CDMA網(wǎng)絡技術發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

　　伴隨著國內(nèi)運營商的重組，CDMA技術重新受到國內(nèi)業(yè)界的關注。目前，總的來看CDMA技術的演進主要包括以下3個方向。

　　首先，考慮到cdma20001x網(wǎng)絡自身演進的要求，業(yè)界制定了cdma20001x后續(xù)標準。

　　同時，為了滿足系統(tǒng)在現(xiàn)有頻段上擴展無線寬帶數(shù)據(jù)能力以及在無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)上承載各類應用服務(如VoIP/PSVT等)的需要，業(yè)界制定了cdma20001xEV-DO Rev. 0/A/B標準。

　　此外，為了進一步滿足在不同頻段/帶寬上無線寬帶能力的要求和系統(tǒng)演進的需要，業(yè)界基于OFDMA技術制定了UMB(UltraMobileBroadband)標準。

　　cdma20001x技術

　　Cdma20001x是由IS-95A/B演進而來的，并與現(xiàn)有的IS-95A/B系統(tǒng)后向兼容。與IS-95A/B相比，cdma20001x在信道類型、物理信道結構和無線分組接口功能上都有很大的增強，網(wǎng)絡部分則根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c引入了分組交換機制，支持簡單IP和移動IP業(yè)務，支持QoS,服務質(zhì)量，這些技術特點都是為了適應更多、更復雜的第三代業(yè)務。

　　與IS-95A/B相比，cdma20001x具有以下新的技術特點。

　　快速前向功率控制技術：可以進行前向快速閉環(huán)功率控制，與IS-95A/B系統(tǒng)前向信道只能進行較慢速的功率控制相比，大大提高了前向信道的容量。

　　反向?qū)ьl信道：使反向信道也可以做到相干解調(diào)，與IS-95A/B系統(tǒng)反向信道所采用的非相關解調(diào)技術相比可以提高3dB增益，相應的反向鏈路容量提高1倍。

　　快速尋呼信道：極大地減少了移動臺的電源消耗，使移動臺的待機時間提高了50%。

　　前向發(fā)送分集：前向信道采用發(fā)射分集，提高了信道的抗衰落能力，改善了前向信道信號質(zhì)量以提高系統(tǒng)容量。

　　Turbo碼cdma20001x的業(yè)務信道可以采用Turbo碼，以支持更高傳送速率及提高系統(tǒng)容量。

　　輔助碼分信道：使cdma20001x能更靈活地支持分組數(shù)據(jù)業(yè)務。

　　變長的Walsh函數(shù)：使得空中無線接口的資源利用率更高。

　　增強的MAC功能：以支持高效率的高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務。

　　新的接入過程控制方式：目的在于根據(jù)數(shù)據(jù)業(yè)務的突發(fā)性特點，增加了控制保持狀態(tài)和新的增強接入模式，在數(shù)據(jù)業(yè)務QoS和系統(tǒng)資源占用之間尋求折衷與平衡。

　　cdma20001xRev.0

　　cdma20001xRev.0是cdma20001x的最初版本。它可以實現(xiàn)約為IS-95A/B兩倍容量的語音業(yè)務和分組數(shù)據(jù)業(yè)務，數(shù)據(jù)峰值速率可達153.6kbit/s。Rev.0引入了多種模式用于確定對前向基本信道和前向補充信道的功控比特分配的前向快速閉環(huán)功率控制和OTD，正交發(fā)送分集)模式的前向發(fā)送分集技術，支持快速尋呼信道和反向?qū)ьl信道，并可為用戶同時提供多種類型的業(yè)務。

　　cdma20001x后續(xù)版本

　　cdma20001x后續(xù)版本包括Rev.A/B/C/D，它主要是對cdma20001xRev.0進行了增強，其主要增強特性包括以下幾個方面。

　　MEID支持，針對cdma20001x系統(tǒng)從ESN過渡到MEID的需要，在LCM生成和手機尋址方式等方面進行了擴展。

　　針對cdma20001x系統(tǒng)與DO系統(tǒng)互操作的需要，在系統(tǒng)中增加了DO網(wǎng)絡指示和交叉尋呼功能。

　　前反向數(shù)據(jù)能力增強以及前向發(fā)送分集支持。

　　新的公共信道支持，如F-BCCH、F-CCCH、F-CACH、F-CPCCH、R-EACH和R-CCCH等。

　　對呼叫建立過程進行優(yōu)化等。

cdma20001xEV-DO技術

　　cdma20001xEV-DO是業(yè)界推出的第一個高性能、低成本的無線高速數(shù)據(jù)傳輸成熟解決方案，是cdma20001x的增強型技術，它針對支持高速無線互聯(lián)分組數(shù)據(jù)的傳輸進行了優(yōu)化。

