網(wǎng)絡(luò )技術(shù)讀書(shū)報告
網(wǎng)絡(luò )技術(shù)讀書(shū)報告
CDMA系統是一個(gè)自干擾系統，某個(gè)用戶(hù)相對于其他用戶(hù)來(lái)說(shuō)就是干擾，每個(gè)小區也會(huì )對其他小區構成干擾，尤其是同頻相鄰小區，干擾越大，負載越高，小區覆蓋范圍越小，反之干擾越小，負載越低，小區覆蓋半徑越大。因此，處于動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中的小區，容量也是變化的，具有很大的不確定性，跟具體應用環(huán)境、客觀(guān)條件以及系統提供的服務(wù)質(zhì)量相關(guān)聯(lián)，尤其是前向容量的分析是一個(gè)復雜且關(guān)系到網(wǎng)絡(luò )指標的重要內容。本文從協(xié)議標準的角度來(lái)考察cdma20001x及EV-DO的容量，分析容量跟哪些因素緊密相關(guān)。
cdma20001x容量
1.無(wú)線(xiàn)配置
無(wú)線(xiàn)配置是cdma2000與IS-95系統的重要區別。無(wú)線(xiàn)配置（RC：radio configuration）是一系列通過(guò)物理層參數（如傳輸速率、調制方式及擴頻因子等）標識的前向業(yè)務(wù)信道的集合。前向無(wú)線(xiàn)配置（RC：radio configuration）共有9種：1～9。反向無(wú)線(xiàn)配置（RC：radio configuration）共有6種：1～6。無(wú)論前向還是反向RC1、RC2都是分配給IS-95。此外前向RC6至RC9分配給cdma20003x，RC3、RC4及RC5分配給cdma20001x。反向RC3、RC4分配給cdma20001x，RC5、RC6分配給cdma2000 3x。這里只重點(diǎn)介紹cdma2000 1x。
(1)前向無(wú)線(xiàn)配置
RC3的主要特點(diǎn)是：最大速率153.6kbit/s，QPSK調制，卷積碼的R=1/4，提供8kbit/s的語(yǔ)音源速率，只能采用Walsh64；
RC4的主要特點(diǎn)是：最大速率307.2kbit/s，QPSK調制，卷積碼的R=1/2，提供8kbit/s的語(yǔ)音源速率，可采用Walsh128；
RC5的主要特點(diǎn)是：最大速率230.4kbit/s，QPSK調制，卷積碼的R=1/4，提供13kbit/s的語(yǔ)音源速率，只能采用Walsh64；
RC513kbit/s的語(yǔ)音源速率，占用無(wú)線(xiàn)資源大，因此目前沒(méi)有采用。那么就只有RC3、RC4了。從上面的描述可以看出，RC3采用了Walsh64，抗干擾能力強（卷積碼的R=1/4，冗余度高），而RC4采用Walsh128，抗干擾能力相對弱（卷積碼的R=1/2，冗余度低），目前的聯(lián)通現網(wǎng)采用的就是RC3的配置。
(2)反向無(wú)線(xiàn)配置
RC3的主要特點(diǎn)是，最大速率153.6kbit/s，OQPSK調制（手機的功控能力差，OQPSK是防止過(guò)零點(diǎn)的一種方法），卷積碼的R=1/4，提供8kbit/s的語(yǔ)音源速率；
RC4的主要特點(diǎn)是：最大速率230.4kbit/s，OQPSK調制，卷積碼的R=1/4，提供13kbit/s的語(yǔ)音源速率；
RC413kbit/s的語(yǔ)音源速率，占用無(wú)線(xiàn)資源大，因此目前沒(méi)有采用，只采用RC3了。
2.前向容量分析
Walsh碼的自相關(guān)為1，互相關(guān)為0，cdma20001x利用其良好的自相關(guān)性，將Walsh碼與下行信道緊密結合，用Walsh碼區分信道。由于采用RC3配置，即下行采用Walsh64，即有64個(gè)下行信道，每個(gè)信道的傳輸速率是9.6kbit/s。下行信道中，有系統必不可少的公共信道，如：一個(gè)導頻信道，占用walsh0；一個(gè)同步信道，占用walsh32；一個(gè)尋呼信道，占用walsh1。因此只剩下61個(gè)可提供業(yè)務(wù)的walsh碼道。
