EV-DO技术交流

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Ms,1,个帧含,4,个子帧,每个子帧含,4,个时隙,反向功控,150Hz,前向,TDM,帧长,16,时隙,1,个时隙为,2048,个码片,,1.66.Ms,前向时隙的基本结构一样,EVDO A,的基本概念,EV-DO,的网络结构,EVDO,的信道,EVDO A,信道结构,思考题:,EVDO A,与,EVDO 0,在信道上有哪些区别?,EVDO A,的基本概念,关键技术之一:前向信道时分复用,在,EV-DO,中,前向信道作为一个“宽通道”,供所有的用户时分共享。最小分配单位是时隙(,slot,),一个时隙有可能分配给某个用户传送数据或是分配给开销消息(称为,active slot,),也有可能处于空闲状态,不发送任何数据(称为,idle slot,)。,EVDO 0,关键技术回顾,前向满功率发送,小区发射功率,小区发射功率,IS95/1x,前向链路功率示意图,1xEV-DO,前向链路功率示意图,EVDO 0,关键技术回顾,前向时分,EVDO,前向扇区内的所有用户共享整个带宽,有点类似与以太网所有用户共享一个网线的带宽。,前向信道结构,EVDO A,的前向信道,前向链路结构,1 time slot = 1.666,msec,= 2048 chips,信道以全部的扇区功率发射(没有数据时除外),时隙中的,Data,部分由业务信道和控制信道共用。,EVDO A,的基本概念,前向导频信道:,Pilot,数据全“,0”,,使用,Walsh,码,0 Cover,,在,I,路上发送;,前向,PILOT,是突发的,每半个时隙的中点突发,96,个码片;,导频信道的作用主要是引导手机捕获系统,手机通过导频信道完成对无线信道环境的预测估计;,EVDO A,的前向信道,前向媒体接入控制信道:,MAC,媒体接入控制信道,反向活动子信道(,RA,),数据速率控制锁定子信道(,DRC Lock,),反向功率控制子信道(,RPC,),自动重传应答子信道(,ARQ,),每个时隙发送,256,个码片,在,MAC,信道上,不同用户使用不同的,MAC Index,区分,RA,信道使用固定的,MAC Index,(,4,)与其他三个子信道区分,EVDO A,的前向信道,前向,MAC,信道之,RA,该信道,RA,信道发送,RAB,比特(,Reverse Activity Bit),RAB,若为“,1”,表明扇区反向链路忙,RAB,为“,0”,表明扇区反向链路闲,AT,通过监视,RA,信道可以动态调整自己的反向发送速率,RA,信道的数据速率为,600bps,EVDO A,的前向信道,前向,MAC,信道之,DRC Lock,DRCLock,信道发送,DRCLock,比特,反映,AN,是否成功锁定,AT,的,DRC,子信道,用于表征反向信道质量,当前反向信道质量不对称时,,DRCLock,子信道可以 帮助,AT,在前向虚拟拟切换时服务扇区(,Serving sector,)的选择,DRCLock,信道数据速率为,150/DRCLock Length,(,bps,),EVDO A,的前向信道,前向,MAC,信道之,RPC,每个建立连接的,AT,都会被分配一条,RPC,子信道,,RPC,子信道用来控制,AT,的反向发射功率;,EVDO 0,系统里,RPC,信道和,DRCLock,信道时分复用,所以,RPC,数据速率为,600 (1 1/DRCLockPeriod) bps,EVDO A,系统里,RPC,信道和,DRCLock,信道分别用,I,和,Q,路发送,数据速率为,150bps,EVDO A,的前向信道,前向,MAC,信道之,ARQ,用于响应反向链路,发送是否已成功解调反向包的证实,在不同的情况下发送三种不同的,ARQ,比特,H-ARQ,L-ARQ,P-ARQ,与,DRC Lock/RPC,信道时分复用,EVDO A,的前向信道,MAC,各子信道的发送方式,DRC