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顺向链路适应性调变
1xEV-DO顺向链路提供一系列不同的数据速率。QPSK调变使用在38.4kbps至1.2288Mbps数据率上(除921.6 kbps外),8-PSK调变使用在921.6kbps与1.8432Mbps,而16-QAM使用在1.2288 Mbps与2.4576 Mbps。1xEV-DO顺向链路支持动态的数据速率,进接终端机时常量测信道中的C/I,针对信道的状况,每1.67ms会要求AN适当的传输率。当AN实时地接收到进接终端机要求特定的数据率时,它会以最高可能要求的数据传输率将顺向链路的数据传送出去。1xEV-DO系统在某种程度上,允许进接终端机在低码框错误下进行译码工作。以下为1xEV-DO系统顺向链路适应性调变进行的步骤:
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反向链路
1xEV-DO反向链路和原先的cdma2000系统非常相似,同样有内含的导引信道,且系统允许平行的码信道各别被传送在基频的I与Q信道。但仍有几个关键性的差异需注意,例如在cdma2000中,专属的子信道用来作为顺向链路中快速的功率控制使用。而在1xEV-DO系统中,网络局端设备(基地站或AN)总是会传送它最大的发射功率,因此便没有需要作功率控制。相反的,为了优化链路链接,系统利用速率控制,速率控制则利用增加名为数据传输率信道(Data Rate Channel;DRC)的专属信道来达成。这个信道以每1.667ms的时间发射,并告知网络端现有顺向链路所能支持最快的传输速率;假使在软性交递时,此信道亦可提供网络端,在现有可连接的细胞中,链接链路为最好且其可提供的速率。
进接信道(Access Channel)使用在当进接终端机要与基地站起始一个通讯,或要响应一个进接终端机命令讯息(Access Terminal Directed Message)时。而进接信道是由一个导引信道与一个数据信道组成。一个进接探测讯号(access probe)包括一个前文(preamble),接着跟随着数据封包。在前文传送期间,只有导引信道在发送。在进接信道的数据封包传送期间,则导引信道与数据信道均被发送。在反向链路中,话务信道使用在当进接终端机要传送用户指定的话务,或给AN的上层信令信息。
反向链路之话务信道是由一个导引信道、一个MAC信道、一个确认(ACKnowledgement;ACK)信道与一个数据信道所组成,进接终端机将其相加成后再进行HPSK的调变传送出去。而MAC信道由一个数据传输率信道与一个反向速率指针信道(Reverse Rate Indication;RRI)所构成。反向速率指针信道为使用在当进接终端机须确认网络端在反向话务信道中的传输速率,这允许AN在针对反向传送的信号译码时,不需使用盲蔽式侦测(Blind Detection)方式来得知其数据传输速率。确认信道为使用在当进接终端机要告知AN其是否成功的接收到每一笔数据封包时。
反向链路总容量为200 kbps/sector(大约是IS-95A的2.2倍),这是使用如涡轮编码与从较长的分包大小增益分集(gaining diversity)及导引信道中才能达到。以下是这些反向链路信道的说明:
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导引信道(Pilot channel)
在cdma2000,导引数据的内容以3:1的穿刺(puncture)模式(三个导引位与一个数据位)来载送功率控制位(PCB),穿刺周期为一功率控件组或1.25 msec,而功率控制的数据率为每20ms的码框占16个位。在1xEV-DO,在每个时槽穿刺样本为7:1,经由编码后的导引数据其传输数率约每个码框26.67ms占三个位。导引数据被连续传送在I信道,使用编号为0之Walsh码作为展频之编码,并与反向速率指针(RRI)信道作时间分工,导引/反向速率指针信道的编码架构如(图十)所示。
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确认信道(ACK Channel)
确认信道主要的功能是让进接终端机侦测码框的正确性,只要当进接终端机成功地侦测到带有前文的码框,且这个码框是要传送给它,则确认信道就会被传送出去。由于它使用的是BPSK调变,这代表它的值只有两种,象征进接终端机成功的接收封包或封包错误,其中位「0」代表确认成功 (ACK),而位「1」表示确认错误(NAK),它使用长度为8而编号为4的Walsh码传送1/2时槽在I信道,ACK信道的编码架构如(图十一)所示。
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数据传输率信道(DRC Channel)
数据传输率信道在每个时槽中包含4个位字,这允许服务的AN有16种不同传输率的选择,使用在DRC中不同编号的Walsh码,表示在现役集合(Active Set)中,哪一个细胞或扇形细胞适合传送移送。(图十二)为显示DRC信道的架构。
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数据信道(Data Channel)
在反向链路,数据信道能支持五种数据传输速率,每一级传输率间相差两倍,其中四种传输率是利用变动重复因子来改变传输率,最高传输率是使用涡轮码编码。(图十三)说明数据信道编码的架构。从图中可知,数据信道原始的数据率从9.6kbps至153kbps,再经由1/4或1/2编码率,变成38.4kbps至307.2kbps,之后根据其速率重复一至八次,将最后的速率推至307.2kbps。
