cdma2000空中技術(shù)演進的探討

　　
　　摘要　文章從技術(shù)先進性、支持業(yè)務(wù)情況、標(biāo)準(zhǔn)體系完備性、與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的兼容性、設(shè)備和市場情況、前景等多個方面對比現(xiàn)有cdma2000空中技術(shù)，并對新一代空中技術(shù)的發(fā)展情況進行了介紹。

1、概述

　　cdma2000系列標(biāo)準(zhǔn)主要由3GPP2負責(zé)制定，與由3GPP負責(zé)的WCDMA網(wǎng)絡(luò)相比，cdma2000的發(fā)展和演進有以下兩個主要特點：

(1)模塊化劃分。cdma2000網(wǎng)絡(luò)從功能上可以分為接入網(wǎng)和核心網(wǎng)兩大部分(以及連接兩者的A接口)，在3GPP2中，接入網(wǎng)也就是無線技術(shù)的演進與核心網(wǎng)的演進是分階段、各自獨立進行的，這與3GPP的成套標(biāo)準(zhǔn)的演進如R99、R4、R5、R6……截然不同。模塊化設(shè)計和演進使得cdma2000網(wǎng)絡(luò)更加靈活，更具使用性，為運營商提供了靈活的選擇。從cdma2000發(fā)展看，3GPP2制定標(biāo)準(zhǔn)的工作側(cè)重于無線技術(shù)，也就是說無線接口的發(fā)展從某種程度上快于核心網(wǎng)的發(fā)展，一方面這成就了優(yōu)秀的cdma2000無線技術(shù)，但另一方面A接口和核心網(wǎng)方面標(biāo)準(zhǔn)制定的滯后，在一定程度上會造成網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)與無線接口標(biāo)準(zhǔn)不匹配，在設(shè)備互聯(lián)互通方面帶來一些問題，這在實際網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中尤為突出。

(2)強調(diào)利用已有成果，反對自成體系。3GPP2網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)盡可能的采用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，如在分組核心網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中采用了大量IETF標(biāo)準(zhǔn)。這種利用現(xiàn)有成果的方式可以降低標(biāo)準(zhǔn)編寫的復(fù)雜度，加快標(biāo)準(zhǔn)的制定進程，但這些現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)畢竟不是為3GPP2系統(tǒng)量身制訂的，因而存在匹配問題，引起實際網(wǎng)絡(luò)運營中的一些問題。

下面將從各個方面比較現(xiàn)有cdma2000無線技術(shù)的優(yōu)劣，并對新一代空中技術(shù)的情況進行介紹。

2、無線技術(shù)的演進

2.1　現(xiàn)有cdma2000無線技術(shù)

　　CDMA技術(shù)是一個不斷演進的標(biāo)準(zhǔn)。圖1給出了CDMA空中接口從二代向三代發(fā)展的各個技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)階段。

　　近3～4年來，3GPP2在cdma2000發(fā)展方向及標(biāo)準(zhǔn)的研究主要集中在1x EV方面(其中1x表示1個1.25MHz載波，EV意為演進)，包括1x EV-DO(也稱為高速分組數(shù)據(jù)HRPD)和1x EV-DV兩大體系和趨勢。其中1x EV-DO專門為高速無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)設(shè)計，1x EV-DV系統(tǒng)則能夠提供混合的高速數(shù)據(jù)和話音業(yè)務(wù)，從技術(shù)上講，它們都可作為3G的候選：

(1)cdma2000 1x EV-DO或cdma2000 HRPD：設(shè)計初衷是作為cdma2000 1x的補充，提供更高速無線接入因特網(wǎng)的方法，使得用戶可以共享因特網(wǎng)資源。HRPD僅提供非實時數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，其中前向峰值速率高達3.1Mb/s。HRPD適應(yīng)于類似流媒體及大文件下載等業(yè)務(wù)的開發(fā)。至于實時業(yè)務(wù)(如話音)，可通過與cdma2000 1x網(wǎng)絡(luò)的配合或VoIP的方式實現(xiàn)。但HRPD不能完全后向兼容cdma2000 1x。

　　(2)cdma2000 1x EV-DV：設(shè)計初衷是提供可與HRPD競爭的數(shù)據(jù)速率，并且兼容cdma2000 1x，1x EV-DV可提供非實時高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和實時業(yè)務(wù)，前向峰值速率高達3.1Mb/s。1x EV-DV可為用戶提供各種多媒體服務(wù)。1x EV-DV完全后向兼容cdma2000 1x系統(tǒng)。