Lock,和,RPC,分别被调制在,I,支路和,Q,支路上,同时发送,DRC Lock,和,RPC,两个子信道与,ARQ,以,1:3,的方式时分复用,EVDO A,的前向信道,MAC Index,与各子信道的对应,MAC Index,与,MAC,各子信道以及,I,、,Q,支路的对应关系,EVDO A,的前向信道,MAC Index,的使用,MAC Index,除了用于区分,MAC,信道,还用于区分不同用户包的前缀,EVDO A,的前向信道,前向控制信道:,Control,前向控制信道分同步控制信道,SCC,和异步控制信道,ACC,SCC 256,时隙传送一次,,ACC,任意时间可以传送,前向控制信道包含的消息,同步消息,快速配置消息,扇区参数消息,思考题:,这个信道实现了哪些功能?(请对比,1x,系统),EVDO A,的前向信道,前向控制信道,反向信道结构,EVDO A,的反向信道,反向链路结构,思考题:,反向是完全的,CDM,么?,EVDO A,的基本概念,反向链路子帧,RRI,Data Channel,DRC Channel,Auxiliary Pilot Channel,Pilot Channel,ACK,DSC,ACK,DSC,ACK,DSC,ACK,DSC,1 sub-frame,1slot,EVDO A,的反向信道,反向接入信道,接入信道分为,导频,子信道和,数据,子信道,数据子信道的信息速率:,9.6kbps,19.2kbps,38.4kbps,在一个接入探针中,信息速率可以变化,EVDO A,的反向信道,反向接入信道的增强,数据子信道的前缀传送时,发射功率等同于,9.6kbps,当接入信道速率为,19.2kbps,或,38.4kbps,时,其数据子信道发射功率要高于,9.6kbps,时的功率,EVDO A,的反向信道,反向业务信道,反向业务信道各子信道作用:,导频子信道:反向信道估计和反向功率控制,辅助导频子信道,*,:反向信道负载估计,媒体接入子信道,*,:,RRI, DRC, DSC,Ack,子信道:指示是否已解调前向包,数据子信道,*,:发送用户业务信息,EVDO A,的反向信道,辅助导频子信道,全“,0”,的未调制序列,在负载超过门限时,做信道估计,辅助导频在负载超过门限之前的半个时隙发送,EVDO A,的反向信道,反向,MAC,信道之:,RRI,反向速率指示子信道,指示当前反向信道数据包大小,指示当前反向信道数据包编号,独立占用一个码分信道,在,EVDO Rel 0,版本里,该信道指示的是,反向信道数据速率,在,EVDO Rel 0,版本里,该信道与反向导频信道,时分复用,EVDO A,的反向信道,反向,MAC,信道之:,DRC,数据速率控制子信道,根据前向导频信道测量前向信道质量,自适应确定希望获得的前向数据速率,向当前服务扇区,发送前向数据速率值,与,EVDO Rel 0,版本的,DRC,信道基本相同,思考题:,DRC,信道控制的是下行还是上行速率?,EVDO A,的反向信道,反向,MAC,信道之:,DSC,数据资源控制子信道,提前告知,AN,进行服务扇区的切换,实现无缝虚拟软切换,DSC,信道包含,3bit,的,DSC Value,,用于指示选择前向服务扇区,DSC Length,(,slots,)是,DSC Value,传送的周期,当,DSC Value,需要改变时,要等到当前,DSC Length,周期结束,3bit,的,DSC Value,用,8,个固定的,32,位,Walsh,码进行块编码,DSC,信道数据速率:,6003/DSC Length,(,bps,),EVDO A,的反向信道,反向业务信道之:,ACK,ACK,信道响应前向业务包是否接收成功,“,1”,表示,ACK,,“,0”,表示,NAK,实现前向链路,H-ARQ,与前向业务信道的,ARQ,子信道有类似作用,与,DSC,子信道时分复用,EVDO A,的反向信道,反向业务信道之:,Data,反向业务数据子信道,调制方式:,BPSK, QPSK, 