)吞吐量方面，1xEV-DO技術(shù)有效解決了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在空中接口，特別是前向鏈路的傳輸瓶頸問題。目前CDMA20001X的峰值速率是153.6kbit/s/單載波，而1xEV-DORev 0、Rev A的前向鏈路速率分別高達(dá)2.4Mbit/s、3.072Mbit/s/單載波。

　　1xEV-DO反向鏈路采用了反向?qū)ьl、功率控制和速率控制等技術(shù)。反向?qū)ьl技術(shù)使基站可以對(duì)終端進(jìn)行相干解調(diào)，獲得更大的接收增益；反向速率控制和功率控制技術(shù)的結(jié)合使基站對(duì)終端、系統(tǒng)負(fù)荷控制手段更靈活，更有效。

　　1xEV-DO前向鏈路采用了優(yōu)化調(diào)度、速率控制、信道時(shí)分和最大功率發(fā)射技術(shù)。調(diào)度技術(shù)使基站根據(jù)實(shí)際情況，合理安排終端的業(yè)務(wù)請(qǐng)求；前向速率控制技術(shù)是指終端能根據(jù)當(dāng)前RF狀況，向基站定制所需的前向鏈路傳輸速率；前向鏈路在信號(hào)傳輸時(shí)，系統(tǒng)資源體現(xiàn)于時(shí)隙占用。1xEV-DORev0時(shí)一個(gè)時(shí)隙被1個(gè)用戶獨(dú)享，RevA時(shí)則可被8個(gè)用戶同時(shí)享用；DO基站始終以最大功率發(fā)射，無需復(fù)雜的功率控制機(jī)制，提高了信號(hào)傳輸質(zhì)量和速率。

　　1xEV-DORev0前向鏈路傳輸時(shí)采用“HARQ+提前終止”傳輸機(jī)制，反向鏈路與CDMA20001X反向鏈路相同，采用基于幀的傳輸方式；Rev A的前、反向鏈路在傳輸時(shí)都采用“HARQ+提前終止”傳輸機(jī)制。在1xEV-DO 系統(tǒng)中，根據(jù)業(yè)務(wù)需求的不同，前向鏈路共支持14種速率集合，反向鏈路支持12種速率集合。

　　射頻參數(shù)方面，1xEV-DO與IS-95/CDMA20001X具有相同的RF特性、FIR濾波器參數(shù)、工作頻帶、碼片速率和功率要求等，反向鏈路則具有相同的功率控制算法、軟切換算法和接入過程。這些都將最大限度地保護(hù)運(yùn)營商的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)投資，使得CDMA2000 1X網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行1xEV-DO升級(jí)時(shí)，可直接使用現(xiàn)存的IS-95/CDMA 2000 1X射頻部分；生產(chǎn)廠商則可以利用IS-95/CDMA 2000 1X方面的成熟開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，較容易地研制出1xEV-DO產(chǎn)品。

　　編碼和數(shù)據(jù)調(diào)制方面，1xEV-DO的信道編碼全部采用高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)性能較好的Turbo碼編碼技術(shù)，以增加信道增益；調(diào)制方面，在CDMA20001XQPSK的基礎(chǔ)上，新引入了8PSK，16QAM等調(diào)制技術(shù)，以滿足空中接口高速的傳送速率要求。

　　業(yè)務(wù)支持方面，1xEV-DO系統(tǒng)引入了諸如BCMCS、CSNA、多RLP流支持等多種新型業(yè)務(wù)與應(yīng)用。BCMCS以較小的帶寬同時(shí)為多個(gè)用戶提供廣播、組播業(yè)務(wù)；CSNA則可以使1xEV-DO基站通過其空中接口傳遞來自CDMA2000網(wǎng)絡(luò)的消息；多RLP流技術(shù)是指在終端與基站之間可以同時(shí)支持多個(gè)RLP流，每個(gè)RLP流的相關(guān)參數(shù)可以隨上層業(yè)務(wù)QoS的不同而單獨(dú)設(shè)置；另外，IS-835-D還針對(duì)每種實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)提供了基于上層業(yè)務(wù)流的資源申請(qǐng)、資源預(yù)留機(jī)制，以保證所支持業(yè)務(wù)的QoS性能。

　　組網(wǎng)方面，1xEV-DO組網(wǎng)非常靈活。對(duì)于只需要分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的用戶，可以單獨(dú)組網(wǎng)。此時(shí)核心網(wǎng)配置不再需要基于ANSI-41的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，而是基于IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。主要網(wǎng)絡(luò)接口與CDMA20001X的數(shù)據(jù)部分接口幾乎相同，無需大的修改。對(duì)于那些同時(shí)需要語音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的用戶，則可與IS-95/CDMA2000 1X聯(lián)合組網(wǎng)。

