到3GEVDOHSUPAHSDPALTE通信中數(shù)據(jù)通信技術(shù)的發(fā)展

1、擴(kuò)頻通信課程設(shè)計(jì)（論文）題 目：IS-95到3G,EVDO,HSUPA,HSDPA, LTE 通信中數(shù)據(jù)通信技術(shù)的發(fā)展院 系: 信息與通信學(xué)院 專 業(yè)： 電子與通信工程 班 級(jí)： 三 班 姓 名： 沈 川 1108520817 文 力 1108520828 汪 沂 1108520825 石 欽 1108520818 張 磊 1108520838 席 超 1108520829 史文喬 1108520819 指導(dǎo)教師： 鄭 霖 日 期： 2011 年 12 月 29 日 摘 要隨著3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的全面升級(jí)使得當(dāng)前移動(dòng)通信進(jìn)入了一個(gè)如火如荼的時(shí)代，也正是由于這些通信技術(shù)的發(fā)展人和人之間的溝通越來越方便

2、和快捷。本文首先論述了當(dāng)前移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用背景和研究現(xiàn)狀，然后對(duì)數(shù)據(jù)通信技術(shù)中從IS-95到現(xiàn)在的3G,EVDO,HSUPA,HSDPA,LET的發(fā)展情況做了說明，并闡述了一些通信技術(shù)的基本原理和前沿技術(shù)內(nèi)容。關(guān)鍵詞：通信技術(shù)；3G；EVDO；HSUPA；HSDPA；LET Key words: Communication technology; 3G;EVDO;HSUPA;HSDPA;LET1 概要1.1 當(dāng)前移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用背景和研究現(xiàn)狀第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)規(guī)模商業(yè)應(yīng)用是在80年代初，大約有10年多的巿場(chǎng)壽命；而在第一代移動(dòng)通信推向巿場(chǎng)的時(shí)候，第二代移動(dòng)通信的研究就已經(jīng)開始了，特別是當(dāng)?shù)?/p>

3、二代移動(dòng)通信還未推向商用時(shí)，第三代移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)化研究就啟動(dòng)了(1987年)。歷史經(jīng)驗(yàn)說明，一個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生之后（甚至在它商用之前），其技術(shù)的缺陷或局限就已經(jīng)表露出來。而當(dāng)該技術(shù)應(yīng)用在巿場(chǎng)上走向頂峰時(shí)，它刺激出來的巿場(chǎng)需求正在超越其業(yè)務(wù)供給能力，新一代技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生了。更何況隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，一代技術(shù)的巿場(chǎng)壽命越來越短，這是歷史發(fā)展的邏輯1。所以，在當(dāng)前第三代系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化即將完成，應(yīng)用系統(tǒng)即將推出的時(shí)候，新一代（第四代）移動(dòng)通信系統(tǒng)的研究已是刻不容緩。由于新的網(wǎng)絡(luò)和傳輸技術(shù)的發(fā)展，已有移動(dòng)通信系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源和無(wú)線資源(Radio Resources，不僅是頻譜資源還有功率、時(shí)間、碼道

4、、波束/天線增益)等的利用遠(yuǎn)不能滿足需要，特別是隨著無(wú)線有線網(wǎng)絡(luò)體化的趨勢(shì)發(fā)展，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)將是基于全新網(wǎng)絡(luò)體制的系統(tǒng)，或者說其無(wú)線部分將是對(duì)新網(wǎng)絡(luò)（智能的、支持多業(yè)務(wù)的、可進(jìn)行移動(dòng)管理）的“無(wú)線接入”。因而其技術(shù)將主要是3(1)新型智能網(wǎng)絡(luò)；(2)高效的無(wú)線接入技術(shù)?！白赃m應(yīng)”和智能化將是新一代技術(shù)的突出特征。隨著多種無(wú)線技術(shù)的數(shù)字化，如數(shù)字音頻和數(shù)字視頻技術(shù)等，各種數(shù)字無(wú)線技術(shù)將走向融合。信系統(tǒng)將不是單純的(傳統(tǒng)意義上)的“通信”系統(tǒng)1.2 移動(dòng)數(shù)據(jù)通信技術(shù)的相關(guān)研究闡述目前，在移動(dòng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中主要采取下述三種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4： 1、專用分組網(wǎng)絡(luò)(Private Networks)技術(shù)。這