8-PSK,数据包的发送:,4,,,8,,,12,,,16,时隙,EVDO A,的反向信道,反向业务信道数据速率,由于反向,ARQ,,反向数据速率从最低,4.8kbps,到,1843.2kbps,EVDO A,的反向信道,关键技术之六:反向信道增强,使用反向导频信道,,AN,可使用相干解调;,使用定长帧结构(,16slots,),低码率的,Turbo,编码(,1/2,和,1/4,);,反向信道速率可从,9.6kbps,到,153.6kbps,变化,并专门使用一个信道(,RRI,)指示反向信道速率,避免,AN,侧的速率判决;,分布式的反向速率动态指配,,AT,根据要发送的数据量、最高速率限制、反向信道的忙闲(,RAB,)自己决定自己的发送速率。,EVDO 0,关键技术回顾,新关键技术之二:反向资源控制,EVDO A,的反向峰值速率相对于,EVDO 0,有较大幅度的提升(,1.8Mbps Vs 153.6kbps,),EVDO A,不同类型业务的支持,BE,(,Best Effort,),service,,如,FTP,上传、下载,DS,(,Delay-sensitive,),service,,如,VoIP,EVDO 0,的,反向速率控制,已经无法满足对,RoT,的控制要求,EVDO A,引入,反向资源控制,EVDO A,的新关键技术,反向资源控制的几个概念,RoT,:,Rise-over-Thermal,热噪抬高量,T2P,:,Indication of resource usage,资源利用率指示,TxT2P,:,Transmit Traffic-to-Pilot power ratio,发送业务,/,导频功率比,RoT operation point,EVDO A,的新关键技术,反向资源控制实现,AN,根据收到的功率直接测量,RoT,,比较判断决定,RAB,AT,根据,RAB,,,T2P,,,T2PInflow,决定,TxT2P,,并发送,EVDO A,的新关键技术,T2P,算法,EVDO A,的新关键技术,关键技术之二:比例公平调度算法,1.,调度算法的作用:由于前向业务信道时分复用,具体某一时刻向哪一个用户发送数据需要调度程序根据一定的调度策略来决定。,2.,调度算法的目标,:,同一扇区下所有用户尽可能公平;,扇区总吞吐量尽可能最大;,EVDO 0,关键技术回顾,比例公平调度算法:,P-Fair Scheduler,基本原理,每个,AT,被服务的机会与,AT,所要求的,DRC,成正比,与,AT,最近一段时间所接收的数据量成反比,这样达到一个相对的公平。,具体实现,调度算法对每一个用户维持一个变量,Tk,,并且在每个时隙进行更新,用,Tkn,表示用户,k,在时隙,n,时的变量,调度决策,基站选取最大的用户,为之调度前向数据,EVDO 0,关键技术回顾,多用户分集增益,根据比例公平调度算法,用户获得调度的机会与其申请的,DRC,成正比。,由于无线信道环境的衰落特性,调度程序会倾向于在用户的无线环境好于最近平均水平时服务该用户。,随着用户数增多,这种机会逐渐增加。,EVDO 0,关键技术回顾,关键技术之三:前向虚拟软切换,DO,系统跟任何,CDMA,系统一样,支持软切换和更软切换。,但是,DO,软切换仅存在于反向链路,而前反向链路的切换方式并不对应。,这样就导致了,DO,系统中一种特殊的切换:前向虚拟软切换(,virtual soft handoff,),在,DO,系统中,任何一个时刻对同一个,AT,,最多只有一个扇区(,Serving sector,)在给该,AT,发送数据,即只有一条腿,AT,根据不同扇区前向信道的好坏决定选择哪个作为当前的服务扇区(,serving sector,),EVDO 0,关键技术回顾,前向虚拟切换示意图,AP,1,AP,4,AP,2,AP,3,当前扇区的前向数据,Pilot/MAC on FWD link,Pilot/DRC/ACK/Traffic on REV Link,(APs in ATs