寬頻技術更上層樓 影音傳輸及儲存網路各有進展

2004-07-27
進入網路時代,更高的傳輸速度為寬頻科技永無止盡的追求目標,基於此,各種寬頻技術紛紛出爐,寬頻應用更是無限擴展...
無線通訊產業如想吸引新的業務,必須考慮兩大因素,即資料傳輸率與系統容量。新客戶希望使用新的服務,而這些服務都需要有較高的資料傳輸率。至於提高系統容量,則可容納更多新用戶。  

面對這樣的趨勢,新版CDMA2000介面標準1xEV-DV ,提供了良好的解決方案,讓原本的CDMA系統營運商,順利地升級網路並保有現有服務,而不至於浪費原先對於CDMA2000 1X設備的投資。本文將為您介紹此一新版介面標準1xEV-DV的技術特點。  

1xEV-DV規範,這項CDMA2000新版空中介面標準已在2002年底完成,被定義為3GPP2中的CDMA2000 Release C。同時,國際電訊聯盟(ITU)也已經通過並認定1xEV-DV為3G的標準之一。可預測的是,1xEV-DV相關產品將會於近2、3年內在不同的市場上出現。圖1是有關IS-95A/B/CDMA2000技術演進過程的總覽。  

由於CDMA2000 1X新版本:1xEV-DV,前向相容於之前的IS-95A/B與CDMA2000 1X系統,因此系統營運商將網路從1X升級至1xEV-DV後,仍可保存現有的服務,例如支援語音與數據資料在同一CDMA載波上,同時擁有語音與數據資料服務。更重要的是,它能提供非常高速的數據傳輸。  

1xEV-DV基本的技術優勢  

國際標準發展組織3GPP2,一直致力於1xEV-DV的技術開發,並與全世界營運商獲得共識,也就是1xEV-DV產品必須提供以下基本的技術優勢:  

.依據IS2000 Release C的資料傳輸率,每一個扇形細胞(Sector)的峰值數據傳輸率可達到3.1Mbps。  

.提供即時語音與非即時性的數據資料服務。  

.百分之百前向相容於IS-95A/B與CDMA2000 1X。  

.支援語音與數據資料在同一載波。  

.自然且標準化的CDMA技術升級。  

.給予既有CDMA營運商獨特的功能與服務。  

為了讓1xEV-DV的開發能滿足市場需求,3GPP2已在2002年五月公佈CDMA2000 Release C的規格,而現在3GPP2 TSG-C更已完成更新IS-707的規格來支援1xEV-DV,而其他有關1xEV-DV的性能與測試規格也將陸續釋出。1xEV-DV技術最終的目標與產品,是讓既有CDMA系統營運商,利用提供新的附加價值服務來增進競爭力,加速投資回收率。這可經由1xEV-DV提供的關鍵性優勢來達成,包括:  

.可重複使用既有的CDMA2000 1X網路設備,讓營運商的投資不會浪費。  

.與舊有系統相容度高,可降低因系統升級,造成的網路設備與用戶手機的更新費用。  

.持續提供現有的IS-95A/B and 1X服務,包括語音與數據資料服務。  

.1xEV-DV擴展CDMA2000 1X的能力,能提供更新的語音、數據資料及多媒體服務。  

CDMA2000的相容特性  

有助於系統升級至3G  

CDMA2000是根據北美電信工業協會(TIA)向國際電信聯盟(ITU)提出的「 CDMA2000 RTT標準」,所發展出來的無線存取模式。這項標準已獲得3GPP2國際標準發展組織的支援,這個組織接受ANSI(美國國家標準協會)的管理,並包含 TIA等委員會。  