　　HSDPA的技術(shù)特點(diǎn)

　　在設(shè)計(jì)上，HSDPA充分參考了CDMA20001xEV-DO的設(shè)計(jì)思想與經(jīng)驗(yàn)。兼容性上，HSDPA和WCDMAR99及R4是完全后向兼容的，是對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的平滑升級(jí)。下面歸納了HSDPA的一些主要特點(diǎn)：

　　首先縮短了無線幀長度，HSDPA的無線幀長為2ms（即TTI）。即一個(gè)10msWCDMA幀中有5個(gè)HSDPA子幀，用戶數(shù)據(jù)傳輸可以在更短的時(shí)長內(nèi)分配給一條或多條物理信道，從而允許網(wǎng)絡(luò)在時(shí)域、碼域中重新調(diào)節(jié)其資源配置。

　　在編碼方面，HSDPA和CDMA20001xEV-DO一樣，采用了抗衰落、抗干擾能力強(qiáng)的Turbo編碼。調(diào)制方面，除采用QPSK調(diào)制外，當(dāng)信道條件較好時(shí)，還可以采用更高效的16QAM，以獲得更高的頻帶利用率。和QPSK相比，16QAM調(diào)制可以使空中接口速率提高一倍。

　　物理層還增加了新的高速共享信道（HS-DSCH），使得傳輸功率、信道碼等資源根據(jù)用戶實(shí)際情況動(dòng)態(tài)分配，從而提高了資源的利用率。信道碼采用了時(shí)分復(fù)用和碼分復(fù)用相結(jié)合的方式，不同終端既可以在不同TTI，也可以在同一TTI內(nèi)分享信道資源。

　　自適應(yīng)調(diào)制和編碼（AMC）使得NodeB能夠根據(jù)UE反饋的信道狀況及時(shí)地調(diào)整調(diào)制方式（QPSK、16QAM）和編碼速率，從而使數(shù)據(jù)傳輸與信道狀況相匹配，獲得高的傳輸速率和頻譜利用率。

　　另一個(gè)關(guān)鍵是采用了混合自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求（HARQ）技術(shù)。HARQ可以自動(dòng)根據(jù)瞬時(shí)信道條件，靈活調(diào)整有效編碼速率，還可以補(bǔ)償因采用鏈路適配所帶來的誤碼。由于HARQ協(xié)議端接到NodeB中，不存在經(jīng)Iub接口的數(shù)據(jù)重發(fā)，達(dá)到減小重傳時(shí)延的目的。

　　傳輸層上，在NodeB中引入MAC實(shí)體MAC-hs來控制HS-DSCH。MAC-hs的功能和特點(diǎn)包括：Iub中數(shù)據(jù)流控制；優(yōu)先隊(duì)列中的分組數(shù)據(jù)（MAC-dPDU）的緩存；分組調(diào)度和優(yōu)先權(quán)處理；快速分組調(diào)度機(jī)制。

　　通過把分組調(diào)度功能從RNC移到NodeB中的MAC層，HSDPA系統(tǒng)能更好地適應(yīng)信道的快速變化�？焖俜纸M調(diào)度機(jī)制能根據(jù)終端的CQI報(bào)告決定下一個(gè)2ms時(shí)間間隔（TTI）應(yīng)該調(diào)度給哪個(gè)用戶，并向具有瞬間最好信道條件的用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，使得每個(gè)瞬間都可以達(dá)到最高的用戶數(shù)據(jù)速率和系統(tǒng)吞吐量。同時(shí)，2ms的短時(shí)間間隔又增加了調(diào)度進(jìn)程的精確度。

　　HSDPA可以更加有效地實(shí)施QoS控制，網(wǎng)絡(luò)可以更加智能地對(duì)不同優(yōu)先級(jí)的應(yīng)用與服務(wù)進(jìn)行排序與資源調(diào)度。調(diào)度時(shí)首先保證語音通信的質(zhì)量，其次保證實(shí)時(shí)性要求較高的數(shù)據(jù)傳輸需求，而網(wǎng)頁瀏覽、下載等應(yīng)用則可以設(shè)置為較低的優(yōu)先級(jí)。通過這樣的QoS管理，HSDPA可以根據(jù)用戶業(yè)務(wù)的需求，進(jìn)行不同的網(wǎng)絡(luò)安排和容量分配，更有效地支持和管理多種實(shí)時(shí)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