active set),切换之后来自,AP2,的前向数据,Server,before t,1,Server,after t,1,AP,1,AP,2,Time,Serving AP,t,1,Serving,AP change,EVDO 0,关键技术回顾,服务扇区选择示意图,EVDO 0,关键技术回顾,EVDO 0 Vs. EVDO A,EVDO 0,:当,DRC Cover,改变时,,BS1,停止发送数据,EVDO A,:当,DSC Cover,改变时,,BS1,继续发送数据,EVDO A,的新关键技术,无缝虚拟软切换的实现机制,EVDO A,中,,AT,通过改变,DSC Cover,提前告知,AN,,在小区,A,还在继续发送数据的同时,小区,B,已经准备好发送数据,避免了数据发送的长时间中断。,EVDO A,的新关键技术,关键技术之四:自适应编码与调制,系统能根据前向信道的变化情况自动调整前向信道的数据速率,数据速率从,4.84 kbps,到,3.1Mbps,,对应自动选择不同的调制方式(,QPSK,、,8-PSK,、,16QAM,)、,Turbo,编码速率(,2/3,、,1/3,、,1/5,)。,信道环境好的时候使用较高的速率等级,信道环境差的时候使用较低的速率等级。,前向信道自适应调整机制,是通过,AT,不停地测量前向信道的状况,并将这些信息通过,DRC,信道以,600Hz,的频率反馈给,AN,,,AN,根据这些信息决定下一时隙的速率等级。,EVDO 0,关键技术回顾,速率控制,vs,功率控制,无线信道增益,1x RTT Power Control,速率固定,功率随着信道条件的变化而变化,1x EV-DO Rate Control,功率固定,速率随着信道条件的变化而变化,EVDO 0,关键技术回顾,前向业务信道速率等级,Data Rate (kbps),Slots per Packet,Packet Size (bits),Code Rate,Modulation,Preamble (chips),Effective code rate,38.4,16,1024,1/5,QPSK,1024,1/48,76.8,8,1024,1/5,QPSK,512,1/24,153.6,4,1024,1/5,QPSK,256,1/12,307.2,2,1024,1/5,QPSK,128,1/6,307.2,4,1024,1/3,QPSK,128,16/49,614.4,1,1024,1/3,QPSK,64,1/3,614.4,2,2048,1/3,QPSK,64,16/49,921.6,2,3072,1/3,8QPSK,64,16/49,1228.8,1,2048,1/3,QPSK,64,2/3,1228.8,2,4096,1/3,16QAM,64,16/49,1843.2,1,3072,1/3,8QPSK,64,2/3,2457.6,1,4096,1/3,16QAM,64,2/3,EVDO 0,关键技术回顾,信道环境变化引起DRC请求速率及速率变化,前向业务信道,相对于,EVDO 0,,,EVDO A,的前向业务信道速率更加多样化,最小支持,4.8kbps,,最大支持,3.072Mbps,数据包格式有,128bit,,,256bit,,,512bit,,,1024bit,,,2048bit,,,3072bit,,,4096bit,和,5120bit,八种不同大小的包,根据反向上报的前向信道环境,自适应选择适当的前向发送格式,EVDO A,的前向信道,EVDO A,前向数据格式,与,EVDO 0,不同的前向数据速率,数据包传输格式,码率,调制方式,标称数据速率,(kbps),(128, 16, 1024),1/5,QPSK,4.8,(128, 8, 512),1/5,QPSK,9.6,(128, 4, 1024),1/5,QPSK,19.2,(5120, 2, 64),1/3,16-QAM,1,536.0,(5120, 1, 