CDMA2000很重要的一項優點,就是與2G的IS-95系統相容。這種格式除了可以保障網路業者對設備所做的投資外,還可以不需清除頻譜就能安裝新的系統。現有客戶可以繼續使用過去的服務,而擁有3G設備的客戶,則可以使用CDMA2000所提供的先進功能。在3GPP2的督導之下,這項計畫將逐漸發展出現有的核心網路(ANSI/TIA/EIA-41規格),以支援順利移轉到3G性能的過程。CDMA2000計畫以兩個階段引進,即擴展率1 (SR1)和擴展率3(SR3)。除非特別指明,否則下列討論內容均指SR1。  

SR1可提供大容量、高速率的傳輸服務  

以SR1為架構的CDMA2000系統稱之為CDMA2000 1X。CDMA2000 SR1需要1.25 MHz頻寬的通道,這與2G(IS95A/B)所使用的頻寬相同,但它的資料傳輸速度卻可達到2G的2倍到10倍(圖2)。這可讓網路業者以資料傳輸率較高的3G系統,來覆蓋現有的2G系統。資料可利用封包的形式來傳送,這將有助於提升網路效能。封包資料使用標準的網際網路協定(IP)。資料傳輸率愈高,就愈容易達成網際網路存取、FTP、含附件的電子郵件、以及一般的網路連接等服務。SR1的容量大約是TIA/EIA-95B的2倍,因為它改善了通道結構、功率控制、空間(天線)分集、以及編碼技術。  

通道結構  

不論何時,2G無線終端所發出的反向鏈路信號,最多都只包含一個編碼通道。多個編碼通道可使用相同的載波頻率,透過接收到的信號與正確的編碼取得關聯,在接收端可以分辨出彼此編碼通道上傳輸的資料。單一的2G編碼通道可以同時攜帶語音和短訊息,但在傳送訊息時必須強迫降低語音的資料傳輸率,或暫時不傳送語音。但在CDMA2000,可將反向鏈路設定成包含一個主要的語音編碼通道,以及最多兩個專門攜帶高速數據的次要編碼通道。如此一來,在下載電子郵件時,就可以繼續使用語音服務。  

不過,增加通道也會降低系統碼資源。由於展頻的程度,或所謂的展頻因子(Spreading Factor, SF),在速率較高的數據通道上會明顯降低,因此較高速率的數據通道,會以較高的功率位準發射,佔用掉很大部份的系統碼資源。如果不需要次要通道,功率位準就會降低,釋放系統容量給語音通訊。  

CDMA2000系統會平衡資料傳輸的負載效應和語音通訊的需求,以管理數據和語音使用者的需要。在CDMA2000中指定了5種順向通道結構,它們被標上無線通道結構(RC)1-5的名稱。在9,600和14,400 bps的通道速率下,RC1和RC2與CDMAOne(IS-95)完全相同;RC3到RC5則提供較新的通道結構以支援高階的服務。  

在CDMA2000系統中,維持通話所需的信令可以卸載到專屬控制通道。使用專屬控制通道後,就不需要使用所謂模糊與脈衝串(Dim and Burst)信令的2G技術,基本上它會佔用資訊傳輸的頻寬,並將信令交給控制功能。而透過專屬控制通道的技術運用,可同時改善語音和數據通道的效能。另外,只在IS-95系統前向鏈路發射的導頻通道,已經加入CDMA2000編碼中,如此便可對從無線終端到基地台的信號進行相關解調,以提升基地台的信號接收情況,並簡化基地台接收器的設計(圖3)。  

功率控制  

在2G系統中,基地台會量測從手機端發射出來的信號訊雜比,並將功率控制指令傳回手機端,以提高或降低功率。這項功能稱為反向鏈路閉迴路功率控制,它可以將每個發射手機的功率位準降到最低,讓系統容納較多的使用者。CDMA2000也在基地台信號上,加入閉迴路功率控制功能。  

在順向鏈路上的空間(天線)分集  

使用多個天線以利用空間分集,是改善信號接收情況很常見的一種方法。不過,手機端並不支援多個天線,因為它們的體積太小了。CDMA2000系統克服這個問題的方法,就是在基地台端設立多個天線。順向(從基地台到手機端)通道會分成兩個信號,每一半會在距離至少1/4波長的天線上發射,這就叫作順向發射分集(圖4)。順向發射分集可為手機端的接收器,提供兩個不同的信號路徑,而不必在信號路徑的接收端裝設兩個天線。  

