CDMA網(wǎng)優(yōu)技術(shù)提升之EV-DO技術(shù)原理

目標 了解 掌握 O 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 掌握 O 前反向信道 掌握 O 的關(guān)鍵技術(shù) 掌握 學(xué)習(xí)完本章內(nèi)容，您應(yīng)該能夠： 目錄 X 夠提供更高的無線分組數(shù)據(jù)速率 什么是 1X 著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，對于實時信息服務(wù)的需求不斷增長，產(chǎn)生了對于高性能無線 10用于非實時的不對稱業(yè)務(wù) (反向 1延敏感的業(yè)務(wù)，如 頻電話、 完整的 。 1X 接口信息 T N P A P 12 8 10 回顧 O 目錄 前向鏈路 前向信道 時分與碼分 前向發(fā)射功率最大化 快速最好小區(qū)選擇 自適應(yīng)的速率調(diào)制方式 多用戶包 前向 向 反向信道 反向業(yè)務(wù)信道調(diào)制 反向 反向 類似于 1x 反向幀長 16個時隙， 1個幀含 4個子幀，每個子幀含 4個時隙 反向速率為 9600、 19200、 38400、 76800、 153600 反向 支路的 反向功控 150向 周期長 256時隙 1個時隙為 2048個碼片， 前向時隙的基本結(jié)構(gòu)一樣 O 1向信道 00 4 6 64 00 00 4 6 4 00 024 024 1 “ 0”， 時以及 C/(1) 于反向功率控制 (2) 具體用戶鎖定反向鏈路 (3) 向負載情況 (4) 來表示 1) 分配給每一個激活用戶 (2) 可變速率 : 1) ) (2) ) 前向信道作用 數(shù)據(jù)全“ 0”，使用 0 前向 半個時隙的中點突發(fā) 96個碼片； 導(dǎo)頻信道的作用主要是引導(dǎo)手機捕獲系統(tǒng)，手機通過導(dǎo)頻信道完成對無線信道環(huán)境的預(yù)測估計； 前向?qū)ьl信道： 體接入控制信道 反向活動子信道（ 數(shù)據(jù)速率控制鎖定子信道（ 反向功率控制子信道（ 自動重傳應(yīng)答子信道（ 支持低速率、時延敏感業(yè)務(wù) 每個時隙發(fā)送 256個碼片 在 同用戶使用不同的 4）與其他三個子信道區(qū)分 前向媒體接入控制信道： 對多，即 1種 該信道 1”表明扇區(qū)反向鏈路忙 0”表明扇區(qū)反向鏈路閑 00向 道發(fā)送 映 于表征反向信道質(zhì)量 當(dāng)前反向信道質(zhì)量不對稱時， 選擇 50/ 前向 個建立連接的 以 00 (1 1/系統(tǒng)里 和 據(jù)速率為 150向 于響應(yīng)反向鏈路，發(fā)送是否已成功解調(diào)反向包的證實 在不同的情況下發(fā)送三種不同的 前向 提供提前結(jié)束傳輸?shù)臉俗R。 通過 支路和 時發(fā)送 :3的方式時分復(fù)用 、 用于區(qū)分不同用戶包的前綴 相對于 向業(yè)務(wù)信道速率更加多樣化， 最小支持 大支持 數(shù)據(jù)包格式有 102420483072096 28256512102404830724096120根據(jù)反向上報的前向信道環(huán)境，自適應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)那跋虬l(fā)送格式 前向業(yè)務(wù)信道 業(yè)務(wù)信道數(shù)據(jù)包格式 短包：提高封裝效率。并可用于延敏感業(yè)務(wù) 長包：可在長數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時減少開銷，達到較高峰值速率 種 前向信道的 數(shù)據(jù)包傳輸格式 碼率 調(diào)制方式 標稱數(shù)據(jù)速率 (128, 16, 1024) 1/5 128, 8, 512) 1/5 128, 4, 1024) 1/5 5120, 2, 64) 1/3 16,5120, 1, 64) 1/3 16,前向控制信道分同步控制信道 56時隙傳送一次， 024率 28、 256、 512、1024率 向控制信道包含的消息 同步消息 快速配置消息 扇區(qū)參數(shù)消息 思考題： 這個信道實現(xiàn)了哪些功能？