64),1/3,16-QAM,3,072.0,EVDO A,的前向信道,前向短包,EVDO A,前向控制信道包不仅兼容,EVDO 0,的所有包格式,还引入了短包格式,128, 4, 1024, 256, 4, 1024, 512, 4,1024,EVDO 0,的控制信道传输平均时延为,128,时隙,而,EVDO A,在引入短包后,时延最低可以达到,4,时隙,典型的平均值为,64,时隙,大大缩短了连接建立时长,EVDO A,的新关键技术,前向速率控制,EVDO A,的新关键技术,前向业务信道与反向,DRC,信道时序图,(a) AT,对应的前向信道,; (b) AT,在,DRC,信道的发射,1.66ms,Estimate data rate,Request data rate,TX at requested data rate,DRC,Pilot-DRC,DRC,(a),(b),DRC,Pilot Bursts,1.66ms,EVDO 0,关键技术回顾,前向速率随信道条件变化图,EVDO 0,关键技术回顾,关键技术之五:,Hybrid ARQ,Hybrid ARQ,原理:,在前向信道发包时,一般一个包会占用多个时隙(比如一个,153.6kbps,的包就要占用,4,个时隙)。由于包在发送前,经过了很复杂的处理,包括,Turbo,编码、信道交织、重复,最后发送的符号里面包含了很多冗余的信息,终端有可能在收到部分的符号后即正确地解调出这个完整的数据包。那么在这种情况下,余下的时隙就可以不再发送,从而节省了前向信道的时隙资源。,实现机制:,AT,根据前向信道的质量,估计下一时刻自己能正确接收的最大速率,并将该信息通过,DRC,信道通知,AN,;,当调度到该,AT,时,,AN,按照,AT,指定的速率,向,AT,发送前向业务包;,AT,通过,Ack,信道向,AN,反馈接收的情况,若没能正确解调当前包则发送,Nak,比特,若正确解调了当前包则发送,Ack,比特;,AN,如果接收到,AT,的,Ack,比特,则停止当前包的发送而开始下一个包。,EVDO 0,关键技术回顾,多时隙包正常发送结束,下图描述的是一个由,4,个时隙组成的,153.6kbps,的物理层数据包,使用完全部,4,个时隙的发送情形。,EVDO 0,关键技术回顾,多时隙包提前发送结束,下图描述的是一个由,4,个时隙组成的,153.6kbps,的发送包仅使用,3,个时隙就完成了发送的情形。,EVDO 0,关键技术回顾,一个完整的前向业务包发送流程,EVDO 0,关键技术回顾,Ack,信道对系统性能影响,Ack,信道机制相当于是对,AT,前向速率预测的一个调整,使系统性能有较大地提升。,EVDO 0,关键技术回顾,新关键技术之一:反向链路,ARQ,回顾,EVDO 0,,假定,AN,侧接收到来自,AT,的信号要好于实际解调能力,Eb/Nt,,,AN,侧会如何?,在完成接收,16,个反向时隙之前,就已成功解调一个反向帧,终端将一帧内没有发射完的其他时隙继续发送完成,以上情况出现的原因?,功控无法做到完美,在恶劣的无线环境下,为了确保目标,PER,,业务信道增益设置过高,所以,需要反向链路,ARQ,EVDO A,的新关键技术,前向,ARQ,的类型,前向,ARQ,子信道三种不同的确认(,3bit,),H-ARQ (Hybrid ARQ),:对前三个子包进行确认,L-ARQ (Last ARQ),:对最后一个子包进行确认,P-ARQ (Packet ARQ),:对整个包进行确认,三种不同类型的,ARQ,比特分别针对不同的情况,EVDO A,的新关键技术,反向数据包发送正常结束,EVDO A,的新关键技术,反向数据包发送提前结束,EVDO A,的新关键技术,反向链路提前终止,AT,发送的概率,注:,A,B,C,D,E,是不同的信道环境,思考题:如果该包发送失败,,ARQ,信道是何种状况?,EVDO A,的新关键技术,新关键技术之四:快速连接建立,EVDO 0,系统,设计目标:为时延可容忍业务设计,没有优化连接建立时长,固定的接入信道速率:,9.6kbps,EVDO