編碼技術  

因為在較高的資料傳輸率下會使用較短的編碼長度,所以次要通道的處理增益,會比語音或其他編碼通道的處理增益來得小(處理增益這個名詞是用來量化,因資訊數據加上數位編碼所造成的信號展頻程度)。  

當信號的處理增益較小時,必須使用較高的發射功率,以使資料錯誤率維持在最低的可接受水準。事實上,當資料傳輸率提高時,數據通道的每個位元相對地也需要較高的信號能量。不過,發射功率愈高,對所有使用者所產生的干擾程度也會跟著提高。高發射功率的缺點,就是會減少系統容量。  

為了彌補這項負面特性,SR1特別發展出一種新的資訊數據編碼技術,稱為「渦輪式編碼器」(Turbo Encoder)。渦輪式編碼可藉由改善接收器修正錯誤和回復錯誤資料框的能力,來減少對高發射功率的需求。相較於IS-95迴旋編碼器 (Convolutional Encoder),在達到相同的錯誤率下,渦輪編碼技術大約可減少2dB的信號功率。這個程序可提高在數據業務流量較大期間,系統所能容納的使用者數量。  

1xEV-DV的關鍵功能  

1xEV-DV加強CDMA2000空中介面新的功能,並能持續沿用許多CDMA2000 1X的功能,為多樣的CDMA2000空中介面家族中新增的一個成員,其關鍵的功能與其加強的部分如下:  

較高的順向鏈路容量  

1xEV-DV結合了一些特點來提供順向鏈路的傳輸率至3.1Mbps,而平均的流量(Throughputs)可達1Mbps。這些特點包含:適應性的調變與編碼方案(AMC),針對實體層碼框採用混合性的自動重發請求機制(Hybrid ARQ),增加新的順向話務通道稱為順向封包資料通道(Forward Packet Data Channel, F-PDCH),並在這個通道上提供分時與分碼兩種多工模式以處理資料的傳送。此外,這些特點將提供系統營運商與電話用戶,在較高數據傳輸率服務的優勢。因此1xEV-DV系統不但讓現在的電話用戶可使用早期CDMA技術所無法提供的服務,也讓營運商擁有從既有的用戶中增加營收的機會。  

支援語音服務與同步語音/數據資料服務  

1xEV-DV的空中介面,在順向與反向鏈路上均支援語音與數據資料兩種服務,讓營運商在使用頻譜資源上,有非常大的彈性。營運商能適當分享在語音與數據資料服務的頻譜資源,提供同步的語音/數據資料服務,讓營運商在語音與數據資料服務的頻譜資源分配上,擁有非常大的彈性。  

同時間支援多種話務  

1xEV-DV規範支援信令(Signaling)與用戶資料,在F-PDCH與多路同步資料的通話層中傳輸。這提供營運商與用戶在支援PC為主的相關應用時,有非常高的整合度。用戶可在同時間使用多種PC應用,以獲得更多的營收。而每一個應用並不需要個別分配一個主要通道來使用。  

前向相容於CDMA2000 1X  

1xEV-DV規格的一個目標,是要在語音及既有的服務中提供平順的升級,實現相容於既有CDMA2000架構的目標。在1xEV-DV系統與既有1X系統相同架構的部份包括像:1X反向鏈路的通道、CDMA2000的媒體存取控制層(MAC)與信令層中的程序。另外1xEV-DV也支援與其他 CDMA2000系統間的交遞。這個優勢提供營運商在他們已開發1X基礎建設一個升級路徑,同時讓他們既有建設所受到的衝擊降到最低。在用戶方面,也保證手機可適用於1X與1xEV-DV兩者的空中介面,也就是提供可運作在營運商所有的網路單一的終端設備。圖5說明了這項觀點,一個營運商可選擇在1xEV -DV的載波中支援IS-95A/B或1X,這提供營運商系統升級的做法與彈性的頻譜使用方式。  