（請對比 1 子同步控制信道 是同步信道的一種特例，與 傳輸尋呼消息，以減少連接時延 前向控制信道： 制信道數(shù)據(jù)包格式 包長為1024 28、256、 512、 1024小的包長可縮短建立延時 反向信道結(jié)構(gòu) 1向信道 反向業(yè)務(wù)信道分布 不同信道之間，既有時分，也有碼分 為 256 ：為 256、 512、1024許短突發(fā)數(shù)據(jù)在接入信道上傳輸而不需要建立業(yè)務(wù)信道 參數(shù) 速率 2 3 包長（ 256 512 1024 包長（ 率 1/4 1/4 1/4 128 64 32 新增數(shù)據(jù)輸率 接入信道物理層包結(jié)構(gòu) 6個時隙 接入信道前綴可為 4個時隙，減少連接建立時間 反向信道之：接入信道 1次接入最多發(fā)送 3次探針序列，每個探針序列包括 115個探針 第一個探針功率由開環(huán)功率控制機制決定，每次探針增加的功率可選擇 0 接入信道主要參數(shù) 義接入探針前綴長度，一般為 4或 16個時隙 義接入探針發(fā)送時間 義接入信道最大速率 接入探針序列 反向業(yè)務(wù)信道 反向業(yè)務(wù)信道各子信道作用： 導(dǎo)頻子信道（ 反向信道估計和反向功率控制 輔助導(dǎo)頻子信道（ ：反向信道負載估計 媒體接入子信道（ ： 示是否已解調(diào)前向包 數(shù)據(jù)子信道（ ：發(fā)送用戶業(yè)務(wù)信息 全 “ 0”的未調(diào)制序列 在數(shù)據(jù)包過長時（超過 利用輔助導(dǎo)頻子信道做信道估計 輔助導(dǎo)頻在負載超過門限之前的半個時隙發(fā)送 發(fā)送功率由 輔助導(dǎo)頻子信道 反向速率指示子信道 指示當(dāng)前反向信道數(shù)據(jù)包大小 指示當(dāng)前反向信道數(shù)據(jù)包編號 獨立占用一個碼分信道 在 版本里，該信道指示的是 反向信道數(shù)據(jù)速率 在 版本里，該信道與反向?qū)ьl信道 時分復(fù)用 反向 據(jù)速率控制子信道 根據(jù)前向?qū)ьl信道測量前向信道質(zhì)量，自適應(yīng)確定希望獲得的前向數(shù)據(jù)速率 向當(dāng)前服務(wù)扇區(qū)，發(fā)送前向數(shù)據(jù)速率值 終端可接收低于最低速率發(fā)送的數(shù)據(jù)包 在惡劣信道環(huán)境下 效減小物理層 考題： 反向 據(jù)資源控制子信道 告知 實現(xiàn)無縫虛擬軟切換 于指示選擇前向服務(wù)扇區(qū) 個時隙后有效 等到當(dāng)前 3個固定的 32位 6003/ 個時隙的后半個時隙發(fā)送 反向 提前結(jié)束1”表示 “ 0”表示 現(xiàn)前向鏈路 前向業(yè)務(wù)信道的 與 反向業(yè)務(wù)信道之： 向業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)子信道 調(diào)制方式： 8據(jù)包的發(fā)送： 4， 8， 12， 16時隙 反向業(yè)務(wù)信道之： 于反向 向數(shù)據(jù)速率從最低 向業(yè)務(wù)信道數(shù)據(jù)速率 目錄 前向時分復(fù)用 比例公平調(diào)度算法 前向虛擬切換 自適應(yīng)編碼與調(diào)制 向信道增強 鍵技術(shù)大綱 在 向信道作為一個 “ 寬通道 ” ，供所有的用戶時分共享。最小分配單位是時隙（ 一個時隙有可能分配給某個用戶傳送數(shù)據(jù)或是分配給開銷消息（稱為 也有可能處于空閑狀態(tài)，不發(fā)送任何數(shù)據(jù)（稱為 A T 3A T 4A T 2A T 1B S 1B S 23334411122向信道時分復(fù)用 小區(qū)發(fā)射功率 額定區(qū)發(fā)射功率 時間 時間 1定1. 調(diào)度算法的作用：由于前向業(yè)務(wù)信道時分復(fù)用，具體某一時刻向哪一個用戶發(fā)送數(shù)據(jù)需要調(diào)度程序根據(jù)一定的調(diào)度策略來決定。 2. 