5、種通信網(wǎng)絡(luò)從數(shù)據(jù)的傳輸?shù)浇粨Q都采用分組技術(shù)，用戶端配置無(wú)線分組調(diào)制解調(diào)器，通過專用的分組基站進(jìn)入專用分組網(wǎng)，可以訪問網(wǎng)上的主機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)，也可以呼叫另一個(gè)移動(dòng)終端。專用分組網(wǎng)最適合傳遞突發(fā)數(shù)據(jù)，占線時(shí)間短，節(jié)省費(fèi)用。 2、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是電路交換的蜂窩數(shù)據(jù)技術(shù)(Circuit-Switched-Cellular)，即在傳統(tǒng)的蜂窩電話網(wǎng)上通過使用專門的蜂窩調(diào)制解調(diào)器來傳遞數(shù)據(jù)。它的優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用范圍廣，任何蜂窩網(wǎng)上的用戶只要有電話和專用調(diào)制解調(diào)器就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，且數(shù)據(jù)傳輸速率僅受到調(diào)制解調(diào)器速率的限制，速率可達(dá)14.4kbit/s。這種方式很適合傳輸長(zhǎng)文件。但由于蜂窩鏈路的信噪比較低，調(diào)制解調(diào)器有時(shí)較難

6、建立連接，而且當(dāng)用戶跨越幾個(gè)小區(qū)時(shí)，在呼叫期間的連接質(zhì)量會(huì)經(jīng)常變化，再加上鄰道干擾造成誤碼等，因此要求調(diào)制解調(diào)器具有很強(qiáng)的自適應(yīng)能力和糾錯(cuò)功能。3、 CDPD(Cellular Digital Packet Data)技術(shù)是目前一種比較新的技術(shù)。它通過在蜂窩電話網(wǎng)上增加分組數(shù)據(jù)處理裝置，可使蜂窩網(wǎng)能同時(shí)處理話音和分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。由于CDPD數(shù)據(jù)疊加在蜂窩網(wǎng)上，所以運(yùn)營(yíng)公司也不必另外再申請(qǐng)頻率，只需在原蜂窩網(wǎng)上增設(shè)CDPD移動(dòng)數(shù)據(jù)基站(MDBS)和移動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接系統(tǒng)(MDIS)即可。目前，移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)中所使用的技術(shù)還是以專用分組網(wǎng)絡(luò)和電路交換的蜂窩數(shù)據(jù)通信為主，CDPD技術(shù)的應(yīng)用還很少。但由于它的性能

7、優(yōu)于電路交換的蜂窩數(shù)據(jù)，而成本和覆蓋范圍又優(yōu)于專用分組網(wǎng)絡(luò)，因此它將得到迅速發(fā)展。本論文主要針對(duì)移動(dòng)數(shù)據(jù)通信核心技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行闡述，論述了各種通信技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用情況，并分別對(duì)以下數(shù)據(jù)通信技術(shù)3G通信技術(shù)，EVDO通信技術(shù)，HSUPA通信技術(shù)，HSDPA通信技術(shù)，LTE通信技術(shù)等各種前沿通信技術(shù)的基本原理進(jìn)行詳細(xì)研究說明。2 各種通信技術(shù)的基本原理3G網(wǎng)絡(luò)特征主要體現(xiàn)在無(wú)線接口技術(shù)上的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的無(wú)線技術(shù)包括小區(qū)復(fù)用、多址/雙工方式、應(yīng)用頻段、調(diào)制技術(shù)、射頻信道參數(shù)、信道編碼及糾錯(cuò)技術(shù)、幀結(jié)構(gòu)、物理信道結(jié)構(gòu)和復(fù)用模式等諸多方面。3G系統(tǒng)所采用無(wú)線技術(shù)應(yīng)具有高頻譜利用率、高業(yè)

8、務(wù)質(zhì)量、適應(yīng)多業(yè)務(wù)環(huán)境,并具有較好的網(wǎng)絡(luò)靈活性和全覆蓋能力。較以前的技術(shù)相比,3G在無(wú)線技術(shù)上的創(chuàng)新主要表現(xiàn)在以下幾方面5: 1、采用高頻段頻譜資源:按ITU規(guī)劃IMT-2000將統(tǒng)一采用2G頻段,可用帶寬高達(dá)230MHz,分配給陸地網(wǎng)絡(luò)170MHz,衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)60MHz。2、采用寬帶射頻信道,支持高速率業(yè)務(wù):可選用5/10/20M等信道帶寬,同時(shí)進(jìn)一步提高了碼片速率。3、實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)、多速率傳送:靈活應(yīng)用時(shí)間復(fù)用、碼復(fù)用技術(shù),單獨(dú)控制每種業(yè)務(wù)的功率和質(zhì)量,通過選取不同的擴(kuò)頻因子,將具有不同QoS要求的各種速率業(yè)務(wù)映射到寬帶信道上。4、快速功率控制:在下行信道中采用了快速閉環(huán)功率控制技術(shù),用以改善

