CDMA课堂之EVDO物理层及其关键技术、呼叫流程PPT课件.ppt

CDMA课堂之1XEV DO物理层 关键技术和呼叫处理 1xEV DO系统结构 什么是EVDO 一个cdma20001x RTTEVolutiontopacketDataOptimized服务一个源于IS 2000 为分组数据和分组语音优化设计的第三代移动通信系统一个高速CDMA系统 下行3 1Mbps 上行1 8Mbps EVDOA信道基本概念 反向CDM类似于1x反向帧长16个时隙 26 66 Ms1个帧含4个子帧 每个子帧含4个时隙前向TDM帧长256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 反向链路结构 前向链路结构 EVDOA信道结构 思考题 EVDOA与EVDO0在信道上有哪些区别 反向信道结构 反向链路子帧 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 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 DSCAck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 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 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EVDORel0版本里 该信道指示的是反向信道数据速率在EVDORel0版本里 该信道与反向导频信道时分复用 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EVDORel0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 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DSCValue 用于指示选择前向服务扇区DSCLength slots 是DSCValue传送的周期 当DSCValue需要改变时 要等到当前DSCLength周期结束3bit的DSCValue用8个固定的32位Walsh码进行块编码DSC信道数据速率 600 3 DSCLength bps 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 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 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 前向信道结构 前向导频信道 Pilot 数据全 0 使用Walsh码0Cover 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 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 DRCLock 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MACIndex区分RA信道使用固定的MACIndex 4 与其他三个子信道区分 前向MAC信道之RA 该信道RA信道发送RAB比特 ReverseActivityBit 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 前向MAC信道之DRCLock 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 Servingsector 的选择DRCLock信道数据速率为150 DRCLockLength bps 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 EVDO0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 bpsEVDOA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 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 ARQL ARQP ARQ与DRCLock RPC信道时分复用 MAC各子信道的发送方式 DRCLock和RPC分别被调制在I支路和Q支路上 同时发送DRCLock和RPC两个子信道与ARQ以1 3的方式时分复用 MACIndex的使用 MACIndex除了用于区分MAC信道 还用于区分不同用户包的前缀 前向业务信道 相对于EVDO0 EVDOA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 EVDOA前向数据格式 与EVDO0不同的前向数据速率 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ACCSCC256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 信道增强特性与关键技术 EVDOA的很多信道增强特性与其关键技术有着密不可分的关系 是实现关键技术的基础 EVDOA的信道特性必须结合关键技术理解 是一个不可分割的整体 信道增强特性归纳 物理层特性增强前向业务信道 增加了若干种编码方式 提高了前向速率反向业务数据子信道 同上MAC层特性增强前向ARQ子信道 实现了对于反向的资源控制反向DSC子信道 实现了无缝的虚拟软切换 EVDOA的信道结构调整和改变都与协议上某一层的特性相关 是对于EVDO0的改进 EVDO0关键技术大纲 前向时分复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 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activeslot 也有可能处于空闲状态 不发送任何数据 称为idleslot 前向信道时隙结构图 MAC64Chips Pilot96Chips MAC64Chips MAC64Chips Pilot96Chips MAC64Chips Data400Chips Data400Chips Data400Chips Data400Chips MAC64Chips Pilot96Chips MAC64Chips MAC64Chips Pilot96Chips MAC64Chips Slot1024Chips Slot1024Chips ActiveSlot IdleSlot 1timeslot 1 666 msec 2048chips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 前向满功率发送 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 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 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 virtualsofthandoff 在DO系统中 任何一个时刻对同一个AT 最多只有一个扇区 Servingsector 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 servingsector 前向虚拟切换示意图 Serverbeforet1 Serveraftert1 前向虚拟切换示意图 服务扇区选择示意图 虚拟切换实现机制 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 DRCcover和DRCvalue其中DRCCover表示servingsector的选择 DRCValue表示前向速率的选择 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38 4kbps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 速率控制vs功率控制 无线信道增益 1xRTTPowerControl速率固定 功率随着信道条件的变化而变化 1xEV DORateControl功率固定 速率随着信道条件的变化而变化 前向业务信道速率等级 前向速率随信道条件变化图 关键技术之五 HybridARQ HybridARQ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 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 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 一个完整的前向业务包发送流程 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 反向信道速率与RA子信道 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 EVDO设计初衷和需求发展 EVDO设计初衷 仅为满足高速无线数据业务需求用户需求的发展 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 EVDOA的技术改进 EVDOA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 关键技术的演进 EVDOA是对EVDO0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 EVDOA新关键技术提纲 EVDOA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ARQ 回顾EVDO0 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 前向ARQ的类型 前向ARQ子信道三种不同的确认 3bit H ARQ HybridARQ 对前三个子包进行确认L ARQ LastARQ 对最后一个子包进行确认P ARQ PacketARQ 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 反向数据包发送正常结束 反向数据包发送提前结束 新关键技术之二 无缝虚拟软切换 基于EVDO0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 DRCLock前向发生切换时 并没有中断数据包的发送 EVDO0Vs EVDOA EVDO0 当DRCCover改变时 BS1停止发送数据EVDOA 当DSCCover改变时 BS1继续发送数据 EV DO协议 分组数据协议栈 UATI分配流程 接入认证流程 在ANAAA服务器上存储有用户开户时的username password 手机上存有相同的username password对 以及分配的标识号