CDMA无线网络优化技术基础培训：EVDO部分.ppt

1、CDMA无线网络优化技术基础培训EV DO部分,174,目标,了解EV DO 技术发展 掌握EV DO 的网络结构 掌握EV DO 前反向信道 掌握EV DO 的关键技术 掌握EV DO 数据业务流程,学习完本章内容，您应该能够：,175,目录,EV DO网络结构 EV DO的物理信道 EV DO的关键技术 EV DO数据业务流程,176,更高的频谱效率和网络容量. 更高的分组数据速率. 更丰富的业务类型. 平滑向3G过渡.,CDMA发展历程,177,CDMA2000 1X Evolution Data Optimized 能够提供更高的无线分组数据速率,什么是1X EV-DO,178,EV

2、DO网络架构,179,接口信息,EV-DO Rev. A接口信息,180,回顾,EV DO Rev.A数据业务上下行速率是多少？ EV DO网络与1X网络有什么不同？ EV DO网络各网元功能及接口,181,目录,EV DO网络结构 EV DO的物理信道 EV DO的关键技术,182,EV-DO Rev. A前向包含的信道类型,前向信道,183,前向链路帧/时隙结构,184,Pilot 全“0”，AT用来捕获系统、定时以及C/I计算等 Medium Access Control(MAC) (1) RPC：用于反向功率控制 (2) DRC Lock Channel：为具体用户锁定反向链路 (3)

3、 RAB：Reverse Activity Bit，反向负载情况 (4) ARQ：用来表示BS是否正确解调反向Packet Traffic Channel (1) 分配给每一个激活用户(MAC Index) (2) 可变速率: 4.8 Kbps to 3.1 Mbps Control Channel (1) 38.4 Kbps (MAC Index 3) (2) 76.8 Kbps (MAC Index 2),前向信道作用,185,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

4、通过导频信道完成对无线信道环境的预测估计；,前向导频信道：Pilot,186,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） Rev.A的MAC信道引入PDMA，以支持低速率、时延敏感业务 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,前向媒体接入控制信道：MAC,187,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

5、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,前向MAC信道之 RA,188,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在前向虚拟切换时服务扇区（Serving sector）的选择 DRCLock信道数据速率为150/DRCLock Length（bps） 通知AT能否使用该扇区的前向业务信道。若AN无法解析反向DRC Value 信息，则DRC Lock=1，通知AT到其它基站，否则可以使用该扇区的前向 业务信

6、道,前向MAC信道之 DRC Lock,189,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 Rev.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 Rev.0 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(码分）,前向MAC信道之 RPC,190,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,前向MAC

7、信道之ARQ,191,相对于EVDO Rev.0，EVDO Rev.A增加Subtype2，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 Subtype0和1数据包格式有1024bits、2048bits、3072bits、4096bits，与Rev.0相同 Subtype2数据包格式有128bits、256bits、512bits、1024bits、2048bits、3072bits、4096bits和5120bits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,前向业务信道,192,与EVDO Rev.0不同的前向数据速率,E

8、VDO Rev.A前向数据格式,193,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 SCC包长1024bits，速率；ACC包长128、256、512、1024bits，速率19.2、38.4或76.8kbps 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）,子同步控制信道是同步信道的一种特例，与SCC相同包结构，可传输寻呼消息，以减少连接时延,前向控制信道：Control,194,反向信道结构,反向信道,195,反向业务信道分布,不同信道之间，既有时分，也有码分,1

9、96,Subtype0接入信道前缀为16个时隙,Subtype1和2接入信道前缀可为4个时隙，减少连接建立时间,反向信道之：接入信道,197,反向业务信道,反向业务信道各子信道作用： 导频子信道（Pilot）：反向信道估计和反向功率控制 辅助导频子信道（Auxiliary Pilot） ：反向信道负载估计 媒体接入子信道（MAC） ：RRI, DRC, DSC Ack子信道：指示是否已解调前向包 数据子信道（Data） ：发送用户业务信息,198,全“0”的未调制序列 在数据包过长时（超过AuxiliaryPilotChannelMinPayload），利用辅助导频子信道做信道估计 辅助导频在

10、负载超过门限之前的半个时隙发送 发送功率由AuxPilotChannelGain定义，与Data信道增益相关,辅助导频子信道,199,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,反向MAC信道之：RRI,200,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 Rev.A支持Null-rate DRC，即终端可接收低于最低速率发送的数据包 在恶劣信