9、下行傳輸信道性能。5、采用自適應(yīng)天線及軟件無(wú)線電技術(shù)：3G基站采用帶有可編程電子相位關(guān)系的自適應(yīng)天線陣列。EVDO系統(tǒng)核心設(shè)計(jì)思想為:把高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和語(yǔ)音及低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)離開來，利用單獨(dú)載波提供高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而傳統(tǒng)的語(yǔ)音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)則由CDMA 1X系統(tǒng)提供6。圖（1）EVDO系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖EVDO網(wǎng)絡(luò)作為互聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線延伸，主要是針對(duì)具有非對(duì)稱性、突發(fā)性和較高帶寬需求的無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)而設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)優(yōu)化的主要目標(biāo)是保證在可靠的無(wú)線傳送的前提下，能夠獲得較高的系統(tǒng)容量和頻譜效率。因此，EVDO系統(tǒng)在無(wú)線鏈路上采用了一系列專為傳送數(shù)據(jù)而優(yōu)化的技術(shù)。在前向鏈路，主要有前向滿功率發(fā)射、多址方式由C

10、DMA 1 X系統(tǒng)的碼分復(fù)用改為時(shí)分復(fù)用、虛擬軟切換和快速最好小區(qū)選擇、鏈路速率自適應(yīng)、采用HARQ混合自動(dòng)重傳)技術(shù)等；在反向，主要是采用了獨(dú)特的速率控制技術(shù)、新增特定信道，從而有效改善了鏈路的性能。HSUPA設(shè)計(jì)遵循的準(zhǔn)則之一是盡可能地兼容R99版本中定義的功能實(shí)體與邏輯層間的功能劃分。在保持R99版本結(jié)構(gòu)的同時(shí)，HSUPA的傳輸層中，上行方向新增一個(gè)增強(qiáng)專用傳輸信道E-DCH，它給上行帶來的一些新功能和高速下行共享信道(HS-DSCH)提供給下行HSDPA的特性類似，是用來傳輸上行用戶數(shù)據(jù)，支持比R99的專用上行傳輸信道更強(qiáng)的性能。E-DCH傳輸信道支持基于NodeB的快速調(diào)度，快速物理

11、層增量冗余HARQ合并，以及可選的更短的2ms傳輸時(shí)間間隔(TTI)。和HSDPA不同，HSUPA不是一個(gè)共享信道，而是一個(gè)專用的。每個(gè)UE只有一個(gè)E-DCH傳輸信道，但可以有多個(gè)DCH，它們并行傳送并復(fù)用成一個(gè)DCH類型的編碼復(fù)用傳輸信道(CCTrCH)。具體來說，就是每一個(gè)UE有它自己到NodeB的專用E-DCH數(shù)據(jù)通道，它相對(duì)于DCHs和其他UE的E-DCHs都是獨(dú)立的。E-DCH信道在TTI中傳輸用戶數(shù)據(jù)。為減小時(shí)延，提高終端用戶服務(wù)質(zhì)量、系統(tǒng)和終端吞吐量，E-DCH除支持10 msTTI外，還引入了2ms TTI7。HSDPA技術(shù)是W-CDMA在無(wú)線部分的增強(qiáng)與演進(jìn)。HSDPA采用的

12、自適應(yīng)調(diào)制編碼AMC，快速物理層重傳策略HARQ，先進(jìn)集中調(diào)度PS代替了WCDMA采用的可變擴(kuò)頻因子SF和快速功率控制兩個(gè)主要的基本機(jī)制，同時(shí)增強(qiáng)了多碼操作。HSDPA沒有相應(yīng)的功控開銷，也沒有軟切換機(jī)制。分組調(diào)度傳輸時(shí)間間隔TTI(Transmission Time Interval)從WCDMA的 10ms或20ms變?yōu)镠SDPA固定的2ms大大減少了時(shí)延。但基本結(jié)構(gòu)仍與R99保持一致。而且，引入HSDPA后，只是在原有的物理信道上增加了新的信道。因此，支持HSDPA技術(shù)的終端可以和R99終端在一個(gè)載波內(nèi)共存，這點(diǎn)與 CDMA2000EV-DO不同，無(wú)需運(yùn)行在獨(dú)立的載波上。HSDPA是對(duì)