　　cdma20001xEV-DO標準現(xiàn)有3個版本，Rev.0、Rev.A和Rev.B，其中Rev.0和Rev.A可支持的前反向峰值速率分別為2.4Mbit/s～153kbit/s和3.1Mbit/s～1.8Mbit/s，而在Rev.B中則可支持高達73.5Mbit/s～27Mbit/s的峰值速率(使用15個1.25M載波)。

　　Rev.0在反向鏈路上的容量大約為每扇區(qū)300kbit/s；在Rev.A中，由于采用了自適應的BPSK、QPSK和8-PSK等多種調(diào)制方式及多種編碼速率和混合ARQ技術，極大地提高了反向鏈路的容量，扇區(qū)吞吐量大約為Rev.0的2倍，達到600kbit/s；在Rev.B中，隨著反向載波數(shù)目的增加，系統(tǒng)的反向數(shù)據(jù)吞吐量也將相應成倍增長。同時，通過在載波間實現(xiàn)自適應調(diào)度和在系統(tǒng)中引入干擾消除、均衡以及接收分集等技術，可以使系統(tǒng)性能在原基礎上實現(xiàn)進一步的提高。

　　1.cdma20001xEV-DORev.0

　　針對數(shù)據(jù)服務突發(fā)性，高速率，非對稱以及時延和QoS要求相對靈活的特點，DORev.0進行了相應的優(yōu)化，在前向鏈路實現(xiàn)了基于分組的調(diào)度，其主要特點和增強特性包括4點。

　　(1)CDMA/TDM前向鏈路

　　DORev.0是專門針對數(shù)據(jù)業(yè)務而優(yōu)化設計的，其前向鏈路在信號傳輸時，對每一用戶均以時分復用的方式在整個扇區(qū)內(nèi)全功率和碼空間發(fā)送，從而使系統(tǒng)能以最大的數(shù)據(jù)吞吐率(峰值可以達到2.4Mbit/s)高速傳輸突發(fā)的數(shù)據(jù)業(yè)務，并提高信號的傳輸質(zhì)量。

　　(2)自適應編碼調(diào)制

　　終端基于通信過程中無線導頻信道的變化情況，將定期上報請求(速率最高可達600Hz)與當前前向鏈路信道條件匹配的服務速率(38.4kbit/s～2.4Mbit/s)，每種服務速率將對應不同的調(diào)制方式(QPSK/8PSK/16QAM)和編碼速率(Turbo編碼，碼率為2/3,1/3,1/5等)組合。

　　自適應編碼調(diào)制結合優(yōu)化的調(diào)度算法使基站可以根據(jù)整個系統(tǒng)的實際情況(信道質(zhì)量及終端所請求的數(shù)據(jù)速率)來確定每一用戶的服務時間和實際傳輸速率，合理地匹配各終端的當前物理信道情況服務其業(yè)務請求。由于多個用戶的信道衰落具有相對獨立性，系統(tǒng)在調(diào)度過程中可以利用多用戶分級增益(MultipleUserDiversity)達到更高的傳輸效率。

　　(3)HARQ(TypeII)

　　用戶的移動和干擾的隨機性使系統(tǒng)在服務用戶與用戶上報時的物理信道情況可能存在誤差，這使用戶在上報請求服務的數(shù)據(jù)速率時相對保守以保證數(shù)據(jù)包的可靠傳輸。

　　DORev.0在前向信道引入了HARQ機制來保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸時匹配用戶當前物理信道的同時達到更高的傳輸效率。

　　首先，系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸時引入了交織(Interlace)機制，系統(tǒng)在傳輸數(shù)據(jù)包時基于Turbo碼可以將編碼后的數(shù)據(jù)包分為若干子數(shù)據(jù)包，每個子信息包中包括數(shù)據(jù)或校驗數(shù)據(jù)，子數(shù)據(jù)包中傳輸時使用非連續(xù)的時隙從而使系統(tǒng)在傳輸同一數(shù)據(jù)包所屬數(shù)據(jù)時可以規(guī)避突發(fā)性的干擾，獲得時間分級增益(TimeDiversity)。

