網(wǎng)絡(luò)技術(shù)讀書(shū)報(bào)告
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CDMA系統(tǒng)是一個(gè)自干擾系統(tǒng)，某個(gè)用戶(hù)相對(duì)于其他用戶(hù)來(lái)說(shuō)就是干擾，每個(gè)小區(qū)也會(huì)對(duì)其他小區(qū)構(gòu)成干擾，尤其是同頻相鄰小區(qū)，干擾越大，負(fù)載越高，小區(qū)覆蓋范圍越小，反之干擾越小，負(fù)載越低，小區(qū)覆蓋半徑越大。因此，處于動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中的小區(qū)，容量也是變化的，具有很大的不確定性，跟具體應(yīng)用環(huán)境、客觀條件以及系統(tǒng)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(fù)雜且關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)的重要內(nèi)容。本文從協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)的重要區(qū)別。無(wú)線(xiàn)配置（RC：radio configuration）是一系列通過(guò)物理層參數(shù)（如傳輸速率、調(diào)制方式及擴(kuò)頻因子等）標(biāo)識(shí)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(diào)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(diào)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(diào)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(qiáng)（卷積碼的R=1/4，冗余度高），而RC4采用Walsh128，抗干擾能力相對(duì)弱（卷積碼的R=1/2，冗余度低），目前的聯(lián)通現(xiàn)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(diào)制（手機(jī)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(diào)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(jié)合，用Walsh碼區(qū)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(tǒng)必不可少的公共信道，如：一個(gè)導(dǎo)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(jù)最新標(biāo)準(zhǔn)研究公布，如果cdma20001x采用干擾消除技術(shù)后，可將單小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)容量提升至50甚至更高。
從數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的角度分析，cdma20001x采用了補(bǔ)充信道-SCH。正是由于這一信道的引入，使得前反向的數(shù)據(jù)傳輸速率增加至153.6kbit/s。在進(jìn)行前向的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)速率，需要使用4階的Walsh碼，但是導(dǎo)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(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的Walsh4碼字最多2個(gè)。當(dāng)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(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的可能性不大。
3.反向容量分析
Walsh碼除了區(qū)分信道外，另一個(gè)重要應(yīng)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(cuò)，出錯(cuò)的位數(shù)必須為N/2（如果是walsh64，則意味著錯(cuò)32位），才可能產(chǎn)生干擾，否則不會(huì)，因此Walsh碼在下行區(qū)分信道，但在上行作為擴(kuò)頻碼，進(jìn)行擴(kuò)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(fù)載的水平，主要是要求系統(tǒng)工作在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，一般表現(xiàn)為手機(jī)的發(fā)射功率過(guò)低或者基站的解碼靈敏度過(guò)低。隨著同時(shí)接入用戶(hù)數(shù)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(dá)到臨界狀態(tài)，無(wú)法正確地解調(diào)手機(jī)的信號(hào)。因此整個(gè)上行容量（語(yǔ)音還是數(shù)據(jù)）跟實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境息息相關(guān)。
cdma20001xEV-DO系統(tǒng)分析
cdma20001xEV-DO有Rev0，RevA兩個(gè)版本。Rev0的設(shè)計(jì)初衷是為了提供非對(duì)稱(chēng)的高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。它的前向鏈路采用了HARQ、多用戶(hù)分集、自適應(yīng)速率調(diào)整、虛擬軟切換和自適應(yīng)調(diào)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，隨著多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展，如時(shí)延敏感的對(duì)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(yīng)用；反向速率相對(duì)于前向速率偏小，限制了對(duì)稱(chēng)性數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的應(yīng)用。為解決上述問(wèn)題，RevA應(yīng)運(yùn)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(xiàn)中引入高階調(diào)制和HARQ技術(shù)，并通過(guò)反向MAC的流體控制機(jī)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(duì)稱(chēng)性寬帶多媒體業(yè)務(wù)，適應(yīng)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展對(duì)系統(tǒng)容量的要求。