調(diào)度算法的目標 : 同一扇區(qū)下所有用戶盡可能公平； 扇區(qū)總吞吐量盡可能最大； 關(guān)鍵技術(shù)之二：比例公平調(diào)度算法 基本原理 每個 樣達到一個相對的公平。 具體實現(xiàn) 調(diào)度算法對每一個用戶維持一個變量 且在每個時隙進行更新，用 Tkn表示用戶 調(diào)度決策 基站選取最大的用戶，為之調(diào)度前向數(shù)據(jù) )1()11(1 / C 前扇區(qū)的前向數(shù)據(jù) AC WD APs Ts 切換之后來自 P AP 鍵技術(shù)之三 :前向虛擬切換 Se r v i n g Se c to r Se l e c ti o 5- 1 4- 1 3- 1 2- 1 1- 1 0 4 6 8 10 12 14t i m e , s e c t o r 0Se c t o r 1Se rv i n g Se c t o r I n d e 虛擬軟切換的機制： 每個處于連接狀態(tài)的 其中 示 虛擬切換實現(xiàn)機制 系統(tǒng)能根據(jù)前向信道的變化情況自動調(diào)整前向信道的數(shù)據(jù)速率 數(shù)據(jù)速率從 38.4 應(yīng)自動選擇不同的調(diào)制方式（ 816 2/3、 1/3、 1/5）。 信道環(huán)境好的時候使用較高的速率等級，信道環(huán)境差的時候使用較低的速率等級。 前向信道自適應(yīng)調(diào)整機制，是 通過 將這些信息通過 00N， 關(guān)鍵技術(shù)之四：自適應(yīng)編碼與調(diào)制 6 1024 1/5 024 1/48 1024 1/5 12 1/24 1024 1/5 56 1/12 1024 1/5 28 1/6 1024 1/3 28 16/49 1024 1/3 4 1/3 2048 1/3 4 16/49 3072 1/3 84 16/49 2048 1/3 4 2/3 4096 1/3 164 16/49 3072 1/3 84 2/3 4096 1/3 164 2/3 前向業(yè)務(wù)信道速率等級 在前向信道發(fā)包時，一般一個包會占用多個時隙（比如一個 個時隙）。由于包在發(fā)送前，經(jīng)過了很復(fù)雜的處理，包括 道交織、重復(fù)，最后發(fā)送的符號里面包含了很多冗余的信息，終端有可能在收到部分的符號后即正確地解調(diào)出這個完整的數(shù)據(jù)包。那么在這種情況下，余下的時隙就可以不再發(fā)送，從而節(jié)省了前向信道的時隙資源。 實現(xiàn)機制： 計下一時刻自己能正確接收的最大速率，并將該信息通過N； 當(dāng)調(diào)度到該 沒能正確解調(diào)當(dāng)前包則發(fā)送 特，若正確解調(diào)了當(dāng)前包則發(fā)送 停止當(dāng)前包的發(fā)送而開始下一個包。 關(guān)鍵技術(shù)之五： 圖描述的是一個由 4個時隙組成的 用完全部 4個時隙的發(fā)送情形。 多時隙包正常發(fā)送結(jié)束 下圖描述的是一個由 4個時隙組成的 個時隙就完成了發(fā)送的情形。 多時隙包提前發(fā)送結(jié)束 A c c e s s T e na l Se rv in g Se c il o t b u rs t s t r a n s s a t a r at e c o n t ro l ( D R C) c h a n ne t s o f p a c ke t t r a n s s K / N t r a n s s io nS e c o n ds t r a ns m is s a s t A N A K t r a n s s u l l p o w e r p i l o t b u r st s a r et r a n t e d e v e r y 0 . 8 3 4 o v e r h e a d = 6 . 