有效支援所有數據服務(如VoIP)  

1xEV-DV允許彈性動態地使用TDM與CDM技術,TDM/CDM的多工架構是在1xEV-DV非常強大且獨一無二的功能。它利用提供最佳的調變方式與編碼速率於所有的服務,使系統流量達到最大。因此提供營運商在變動的市場環境中,有較彈性的運用。  

在考量這些需求後,3GPP2 TSG-C針對1X空中介面層的架構做出修正。最後的架構如圖6所示,經由修正的1xEV-DV,新的功能元素產生新的F-PDCH控制通道。這個新通道的功能除了包括傳統的實體層與MAC層(適應性的調變與編碼與混合式ARQ)外,它還產生了一個中間(Intermediate)協定層。  

1xEV-DV的新功能 讓營運商提供最佳服務  

為了滿足以上的需求與架構,需要在1xEV-DV創造新的功能。這些新的功能包括新的通道、適應性的調變與編碼架構及實體層所附加的Hybrid ARQ與細胞選擇。這些功能每個都經過深思熟慮,當這些功能整合一起時,讓準備要提供數據資料服務的營運商,在增加空中介面的容量上,有一個非常強大的工具。這些功能吸引營運商進行升級計畫,讓他們的射頻使用率做最佳化,對用戶產生強大的吸引力,進而增加在數據資料服務上的營收。  

新的實體層通道  

在1xEV-DV的規格中增加了一個新的話務通道與三個新的控制通道(如表1)。在順向鏈路中新增的通道,為「順向封包資料通道」(Forward Packet Data Channel, F-PDCH)與「順向封包資料控制通道」(Forward Packet Data Control Channel, F-PDCCH)。而在反向鏈路上,新增的通道為兩個控制通道:「反向通道品質指示通道」(Reverse Channel Quality Indicator Channel, R-CQICH)與「反向確認通道」(Reverse Acknowledgment Channel, R-ACKCH)。  

在1xEV-DV的反向通道,並無新增的話務通道。1X的話務通道(R-FCH, R-DCCH與R-SCH)仍然在1xEV-DV系統中繼續沿用。F-PDCH是為了滿足在1xEV-DV資料率,而在CDMA2000中新增一個話務通道。適應性的調變與編碼技術、TDM/CDM多工技術與混合式ARQ協定,均全部應用於此通道來完成高資料傳輸率。F-PDCCH通道則為一個順向鏈路的控制通道,提供行動台所需資訊,讓它可以正確識別F-PDCH的資訊。在F-PDCCH所傳送的資訊,為提供行動台解譯它在F-PDCH資料所需的資訊,此資訊為對應F-PDCH之MAC-ID、F-PDCH封包大小、每個次要封包中的時槽數目與最新的Walsh碼索引。  

MAC-ID是一個行動台與基地台已知的8位元指標器,作為對映到所屬行動台的F-PDCH識別代號。MAC-ID在撥話設定時即建立,當行動台在通話期間,這個ID會一直跟隨該行動台直到通話結束。F-PDCH封包大小欄位,會顯示F-PDCH中被傳送封包的大小。而時槽數目欄位則顯示有多少TDM時槽在傳送。最新的Walsh碼索引,是行動台作為決定資料傳輸時所使用的Walsh Cover,可讓F-PDCH進行分碼多工(Code Division Multiplexing, CDM)。而順向鏈路支援兩個F-PDCCH控制通道,這些通道與F-PDCH為時間同步,因此行動台可以很容易地使用F-PDCCH的資訊來解譯與解調 F-PDCH的資料。  

