榮無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)演講課件

1、 通 10 24UMB概述概述 UMB（超移動寬帶）是 CDMA2000 系列標準的演進升級版本，該技術(shù)能夠帶來更大的帶寬、頻段和波段選擇范圍，以及網(wǎng)絡(luò)的可升級性和靈活性。UMB 以正交頻分復(fù)用接入（OFDMA）技術(shù)為基礎(chǔ)，引入了復(fù)雜的控制與信令機制、有效的無線資源管理（RRM）、自適應(yīng)反向鏈路（RL）干擾控制，以及包括多輸入多輸出（MIMO）、空分多址（SDMA）和波束賦形等先進的多天線技術(shù)，使系統(tǒng)可以在達到更高傳輸效率的同時經(jīng)濟有效地支持各類具有服務(wù)質(zhì)量（QoS）要求的應(yīng)用。UMB能夠使純IP以及各類可變包長的數(shù)據(jù)傳輸速度達到比目前商用系統(tǒng)更高的數(shù)量級。UMB是CDMA2000標準中的最新

2、成員，旨在從根本上提高最終用戶的全面體驗和增強運營商的贏利能力。 從 2006 年初 3GPP2 (第三代合作伙伴計劃2”3rd Generation Partnership Project 2，即3GPP2”成立于1999年1月，由美國TIA、日本的ARIB、日本的TTC、韓國的TTA四個標準化組織發(fā)起，中國無線通信標準研究組（CWTS）于1999年6月在韓國正式簽字加入3GPP2。)征集候選技術(shù)開始，UMB 方案的制定和完善歷時一年半多。作為CDMA2000 的演進技術(shù)，UMB 可升級至20MHz 的帶寬，可在現(xiàn)有或新分配的頻段中部署。UMB 系統(tǒng)中基站之間可以不保持同步，但是通常來說，同

3、一個基站內(nèi)的各個扇區(qū)是同步的。一個基站可以同時服務(wù)多個移動臺，并且一個移動臺也可同時由多個基站提供服務(wù)，當幾個基站同時為一個移動臺服務(wù)時，移動臺與各個基站間都有獨立的協(xié)議棧。基站可以同時處于單播、廣播和多播的模式下。通過加密和信息完整性的保護，空中鏈路具有很高的安全性UMB特點特點1、 高數(shù)據(jù)速率：在20MHZ帶寬的移動環(huán)境中，峰值的上行和下行速率分別為75Mbps和288Mbps；2、 增強的數(shù)據(jù)容量：能夠在各種環(huán)境下同時傳輸高質(zhì)量的語音和寬帶數(shù)據(jù)，包括靜止、慢速步行以及超過300公里每小時的高速移動環(huán)境、；3、 低時延：以平均14.3ms的延時用最小的抖動來支持VoIP、push-to-t

4、alk以及其他對時延敏感的業(yè)務(wù)；4、 增強的VoIP支持：在20MHZ帶寬的移動環(huán)境下，支持每個扇區(qū)高達1000個同時發(fā)起的VoIP呼叫，并且不影響當前的數(shù)據(jù)傳輸容量；5、 大覆蓋范圍：大的廣域網(wǎng)覆蓋等同于現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，可以使任何覆蓋區(qū)域之間無縫連接，并平滑的解決熱點地區(qū)的應(yīng)用；6、 完美的移動性支持：在UMB的各個方面設(shè)計中都考慮了無縫連接，以提供穩(wěn)定的移動性支持；7、 融合介入網(wǎng)：支持部署一種基于IP的無線接入網(wǎng)融合接入網(wǎng)，它由3GPP2設(shè)計以支持多種接入技術(shù)和增強網(wǎng)絡(luò)性能，例如需要低時延更少節(jié)點的高QOS業(yè)務(wù)；8、 組播：支持高速傳送豐富的多媒體內(nèi)容的組播功能；9、 設(shè)備利用率高：多

5、模式、多頻率支持的UMB設(shè)備將有利于現(xiàn)有的第三代CDMA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的選擇，能夠獲得因規(guī)模的擴大而得到的經(jīng)濟成本節(jié)約；10、強大的生態(tài)系統(tǒng)：UMB將基于現(xiàn)有的第三代CDMA客戶和經(jīng)驗豐富的供應(yīng)商組成的生態(tài)系統(tǒng)，以實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟效益；UMB系統(tǒng)框架如圖在物理層中，系統(tǒng)可用頻譜帶寬范圍為 1.25-20MHz，前向峰值速率可達到 260Mbps，反向峰值速度可達到 80Mbps。系統(tǒng)中同一個范圍內(nèi)可使用多載波技術(shù)和單頻率復(fù)用技術(shù)。前向鏈路使用OFDMA 技術(shù)，反向鏈路使用 OFDMA 技術(shù)的同時，也使用了 CDMA 技術(shù)，并且前反向鏈路都支持準正交的 OFDMA 技術(shù)。為了提高性能，系統(tǒng)使用了多種調(diào)

6、制方式和編碼方案，并在前反向鏈路中同時使用 HARQ（混合自動重傳）技術(shù)。在 MAC 層及上層，系統(tǒng)使用了靈活、功能強大的收發(fā)信令機制，其功能包括系統(tǒng)捕獲、QoS 保障的隨機接入過程、通過可用的鄰基站信息幫助切換等。 物理層設(shè)計可用頻譜范圍為 1.25-20MHz。在此系統(tǒng)中，自適應(yīng)的調(diào)制、編碼技術(shù)與同步HARQ和turbo編碼一起使用。系統(tǒng)可支持的調(diào)制方式有QPSK、16QAM、8PSK和64QAM。當塊長度小于或等于 128 時，使用 1/3 速率的卷積碼，當塊長度大于 128 時，使用 1/5 速率的 turbo 碼。通過打孔或重傳使系統(tǒng)達到要求的碼率。在前反向鏈路中，都支持了將近 7m