13、WCDMA R99結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)，在RS中引入HSDPA技術(shù)后，UTRAN部分的結(jié)構(gòu)基本不變，在NodeB通過增加板卡，在MAC層新增媒體接入控制實(shí)體MAC-hs功能塊，將調(diào)度功能從基站控制器RNC移到NodeB，MAC-hs位于NodeB而不位于RNC，其作用主要是負(fù)責(zé)處理H-ARQ操作以及快速調(diào)度算法。HSDPA功能主要對(duì)NodeB修改比較大，對(duì)RNC主要是軟件升級(jí)，對(duì)硬件影響很小。NodeB在物理層新增了三種新的物理信道8:15個(gè)高速物理下行共享信道HS-PDSCH(High speed Physical Downlink Shared Channel)，l個(gè)高速共享控制信道HS-SCCH(

14、High Speed Shared Control Channel)和l組高速專用物理控制信道HS-DPCCH(High Speed Dedicated Physical Control Channel)。3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)（3GPP Long Term Evolution, LTE）為第三代合作伙伴計(jì)劃（3GPP）標(biāo)準(zhǔn)，使用“正交頻分復(fù)用”（OFDM）的射頻接收技術(shù)，以及2×2和4×4 MIMO的分集天線技術(shù)規(guī)格。同時(shí)支援FDD（頻分雙工）和TDD（時(shí)分雙工）。LTE是GSM超越3G與HSDPA階段邁向4G的進(jìn)階版本。正交頻分復(fù)用（Orthogonal fre

15、quency-division multiplexing, OFDM），可以視為多載波傳輸?shù)囊粋€(gè)特例，具備高速率資料傳輸?shù)哪芰?，加上能有效?duì)抗頻率選擇性衰減，而逐漸獲得重視與采用。一個(gè)典型的OFDM連續(xù)信號(hào),在某個(gè)OFDM符號(hào)內(nèi)可表示為9： （21）其中，表示該符號(hào)內(nèi)第個(gè)傳輸數(shù)據(jù)符號(hào)，它在第個(gè)子信道上傳輸；為載波頻率；為子信道的頻寬，為各個(gè)子信道上數(shù)據(jù)符號(hào)的周期時(shí)間定義為： （22）假定的帶寬為,以進(jìn)行抽樣，形成離散時(shí)間信號(hào): 對(duì)進(jìn)行離散化后的離散信號(hào)具有IDFT的表達(dá)形式，因此可以借鑒FFT/IFFT等快速算法實(shí)現(xiàn)OFDM調(diào)制、解調(diào)過程。OFDM發(fā)射/接收原理示意圖如下：圖（2）OFDM發(fā)射

16、/接收原理示意圖由于有： 則有：說明：在理想信道下，即無(wú)時(shí)延、無(wú)頻偏等情況時(shí)，OFDM各子載波具有正交性。3 前沿通信技術(shù)的發(fā)展圖（3）CDMA2000 標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展情況CDMA2000是由2G的IS-95發(fā)展而來的,標(biāo)準(zhǔn)由3GPP2 組織制訂,版本包括Release0/A,EVDO和EVDV。到2.5G時(shí), IS-95/A/B都發(fā)展為CDMA2000 1x技術(shù), 對(duì)應(yīng)了CDMA2000 的Release 0/A 版本,在繼續(xù)發(fā)展為符合3G要求的標(biāo)準(zhǔn)時(shí),出現(xiàn)了兩個(gè)分支:CDMA2000 1x EV-DO和CDMA 2000 1x EV-DV。在CDMA2000 1X中,Release0沿用基于A

17、NSI-41D的核心網(wǎng),在無(wú)線接入網(wǎng)和核心網(wǎng)增加支持分組業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體,單載波最高上下行速率可以達(dá)到153.6 kbit/s。ReleaseA是Release0的加強(qiáng),單載波最高速率可以達(dá)到307.2 kbit/s ,并且支持話音業(yè)務(wù)和分組業(yè)務(wù)的并發(fā)10。CDMA 20001x EV-DO標(biāo)準(zhǔn)中的EV是“Evolution”的縮寫，即演進(jìn)，DO則是Data Optimized，表示EV-DO技術(shù)是對(duì)cdma2000 1x網(wǎng)絡(luò)在提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方面的一個(gè)有效的增強(qiáng)手段。其演進(jìn)路線如下圖所示:圖（4）EVDO標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展情況版本B與版本0、版本A相比最突出的特點(diǎn)是采用了多載波的設(shè)計(jì)，載波數(shù)為115個(gè)，可