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实际上,1xEV-DO系统反向链路的性能预期是和cdma2000系统的相同。(图十四)显示最后的编码架构,I与Q信道的讯号在某种程度上为加成各个信道的结果。最后展频的方式和cdma2000非常相似,也就是使用HPSK。导引/反向速率指针信道、确认信道、数据传输率信道与数据信道一起构成反向话务信道(RTC),长码稍微与早先典型的cdma系统不同,在IS-95与cdma2000中长码产生器是建立在系统时间上,也就是一个连续的频率。在1xEV-DO系统,其长码的种子采用固定的样本,且长码每26.67ms也就是相当于导引信道的周期,则重新产生一次,而I与Q长码使用分开不同的长码屏蔽(Long Code Mask)。
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1xEV-DO的交递
1xEV-DO进接终端机同一时间只有接收来自一个AN的数据,不同于一般CDMA系统的手机是结合来自多个AN的发射能量,1xEV-DO进接终端机能快速的切换与从一个AN到另一个AN的通讯。进接终端机量测来自所有可量测到的导引信道的C/I,且向来自最强导引信号的AN要求服务,此方式依据最佳的服务原则,让进接终端机在任一特定的时间与被请求的AN来通讯。而顺向链路的导引信道提供进接终端机得到快速与精准C/I估计。1xEV-DO反向链路作为软性交递装置的使用,进接终端机的发射讯号可以被一个以上的AN接收,网络端会从这些AN中,选择质量最好的码框。位置更新讯息让AN在链接至PDSN,依然维持与进接终端机PPP状态,因此能根据接收到进接终端机的位置更新讯息,立即重新安排至进接终端机的话务路线。该方法允许进接终端机维持它相同的IP地址且相同的PPP联机,因此容许一个无缝隙的交递。
1xEV-DO至IS-95或1x系统的交递
1x与1xEV-DO网络的网内间运作被定义于TIA标准中的IS-878文件。以下是有关的范例在1x与1xEV-DO系统可能发生的交递情况:
状况一
进接终端机建立数据通话在1xEV-DO射频进接网络(Radio Access Network;RAN)
,当进接终端机闲置时,它可能进行一个1xEV-DO射频进接网络至另一个1xEV-DO射频进接网络间闲置时的交递。
状况二
当进接终端机正在与1xEV-DO系统交换数据,它接收一个传呼针对瞬间从1x系统进来的语音服务。由于进接终端机会周期地监控1x系统的顺向共同信道,它可以接收针对瞬间语音服务的传呼讯息。在这个状况,进接终端机可以有以下的程序:
状况三
当进接终端机正在与1xEV-DO系统交换数据时,它可能接收SMS,因此SMS将在被指配的传呼时槽或广播时槽期间,被进接终端机接收
状况四
当进接终端机正与1xEV-DO系统交换数据时,它可起始一个语音通话在1x系统。在这个状况,进接终端机可有以下的程序:
状况五
进接终端机离开1xEV-DO涵盖的范围而进入了1x系统的涵盖区域,进接终端机进行从1xEV-DO系统至1x系统的进阶网络变更(Access Network Change)动作。
比较1xEV-DO、W-CDMA与cdma2000 1x的服务
1xEV-DO系统的能力已被广泛的测试,并在韩国、日本及美国部份地区已推出服务,它预估可提供三倍于其他系统的容量,但它并无法提供实时语音的服务。W-CDMA是比其他cdma2000系统家族复杂,同时它也有较大的弹性,利用修改编码架构来做优化以符合不同的状况。WCDMA与cdma2000这两个系统已被设计具备有提供语音与数据数据的服务,而1xEV-DO则在数据服务上有较显著的优势。
一般数据或文件的讨论总是集中在系统所能提供个别用户在最佳情况中最高的传输率,通常这种情况是在理想的状况且用户是静止、无其他用户的状况下。一个无线系统要有较好的效能指数(Figure of Merit)需要两个要件:单位扇形细胞系统所能提供的语音用户的数目,与针对数据应用在单位扇形细胞系统所能提供的位传输率。由于1xEV-DO只能载送数据数据,因此第一个效能指数不适合在这个系统中讨论。当在评估一个系统时,则需考虑到系统在众多细胞与其在一个大区域的涵盖状况,还有系统遭受的实际负载与干扰。在此种情况下,cdma2000与W-CDMA在单位带宽下的比较中,基本性能相当接近。而许多人会以根据在技术上的论点争论这容量或性能的问题,因此也许会造成大约10%至20%在容量的变动或误差。
结论
1xEV-DO系统对于系统营运商提供显著的性能与经济效益,该技术使营运商能提供更高阶的数据服务,让它们的频谱与网络资源的使用更有效率,而经由提供高性能封包数据服务,率先超越其他技术来引领无线因特网市场。CDMA2000系列的技术,已超越了ITU对3G的要求。对于1xEV-DO服务,只需针对既有1x的软硬件升级,节省了投资所需的经费,因此在系统营运商提供显著益处。1xEV-DO利用简便使用与无线行动装置,解开了因特网与终端用户间的束缚,让多样的进接终端机提供在移动、可携与固定式的服务。无线网络生活方式,来自下一个因特网的革命,在1xEV-DO的用户上,利用增加他们的生产力与改善他们的生活质量,将有持续积极的效果。而1xEV-DO在CDMA2000完整的结构网下,利用规格统一化的方式,提供完整的工业演进路径。
参考数据:
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