在反向鏈路新增的兩個控制通道中,R-CQICH為讓行動台告知基地台最佳服務的扇形區域其通道品質的量測資訊。不管行動台是否成功解譯F-PDCH的封包資料,行動台利用反向鏈路的R-ACKCH通道通知基地台封包接收的結果。在1xEV-DV中所新增的通道主要優點為支援高資料傳輸率,這些通道的架構亦提供營運商強有力的升級工具。因為1xEV-DV的通道可被整合在既存的CDMA2000通道,營運商能在需要較高資料傳輸率服務的區域,開發1xEV -DV服務。  

適應性的調變與編碼  

在1xEV-DV,順向鏈路採用的調變方式與編碼速率是即時變化的,以適應不同的通訊傳輸環境。而基本上,它是個鏈路最佳化的方案,也就是經由基地台針對即時的通道傳輸環境狀態,指配使用者最佳的調變方式與編碼速率。這種額外的適應性調變與編碼(Adaptive Modulation and Coding, AMC)提供營運商與電話用戶在較高數據傳輸率的服務上的優勢,這是先前的CDMA技術所沒有的架構,是利用變化射頻碼框的區間、每個碼框中的位元數目與編碼方式來完成。碼框區間為1.25、2.5或5ms,而每個碼框中的位元數目從408至3864位元,而調變方式的選擇從QPSK、8-PSK到16- QAM。現在,排定的演算法經由選定最佳的碼框區間、每個碼框的位元數目與調變方式,在有限的環境來增加射頻的利用率。  

表2顯示封包的大小與碼框區間,所對映的不同資料速率。「每個次要封包中的時槽數目」表示碼框的區間(其中一個時槽的長度為1.25ms)。所有碼框的區間與F-PDCH封包的大小是定義在IS-2000 Release C。這種變換射頻碼框區間的策略,在碼框大小與調變方式的選擇已被引用在現有的1xEV-DO系統,且已成功地經由一些1xEV-DO供應商所証實。  

利用這項功能即可提供彈性的傳輸機制,來實現3.1Mbps的傳輸率,讓基地台做最有效的射頻資源使用。增加調變的複雜度與降低編碼速率,是增加無線通道流量的一種普遍技術。在傳統的無線通訊系統中,在資料流量與通道變動性的相互妥協下,使用的都是固定的編碼速率與單一的調變方式。1xEV-DV針對基地台與行動台間即時變化的通道環境,利用近似連續性的回報,來選擇最佳的調變方式與編碼的組合,利用高階的調變與較低的編碼率來增大鏈路的流量。在較不順的無線傳輸環境中,選擇更謹慎的調變方式與編碼速率,來降低資料重傳的機會。  

混合性的自動重發請求(Hybrid ARQ)  

在1xEV-DV中,將已接收到的碼框中,有錯誤的部份快速重新傳送,是維持高數據傳輸頻寬非常關鍵的要素,因此ARQ的功能已從MAC層遷移至實體層。 Hybrid ARQ利用結合(而不是用拋棄)先前失敗的傳送資料與現在的資料,有效率地創造更強大的編碼效益,來改善流量。混合性的ARQ針對所能容忍錯誤,使用初始的調變方式與編碼率的選擇程序,來達到快速適應性的調變與編碼。兩種實現Hybrid ARQ基本的運作方式為Chase Combining與Incremental Redundancy (IR)。所謂的Chase Combining,就是每次重傳的資料,是重複第一次傳送的資料或它一部份的資料。而所謂的IR是指,在每次的資料重傳時,利用來自原先編碼架構中,創造較低速率的新編碼位元來傳送。Chase Combining能讓AMC較為健全穩定,而IR利用初始編碼率與FER間的最佳操作點,來提供較好的性能。  