18、以支持帶寬高達(dá)20MHz（15個(gè)載波），這使得AT（AccessTerminal，終端）可以工作在不連續(xù)的頻點(diǎn)上，以實(shí)現(xiàn)頻率選擇性分集及負(fù)載均衡。此外，版本B有良好的后向兼容性，先前版本的AT也可以在新的AN（AccessNetwork，接入網(wǎng)）下工作，在網(wǎng)絡(luò)升級(jí)后用戶原來的手機(jī)可以繼續(xù)使用，只是速率不會(huì)提高。單載波只能獲得時(shí)域上的多用戶分集，而多載波EV-DO能夠同時(shí)獲得時(shí)域和頻域上的多用戶分集，因而能夠提高頻譜利用率，進(jìn)而可獲得更高的傳輸速率，改善了上下行鏈路的性能。由于使用了靈活的雙工載波配置技術(shù)，版本B系統(tǒng)支持靈活的載波部署方案：一種為重疊方式，即在當(dāng)前EV-DO版本A單載波系統(tǒng)的基礎(chǔ)

19、上增加載波；另一種為混合頻率復(fù)用方式，即不同的載波使用不同的頻率復(fù)用系數(shù)，所有上行鏈路載波的復(fù)用系數(shù)均為1，并在前向鏈路載波復(fù)用系數(shù)為1的基礎(chǔ)上，增加頻率復(fù)用系數(shù)為2、3的載波配置選項(xiàng)?；旌项l率復(fù)用方式使得EV-DO版本B系統(tǒng)可以利用非對(duì)稱或者零散頻帶，以提高系統(tǒng)頻帶配置的靈活性和多樣性。圖（5）WCDMA 標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展情況WCDMA 標(biāo)準(zhǔn)由2G的GSM發(fā)展而來, 由3GPP組織制訂,目前已經(jīng)有四個(gè)版本,即R99、R4、R5和R6。R99的主要特點(diǎn)是無(wú)線接入網(wǎng)采用WCDMA技術(shù),核心網(wǎng)分為電路域和分組域,分別支持話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),并提出了開放業(yè)務(wù)接入(OSA)的概念,其最高下行速率可以達(dá)到38

20、4 kbit/s。R4版本是向全分組化演進(jìn)的過渡版本,與R99比較其主要變化在電路域引入了軟交換的概念,將控制和承載分離,話音通過分組域傳遞,另外,R4中也提出了信令的分組化方案,包括基于ATM和IP的兩種可選形式。R5和R6是全分組化的網(wǎng)絡(luò),在R5中提出了高速下行分組接入(HSDPA)的方案,可以使最高下行速率達(dá)到10 Mbit/s,其中R5標(biāo)準(zhǔn)在2002年1季度制定并不斷完善,R6標(biāo)準(zhǔn)將在2004年提出。圖（6）TD-SCDMA 標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展情況TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)也由3GPP組織制訂,目前采用的是中國(guó)無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)組織(China Wireless Telecommunication Sta

21、ndard, CWTS)制訂的TSM(TD-SCDMA over GSM)標(biāo)準(zhǔn),基于TSM標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)其實(shí)就是GSM網(wǎng)絡(luò)支持下的TD-SCDMA系統(tǒng)。TSM系統(tǒng)的核心思想就是在GSM的核心網(wǎng)上使用TD-SCDMA的基站設(shè)備,其A接口和Gb接口與GSM完全相同,只需對(duì)GSM的基站控制器進(jìn)行升級(jí)。一方面利用3G的頻譜來解決GSM系統(tǒng)容量不足,特別是在高密度用戶區(qū)容量不足的問題,另一方面可以為用戶提供初期高達(dá)384 kbit/s的各種速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),所以基于TSM標(biāo)準(zhǔn)的TD-SCDMA系統(tǒng)對(duì)已有GSM網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)商是一種很好的選擇。以后TD-SCDMA將融入3GPP的R4及后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)中。基于演進(jìn)考慮，HSUP

22、A設(shè)計(jì)遵循的原則之一是盡可能地兼容R99版本中定義的功能實(shí)體與邏輯層間的功能劃分。在保持R99版本結(jié)構(gòu)的同時(shí)，引入了新的E-DCH，在UE端增加了新的MAC實(shí)體MAC-es/e，Node B端增加了MAC-e實(shí)體，在服務(wù)無(wú)線控制器（SRNC）中增加了MAC-es，負(fù)責(zé)處理HARQ信令、復(fù)用（UE端）/解復(fù)用（Node B端）、E-TFC選擇、E-DCH信道控制、接收數(shù)據(jù)包的重新排序、軟切換狀態(tài)下多個(gè)Node B數(shù)據(jù)包的合并，以及相關(guān)的調(diào)度信令等功能。以下略述E-DCH信道、HARQ、快速調(diào)度等關(guān)鍵技術(shù)11:1、E-DCH信道：R99中上行DcH傳輸信道終止于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)端，因此數(shù)據(jù)