　　網(wǎng)絡(luò)升級(jí)方面，HSDPA后向兼容WCDMAR99及R4，運(yùn)營商可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)發(fā)展的需要進(jìn)行平滑升級(jí)，不會(huì)對(duì)現(xiàn)有的WCDMA用戶造成影響。并且HSDPA的引入主要是對(duì)NodeB的修改，對(duì)RNC則主要是修改協(xié)議軟件，硬件影響很小。

　　HSDPA與DO的技術(shù)比較

　　從設(shè)計(jì)目的來看，兩種技術(shù)解決問題的技術(shù)手段相同，都是通過提供高速的下行（前向）鏈路數(shù)據(jù)來支持非對(duì)稱業(yè)務(wù)的需求。高速的下行（前向）鏈路十分有利于諸如廣播、組播、流媒體等非對(duì)稱業(yè)務(wù)的開展與應(yīng)用；在標(biāo)準(zhǔn)兼容性方面，兩種技術(shù)都考慮了與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)版本的兼容，最大程度地保護(hù)了運(yùn)營商的現(xiàn)有投資與利益，減少了由現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)升級(jí)帶來的開銷與代價(jià)；另外，兩種技術(shù)都是面向提供高速分組數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)的，都在上行（反向）鏈路采用專用信道對(duì)下行（前向）高速數(shù)據(jù)包進(jìn)行確認(rèn)（ACK/NACK）。若基站收到NACK，兩種技術(shù)都采用HARQ機(jī)制進(jìn)行重傳，從而提高了接收增益；此外，兩種技術(shù)在調(diào)制方法、編碼方案也相同。表1給出了兩種技術(shù)的一些關(guān)鍵參數(shù)的比較結(jié)果。

　　兩種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)與朗訊的貢獻(xiàn)

　　國際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP/3GPP2一直將HSDPA/1xEV-DO技術(shù)作為重點(diǎn)。3GPP將HSDPA的演進(jìn)分三個(gè)階段，第一階段從2000年啟動(dòng)，在R5版本定義了基本HSDPA。通過引入HS-DSCH信道、AMC和HARQ技術(shù)，支持高達(dá)14.4Mbps的峰值速率，目前該階段已完成。第二階段是R6版本定義的增強(qiáng)型HSDPA，通過采用MIMO技術(shù)將峰值速率提高至30Mbps。第三階段將聯(lián)合采用OFDM和64QAM調(diào)制技術(shù)，使峰值速率達(dá)到50Mbps以上；1xEV-DO方面，3GPP2的工作起始于2000年，目前已完成Rev0、RevA（反向增強(qiáng)）的標(biāo)準(zhǔn)化工作，正在制定Rev B的標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計(jì)明年初會(huì)完成Rev B版本的標(biāo)準(zhǔn)化。值得指出的是：上述兩種技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)之路遠(yuǎn)未結(jié)束。具體而言，物理層方面會(huì)側(cè)重向帶寬更高，頻譜利用率更高的方向發(fā)展；高層則著重于提供更好的QoS，特別是提供多種實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)方向的演進(jìn)。在新技術(shù)采用方面，兩種標(biāo)準(zhǔn)體系采用的新技術(shù)會(huì)越來越相同。例如，未來的HSDPA/1xEV-DO標(biāo)準(zhǔn)將考慮MIMO、OFDM、IA（智能天線）等新技術(shù)。

　　對(duì)于HSDPA/1xEV-DO的標(biāo)準(zhǔn)化工作，朗訊在3GPP、3GPP2及CCSA等標(biāo)準(zhǔn)化組織中一直帶頭參與，積極倡導(dǎo)與推動(dòng)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，獲得了廣泛的認(rèn)可與好評(píng)。3GPP方面，朗訊倡導(dǎo)并積極參與HSDPA的標(biāo)準(zhǔn)化，共提交了17篇技術(shù)論文和300多篇標(biāo)準(zhǔn)文稿；3GPP2方面，朗訊一直是1xEV-DO技術(shù)的主要倡導(dǎo)者，在1xEV-DO標(biāo)準(zhǔn)化工作方面起著領(lǐng)導(dǎo)性作用；在CCSA，朗訊是HSDPA項(xiàng)目的主要倡導(dǎo)者；對(duì)于1xEV-DO，朗訊更是積極的推動(dòng)者，為1xEV-DO技術(shù)在CCSA/CWTS的推廣作出了決定性貢獻(xiàn)。早在2002年朗訊就率先將1xEV-DO技術(shù)引進(jìn)CCSA/CWTS，后來又組織成立1xEV-DO工作子組、制定詳細(xì)的工作計(jì)劃。幾年來朗訊在CCSA上共提交近30篇1xEV-DO技術(shù)相關(guān)的文檔。


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