從語(yǔ)音業(yè)務(wù)的角度看，理想狀態(tài)的理論極限值是61個(gè)，即64個(gè)碼道扣除公共信道外的碼道，但在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò )中，只能支持35個(gè)左右的語(yǔ)音業(yè)務(wù)，這是由于網(wǎng)絡(luò )干擾程度決定的。據最新標準研究公布，如果cdma20001x采用干擾消除技術(shù)后，可將單小區的網(wǎng)絡(luò )容量提升至50甚至更高。
從數據業(yè)務(wù)的角度分析，cdma20001x采用了補充信道-SCH。正是由于這一信道的引入，使得前反向的數據傳輸速率增加至153.6kbit/s。在進(jìn)行前向的數據傳輸時(shí)，用戶(hù)獲得的速率與使用的Walsh碼息息相關(guān)。前向64階Walsh碼的信道傳輸速率是9.6kbit/s，因此獲得153.6kbit/s的數據速率，需要使用4階的Walsh碼，但是導頻信道、同步信道以及尋呼信道必須存在，而且是固定的walsh碼道。如上所述，因此理論上可分配給153.6kbit/s的數據業(yè)務(wù)的Walsh4碼字最多2個(gè)。當然從目前的情況看，語(yǔ)音業(yè)務(wù)還是能保證營(yíng)業(yè)收入的主要來(lái)源，因此單載頻中配置2個(gè)walsh4碼字給數據業(yè)務(wù)的可能性不大。
3.反向容量分析
Walsh碼除了區分信道外，另一個(gè)重要應用是抗干擾。從walsh碼的產(chǎn)生原則分析，一個(gè)walsh碼如果出錯，出錯的位數必須為N/2（如果是walsh64，則意味著(zhù)錯32位），才可能產(chǎn)生干擾，否則不會(huì )，因此Walsh碼在下行區分信道，但在上行作為擴頻碼，進(jìn)行擴頻，同樣采用的是Walsh64。
但是上行的容量跟Walsh無(wú)關(guān)。其實(shí)，從無(wú)線(xiàn)通信的原理來(lái)看，上行的容量一般是受限于上行負載的水平，主要是要求系統工作在一個(gè)穩定的狀態(tài)，一般表現為手機的發(fā)射功率過(guò)低或者基站的解碼靈敏度過(guò)低。隨著(zhù)同時(shí)接入用戶(hù)數的增加，干擾也愈大，基站的接收靈敏度在某一時(shí)刻便會(huì )達到臨界狀態(tài)，無(wú)法正確地解調手機的信號。因此整個(gè)上行容量（語(yǔ)音還是數據）跟實(shí)際的應用環(huán)境息息相關(guān)。
cdma20001xEV-DO系統分析
cdma20001xEV-DO有Rev0，RevA兩個(gè)版本。Rev0的設計初衷是為了提供非對稱(chēng)的高速分組數據業(yè)務(wù)。它的前向鏈路采用了HARQ、多用戶(hù)分集、自適應速率調整、虛擬軟切換和自適應調制編碼等多種關(guān)鍵技術(shù)，獲得了良好的前向平均吞吐量，峰值速率高到2.4Mbit/s，但是，隨著(zhù)多媒體數據業(yè)務(wù)的發(fā)展，如時(shí)延敏感的對稱(chēng)性業(yè)務(wù)VoIP、PTT、視頻電話(huà)、無(wú)線(xiàn)游戲等Rev0暴露出不足：反向吞吐量不足以開(kāi)展多種應用；反向速率相對于前向速率偏小，限制了對稱(chēng)性數據業(yè)務(wù)的應用。為解決上述問(wèn)題，RevA應運而生。除了將前向鏈路峰值速率提高到3.072Mbit/s之外，最大的改進(jìn)是將反向鏈路的峰值速率提高到1.8Mbit/s。同時(shí)，cdma20001xEV-DORevA在反向物理鏈路實(shí)現中引入高階調制和HARQ技術(shù)，并通過(guò)反向MAC的流體控制機制精確控制反向鏈路的T2P，進(jìn)而提升ROT 控制門(mén)限，大幅提高反向鏈路的傳送速率和容量，同時(shí)進(jìn)一步改善前向鏈路吞吐量，以支持對稱(chēng)性寬帶多媒體業(yè)務(wù)，適應分組數據業(yè)務(wù)發(fā)展對系統容量的要求。
1．關(guān)鍵技術(shù)
cdma20001xEV-DORevA相對Rev0以及cdma20001x來(lái)講，采用一系列的新技術(shù)，來(lái)提高前反向數據速率主要如下。
下行時(shí)分復用：充分發(fā)揮共享的優(yōu)勢，下行選擇在不同的時(shí)間上給不同用戶(hù)傳輸數據。 增強的接入信道：RevA將接入信道速率由原來(lái)的9.6kbit/s提高到19.2kbit/s以及38.4kbit/s，縮短用戶(hù)接入時(shí)延，提升用戶(hù)感受。