細胞選擇  

在細胞選擇的程序上,行動台從它的活動集合(Active Set)中選擇一個基地台來作為順向連結的服務,此種方式是取決於行動台量測射頻訊號的品質。由於行動台會選擇射頻特性較佳的基地台,因此沒有針對F- PDCH或其他順向鏈路控制通道(F-PDCCH)的軟性交遞。由於行動台在它的活動集合中,可能有來自多個通道個別屬於多個基地台,因此細胞選擇,需要基地台與F-PDCH資料串同步。圖7為一個細胞選擇的範例,其中行動台同時監控BTS1與BTS2導引通道的訊號(F-PICH),由於行動台確定 BTS2的通道品質較佳,因此選擇BTS2作為F-PDCH話務的基地台。行動台藉由傳送R-CQICH表明它選擇了BTS1,並經由R-CQICH資料提供BTS1通道品質的資訊,網路端接收這個通道的訊息指示並將F-PDCCH與F-PDCH經由BTS 1傳送至行動台。這個方塊圖亦顯示細胞選擇與軟性交遞的運作相互獨立,當然軟性交遞持續支援於CDMA2000的網路,且仍舊被使用在所有的1X的話務通道中(包括F/R-FCH、F/R-DCCH與F/R-SCH)。  

細胞選擇常使用在1xEV-DV的話務通道(F-PDCH)中,因此,在同時傳輸語音與數據資料的通話時,語音話務使用FCH,而數據資料的話務使用F- PDCH。當數據資料的話務使用細胞選擇時,語音話務仍然使用軟性交遞。細胞選擇相較於CDMA2000使用的軟性交遞的技術,明顯降低不必要的網路設備建設的投資。利用細胞選擇,營運商不需要Backhaul相同的Multi-Megabit話務至多個基地台,或大大地降低行動台對於基地台活動集合的數量。細胞選擇亦有較高效能的頻譜利用率。隨著在F-PDCH的高展頻速率,降低此通道在軟性交遞的使用即是降低干擾。  

較彈性的TDM/CDM多工架構  

1xEV-DV很重要的是它支援所有的服務,包括在大型封包(例如FTP應用)或小型封包(例如定位服務或語音應用)的服務。而對於1xEV-DV的制定者,要如何讓所有的服務有效率地使用射頻通道是很重要的。這也導致1xEV-DV規格,除支援TDM(Time Division Multiplex)也支援CDM(Code Division Multiplex)架構。CDM原本就是在CDMA技術使用的多工模式,但TDM對於Fat-Pipe通道分享的架構產生很大的效用。TDM與CDM多工架構允許選擇適當的時槽與Walsh碼配置給一個用戶。這個TDM/CDM的多工功能顯示於圖8中,在圖中顯示有四個用戶分享一F-PDCH通道,另外它也顯示了TDM/CDM多工架構上三個關鍵的功能:  

.多個用戶分享相同與不同的時槽。圖中證明4個用戶如何分配時槽,在這個例子中,MAC-ID 64這個用戶,被分配到8個1.25ms的時槽,而另一個用戶(MAC-ID 65),則是在初期分配到2個1.25ms的時槽,而7.5ms後變成分配到1個1.25ms的時槽。  

. 多個用戶分享Walsh碼空間。在這個例子中說明在同一時槽中,Walsh碼空間如何動態地分享給多個用戶。例如圖中顯示有4個用戶(個別表示為MAC-ID 64, MAC-ID 65, MAC-ID 66與 MAC-ID 67)在分享Walsh碼空間。  

. 分配全部的F-PDCH給一個用戶。當有大量的數據需要傳輸至用戶且其優先權較高時,網路端分配F-PDCH的裝置,會決定全部的F-PDCH也可以分配給一個用戶。  

TDM/CDM結合的多工配置是在1xEV-DV非常強大且獨特的功能。其優勢在於動態的依據用戶需求,即時分配時間與Walsh碼空間資源,增加小型封包(例如WAP、SMS、MMS)傳送效率。CDM特色在於提供全部的F-PDCH給一個用戶或分享給多個用戶使用;TDM特色則是基於用戶可用的數據,來分配F-PDCH在時間上的資源。它也保證F-PDCH資源分享給所有需要使用的用戶。圖9說明了1xEV-DV系統,在Walsh碼的樹狀圖上如何分享語音與數據用戶。在1xEV-DV規格中,88%的Walsh碼資源使用於1xEV-DV通道,剩餘的則留給1X通道。然而1xEV-DV與1X分享所有的Walsh碼資源,因此當1xEV-DV降低使用的碼空間,則可增加在1X上空閒的碼資源。  

