華蘇-DO-初-02-EVDO-無線關鍵技術課件

EVDOA關鍵技術南京華蘇科技有限公司C網(wǎng)優(yōu)化部EVDOA關鍵技術南京華蘇科技有限公司1課程目標學習完此課程，您將會：鞏固EVDO0的關鍵技術掌握EVDOA對已有關鍵技術的改進掌握EVDOA新的關鍵技術課程目標學習完此課程，您將會：2課程大綱EVDORel0關鍵技術回顧EVDORel0存在的問題和解決EVDORevA的新關鍵技術課程大綱EVDORel0關鍵技術回顧3EVDO0關鍵技術大綱前向時分復用比例公平調度算法前向虛擬切換自適應編碼與調制Hybrid-ARQ反向信道增強EVDO0關鍵技術回顧EVDO0關鍵技術大綱前向時分復用EVDO0關鍵技術回4關鍵技術之一：前向信道時分復用在EV-DO中，前向信道作為一個“寬通道”，供所有的用戶時分共享。最小分配單位是時隙（slot），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activeslot），也有可能處于空閑狀態(tài)，不發(fā)送任何數(shù)據(jù)（稱為idleslot）。關鍵技術之一：前向信道時分復用在EV-DO中，前向信道作為一5前向信道時隙結構圖MAC64ChipsPilot96ChipsMAC64ChipsMAC64ChipsPilot96ChipsMAC64ChipsData400ChipsData400ChipsData400ChipsData400ChipsMAC64ChipsPilot96ChipsMAC64ChipsMAC64ChipsPilot96ChipsMAC64Chips?Slot1024Chips?Slot1024ChipsActiveSlotIdleSlot1timeslot=1.666…msec=2048chips信道以全部的扇區(qū)功率發(fā)射（沒有數(shù)據(jù)時除外）時隙中的Data部分由業(yè)務信道和控制信道共用。前向信道時隙結構圖MACPilotMACMACPilotMA6前向滿功率發(fā)送PilotPagingSync小區(qū)發(fā)射功率小區(qū)發(fā)射功率時間時間IS95/1x前向鏈路功率示意圖1xEV-DO前向鏈路功率示意圖Totaltraffic前向滿功率發(fā)送PilotPagingSync小區(qū)發(fā)射功率小區(qū)7關鍵技術之二：比例公平調度算法1.調度算法的作用：由于前向業(yè)務信道時分復用，具體某一時刻向哪一個用戶發(fā)送數(shù)據(jù)需要調度程序根據(jù)一定的調度策略來決定。2.調度算法的目標: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；關鍵技術之二：比例公平調度算法1.調度算法的作用：由于前向8比例公平調度算法：P-FairScheduler基本原理每個AT被服務的機會與AT所要求的DRC成正比，與AT最近一段時間所接收的數(shù)據(jù)量成反比，這樣達到一個相對的公平。具體實現(xiàn)調度算法對每一個用戶維持一個變量Tk，并且在每個時隙進行更新，用Tk{n}表示用戶k在時隙n時的變量調度決策基站選取最大的用戶，為之調度前向數(shù)據(jù)比例公平調度算法：P-FairScheduler基本原理9多用戶分集增益根據(jù)比例公平調度算法用戶獲得調度的機會與其申請的DRC成正比。由于無線信道環(huán)境的衰落特性，調度程序會傾向于在用戶的無線環(huán)境好于最近平均水平時服務該用戶。隨著用戶數(shù)增多，這種機會逐漸增加。多用戶分集增益根據(jù)比例公平調度算法10關鍵技術之三：前向虛擬軟切換DO系統(tǒng)跟任何CDMA系統(tǒng)一樣，支持軟切換和更軟切換。但是DO軟切換僅存在于反向鏈路，而前反向鏈路的切換方式并不對應。這樣就導致了DO系統(tǒng)中一種特殊的切換：前向虛擬軟切換（virtualsofthandoff）在DO系統(tǒng)中，任何一個時刻對同一個AT，最多只有一個扇區(qū)（Servingsector）在給該AT發(fā)送數(shù)據(jù)，即只有一條腿AT根據(jù)不同扇區(qū)前向信道的好壞決定選擇哪個作為當前的服務扇區(qū)（servingsector）關鍵技術之三：前向虛擬軟切換DO系統(tǒng)跟任何CDMA系統(tǒng)一樣，11前向虛擬切換示意圖AP1AP4AP2AP3當前扇區(qū)的前向數(shù)據(jù)Pilot/MAConFWDlinkPilot/DRC/ACK/TrafficonREVLink(AP’sinAT’sactiveset)切換之后來自AP2的前向數(shù)據(jù)Serverbeforet1Serveraftert1AP1AP2TimeServingAPt1ServingAPchangeEVDO0關鍵技術回顧前向虛擬切換示意圖AP1AP4AP2AP3當前扇區(qū)的前向數(shù)12服務扇區(qū)選擇示意圖服務扇區(qū)選擇示意圖13虛擬切換實現(xiàn)機制虛擬軟切換的機制：每個處于連接狀態(tài)的AT通過DRC信道向AN反饋信息。