23、的調(diào)度、重傳功能也由RNc來執(zhí)行。在HsuPA中，增加了新的MAce實(shí)體，并放在NodeB端，因此，可以執(zhí)行快速調(diào)度、重傳，減少了傳輸時(shí)延、提高了重傳速度。R99中的DCH和HSuPA中的EDCH協(xié)議結(jié)構(gòu)，分別如下圖所示：圖（6）R99中DCH協(xié)議結(jié)構(gòu)圖（7）HSUPA中E-DCH協(xié)議結(jié)構(gòu)2、HARQ技術(shù)：重傳技術(shù)是為在復(fù)雜多變的無(wú)線環(huán)境中提高數(shù)據(jù)正確接收而提出的。混合自動(dòng)請(qǐng)求重傳(HARQ)是指接收方先對(duì)接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行自我檢錯(cuò)糾錯(cuò)，如果錯(cuò)誤可以進(jìn)行自我糾正，則正確接收；否則保存本次接收數(shù)據(jù)包，并請(qǐng)求發(fā)送方重傳。接收方將重傳的數(shù)據(jù)包和先前接收到的數(shù)據(jù)包在解碼前進(jìn)行合并，充分利用它們攜帶的相

24、關(guān)信息，以提高正確譯碼概率。因此，采用HARQ技術(shù)可以顯著提高系統(tǒng)正確接收和傳輸速率。3、基于基站的快速調(diào)度：調(diào)度是指對(duì)系統(tǒng)有限共享資源進(jìn)行合理分配，使資源利用率大到滿足合理的前提的最大化。R99中，上行調(diào)度基于RNC，根據(jù)Node B的上行鏈路負(fù)載測(cè)量報(bào)告和UE的吞吐量報(bào)告來決定分配速率。在HSDPA中調(diào)度功能單元置于Node B，大大減少了調(diào)度信令回路時(shí)延，可以做出快速調(diào)度相應(yīng)更好地利用鏈路資源，從而提高系統(tǒng)吞吐量。HSUPA為上行鏈路，用戶采用碼分復(fù)用，速率分配限制為系統(tǒng)噪聲升高指數(shù)(RoT)或終端吞吐量。4、短幀長(zhǎng)：HSUPA中引入了2ms TTI，相比10ms TTI，大大減少了空中

25、接口的傳輸時(shí)延和幀對(duì)齊帶來的時(shí)延，并且UE和NodeB相應(yīng)的處理時(shí)延也大大降低，可以更好地配合HARQ和快速調(diào)度的實(shí)施，提高網(wǎng)絡(luò)和終端的吞吐量。另外，采用2ms TTI帶來的快速反應(yīng)可以顯著提高響應(yīng)速度，從而大大提高終端用戶的服務(wù)質(zhì)量，并且使系統(tǒng)提供類似于事實(shí)視頻、流媒體服務(wù)成為可能。HSUPA極大地提高了上行傳輸速率，無(wú)論對(duì)于發(fā)送Email，文件上傳還是交互式游戲這樣的應(yīng)用，用戶都將體會(huì)到HSUPA提供的高速率和短延遲。HSDPA關(guān)鍵技術(shù)主要包括自適應(yīng)調(diào)制編碼（AMC），混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求（HARQ），2ms的短幀，快速分組調(diào)度，動(dòng)態(tài)功率分配，動(dòng)態(tài)資源分配等。1、自適應(yīng)調(diào)制編碼：無(wú)線系統(tǒng)中可以

26、通過改變無(wú)線傳輸參數(shù)適應(yīng)信道條件的辦法來提高通信的可靠性、有效性和經(jīng)濟(jì)性。比如，在WCDMA中采用的快速功率控制就是一項(xiàng)能夠提高通信系統(tǒng)可靠性和容量的技術(shù)。通過改變無(wú)線傳輸參數(shù)來補(bǔ)償信道變化的方法稱為鏈路自適應(yīng)(Link adaptation)，而另一項(xiàng)技術(shù)自適應(yīng)調(diào)制編碼(AMC)就是屬于鏈路適應(yīng)的范疇。AMC的基本原則就是改變調(diào)制和編碼的格式并使它在系統(tǒng)限制范圍內(nèi)和信道條件相適應(yīng)，而信道條件則可以通過發(fā)送反饋來估計(jì)。在AMC系統(tǒng)中，一般用戶在理想信道條件下(比如在基站附近)用較高階的調(diào)制方式和較高的編碼速率(比如 R=3/4 Turbo Codes的64QAM)，而在不太理想的信道條件下(如

