1、EVDO A 关键技术关键技术 南京华苏科技有限公司南京华苏科技有限公司C网优化部网优化部课程目标课程目标l学习完此课程，您将会：巩固EVDO 0的关键技术掌握EVDO A对已有关键技术的改进掌握EVDO A新的关键技术课程大纲课程大纲lEVDO Rel 0 关键技术回顾lEVDO Rel 0 存在的问题和解决lEVDO Rev A 的新关键技术EVDO 0 关键技术大纲关键技术大纲l前向时分复用l比例公平调度算法l前向虚拟切换l自适应编码与调制lHybrid-ARQl反向信道增强EVDO 0关键技术回顾关键技术之一：前向信道时分复用关键技术之一：前向信道时分复用l在EV-DO中，前向信道作为
2、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）。AT 3AT 4AT 2AT 1BS 1BS 23334411122time slotstime slots前向信道时隙结构图前向信道时隙结构图MAC64ChipsPilot96ChipsMAC64ChipsMAC64ChipsPilot96ChipsMAC64ChipsData400ChipsData400ChipsData400ChipsData400ChipsMAC64C
3、hipsPilot96ChipsMAC64ChipsMAC64ChipsPilot96ChipsMAC64Chips Slot1024 Chips Slot1024 ChipsActive SlotIdle Slot1 time slot=1.666msec=2048 chips信道以全部的扇区功率发射（没有数据时除外）信道以全部的扇区功率发射（没有数据时除外）时隙中的时隙中的Data部分由业务信道和控制信道共用。部分由业务信道和控制信道共用。前向满功率发送前向满功率发送额定PPilotPagingSync小区发射功率小区发射功率小区发射功率小区发射功率时间时间时间时间IS95/1x前向链路功
4、率示意图前向链路功率示意图1xEV-DO前向链路功率示意图前向链路功率示意图Total traffic额定P关键技术之二：比例公平调度算法关键技术之二：比例公平调度算法l1.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。l2.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；比例公平调度算法：比例公平调度算法：P-Fair Scheduler基本原理l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l 调度算法对每一个用户维持一个变量Tk
5、，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l基站选取最大的用户，为之调度前向数据)1()11(1nStnTtnTkckck/nTnDRCKk多用户分集增益多用户分集增益 根据比例公平调度算法l用户获得调度的机会与其申请的DRC成正比。l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。l随着用户数增多，这种机会逐渐增加。关键技术之三：前向虚拟软切换关键技术之三：前向虚拟软切换lDO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。l这样就导致了DO系统中一种特殊的切
6、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）前向虚拟切换示意图前向虚拟切换示意图AP1AP4AP2AP3 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 t1Server after t
7、1AP1AP2TimeServing APt1Serving AP changeEVDO 0关键技术回顾服务扇区选择示意图服务扇区选择示意图Serving Sector Selection-15-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-1012302468101214time,secSINR,dBSector 0Sector 1Serving Sector Index虚拟切换实现机制虚拟切换实现机制l虚拟软切换的机制：每个处于连接状态的AT通过DRC信道向AN反馈信息。DRC信道包含两方面的信息：DRC cover 和 DRC value其中DRC Cover 表示ser
8、ving sector的选择，DRC Value表示前向速率的选择。关键技术之四：自适应编码与调制关键技术之四：自适应编码与调制l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38.4 kbps到2.4576Mbps，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。l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
9、速率控制速率控制 vs 功率控制功率控制无线信道增益无线信道增益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 PacketPacket Size(bits)Code RateModulationPreamble(chips)Effective code rate38.41610241/5QPSK10241/4876.8810241/5QPSK5121/24153.6410241/5QPSK2
10、561/12307.2210241/5QPSK1281/6307.2410241/3QPSK12816/49614.4110241/3QPSK641/3614.4220481/3QPSK6416/49921.6230721/38QPSK6416/491228.8120481/3QPSK642/31228.8240961/316QAM6416/491843.2130721/38QPSK642/32457.6140961/316QAM642/3前向业务信道与反向前向业务信道与反向DRC信道时序图信道时序图(a)AT对应的前向信道;(b)AT在DRC信道的发射1.66msEstimate data
11、rateRequest data rateTX at requested data rateDRCPilot-DRCDRC(a)(b)DRCPilot Bursts1.66ms前向速率随信道条件变化图关键技术之五：Hybrid ARQnHybrid ARQ原理：q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
12、源。n实现机制：qAT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；q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；q 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；q 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。多时隙包正常发送结束多时隙包正常发送结束l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。多时隙包提前发送结束多时隙包提前发送结束l下图描述的是一个由4个时隙组成的153.6kbps
13、的发送包仅使用3个时隙就完成了发送的情形。一个完整的前向业务包发送流程Access TerminalServing SectorPilot bursts transmissionData rate control(DRC)channelFirst slot of packet transmissionACK/NAK transmissionSecond slot transmissionLast ACK/NAK transmissionFull power pilot bursts aretransmitted every 0.834ms(overhead=6.25%)SINR estimat
14、ion,predictionand data rate selectionAdaptive data scheduling usingDRCs and fairness criteriaPreamble detection and packetdecoding attempt.If CRC passsends an ACK,otherwise NAKIf ACK or single slot packetschedule new data packet,elsecontinue transmitting second slotContinue decoding/ACKprocedure unt