2 5 %)S I N R e st i i o n , p r e d i c t i o na n d d a t a r a t e se l e c t i o nA d a p t i v e d a t a e d u l i n g u si n C s a n d f a i r n e ss c r i t e r i aP r e a mb l e d e t e c t i o n a n d p a c k e td e c o d i n g a t t e mp t . I f C R C p a n d s a n A C K , o t h e r w i N A KI f A C K o r si n g l e sl o t p a c k e e d u l e n e w d a t a p a c k e t , e l o n t i n u e t r a n t i n g se c o n d sl o tC o n t i n u e d e c o d i n g / A C Kp r o c e d u r e u n t i l C R C p a ss o r l a o t o f t h e p a c k e t i s re c e i v e dC o n t i n u e t r a n o n u n t i K i s re c e i v e d o r l a sl o t o ft h e p a c k e t i s t r a n t e 系統(tǒng)性能有較大地提升。 1 RX a 12 0h 1 le 0 50 . 10 . 1 50 . 20 . 2 50 . 30 . 3 56 1 4 . 43 0 7 . 22 0 4 . 81 5 3 . 61 2 2 . 91 0 2 . 48 7 . 87 6 . 8F i n a l D a t a R a t e ( a f t e r A C K ) , k b p e r v e d D R C = 7 6 . 8 k b p 使用反向?qū)ьl信道， 使用定長幀結(jié)構(gòu)（ 16低碼率的 1/2和 1/4）； 反向信道速率可從 ），并專門使用一個信道（ 示反向信道速率，避免 分布式的反向速率動態(tài)指配， 高速率限制、反向信道的忙閑（ 己決定自己的發(fā)送速率 。 關(guān)鍵技術(shù)之六：反向信道增強 當(dāng)反向信道擁擠時 ，空閑時 當(dāng)反向閑時終端會按一定的概率往上調(diào)整自己的發(fā)送速率；當(dāng)反向忙時終端會按一定的概率往下調(diào)整自己的發(fā)送速率。 No bp bp bp bp bp 3 bp bp bp bp bp q3 提高反向鏈路吞吐量 提高前向鏈路利用率 增強對于 完善 1x/底層的增強 物理層 對 更高的頻譜利用效率 更高的峰值速率 控制信道、接入信道的快速接入 上層的增強 多流數(shù)據(jù)應(yīng)用協(xié)議 電路服務(wù)通知協(xié)議 分關(guān)鍵技術(shù)是在原有基礎(chǔ)上的增強，部分關(guān)鍵技術(shù)是新增 關(guān)鍵技術(shù) 增強 ，如： 前向時分復(fù)用 虛擬軟切換 自適應(yīng)編碼與調(diào)制（速率集） 新增 關(guān)鍵技術(shù)，如： 反向鏈路 反向資源控制 快速連接建立 關(guān)鍵技術(shù)的演進 回顧 定 b/ 在完成接收 16個反向時隙之前，就已成功解調(diào)一個反向幀 終端將一幀內(nèi)沒有發(fā)射完的其他時隙繼續(xù)發(fā)送完成 以上情況出現(xiàn)的原因？ 功控?zé)o法做到完美 在惡劣的無線環(huán)境下，為了確保目標 務(wù)信道增益設(shè)置過高 所以，需要反向鏈路 關(guān)鍵技術(shù)之一：反向鏈路 向 3 對前三個子包進行確認 對最后一個子包進行確認 對整個包進行確認 三種不同類型的 前向 反向數(shù)據(jù)包發(fā)送正常結(jié)束 反向數(shù)據(jù)包發(fā)送提前結(jié)束 注： A,B,C,D,思考題：如果該包發(fā)送失敗， 反向鏈路提前終止 s 同類型業(yè)務(wù)的支持 如 傳、下載 新關(guān)鍵技術(shù)之二：反向資源控制 熱噪抬高量 of 資源利用率指示 發(fā)送業(yè)務(wù) /導(dǎo)頻功率比 向資源控制的幾個概念 較判斷決定 發(fā)送 反向資源控制實現(xiàn) 基于 改進 任何時候前向始終用一個扇區(qū)傳送數(shù)據(jù)給用戶 相關(guān)信道： 向發(fā)生切換時，并沒有中斷數(shù)據(jù)包的發(fā)送 新關(guān)鍵技術(shù)之三：無縫虛擬軟切換 變時，s. N，在小區(qū)區(qū) 免了數(shù)據(jù)發(fā)送的長時間中斷。 