　　同時，用戶接受每個子信息包后，將對接受的數(shù)據(jù)進行部分譯碼并基于譯碼結果對發(fā)送端進行反饋。如果部分譯碼成功，系統(tǒng)將提前終止該數(shù)據(jù)包的傳輸。增量式部分譯碼和提前終止的引入，可以使在用戶進行報收信道估計的情況下保證對系統(tǒng)對信道的匹配從而提高傳輸效率。

　　(4)前向虛擬軟切換

　　當用戶在DO系統(tǒng)中移動時，用戶將選擇當前信號最好的扇區(qū)來進行數(shù)據(jù)傳輸；當用戶檢測到服務扇區(qū)發(fā)生變化時，將及時向系統(tǒng)進行指示并進行虛擬軟切換切換服務扇區(qū)。

　　虛擬軟切換的引入消除了由于系統(tǒng)軟切換所帶來的系統(tǒng)負載，同時可以保證系統(tǒng)在給定相同的前向功率條件下達到最高的傳輸效率。

　　2.Cdma20001xEVDORev.A

　　DORev.A是DORev.0的演進，除了在前反向鏈路數(shù)據(jù)傳輸能力的增強之外，尤其值得一提的是DORev.A針對各種實時業(yè)務及應用，如廣播、VoIP、可視電話、在線游戲、實時多媒體業(yè)務等，進行了專門的設計和優(yōu)化，可以充分、有效地支持上述業(yè)務。

　　DORev.A的主要特點和增強特性包括3個方面。

　　(1)前反向峰值速率大幅度提高

　　與DORev.0相比，在DORev.A中不僅前向鏈路峰值速率從2.4Mbit/s提升到3.1Mbit/s的新高度；更重要的是反向鏈路得到了質(zhì)的提升。隨著增量傳送、靈活的分組長度結合、HybridARQ和更高階調(diào)制等技術在反向鏈路的引入，DO Rev.A實現(xiàn)了反向鏈路峰值速率從DO Rev.0的153.6kbit/s到1.8Mbit/s的飛躍。

　　(2)小區(qū)前反向容量均衡

　　通過在手機中采用雙天線接收分集技術和均衡技術，DORev.A的前向扇區(qū)平均容量可以達到1500kbit/s，較DORev.0(平均小區(qū)容量850kbit/s)提高了75%。DORev.A的反向平均小區(qū)容量也得到大幅度的提升，從DO Rev.0的300kbit/s增加了100%，達到600kbit/s。如果基站上采用4分支接收分集技術，反向平均小區(qū)容量還可進一步提高至1200kbit/s。

　　(3)全面支持QoS

　　與DORev.0相比，DORev.A在QoS支持方面也進行了優(yōu)化，取得了顯著提高，具體體現(xiàn)在以下方面.

　　靈活和有效的QoS控制機制

　　DORev.A中引入了多流機制，使系統(tǒng)和終端可以基于應用的不同QoS要求，對每個高層數(shù)據(jù)流進行資源分配和調(diào)度控制；同時，DORev.A中還提高了反向活動指示信道的傳輸速率，使終端可以實時跟蹤網(wǎng)絡的負載情況。在系統(tǒng)高負載時，保證低傳輸時延數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)傳輸。此外，DORev.A還引入了更多的數(shù)據(jù)傳輸速率和數(shù)據(jù)包格式選擇，使系統(tǒng)可以更靈活地進行調(diào)度。總之，DO Rev.A在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下，可以靈活而有效地滿足不同數(shù)據(jù)流的傳輸要求，從而在一部終端上可以同時支持實時和非實時等多種業(yè)務。

　　低接入時延

　　DORev.A對接入信道和控制信道均進行了優(yōu)化。首先，在接入信道上可以支持更高的傳輸速率和更短的接入前綴，使用戶可以在發(fā)起服務請求時更快地接入網(wǎng)絡；其次，在控制信道上可以支持更短的尋呼周期，使用戶可以較快地響應來自網(wǎng)絡的服務請求；此外，DORev.A高層協(xié)議中引入了三級尋呼周期機制，使終端可以在適配網(wǎng)絡服務情況的同時降低功耗，延長待機時間。這對支持需要頻繁建立和釋放信道的業(yè)務如即按即講(PTT)和即時多媒體通信(IMM)等非常重要。

　　低傳輸時延

　　在進行數(shù)據(jù)傳輸時，DORev.A引入了高容量模式和低時延模式。在低時延模式下可以采用不同的功率來傳輸某數(shù)據(jù)包的各子信息包，對首先傳輸?shù)淖有畔捎幂^高功率發(fā)射，從而使該數(shù)據(jù)包提前終止傳輸?shù)母怕侍岣?，降低了平均傳輸時延。這對支持如VoIP和可視電話等實時業(yè)務十分重要。