A,系统,设计目标:可以支持时延敏感业务,为需要立刻接入的业务优化连接建立时长,多样的接入信道速率:最高为,38.4kbps,(,AN,侧控制),EVDO A,的新关键技术,反向接入信道,接入信道包长均为,1024bit,传送一个接入信道包的时间不一样,不同速率的接入信道使用不同的发射功率,EVDO A,的新关键技术,前向控制信道,EVDO A,引入,SSC,(子同步控制)信道,大大缩短了接入时长,EVDO A,的新关键技术,新关键技术之五:多用户包,EVDO 0,中,一个物理层包只能包含一个用户的数据,每个用户分别调度;,EVDO A,中,多个用户的数据可以装在同一个物理层包中,多个用户可以同时调度。,多用户包主要用于支持类似,VoIP,的应用(流量小、时延敏感型应用),EVDO A,的新关键技术,多用户包与,MAC Index,EVDO A,的新关键技术,新关键技术之六:交叉寻呼,EVDO 0,的双网监听模式,EVDO 0,系统中,,通过双模终端交叉监听,1x/DO,两个网络,来实现双网运营。,1X,网络的寻呼周期由,SCI,决定,,DO,网络的寻呼周期为,12,个,CC cycle(5.12s),。,双模终端可以通过与,DO,网络协商,确定其寻呼时隙的,offset,,以保证两网的寻呼时隙不会重叠。,1X,与,DO,网络共用一套,PDSN,,保证双模终端两网切换时,PPP,不断。,EVDO A,的新关键技术,EVDO 0,双模终端的呼叫状态转移,Initialization state,:双模终端首先搜索,1x,网络,之后搜索,DO,网络,搜索成功后进入,1x/DO Idle,状态;,Idle state,:双模终端在,idle,状态下,将根据两网的寻呼周期定时监听两张网络,在,1x,网络的,idle state procedure,包括,monitoring,、,registration,、,idle handoff,,在,DO,网络的,idle state procedure,包括,monitoring,、,session management,、,route update,、,idle handoff,。,Access state,:处于接入状态的终端将会暂时停止对另一个网络的监听;,Traffic state,:当双模终端处于,1x traffic,状态时,终端将会停止一切在,DO,网络的活动;当双模终端处于,DO traffic,状态时,终端仍将定时监视,1x,网络,保证来自,1x,网络的寻呼消息不被漏掉。,EVDO A,的新关键技术,EVDO 0,双网监听模式的优缺点,优点:,实现简单,对现网,1x,不需做任何改动;,在扇区下用户数较多时,双模终端由于监听,DO,网络对,DO,扇区吞吐量的影响很小。,缺点:,由于双模终端在每一个,1X,寻呼周期到来时,需要调谐到,1X,网络监听,对,DO,的单用户吞吐量会造成一定的影响;,由于需要频繁在两网间切换,对终端的待机时间有一定影响;,在,DO,网络部署,BCMCS,、,VoIP,、,VT,等业务时,频繁的,1X,网络监听会对用户的业务体验造成一定的影响。,EVDO A,的新关键技术,EVDO A,的解决方案:交叉寻呼,引入,cdma2000 Circuit Service Notification Protocol,,终端可以利用,DO,网络传送原,1x,电路域的一些消息,如寻呼、登记等,这样避免了双模终端频繁在两网之间切换,避免对一些,DO,网络上的业务,如,BCMCS,造成不利的影响。,EVDO A,的新关键技术,支持交叉寻呼的网络结构,EVDO A,的新关键技术,小结,&,思考题,EVDO 0,的关键技术,EVDO A,的关键技术,如反向资源控制是如何实现的?,EVDO 0,A,关键技术的对比,解决了哪些问题?,小结,总结与回顾,
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