無縫虛擬軟切換的實現(xiàn)機制 設(shè)計目標：為時延可容忍業(yè)務(wù)設(shè)計 沒有優(yōu)化連接建立時長 固定的接入信道速率： 設(shè)計目標：可以支持 時延敏感業(yè)務(wù) 為需要立刻接入的業(yè)務(wù)優(yōu)化連接建立時長 多樣的接入信道速率：最高為 新關(guān)鍵技術(shù)之四：快速連接建立 接入信道包長均為1024送一個接入信道包的時間不一樣 不同速率的接入信道使用不同的發(fā)射功率 反向接入信道 同步控制）信道，大大縮短了接入時長 前向控制信道 引入了短包格式 128, 4, 1024, 256, 4, 1024, 512, 4,1024 28 時隙，而引入短包后，時延最低可以達到 4 時隙，典型的平均值為 64 時隙，大大縮短了連接建立時長 前向短包 個物理層包只能包含一個用戶的數(shù)據(jù)，每個用戶分別調(diào)度； 個用戶的數(shù)據(jù) 可以裝在同一個物理層包 中，多個用戶可以同時調(diào)度。 多用戶包主要用于支持類似 量小、時延敏感型應(yīng)用） 新關(guān)鍵技術(shù)之五：多用戶包 A T 1A T 2A T 3A T 1 A T 2A T 3D O R e l e a s e 0D O R e v i s i o n ： 圖 中 每 個 矩 形 代 表 一 個 P h y s i c a l l a y e r p a c k e t ， 其 中 顏 色 部 分 為 業(yè) 務(wù) 數(shù) 據(jù) ，灰 色 部 分 為 填 充 字 節(jié) （ P A D ）多用戶包與 過雙模終端交叉監(jiān)聽 1x/實現(xiàn)雙網(wǎng)運營。 12個 CC 雙模終端可以通過與 定其尋呼時隙的 保證兩網(wǎng)的尋呼時隙不會重疊。 1證雙模終端兩網(wǎng)切換時 (C 叉尋呼 模終端首先搜索 1后搜索 索成功后進入 1x/ 模終端在 根據(jù)兩網(wǎng)的尋呼周期定時監(jiān)聽兩張網(wǎng)絡(luò)，在 1 于接入狀態(tài)的終端將會暫時停止對另一個網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)聽； 雙模終端處于 1x 端將會停止一切在 雙模終端處于 DO 端仍將定時監(jiān)視 1證來自 1 優(yōu)點： 實現(xiàn)簡單，對現(xiàn)網(wǎng) 1 在扇區(qū)下用戶數(shù)較多時，雙模終端由于監(jiān)聽 缺點： 由于雙模終端在每一個 1要調(diào)諧到 1 由于需要頻繁在兩網(wǎng)間切換，對終端的待機時間有一定影響； 在 繁的 1 引入 端可以利用 尋呼、登記等 這樣避免了雙模終端頻繁在兩網(wǎng)之間切換，避免對一些 叉尋呼 支持交叉尋呼的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 目錄 內(nèi)容 屬于 該流程分配 了區(qū)分空口會話的 次 會包含 。 者隨機生成的 確認接收到接入信道的 如果系統(tǒng)配置為 需要 響應(yīng)流程以獲得 則， 種情況 需要 響應(yīng)流程； 示 ，通知 錄的 消息的標識 消息的序列號 ,應(yīng)該 比上一個 ， 范圍 0 參考導(dǎo)頻 參考導(dǎo)頻的強度 1,加導(dǎo)頻， 0，去導(dǎo)頻 導(dǎo)頻偏置 如果此導(dǎo)頻偏置的信道與 當(dāng)前的信道不同，則設(shè)置該字段為 則 設(shè)置為 謂信道指的是頻點，所以在信 令中看到的該字段絕大部分是 息所屬的協(xié)議 就將該字段增加 1，該字段的范圍是 0 255 C 此消息包含 接入網(wǎng)設(shè)置該域為 1，否則，接入網(wǎng)設(shè)置該域為 0 ，則接入網(wǎng)忽略該域，若包含，接入網(wǎng)設(shè)置該域為分配的的個數(shù) 入網(wǎng)設(shè)置該域為分配給接入終端的3:0 入網(wǎng)設(shè)置該域為接入終端將在 27:24從最低有效位開始的字節(jié)數(shù)目 每發(fā)送一個新的 增加 1 D D 應(yīng)該設(shè)置為所對應(yīng)的 息的這個字段值 將根據(jù)下面這個表格來填寫這個字段 如果 那么