11、道环境下DRC可映射到较低DRC，有效减小物理层PER 思考题：DRC信道控制的是下行还是上行速率？(下行）,反向MAC信道之：DRC,201,数据资源控制子信道 告知AN所选定的前向服务扇区 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值在发送后的1个时隙后有效 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） DSC在1个

12、时隙的后半个时隙发送,反向MAC信道之：DSC,202,ACK信道响应前向业务包是否接收成功，以提前结束H-ARQ “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,反向业务信道之：ACK,203,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,反向业务信道之：Data,204,由于反向ARQ，反向数据速率从最低4.8kbps到1843.2kbps,反向业务信道数据速率,205,目录,EV DO网络结构 EV DO的物理信道 EV DO的关键技术,206,前向时分复

13、用 比例公平调度算法 前向虚拟切换 自适应编码与调制 Hybrid-ARQ 反向信道增强,EVDO Rev.0 关键技术大纲,207,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）。,关键技术之一：前向信道时分复用,208,前向满功率发送,209,1. 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

14、下所有用户尽可能公平； 扇区总吞吐量尽可能最大；,关键技术之二：比例公平调度算法,210,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,比例公平调度算法：P-Fair Scheduler,211,Server before t1,Server after t1,关键技术之三:前向虚拟切换,212,服务扇区选择示意图,213,虚拟软切换的机制： 每个处于连接状态的A

15、T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serving sector的选择，DRC Value表示前向速率的选择。,虚拟切换实现机制,214,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。 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

16、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。,关键技术之四：自适应编码与调制,215,前向业务信道速率等级,216,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

17、，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。,关键技术之五：Hybrid ARQ,217,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。,多时隙包正常发送结束,218,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。,多时隙包提前发送结束,219,一个完整的前向

18、业务包发送流程,220,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。,Ack信道对系统性能影响,221,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。,关键技术之六：反向信道增强,222,RA子信道是AN用来通知AT反向信道的忙闲程度 当反向信道拥挤时RAB

19、置1，空闲时RAB置0 AT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。,反向信道速率与RA子信道,223,EVDO Rev.A是对EVDO Rev.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 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 新增关键技术，如： 反向链路ARQ 反向资源控制 快速连接建立,关键技术的演进,224,回顾EVDO Rev.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

20、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,新关键技术之一：反向链路ARQ,225,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,前向ARQ的类型,226,EVDO Rev.A的反向峰值速率相对于EVDO Rev.0有较大幅

21、度的提升（1.8Mbps Vs 153.6kbps） EVDO Rev.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 Rev.0的反向速率控制已经无法满足对RoT的控制要求 EVDO Rev.A引入反向资源控制,新关键技术之二：反向资源控制,227,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 r

22、atio 发送业务/导频功率比 RoT operation point,反向资源控制的几个概念,228,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,反向资源控制实现,229,T2P算法,230,基于EVDO Rev.0的虚拟软切换技术，并改进 任何时候前向始终用一个扇区传送数据给用户 相关信道： DRC, DSC, DRC Lock 前向发生切换时，并没有中断数据包的发送,新关键技术之三：无缝虚拟软切换,231,EVDO Rev.0：当DRC Cover 改变时，BS1停止发送数据 EVDO Rev.A：当DSC Co

23、ver改变时，BS1继续发送数据,EVDO Rev.0 Vs. EVDO Rev.A,232,EVDO Rev.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。,无缝虚拟软切换的实现机制,233,EVDO Rev.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 Rev.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）,新关键技术之四：快速连接建立,234,接入信道

24、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,反向接入信道,235,EVDO Rev.A引入SSC（子同步控制）信道，大大缩短了接入时长,前向控制信道,236,EVDO Rev.A前向控制信道包不仅兼容EVDO Rev.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 Rev.0的控制信道传输平均时延为128 时隙，而EVDO Rev.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,前向短包,237,EVDO Rev.0中，一个

25、物理层包只能包含一个用户的数据，每个用户分别调度； EVDO Rev.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）,新关键技术之五：多用户包,238,多用户包与MAC Index,239,EVDO Rev.0的双网监听模式 EVDO Rev.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。,新关键技术之六：交叉寻呼,240,Initialization state：双模终端