圖中顯示有28組的Walsh碼(展頻因子(SF)均為32)被配置給F-PDCH(圖中標示為DATA的Walsh碼),剩餘的Walsh碼則可用於控制通道。圖中亦顯示提供最大的傳輸率(3.1Mbps),當配置這些28組Walsh碼至F-PDCH將降低提供於1X的服務。當營運商分配50%的碼資源在語音服務,而剩餘的在數據服務上,則Walsh碼分配在1xEV-DV的資源將降低為一半。因此當系統提供語音服務時,1xEV-DV最大傳輸率將降低為1.55Mbps。  

對於營運商而言,其關鍵優勢在於可以適當分配資源,當語音話務量增加時,分配於F-PDCH之Walsh碼可重新分配給語音使用。基地台可動態地調整使用在既有話務服務的Walsh碼,當數據為主要服務時,主要的Walsh碼則將配置給數據服務,而當語音服務增加時,Walsh碼亦可自動地被分配到語音服務上。  

小型封包支援  

1xEV-DV及適應性的調變方式與編碼(AMC)結合混合式的ARQ,在單一個載波上能有效率地服務數據資料與語音。快速的AMC是一個連結適應方案,當基地台針對即時的傳輸通道情況,來分配使用者最佳調變方式與編碼速率時,使用混合性的ARQ(HARQ)可改善流量,且利用初始的調變方式與編碼數率,對應所能容忍的錯誤選擇程序,來達到快速適應性的調變與編碼。  

經由服務每位用戶在他們瞬間通道環境允許下的最高資料速率,整體的系統流量因此而大大提升。在3G CDMA進化的標準組織中,假若有個非常大的辯論來針對結合AMC與HARQ使用的多重進接方式,則CDM自然當為CDMA技術中的首要選擇,而TDM則適合針對大量傳輸管通道分享計畫。理論上,大量傳輸管計畫可快速滿足一個使用者,並快速轉移至另一個使用者。事實上,要提供精準的分配且快速地轉移大量傳輸管計畫至另一個使用者,而不浪費資源是非常困難的。因此,使用TDM相對來說,應用在較長時間下需要傳送大量的資料,例如像FTP,便較為簡單與有效率。  

當大量傳輸管預定器必定是更靈活與精準,例如在WAP、VoIP、資料串影像與其他服務,則問題會出現。而採用TDM/CDM的1xEV-DV系統,在保持碼框有充足的效能下,針對所的服務利用提供最佳調變方式與編碼速率的分配來增大系統流量,如圖10所示,小型封包可接收少量的Walsh碼,而剩餘的 Walsh碼可被使用在其他使用者,以增進整體的系統容量。  

1xEV-DV整合於既有的CDMA2000系統  

提供前向相容於CDMA2000系統,是1xEV-DV基本的要求。而一些在CDMA2000既有的觀念亦適用在1xEV-DV。事實上,1xEV-DV為IS-2000規格中的Release C。以下列出的在1xEV-DV沿用來自CDMA2000的項目:  

.CDMA2000中的通話信令與第三層程序,仍然支援於1xEV-DV。支援於1xEV-DV的通道利用修訂既有L3的訊息。第二層的信令協定與連結進階控制層(Link Access Control , LAC)亦重複使用於1xEV-DV。  