　　低切換時延

　　DORev.A中引入了DSC信道，使終端在基于信道情況選擇其他服務小區(qū)時，可以向網(wǎng)絡進行預先指示，提前同步數(shù)據(jù)傳輸隊列，大大降低了前向切換時延。這對支持VoIP和可視電話等實時業(yè)務十分重要且效果顯著。

　　3.cdma20001xEV-DORev.B

　　DORev.B是在DORev.A基礎上的多載波擴展和增強。DORev.B在前向鏈路增加了64-QAM調(diào)制方式和8192比特數(shù)據(jù)包，在單載波(1.25MHz)上系統(tǒng)峰值速率達到4.9Mbit/s。在多載波條件下，DO Rev.B系統(tǒng)所支持的峰值速率將隨著載波數(shù)據(jù)成倍增加，在系統(tǒng)帶寬支持15載波(20MHz)時系統(tǒng)前反向峰值速率將達到73.5～27Mbit/s。

　　多載波系統(tǒng)相對于單載波系統(tǒng)而言，還可以利用無線信道的頻率選擇性(FrequencySelectivity)對用戶的服務請求在多載波上進行聯(lián)合調(diào)度，從而使系統(tǒng)在調(diào)度時獲得時域和頻域的多用戶分級增益，提升系統(tǒng)容量；同時，如果將單載波上的高速數(shù)據(jù)流分解為多載波上中/低速數(shù)據(jù)流進行傳輸，可以獲得更高的HARQ增益和降低終端發(fā)射功率，最終提升系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量。

　　另外，DORev.B系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸引入了對稱模式(前向載波數(shù)等于反向載波數(shù))和非對稱模式(前向載波數(shù)大于反向載波數(shù))。

　　對稱模式下，前向與反向載波將一一映射，系統(tǒng)在成對載波上的數(shù)據(jù)和控制反饋信息的傳輸與DORev.A系統(tǒng)基本相同。

　　非對稱模式下，多個前向載波將映射到一個反向載波，系統(tǒng)將在一個反向信道上傳輸對多個前向載波的控制反饋信息。

　　此外，不同于傳統(tǒng)FDD(FrequencyDivisionDuplex)系統(tǒng)前反向載波頻率采用固定間隔，DORev.B系統(tǒng)引入了前反向載波靈活配對模式(Flexible Duplex簡稱Flex Duplex)以滿足對稱和非對稱模式下不同應用場景的需要。

　　DORev.B系統(tǒng)引入了快速尋呼信道，使系統(tǒng)可以預先向終端指示尋呼到達信息，縮短了中斷在尋呼周期到達時監(jiān)聽系統(tǒng)控制信道的時間。

　　此外，DORev.B系統(tǒng)中還引入了非連續(xù)發(fā)送(DTX)和非接收模式(DRX)。

　　當終端工作在DRX模式時，終端可以只在指定的前向交織時隙接收數(shù)據(jù)而在其他時刻可以關閉接收機。

　　當終端工作在DTX模式時，如果存在子數(shù)據(jù)包需要發(fā)送,終端可以連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)河道頻信道的同時只在指定的時隙發(fā)送其他控制信息；如果沒有子數(shù)據(jù)包需要發(fā)送，終端則可以只在指定的時隙發(fā)送導頻信道以及其他控制信息，而在其他時隙，終端可以關閉發(fā)射機和功放。

　　快速尋呼模式和DTX/DRX的引入可以有效地降低終端在待機和數(shù)據(jù)傳輸時的電源消耗，提高待機和通話時間。

　　UMB技術

　　UMB以OFDMA技術為基礎,專門針對無線移動環(huán)境和實時應用優(yōu)化的移動無線寬帶系統(tǒng),它繼承了DO系統(tǒng)的自適應編碼調(diào)制、HARQ以及QoS控制機制，結合了CDMA、TDM、QOFDMA、LDPC等其他先進技術，同時引入了基于MIMO、SDMA、Beamforming等多天線技術，使系統(tǒng)可以在達到更高傳輸效率的同時經(jīng)濟有效地支持具有各類具有QoS要求的應用。UMB系統(tǒng)在20MHz帶寬中前反向物理鏈路上可以達到的峰值速率為290Mbit/s～70Mbit/s。