15、il CRC pass or lastslot of the packet is receivedContinue transmission untilACK is received or last slot ofthe packet is transmittedAck信道对系统性能影响信道对系统性能影响lAck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。1 RX antenna,120km/h 1 path Rayleigh00.050.10.150.20.250.30.35614.4307.2204.8153.6122.9102.487.876.8Final Da
16、ta Rate(after ACK),kbpsProb(rate)Served DRC=76.8 kbps关键技术之六：反向信道增强关键技术之六：反向信道增强l使用反向导频信道，AN可使用相干解调；l使用定长帧结构（16slots），低码率的Turbo编码（1/2和1/4）；l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；l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。反向信道速率与反向信道速率与RA子信道子信道lRA子信道是AN用来通知AT反向信道的
17、忙闲程度当反向信道拥挤时RAB置1，空闲时RAB置0AT通过监视RA信道可以动态调整自己的反向发送速率当反向闲时终端会按一定的概率往上调整自己的发送速率；当反向忙时终端会按一定的概率往下调整自己的发送速率。NotBusy9.6kbps19.2kbps153.6kbpsP138.4kbps76.8kbpsP2P3P4Busy9.6kbps19.2kbps153.6kbpsq138.4kbps76.8kbpsq2q3q4课程大纲课程大纲lEVDO Rel 0 的关键技术lEVDO Rel 0 存在的问题和解决lEVDO Rev A 的新关键技术EVDO设计初衷和需求发展设计初衷和需求发展lEVDO
18、 设计初衷：仅为满足高速无线数据业务需求l用户需求的发展：多样化的业务上行业务高速率数据和语音并发更高效率的资源利用EVDO A的技术改进的技术改进lEVDO A的目标：提高反向链路吞吐量提高前向链路利用率增强对于QOS的支持完善1x/DO的双模操作EVDO A新的增强特性新的增强特性l底层的增强物理层l对QoS敏感业务有更好的支持l更高的频谱利用效率l更高的峰值速率MAC层l控制信道、接入信道的快速接入l上层的增强多流数据应用协议电路服务通知协议课程大纲课程大纲lEVDO Rel 0 的关键技术lEVDO Rel 0 的问题和解决lEVDO Rev A 的新关键技术关键技术的演进关键技术的演
19、进lEVDO A是对EVDO 0的演进，部分关键技术是在原有基础上的增强，部分关键技术是新增l关键技术增强，如：前向时分复用虚拟软切换自适应编码与调制l新增关键技术，如：反向链路ARQ反向资源控制快速连接建立EVDO A新关键技术提纲新关键技术提纲lEVDO A的新关键技术非常多，重要的有反向链路ARQ*反向资源控制*无缝虚拟软切换*快速连接*多用户包交叉寻呼新关键技术之一：反向链路新关键技术之一：反向链路ARQl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
20、送完成l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前向前向ARQ的类型的类型l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l三种不同类型的ARQ比特分别针对不同的情况反向数据包发送正常结束反向数据包发送提前结束反向链路提前终止反向链路提前终止AT发送的概率发送的概率l注：A,B,C,D,E是不同的信道环境l思考题：如果该包发送失败，ARQ信道是何种状况？新关
21、键技术之二：反向资源控制新关键技术之二：反向资源控制lEVDO 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）lEVDO 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VoIPEVDO 0的反向速率控制已经无法满足对RoT的控制要求EVDO A引入反向资源控制反向资源控制的几个概念反向资源控制的几个概念lRoT：Rise-over-Thermal热噪抬高量lT2P：Indication of resource usage资源利用率指示lTxT2P：T
22、ransmit Traffic-to-Pilot power ratio发送业务发送业务/导频功率比导频功率比lRoT operation point反向资源控制实现nAN根据收到的功率直接测量RoT，比较判断决定RABnAT根据RAB，T2P，T2PInflow决定TxT2P，并发送T2P算法算法新关键技术之三：无缝虚拟软切换新关键技术之三：无缝虚拟软切换l基于EVDO 0的虚拟软切换技术，并改进l任何时候前向始终用一个扇区传送数据给用户l相关信道：DRC,DSC,DRC Lockl前向发生切换时，并没有中断数据包的发送EVDO 0 Vs.EVDO AnEVDO 0：当DRC Cover 改
23、变时，BS1停止发送数据nEVDO A：当DSC Cover改变时，BS1继续发送数据无缝虚拟软切换的实现机制nEVDO 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。新关键技术之四：快速连接建立新关键技术之四：快速连接建立lEVDO 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：9.6kbpslEVDO 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）反向接入信道n接入信道包长均为1024bit
24、n传送一个接入信道包的时间不一样n不同速率的接入信道使用不同的发射功率前向控制信道nEVDO A引入SSC（子同步控制）信道，大大缩短了接入时长前向短包前向短包lEVDO 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128,4,1024,256,4,1024,512,4,1024lEVDO 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前向速率控制前向速率控制新关键技术之五：多用户包新关键技术之五：多用户包lEVDO 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
25、；lEVDO 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。l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）多用户包与MAC Index新关键技术之六：交叉寻呼nEVDO 0的双网监听模式qEVDO 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。q1X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)。q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。q1X与DO网络共用一套PDSN，保证双模终端两网切换时PPP不断。IS2000 PagingCycle(1
26、.28sec)1xEV-DO Paging cycle(5.12sec)CC cycleEVDO 0双模终端的呼叫状态转移nInitialization 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；nIdle 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 up
27、date、idle handoff。nAccess 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；nTraffic 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 0双网监听模式的优缺点双网监听模式的优缺点l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。l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
28、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的解决方案：交叉寻呼的解决方案：交叉寻呼l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l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。支持交叉寻呼的网络结构支持交叉寻呼的网络结构小结小结&思考题思考题l EVDO 0的关键技术l EVDO A的关键技术，如反向资源控制是如何实现的？l EVDO 0A关键技术的对比，解决了哪些问题？谢谢谢谢!