27、小區(qū)邊緣)則用較低階的調(diào)制編碼方式 R=1/2 Turbo Codes的QPSK)。2、HARQ：是一種前向糾錯(cuò)FEC和重傳相結(jié)合的技術(shù)。它可以根據(jù)鏈路的狀況快速地調(diào)整信道的傳輸速率并實(shí)現(xiàn)FEC與重傳的結(jié)合。物理層HARQ受高層控制。所謂自動(dòng)重傳請(qǐng)求(ARQ)就是一次數(shù)據(jù)傳輸失敗時(shí)就要求重傳的一種傳輸機(jī)制。在無(wú)線傳輸環(huán)境下，信道噪聲和由于移動(dòng)性帶來的衰落以及其他用戶的干擾使得信道傳輸質(zhì)量較差，為了保證通信質(zhì)量，就必須對(duì)數(shù)據(jù)加以保護(hù)，這種保護(hù)主要采用前向糾錯(cuò)編碼 (FEC)，即在分組中傳輸額外的比特開銷。顯然，過多的前向糾錯(cuò)編碼會(huì)使傳輸效率變低。因此，一種新的混合差錯(cuò)控制方案IIARQ即ARQ和

28、FEC相結(jié)合的方案應(yīng)運(yùn)而生，并被3GPP引入HSDPA中，以減少時(shí)延并增加重發(fā)數(shù)據(jù)的效率?？焖倩旌献詣?dòng)重傳請(qǐng)求(HARQ)是指接收方在解碼失敗的情況下，保存接收到的數(shù)據(jù)，并要求發(fā)送方重傳數(shù)據(jù)，接收方將重傳的數(shù)據(jù)和先前接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行組合。 HARQ技術(shù)可以提高系統(tǒng)性能，并可靈活地調(diào)整有效碼元的速率，還可以補(bǔ)償由于采用鏈路適配所帶來的誤碼。HSDPA的HARQ功能主要在NodeB的Mac一he和物理層體現(xiàn)。HARQ也是一種鏈路自適應(yīng)的技術(shù)。在AMC中，采用顯式的C/I測(cè)量來設(shè)定調(diào)制編碼的格式，而在HARQ中，鏈路層的信息用于進(jìn)行重傳判決。有很多方法可以實(shí)現(xiàn)HARQ:chase合并、兼容速率鑿孔T

29、urbo Codes和增量冗余。3、快速調(diào)度與調(diào)度算法：HSDPA的快速調(diào)度算法是提高下行速率的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)?？焖僬{(diào)度算法根據(jù)用戶傳播條件，給用戶分配不同資源(時(shí)隙、碼子、功率等)。不同用戶，在不同時(shí)間內(nèi)，占用無(wú)線資源是不同的，快速“調(diào)度”算法的目的在于合理為用戶分配資源，盡可能提供數(shù)據(jù)吞吐量。HSDPA調(diào)度算法控制著共享資源的分配，在很大程度上決定了整個(gè)系統(tǒng)的行為。調(diào)度時(shí)應(yīng)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的能力。調(diào)度算法應(yīng)向瞬間具有最好信道條件的用戶發(fā)射數(shù)據(jù)，這樣在每個(gè)瞬間都可以達(dá)到最高的用戶數(shù)據(jù)速率和最大的數(shù)據(jù)吞吐量，但同時(shí)還要兼

30、顧每個(gè)用戶的等級(jí)和公平性。因此，在短期內(nèi)以信道條件為主，而在長(zhǎng)期內(nèi)應(yīng)兼顧到對(duì)所有用戶的吞吐量。HSDPA技術(shù)為了能更好地適應(yīng)信道的快速變化，將調(diào)度功能單元放在NodeB而不是RNC，同時(shí)也將竹1縮短到Zms，從系統(tǒng)架構(gòu)和幀結(jié)構(gòu)上為提高調(diào)度效率和傳輸速率奠定了基礎(chǔ)。與R99不同，HSDPA的分組數(shù)據(jù)調(diào)度在NodeB執(zhí)行。與DPCH不同，HS-DSCH可以使用CDMA、TDMA及他們的組合來調(diào)度UE(R99只用CDMA方式)。由于子幀的TTI短，所以NodeB可以快速地調(diào)度UE。LTE的多輸入多輸出 (MIMO) 技術(shù)的提出為現(xiàn)代無(wú)線通信開辟了一個(gè)全新的領(lǐng)域，它給未來的移動(dòng)通信系統(tǒng)，特別是對(duì)高速數(shù)