DRC信道包含兩方面的信息：DRCcover和DRCvalue其中DRCCover表示servingsector的選擇，DRCValue表示前向速率的選擇。虛擬切換實現(xiàn)機制虛擬軟切換的機制：14關鍵技術之四：自適應編碼與調制系統(tǒng)能根據(jù)前向信道的變化情況自動調整前向信道的數(shù)據(jù)速率數(shù)據(jù)速率從38.4kbps到2.4576Mbps，對應自動選擇不同的調制方式（QPSK、8-PSK、16QAM）、Turbo編碼速率（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。前向信道自適應調整機制，是通過AT不停地測量前向信道的狀況，并將這些信息通過DRC信道以600Hz的頻率反饋給AN，AN根據(jù)這些信息決定下一時隙的速率等級。EVDO0關鍵技術回顧關鍵技術之四：自適應編碼與調制系統(tǒng)能根據(jù)前向信道的變化情況自15速率控制vs功率控制無線信道增益1xRTTPowerControl速率固定，功率隨著信道條件的變化而變化1xEV-DORateControl功率固定，速率隨著信道條件的變化而變化EVDO0關鍵技術回顧速率控制vs功率控制無線信道增益1xRTTPower16前向業(yè)務信道速率等級DataRate(kbps)SlotsperPacketPacketSize(bits)CodeRateModulationPreamble(chips)Effectivecoderate38.41610241/5QPSK10241/4876.8810241/5QPSK5121/24153.6410241/5QPSK2561/12307.2210241/5QPSK1281/6307.2410241/3QPSK12816/49614.4110241/3QPSK641/3614.4220481/3QPSK6416/49921.6230721/38QPSK6416/491228.8120481/3QPSK642/31228.8240961/316QAM6416/491843.2130721/38QPSK642/32457.6140961/316QAM642/3前向業(yè)務信道速率等級DataRate(kbps)Slot17前向業(yè)務信道與反向DRC信道時序圖(a)AT對應的前向信道;(b)AT在DRC信道的發(fā)射1.66…msEstimatedatarateRequestdatarateTXatrequesteddatarateDRCPilot-DRCDRC(a)(b)DRCPilotBursts1.66…ms前向業(yè)務信道與反向DRC信道時序圖(a)AT對應的前向信道18前向速率隨信道條件變化圖前向速率隨信道條件變化圖19關鍵技術之五：HybridARQHybridARQ原理：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153.6kbps的包就要占用4個時隙）。由于包在發(fā)送前，經(jīng)過了很復雜的處理，包括Turbo編碼、信道交織、重復，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：AT根據(jù)前向信道的質量，估計下一時刻自己能正確接收的最大速率，并將該信息通過DRC信道通知AN；當調度到該AT時，AN按照AT指定的速率，向AT發(fā)送前向業(yè)務包；AT通過Ack信道向AN反饋接收的情況，若沒能正確解調當前包則發(fā)送Nak比特，若正確解調了當前包則發(fā)送Ack比特；AN如果接收到AT的Ack比特，則停止當前包的發(fā)送而開始下一個包。關鍵技術之五：HybridARQHybridARQ原理：20多時隙包正常發(fā)送結束下圖描述的是一個由4個時隙組成的153.6kbps的物理層數(shù)據(jù)包，使用完全部4個時隙的發(fā)送情形。多時隙包正常發(fā)送結束下圖描述的是一個由4個時隙組成的153.21多時隙包提前發(fā)送結束下圖描述的是一個由4個時隙組成的153.6kbps的發(fā)送包僅使用3個時隙就完成了發(fā)送的情形。多時隙包提前發(fā)送結束下圖描述的是一個由4個時隙組成的153.22一個完整的前向業(yè)務包發(fā)送流程一個完整的前向業(yè)務包發(fā)送流程23Ack信道對系統(tǒng)性能影響Ack信道機制相當于是對AT前向速率預測的一個調整，使系統(tǒng)性能有較大地提升。