根據(jù)CDG的統(tǒng)計，目前全世界有超過2.4億的CDMA用戶。隨著市場對更高數(shù)據(jù)速率和豐富業(yè)務(wù)的需求，擁有最大CDMA用戶量的cdma2000 1x網(wǎng)絡(luò)在某種程度上將無法滿足需要，cdma2000 1x技術(shù)向哪個方向演進，已成為迫切需要解決的問題。

　　選擇何種演進方向，取決于技術(shù)自身的先進性、支持業(yè)務(wù)情況、標(biāo)準(zhǔn)體系完備性、與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的兼容性、設(shè)備和市場情況、前景等。下面將從這幾個方面對cdma2000的兩個發(fā)展趨勢進行比較：

(1)技術(shù)先進性

　　HRPD 0版本前向鏈路采用了數(shù)據(jù)速率控制、多用戶調(diào)度算法、HARQ機制以及時分復(fù)用等技術(shù)，反向鏈路采用了跳轉(zhuǎn)概率機制，使得前反向數(shù)據(jù)傳輸速率有了很大提升。HRPD A版本在0版本基礎(chǔ)上，針對0版本前反向業(yè)務(wù)能力不平衡，通過新增更高階調(diào)制、反向支持HARQ、反向速率控制等技術(shù)大大提高了反向數(shù)據(jù)速率；前向鏈路支持更大和更小的數(shù)據(jù)包，提高空口的利用效率，有效提升系統(tǒng)吞吐量；并且在物理層、MAC層以及更高層都進行了改進，更好的支持QoS。

　　從標(biāo)準(zhǔn)角度講，cdma2000 1x EV-DV包含cdma2000 Revision C和Revision D兩套標(biāo)準(zhǔn)。其中，C版本主要改進和增強了cdma2000 1x的前向鏈路，采用了自適應(yīng)調(diào)頻和編碼(AMC)、混和自動重發(fā)請求(HARQ)以及新增TDM/CDM高速分組數(shù)據(jù)信道(F-PDCH)等技術(shù)，但對反向速率鏈路沒有改進。在1x EV-DV C版本的基礎(chǔ)上，D版本通過反向支持HARQ、增加新的反向分組數(shù)據(jù)信道、支持高階調(diào)制等技術(shù)改進和增強了反向鏈路，大大提高了反向數(shù)據(jù)速率。但無論是C版本還是D版本對話音容量都沒有很大的提高。

可以看出，相對于cdma2000 0版本(即通常所說的cdma2000 1x)，HRPD Rev 0在前向鏈路數(shù)據(jù)速率方面有明顯的優(yōu)勢。另外，HRPD A版本與cdma2000 D版本在前反向峰值數(shù)據(jù)速率方面基本相同。

　　在另一個重要性能指標(biāo)——單扇區(qū)平均吞吐量方面，HRPD A版本與cdma2000 D版本基本相同，都約為前向鏈路900kb/s、反向鏈路600kb/s。在這些基礎(chǔ)指標(biāo)方面，HRPD A版本和cdma2000 D版本技術(shù)支持能力相當(dāng)。

(2)支持業(yè)務(wù)情況

　　從支持的基本業(yè)務(wù)來講，HRPD僅支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)，1x EV-DV既支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)又支持話音業(yè)務(wù)。預(yù)計在目前和未來較長的一段時間內(nèi)，話音業(yè)務(wù)都將是用戶最主要的需求。

　　HRPD是作為cdma2000 1x的補充而產(chǎn)生的，并且從目前已建成的HRPD商用網(wǎng)看，HRPD網(wǎng)絡(luò)都是疊加在cdma2000 1x網(wǎng)絡(luò)之上建設(shè)的。因而從某種程度上，解決HPRD支持話音業(yè)務(wù)的問題可以轉(zhuǎn)變?yōu)镠RPD與cdma2000 1x間配合的問題，即HRPD提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、1x網(wǎng)絡(luò)提供話音業(yè)務(wù)。在HRPD 0版本中，為了保證用戶可以接收到來自1x的話音，采用時隙監(jiān)聽的方式避免漏話。在HRPD A版本中，更是增加了新的接口，支持雙向交叉尋呼，以保證不漏掉來自任何網(wǎng)絡(luò)(HRPD或1x)的實時業(yè)務(wù)，并避免了時隙監(jiān)聽帶來的耗電增加和干擾業(yè)務(wù)的弊端。并且隨著HRPD網(wǎng)絡(luò)中VoIP業(yè)務(wù)的開通，支持話音業(yè)務(wù)將不再是一個問題。而另一方面，無論1x EV-DV的C版本還是D版本對話音容量都沒有很大的提高，與cdma2000 1x的話音容量處于同一個數(shù)量級。因而在考慮網(wǎng)絡(luò)演進選擇1x EV-DV還是HRPD時，對話音業(yè)務(wù)的支持并不是突出的問題。