31、據(jù)接入的業(yè)務(wù)，提供了了一種可以極大提高系統(tǒng)頻譜效率的手段。在一個(gè)無(wú)線系統(tǒng)的發(fā)送和接收端都采用多天線單元，利用無(wú)線散射信道豐富的空間多維特性，以多輸入端/多輸出端的方式工作，可以突破性的提高系統(tǒng)信道容量。這就是MIMO技術(shù)的基本思想。根據(jù)不同的傳輸信道類型，可以在無(wú)線系統(tǒng)中使用相應(yīng)的分集方式。目前，主要的分集方式包括時(shí)間分集（不同的時(shí)隙和信道編碼）、頻率分集（不同的信道、擴(kuò)頻和OFDM）以及空間分集等。多天線系統(tǒng)利用的就是空間方式，而MIMO作為典型的多天線系統(tǒng)，可以明顯提高傳輸速率。而在實(shí)際的無(wú)線系統(tǒng)中，可以根據(jù)實(shí)際情況使用一種或者多種分集方式。典型的MIMO系統(tǒng)如下圖所示，包含m個(gè)發(fā)射天線和

32、n個(gè)接收天線。根據(jù)無(wú)線信道的特性，每個(gè)接收天線都會(huì)接收到不同發(fā)射天線的內(nèi)容，因此不同收發(fā)天線間的信道沖擊響應(yīng)均有不同的表現(xiàn)形式。圖（8）不同收發(fā)天線間的信道如果定義發(fā)射天線1與接收天線1之間為h11，發(fā)射天線1和接收天線2之間定義為h21。這樣可以得到的傳輸矩陣，也就是我們所說的傳輸信道矩陣形式，如公式所示： （31）當(dāng)收發(fā)天線間的信道為窄帶時(shí)不變系統(tǒng)時(shí)，可以得到MIMO系統(tǒng)接收信號(hào)表現(xiàn)形式為：其中，接收信號(hào)Y，發(fā)射信號(hào)X及噪聲n。在MIMO系統(tǒng)中，發(fā)射天線的數(shù)據(jù)被分成幾個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)流M的數(shù)目一般小于或等于天線的數(shù)目。如果收發(fā)天線之間并不相等，那么等于或小于收發(fā)端最小的天線數(shù)目。例如，

33、的MIMO系統(tǒng)可以用于傳送4個(gè)或者更少的數(shù)據(jù)流，而的MIMO系統(tǒng)可以發(fā)送兩個(gè)或者小于兩個(gè)的數(shù)據(jù)流。理論上，傳輸信道的容量會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)流的數(shù)目線性增長(zhǎng)，MIMO系統(tǒng)的信道容量表示： （32）對(duì)于目前的無(wú)線通信系統(tǒng)，MIMO的基本形式有如下幾種：1、單用戶MIMO（SU-MIMO）：如果MIMO系統(tǒng)用于增加一個(gè)用戶的速率，稱之為單用戶MIMO：圖（9）單用戶MIMO2、多用戶MIMO（MU-MIMO）：如果每個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)流分配給不同的用戶，稱之為多用戶。這種模式主要對(duì)上行鏈路有用。從UE的復(fù)雜程度和體積來看，每個(gè)UE只能有一個(gè)發(fā)射天線，因此稱之為“協(xié)同MIMO”，MU-MIMO如圖所示：圖（10）多用戶MIMO3、循環(huán)時(shí)延分集（CDD）：在OFDM系統(tǒng)中，CDD已經(jīng)作為常規(guī)技術(shù)被廣泛使用。對(duì)CDD而言，相當(dāng)于在不同天線的發(fā)射信號(hào)之間存在相應(yīng)的時(shí)延。其實(shí)質(zhì)相當(dāng)于在OFDM系統(tǒng)中引入了虛擬的時(shí)延回波成分，可以在接收端增加相應(yīng)的選擇性。因?yàn)镃DD引入了額外的分集成分，所以往往被認(rèn)為是空分復(fù)用的補(bǔ)充表現(xiàn)形式。結(jié) 論3G，EVDO，HSUPA，HSDPA和LTE在CDMA制式由二代向三代的演進(jìn)過程中,EVDO (Evolution Data Only)是一種具有廣泛應(yīng)用前景的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。相對(duì)于二代移動(dòng)通信系統(tǒng)CDMA 1X, EVDO技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)