Ack信道對系統(tǒng)性能影響Ack信道機制相當于是對AT前向速率24關鍵技術之六：反向信道增強使用反向導頻信道，AN可使用相干解調；使用定長幀結構（16slots），低碼率的Turbo編碼（1/2和1/4）；反向信道速率可從9.6kbps到153.6kbps變化，并專門使用一個信道（RRI）指示反向信道速率，避免AN側的速率判決；分布式的反向速率動態(tài)指配，AT根據(jù)要發(fā)送的數(shù)據(jù)量、最高速率限制、反向信道的忙閑（RAB）自己決定自己的發(fā)送速率。關鍵技術之六：反向信道增強使用反向導頻信道，AN可使用相干解25反向信道速率與RA子信道RA子信道是AN用來通知AT反向信道的忙閑程度當反向信道擁擠時RAB置1，空閑時RAB置0AT通過監(jiān)視RA信道可以動態(tài)調整自己的反向發(fā)送速率當反向閑時終端會按一定的概率往上調整自己的發(fā)送速率；當反向忙時終端會按一定的概率往下調整自己的發(fā)送速率。反向信道速率與RA子信道RA子信道是AN用來通知AT反向信道26課程大綱EVDORel0的關鍵技術EVDORel0存在的問題和解決EVDORevA的新關鍵技術課程大綱EVDORel0的關鍵技術27EVDO設計初衷和需求發(fā)展EVDO設計初衷：僅為滿足高速無線數(shù)據(jù)業(yè)務需求用戶需求的發(fā)展：多樣化的業(yè)務上行業(yè)務高速率數(shù)據(jù)和語音并發(fā)更高效率的資源利用EVDO設計初衷和需求發(fā)展EVDO設計初衷：僅為滿足高速無28EVDOA的技術改進EVDOA的目標：提高反向鏈路吞吐量提高前向鏈路利用率增強對于QOS的支持完善1x/DO的雙模操作EVDOA的技術改進EVDOA的目標：29EVDOA新的增強特性底層的增強物理層對QoS敏感業(yè)務有更好的支持更高的頻譜利用效率更高的峰值速率MAC層控制信道、接入信道的快速接入上層的增強多流數(shù)據(jù)應用協(xié)議電路服務通知協(xié)議EVDOA新的增強特性底層的增強30課程大綱EVDORel0的關鍵技術EVDORel0的問題和解決EVDORevA的新關鍵技術課程大綱EVDORel0的關鍵技術31關鍵技術的演進EVDOA是對EVDO0的演進，部分關鍵技術是在原有基礎上的增強，部分關鍵技術是新增關鍵技術增強，如：前向時分復用虛擬軟切換自適應編碼與調制新增關鍵技術，如：反向鏈路ARQ反向資源控制快速連接建立關鍵技術的演進EVDOA是對EVDO0的演進，部分關鍵技32EVDOA新關鍵技術提綱EVDOA的新關鍵技術非常多，重要的有反向鏈路ARQ*反向資源控制*無縫虛擬軟切換*快速連接*多用戶包交叉尋呼EVDOA新關鍵技術提綱EVDOA的新關鍵技術非常多，重33新關鍵技術之一：反向鏈路ARQ回顧EVDO0，假定AN側接收到來自AT的信號要好于實際解調能力Eb/Nt，AN側會如何？在完成接收16個反向時隙之前，就已成功解調一個反向幀終端將一幀內沒有發(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？功控無法做到完美在惡劣的無線環(huán)境下，為了確保目標PER，業(yè)務信道增益設置過高所以，需要反向鏈路ARQ新關鍵技術之一：反向鏈路ARQ回顧EVDO0，假定AN側接34前向ARQ的類型前向ARQ子信道三種不同的確認（3bit）H-ARQ(HybridARQ)：對前三個子包進行確認L-ARQ(LastARQ)：對最后一個子包進行確認P-ARQ(PacketARQ)：對整個包進行確認三種不同類型的ARQ比特分別針對不同的情況前向ARQ的類型前向ARQ子信道三種不同的確認（3bit）35反向數(shù)據(jù)包發(fā)送正常結束反向數(shù)據(jù)包發(fā)送正常結束36反向數(shù)據(jù)包發(fā)送提前結束反向數(shù)據(jù)包發(fā)送提前結束37反向鏈路提前終止AT發(fā)送的概率注：A,B,C,D,E是不同的信道環(huán)境思考題：如果該包發(fā)送失敗，ARQ信道是何種狀況？