1．關(guān)鍵技術(shù)
cdma20001xEV-DORevA相對(duì)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(shù)據(jù)速率主要如下。
下行時(shí)分復(fù)用：充分發(fā)揮共享的優(yōu)勢(shì)，下行選擇在不同的時(shí)間上給不同用戶(hù)傳輸數(shù)據(jù)。 增強(qiáng)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(yīng)調(diào)制和編碼，系統(tǒng)根據(jù)無(wú)線(xiàn)環(huán)境，自動(dòng)匹配調(diào)制方式及編碼方式，靈活應(yīng)對(duì)無(wú)線(xiàn)環(huán)境的變化。最大限度地利用系統(tǒng)的功率資源，即全功率發(fā)射的方式，以自適應(yīng)的調(diào)制編碼技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的功率控制技術(shù)。
HARQ重傳次數(shù)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(biāo)稱(chēng)的速率是傳輸數(shù)據(jù)包大小與傳輸時(shí)隙數(shù)所用時(shí)間的比值，即“提前終止”技術(shù)。 快速多用戶(hù)調(diào)度：下行資源處于動(dòng)態(tài)共享狀態(tài)，調(diào)度時(shí)主要基于信道條件，同時(shí)考慮等待發(fā)射的數(shù)據(jù)量以及業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)等情況，并充分發(fā)揮AMC和HARQ的管理特性，實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)資源的合理分配。
快速小區(qū)選擇：RevA中引入了DSC信道，提前進(jìn)行切換準(zhǔn)備，取消了由于切換導(dǎo)致的數(shù)據(jù)傳送中斷，實(shí)現(xiàn)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(shù)據(jù)傳輸格式
表1給出了DORevA采用的前向數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮?shù)列表，第一列為傳輸格式，如
(128,16,1024)，128代表傳輸數(shù)據(jù)的包大小，即128bit，16代表傳輸所需的solt，1024代表preamble的長(zhǎng)度。第二列代表編碼的速率，第三列是調(diào)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(diào)制方式，不同的傳送slot數(shù)
。
2008年8月7日 11:19 通信世界周刊 作 者：中國(guó)電信廣州研究院 朱紅梅
表1DORevA前向數(shù)據(jù)傳輸參數(shù)列表
舉例如下：對(duì)于(128,16,1024)的格式，它的數(shù)據(jù)速率計(jì)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(dá)到3072.0kbit/s，因?yàn)榧词篃o(wú)線(xiàn)環(huán)境足夠好，但是為了系統(tǒng)的可靠性以及正確解碼，系統(tǒng)的控制信道是周期性出現(xiàn)的，RevA標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定控制信道的出現(xiàn)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），這就意味著在多slot下，如256slot、5120bit的數(shù)據(jù)里一定包含控制信息，而不可能全部為數(shù)據(jù)信息，這樣數(shù)據(jù)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(qū)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(duì)應(yīng)。
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(dāng)然如果MAC-index5不用做廣播而用作業(yè)務(wù)，可有115個(gè)。當(dāng)然這些都是從理論的角度來(lái)分析，實(shí)際的系統(tǒng)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(shù)據(jù)發(fā)送格式及等效數(shù)據(jù)速率如表3所示。第一列是數(shù)據(jù)包大小，第二列是數(shù)據(jù)包傳輸格式，B代表BPSK，Q代表QPSK，E代表8PSK，后面的數(shù)字代表walsh的長(zhǎng)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(shù)據(jù)傳輸要間隔4個(gè)slot，所以有4、8、12、16的概念，當(dāng)然時(shí)隙越長(zhǎng)，速率越低，因此當(dāng)4-slot中止時(shí)，它對(duì)應(yīng)的最大速率為1843.2kbit/s。
表3DoA反向數(shù)據(jù)發(fā)送格式及等效數(shù)據(jù)速率
當(dāng)然這個(gè)也是理論分析，實(shí)際的應(yīng)用也是跟無(wú)線(xiàn)環(huán)境緊密相關(guān)。
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