自適應調制和編碼，系統根據無(wú)線(xiàn)環(huán)境，自動(dòng)匹配調制方式及編碼方式，靈活應對無(wú)線(xiàn)環(huán)境的變化。最大限度地利用系統的功率資源，即全功率發(fā)射的方式，以自適應的調制編碼技術(shù)代替傳統的功率控制技術(shù)。
HARQ重傳次數在傳輸格式中進(jìn)行了明確的定義，每一個(gè)重傳時(shí)隙的間隔也是固定的，所標稱(chēng)的速率是傳輸數據包大小與傳輸時(shí)隙數所用時(shí)間的比值，即“提前終止”技術(shù)。 快速多用戶(hù)調度：下行資源處于動(dòng)態(tài)共享狀態(tài)，調度時(shí)主要基于信道條件，同時(shí)考慮等待發(fā)射的數據量以及業(yè)務(wù)的優(yōu)先級等情況，并充分發(fā)揮AMC和HARQ的管理特性，實(shí)現無(wú)線(xiàn)資源的合理分配。
快速小區選擇：RevA中引入了DSC信道，提前進(jìn)行切換準備，取消了由于切換導致的數據傳送中斷，實(shí)現了無(wú)縫虛擬軟切換，有效保證時(shí)延敏感類(lèi)的如VoIP等業(yè)務(wù)。
2.前向容量分析
(1)數據傳輸格式
表1給出了DORevA采用的前向數據傳輸的參數列表，第一列為傳輸格式，如
(128,16,1024)，128代表傳輸數據的包大小，即128bit，16代表傳輸所需的solt，1024代表preamble的長(cháng)度。第二列代表編碼的速率，第三列是調制方式，第四列是最終的速率。由此可見(jiàn)，RevA不同速率采用不同大小的物理層包，不同的調制方式，不同的傳送slot數
。
2008年8月7日 11:19 通信世界周刊 作 者：中國電信廣州研究院 朱紅梅
表1DORevA前向數據傳輸參數列表
舉例如下：對于(128,16,1024)的格式，它的數據速率計算方法：128bit/
�。�16x1.667ms）=4.8kbit/s。最后兩行是RevA新引入的特性，由此可見(jiàn)，RevA的最大速率為5120bit/（1x1.667ms）=3072kbit/s。
析RevA的容量，實(shí)際上，它的速率不可能達到3072.0kbit/s，因為即使無(wú)線(xiàn)環(huán)境足夠好，但是為了系統的可靠性以及正確解碼，系統的控制信道是周期性出現的，RevA標準規定控制信道的出現周期為256slot（426.67ms），同時(shí)每個(gè)周期中必須有一個(gè)SC（Synchronous Control Channel Capsule：同步膠囊），這就意味著(zhù)在多slot下，如256slot、5120bit的數據里一定包含控制信息，而不可能全部為數據信息，這樣數據速率就會(huì )下降，但是下降的程度很大程度上是跟無(wú)線(xiàn)環(huán)境緊密相關(guān)。
(2)MAC-index的使用，具體分配如表2所示。
RevA下行不直接采用walsh來(lái)區分用戶(hù)，而是引入了MAC-index的概念，MAC-index共128個(gè)，每個(gè)都與確定的Walsh碼相對應。
表2MAC–index分配一覽表
在128個(gè)MAC-index中，從上表格可見(jiàn)，只有114個(gè)MC-index可用，當然如果MAC-index5不用做廣播而用作業(yè)務(wù)，可有115個(gè)。當然這些都是從理論的角度來(lái)分析，實(shí)際的系統不可能提供如此多的用戶(hù)，否則網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量惡化，用戶(hù)感受下降。
3.反向容量分析
DoA反向數據發(fā)送格式及等效數據速率如表3所示。第一列是數據包大小，第二列是數據包傳輸格式，B代表BPSK，Q代表QPSK，E代表8PSK，后面的數字代表walsh的長(cháng)度，而Q4Q2說(shuō)明I/Q之路的傳輸。第3大列是等效速率，由于反向采用
4-slotinterlacing的方式，即前后兩次數據傳輸要間隔4個(gè)slot，所以有4、8、12、16的概念，當然時(shí)隙越長(cháng)，速率越低，因此當4-slot中止時(shí)，它對應的最大速率為1843.2kbit/s。
表3DoA反向數據發(fā)送格式及等效數據速率
當然這個(gè)也是理論分析，實(shí)際的應用也是跟無(wú)線(xiàn)環(huán)境緊密相關(guān)。
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