　　在企業(yè)虛擬專網(wǎng)接入VPN、E-mail、Web瀏覽/電子商務(wù)、VOD、BCMCS、VT等等增值業(yè)務(wù)方面，HRPD和1x EV-DV的支持能力相當(dāng)。

(3)標(biāo)準(zhǔn)體系完備性

　　一套完整的標(biāo)準(zhǔn)體系包含技術(shù)規(guī)范和測試規(guī)范。

　　HRPD Rev 0標(biāo)準(zhǔn)體系在2001年前在3GPP2已經(jīng)全部發(fā)布。目前HRPD Rev A的技術(shù)規(guī)范已基本制定完成并發(fā)布，測試規(guī)范預(yù)計將在今年6月份進入R&F狀態(tài)，目前各公司已向3GPP2提交了大量測試方面的文稿。

　　1x EV-DV Rev C標(biāo)準(zhǔn)體系在3GPP2已全部發(fā)布。1x EV-DV Rev D的技術(shù)規(guī)范已經(jīng)發(fā)布，但測試規(guī)范制定的進度還不明朗，也與各個公司的積極程度直接相關(guān)。

　　相比之下，目前看來，HRPD Rev A的標(biāo)準(zhǔn)體系更加完備，時間表也更清晰。

(4)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的兼容性

　　與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)是否兼容直接影響到網(wǎng)絡(luò)能否平滑升級。

　　HRPD Rev 0與cdma2000 1x不能完全后向兼容，需在1x基礎(chǔ)上增加新的載波以支持HRPD。對于基站而言，原有1x BTS需增加信道版，并需進行軟件升級支持新載波的基帶信號處理。HRPD具有與1x相同的射頻特性和技術(shù)實現(xiàn)方式，可重用現(xiàn)有的1x射頻發(fā)射設(shè)備、放大器和濾波器等，并且HRPD和1x的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃比較類似，在實際建網(wǎng)中，1x和HRPD可采用共站的建網(wǎng)方式(國際上商用的網(wǎng)絡(luò)多采用共站的方式)�？傊�，現(xiàn)有1x網(wǎng)絡(luò)可通過硬件、軟件升級就可以支持HRPD網(wǎng)絡(luò)。至于終端，原有1x終端無法在HRPD網(wǎng)絡(luò)中使用，需要新HRPD或1x/HPRD雙模終端。HRPD 0版本的下一版本HRPD Rev A與HRPD Rev 0完全后向兼容。

　　從圖1也可看出，1x EV-DV與1x完全后向兼容，也就是說現(xiàn)有1x終端可以在1x EV-DV網(wǎng)絡(luò)中正常使用。1x EV-DV可在1x現(xiàn)有載波上直接升級。為了支持1x EV-DV，需要對1x BTS信道板進行硬件升級，信道板相關(guān)的軟件以及主控軟件等需要進行軟件升級，以支持新增的信道和信令處理�，F(xiàn)有1x射頻發(fā)射設(shè)備、放大器和濾波器等設(shè)備可重用。1x EV-DV網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與1x比較類似�？傊�，可通過對現(xiàn)有1x網(wǎng)絡(luò)進行硬件、軟件升級就可以支持1x EV-DV網(wǎng)絡(luò)。

　　對于HRPD和1x EV-DV網(wǎng)絡(luò)都可通過現(xiàn)有1x網(wǎng)絡(luò)的硬件和軟件升級來實現(xiàn)，但HRPD需要新的載波，1x EV-DV可以使用原有1x載波。

(5)設(shè)備和市場情況

　　在2003年中之前，很多運營商都看好cdma2000 1x EV-DV技術(shù)，由于1x EV-DV C版本對反向鏈路幾乎沒有任何增強，這些運營商都計劃等待和商用1x EV-DV D版本。但由于D版本技術(shù)復(fù)雜，其中一些關(guān)鍵技術(shù)問題在3GPP2內(nèi)進行了多輪仿真，1x EV-DV D版本的國際標(biāo)準(zhǔn)遲遲沒有發(fā)布，一直到2004年4月。

正是這樣一個較長的空檔期以及當(dāng)時市場競爭的驅(qū)動，給標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成熟的HRPD技術(shù)一個千載難逢的機會。當(dāng)時很多GSM運營商開始建設(shè)GPRS網(wǎng)絡(luò)，為了在競爭中保持優(yōu)勢，cdma2000 1x運營商著手建設(shè)新的、能提供更高數(shù)據(jù)速率的網(wǎng)絡(luò)，考慮到當(dāng)時技術(shù)和產(chǎn)品的成熟情況，很多運營商轉(zhuǎn)向HRPD技術(shù)，HRPD 0版本成為最佳技術(shù)選擇。據(jù)CDG的統(tǒng)計，目前已有16個國家和地區(qū)的21個運營商建立了商用HRPD(0版本)網(wǎng)絡(luò)，另外還有5個試驗網(wǎng)絡(luò)。無論從設(shè)備和市場來講，HRPD 0版本技術(shù)都已經(jīng)成熟，并形成了一定的成熟市場模式可供參考。