反向鏈路提前終止AT發(fā)送的概率注：A,B,C,D,E是不同的38新關鍵技術之二：反向資源控制EVDOA的反向峰值速率相對于EVDO0有較大幅度的提升（1.8MbpsVs153.6kbps）EVDOA不同類型業(yè)務的支持BE（BestEffort）service，如FTP上傳、下載DS（Delay-sensitive）service，如VoIPEVDO0的反向速率控制已經(jīng)無法滿足對RoT的控制要求EVDOA引入反向資源控制新關鍵技術之二：反向資源控制EVDOA的反向峰值速率相對于39反向資源控制的幾個概念RoT：Rise-over-Thermal熱噪抬高量T2P：Indicationofresourceusage資源利用率指示TxT2P：TransmitTraffic-to-Pilotpowerratio發(fā)送業(yè)務/導頻功率比RoToperationpoint反向資源控制的幾個概念RoT：Rise-over-Ther40反向資源控制實現(xiàn)AN根據(jù)收到的功率直接測量RoT，比較判斷決定RABAT根據(jù)RAB，T2P，T2PInflow決定TxT2P，并發(fā)送反向資源控制實現(xiàn)AN根據(jù)收到的功率直接測量RoT，比較判斷決41T2P算法T2P算法42新關鍵技術之三：無縫虛擬軟切換基于EVDO0的虛擬軟切換技術，并改進任何時候前向始終用一個扇區(qū)傳送數(shù)據(jù)給用戶相關信道：DRC,DSC,DRCLock前向發(fā)生切換時，并沒有中斷數(shù)據(jù)包的發(fā)送新關鍵技術之三：無縫虛擬軟切換基于EVDO0的虛擬軟切換技43EVDO0Vs.EVDOAEVDO0：當DRCCover改變時，BS1停止發(fā)送數(shù)據(jù)EVDOA：當DSCCover改變時，BS1繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)EVDO0Vs.EVDOAEVDO0：當DRCC44無縫虛擬軟切換的實現(xiàn)機制EVDOA中，AT通過改變DSCCover提前告知AN，在小區(qū)A還在繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)的同時，小區(qū)B已經(jīng)準備好發(fā)送數(shù)據(jù)，避免了數(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EVDOA中，AT通過改變DSC45新關鍵技術之四：快速連接建立EVDO0系統(tǒng)設計目標：為時延可容忍業(yè)務設計沒有優(yōu)化連接建立時長固定的接入信道速率：9.6kbpsEVDOA系統(tǒng)設計目標：可以支持時延敏感業(yè)務為需要立刻接入的業(yè)務優(yōu)化連接建立時長多樣的接入信道速率：最高為38.4kbps（AN側控制）新關鍵技術之四：快速連接建立EVDO0系統(tǒng)46反向接入信道接入信道包長均為1024bit傳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接入信道包長均為1024bit47前向控制信道EVDOA引入SSC（子同步控制）信道，大大縮短了接入時長前向控制信道EVDOA引入SSC（子同步控制）信道，大大縮48前向短包EVDOA前向控制信道包不僅兼容EVDO0的所有包格式，還引入了短包格式[128,4,1024],[256,4,1024],[512,4,1024]EVDO0的控制信道傳輸平均時延為128時隙，而EVDOA在引入短包后，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EVDOA前向控制信道包不僅兼容EVDO0的所有49前向速率控制前向速率控制50新關鍵技術之五：多用戶包EVDO0中，一個物理層包只能包含一個用戶的數(shù)據(jù)，每個用戶分別調度；EVDOA中，多個用戶的數(shù)據(jù)可以裝在同一個物理層包中，多個用戶可以同時調度。多用戶包主要用于支持類似VoIP的應用（流量小、時延敏感型應用）新關鍵技術之五：多用戶包EVDO0中，一個物理層包只能包含51多用戶包與MACIndex多用戶包與MACIndex52新關鍵技術之六：交叉尋呼EVDO0的雙網(wǎng)監(jiān)聽模式EVDO0系統(tǒng)中，通過雙模終端交叉監(jiān)聽1x/DO兩個網(wǎng)絡，來實現(xiàn)雙網(wǎng)運營。1X網(wǎng)絡的尋呼周期由SCI決定，DO網(wǎng)絡的尋呼周期為12個CCcycle(5.12s)。雙模終端可以通過與DO網(wǎng)絡協(xié)商，確定其尋呼時隙的offset，以保證兩網(wǎng)的尋呼時隙不會重疊。1X與DO網(wǎng)絡共用一套PDSN，保證雙模終端兩網(wǎng)切換時PPP不斷。新關鍵技術之六：交叉尋呼EVDO0的雙網(wǎng)監(jiān)聽模式53EVDO0雙模終端的呼叫狀態(tài)轉移Initializationstate：雙模終端首先搜索1x網(wǎng)絡，之后搜索DO網(wǎng)絡，搜索成功后進入1x/DOIdle狀態(tài)；Idlestate：雙模終端在idle狀態(tài)下，將根據(jù)兩網(wǎng)的尋呼周期定時監(jiān)聽兩張網(wǎng)絡，在1x網(wǎng)絡的idles