.高速封包資料服務選項33(Service Option 33,SO33)在1xEV-DV仍然支援,在SO33規格與協定管理方式適用於1xEV-DV的數據傳輸。  

.在無線連結協定(Radio Link Protocol, RLP)中有少部分的更新,為針對NAK計時器(Timer)的程序的修訂。  

.既有在CDMA2000的共通通道(例如F-PCH、R-ACH)仍是1xEV-DV空中介面的一部份,它們的規格與作用與在IS-2000規格中的定義一致。  

.既有在CDMA2000的專屬通道(例如F/R-DCCH、F/R-FCH、F/R-SCH)仍是1xEV-DV空中介面的一部份,它們的規格與作用與在IS-2000規格中的定義一致。  

.1xEV-DV反向鏈路規格與IS-2000的反向鏈路規格一致。  

.針對用戶的認證程序與在IS-2000中相同。  

從圖8顯示的1xEV-DV的第一層介面証明這個最佳的整合,圖中顯示1xEV-DV通道如何整合在既有CDMA2000的架構中。F-PDCH的控制功能(Control Function)扮演介於實體層與MAC層的中間層角色,而新的1xEV-DV控制通道傳送F-PDCH控制功能至實體層間所需的控制訊息。唯一連結至 MAC層的1xEV-DV通道是F-PDCH,它提供作為傳送用戶控制與載送資料的傳送管。而且,無新增的服務介面在LAC、第三層與資料層。這個整合有益於營運商在既有的CDMA架構上,提供平順的系統升級路徑。並讓營運商當升級他們的網路至1xEV-DV後,將針對現有架構造成的衝擊降到最低。而用戶亦能使用所有先前CDMA網路提供的功能。最後,在用戶端設備上,既有的行動裝置亦支援於升級後的系統中,在用戶不需更換終端設備亦可使用於整個的網路中。  

另一個證明針對1xEV-DV如何稱為是1X的自然演進,即是支援在話務通道的組合。表3列出1xEV-DV話務通道的組合,證明1xEV-DV中的F- PDCH如何整合在既有的1X的話務通道中。F-PDCH可被使用在兩個模式,在第一個模式中,F-PDCH用在跟專屬順向通道結合。在第二個模式中,F -PDCH則只是作為順向話務通道,而信令與載具話務兩者將混合於此F-PDCH通道中。在這兩個模式,IS-2000反向鏈路的話務通道總是被使用,且它的選擇均依照IS-2000中定義的程序,而所有的通道假設都能共存於相同的頻率。  

這些組合的通道提供營運商一些優勢在支援語音與數據資料的服務上。假若電話用戶要求的只是數據資料的服務,營運商可利用話務通道的組合(提供用戶其中一種話務通道的結合,在順向鏈路中僅有提供F-PDCH),來提供最佳化可用的資料速率給這個用戶。假若用戶要求是個語音與數據資料混合的服務,營運商將允許使用話務通道的結合來提供不僅是語音通道而還有高速資料通道(亦即在順向連結中,提供用戶含有F-PDCH結合F-FCH或F-DCCH的話務通道),這讓營運商在使用頻譜方式有非常彈性。  

1xEV-DV技術為營運商競爭的最佳利器  

當一個延續CDMA2000 1X (Release A/B)的標準,延伸至下一代,也就是CDMA2000 Release C(1xEV-DV),更新的規格如Release D 也已經在3GPP2的網站中釋出。當在最高資料傳輸率為3.1Mbps且平均流量為1.0Mbps,1XEV-DV系統讓在既有的語音與數據服務中提供較高頻寬與即時處理的能力,讓即時語音的服務與高速數據傳輸率服務使用在相同的射頻載波上。  

1xEV-DV的技術讓營運商的投資完全不會浪費,讓他們投資回收率達到最大。從既有的CDMA2000 1X自然的升級,讓系統營運商提供更新的數據服務並依然保有既有在語音與數據的服務。由於1xEV-DV有著向前相容於IS-95A/B與1X的優點,營運商將可以利用現有1X的網路設備升級後,來提供額外的數據與新的服務,營運商只需要最低的硬體升級就可提供1xEV-DV的服務,這個優勢讓3G系統更具市場競爭力。  

(本文作者為安捷倫科技公司技術顧問)  

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