隨著全世界部署HRPD網(wǎng)絡(luò)的國家越來越多，對于部署了cdma2000 1x的運營企業(yè)，在選擇下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)時，考慮到國際漫游問題，運營企業(yè)也會傾向于選擇HRPD技術(shù)。

　　為了平滑過渡和向下兼容，這些已商用HRPD網(wǎng)絡(luò)更可能沿著HRPD Rev A的分支演進。支持HRPD Rev A版本的芯片一直處于緊張的研發(fā)中，目前高通推出的支持HRPD A版本的6800系列芯片已進入測試階段，HPRD A版本設(shè)備的研發(fā)日程日益清晰。預(yù)計，設(shè)備廠商將在2005年底到2006年初研發(fā)出HPRD A版本終端產(chǎn)品，在2006年中旬研發(fā)出HRPD A版本系統(tǒng)產(chǎn)品。

　　由于某種程度cdma2000 1x EV-DV D版本技術(shù)錯過了發(fā)展的大好時期，很多設(shè)備廠商將大量的精力投向HRPD，導(dǎo)致D版本的設(shè)備研制進程不明朗。前一段時期，在CDMA芯片研制中處于主導(dǎo)地位的高通宣布由于目前EV-DV市場需求并不存在，放棄了研發(fā)EV-DV芯片組的計劃，將專注于EV-DO芯片的開發(fā)。這更使得cdma2000 1x EV-DV技術(shù)的商用化前程一片黑暗。

(6)前景

　　在選擇一種技術(shù)時，也需要考慮技術(shù)的延續(xù)性，也就是說技術(shù)發(fā)展的前景。從目前3GPP2的空中接口技術(shù)演進討論中，更多的是基于HRPD技術(shù)的演進，詳細內(nèi)容隨后介紹。這也表露出HRPD更具有生命力和前途。

2.2　cdma2000 AIE(空中接口演進)

　　隨著802.16 WiMax技術(shù)的日益成熟，Wlan愈來愈對傳統(tǒng)的移動運營商形成競爭。3G的另一個陣營3GPP針對技術(shù)的演進已提出了LTE，并制定了工作目標(biāo)和工作計劃。迫于這些壓力，3GPP2也開始考慮cdma2000空中接口演進，于今年的3月份召開了AIE TEM會議討論空中接口的演進。

　　整個cdma2000空中接口演進側(cè)重于：提高數(shù)據(jù)速率、減少時延、增強QoS能力、維持后向兼容性。多公司提交了技術(shù)演進的需求和技術(shù)方案，制定了cdma2000演進目標(biāo)：

(1)相對于cdma2000 1x，提高話音容量，在HRPD上通過VoIP實現(xiàn)語音；

(2)增加峰值數(shù)據(jù)速率和系統(tǒng)容量(長期目標(biāo)：前向峰值數(shù)據(jù)速率范圍為100Mb/s到1Gb/s、反向峰值速率達到50Mb/s)；

(3)支持20MHz帶寬的分配(以1.25MHz為單位)；

(4)增加頻率效率，減小系統(tǒng)等待時間，更低的終端功耗；

(5)提高小區(qū)覆蓋，增加范圍；

(6)無縫切換到其他無線接入技術(shù)，包括DO VoIP到1x電路語音的切換；

(7)近期保持后前兼容。

　　為了便于目標(biāo)的實現(xiàn)，滿足不同階段市場的需求，降低技術(shù)開發(fā)復(fù)雜度，3GPP2初步確定將cdma2000 AIE劃分為兩個階段，如表2所示。

　　目前針對Phase 1，已經(jīng)有多個廠家開始提交Srage 2的文檔，主要涉及：對稱或不對稱多載波的分配、RLP改動、MAC層改動等等。

　　實際上，目前AIE兩個階段的劃分是比較粗的，對具體的指標(biāo)和技術(shù)還只是粗略的描述。在今年6月份韓國漢城召開的3GPP2 WorkShop會議上將會繼續(xù)討論AIE，到時會有更詳細更具體的內(nèi)容和工作計劃。

　　新一代空中技術(shù)的發(fā)展，各公司都處于同一起跑線上，給我國企業(yè)參與國際標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了機會，相信我國企業(yè)會積極研發(fā)新的技術(shù)，加入到國際標(biāo)準(zhǔn)，提高技術(shù)專利含量。