7、s的短的 HARQ 重傳時間。系統(tǒng)中資源的分配及速率統(tǒng)一由接入點（AP）決定。 系統(tǒng)使用的超幀結(jié)構(gòu)如圖 2 所示 前向鏈路中，一個超幀前導(dǎo)后跟隨 25 個物理幀，每個物理幀及超幀前導(dǎo)都包含 8 個OFDM 符號。反向鏈路中，第一個物理幀相對較長（包含 16 個 OFDM 符號），目的是對準前反向鏈路。超幀前導(dǎo)載波捕獲導(dǎo)頻和開銷（overhead）信道用于最初的捕獲。前向鏈路的超幀前導(dǎo)為幀的前 8 個符號，其結(jié)構(gòu)如圖 3 所示 如果可以，我們一起留在麻栗坡 每一個朋友的婚禮我們都可以全部到齊 等我們都有孩子了 就要他們天天在一起玩 像我們一樣成為世交 他們玩他們的，我們玩我們的 讓他們一出生就說

8、麻普 從小就成為地地道道的麻栗坡人前向-超幀前導(dǎo)！第 0 個符號承載主廣播控制信道信息，第 1-4 個符號承載輔廣播控制信道/快速尋呼信道信息，兩者交替使用，最后三個符號用于 TDM 導(dǎo)頻，用于初同步其中 TDM1 用于前向捕獲信道，TDM2 和 TDM3 為鄰扇區(qū)干擾指示比特。在半同步模式下，TDM 導(dǎo)頻每幀改變一次，不同扇區(qū)使用同一序列的不同偏置，并且要求幀級的同步，但不要求符號/碼片級的同步。在異步模式下，TDM 導(dǎo)頻幀間一致，并不要求扇區(qū)間的同步。TDM1 用于初始定時捕獲和粗頻率偏移恢復(fù)，也用于攜帶系統(tǒng)中由移動臺決定的信息。此符號每 4 個子載波出現(xiàn)一次，當 FFT 長度小于或等于

9、512 時，符號占用整個可用的頻帶，當 FFT 長度為 1024 或 2048 時，此符號只使用于中央的 480 個子載波。TDM2 和 TDM3 代表其他扇區(qū)的干擾指示，為 OFDMA 數(shù)據(jù)信道反向控制服務(wù)。超幀前導(dǎo)承載前向前導(dǎo)導(dǎo)頻信道、主廣播控制信道和輔廣播控制信道信息。前向前導(dǎo)導(dǎo)頻信道用于鄰扇區(qū)干擾指示信道的解調(diào)，占用前導(dǎo)的前兩個符號。主廣播控制信道可用于頻率復(fù)用模式，可聯(lián)合編碼于 16個超幀中，承載廣泛使用的固定參數(shù)。輔廣播信道為移動臺在物理層解調(diào)前向數(shù)據(jù)承載足夠的信息，此信息在奇數(shù)幀中出現(xiàn)，與之交替的超幀（偶數(shù)幀）承載快速尋呼信道信息?？焖賹ず粜诺佬畔⒌慕庹{(diào)依賴于是否使用頻率復(fù)用。這

10、些信道的使用讓物理層更具靈活性。根據(jù)頻域分集和頻域選擇性的不同，有兩種資源分配方式，如圖 4 所示 圖 4（a）所示為分散式資源分配（DRCH），用戶分配的即符號分散于整個帶寬，以獲得頻域分集增益，信道和干擾估計基于寬帶的公共導(dǎo)頻。圖 4（b）所示為塊資源分配（BRCH），是集中式資源分配方式，即為用戶分配頻域上連續(xù)的一段頻率，時域上分配一個幀的所有符號，以獲得頻域選擇性增益。信道和干擾估計基于專用導(dǎo)頻。以上兩種資源分配方式也可以同時出現(xiàn)在同一個物理幀中，具體有兩種復(fù)用模式：BRCH 上用 DRCH 打孔（模式 1）；DRCH、BRCH 在不同的子區(qū)域上使用（模式 2）。模式 1 中，開銷信道

11、指示使用了多少的 DRCH，讓移動臺知道打孔的模式，且在整個帶上都使用了公共導(dǎo)頻。模式 2 中，開銷信道指示了 DRCH 的區(qū)域和 BRCH 的子帶，DRCH 區(qū)域使用公共導(dǎo)頻，而 BRCH 區(qū)域使用專用導(dǎo)頻。 UMB 中，前向鏈路支持上述兩種資源分配方式；反向鏈路上，為了避免用戶頻偏對其他用戶的影響，僅支持塊資源分配方式。 前向控制部分只能用于全 BRCH 或全 DRCH 模式。分組開始指示信道（SPCH）用于指示固定資源分配中無數(shù)據(jù)時終端維持前向資源的分配、新包開始或重新分配固定資源。反向激活比特信道（RABCH）用于指示反向鏈路負載情況。導(dǎo)頻質(zhì)量指示（PQICH）用于反饋每個終端的反向?qū)?/p>

12、頻信道質(zhì)量，輔助終端選擇服務(wù)扇區(qū)和反向功率控制。其他扇區(qū)干擾信道（FOSICH）用于快速廣播其他扇區(qū)干擾情況。熱噪聲干擾信道（IOTCH）通知其他扇區(qū)的終端，本扇區(qū)子區(qū)域上的干擾情況，用于具體的功控調(diào)整。功率控制信道（PCCH）用于反向控制信道的閉環(huán)功率控制。確認信道（ACKCH）用于 HARQ 反饋。共享控制信道（F-SCCH）用于傳輸 SISO 和 MIMO 的資源分配、接入許可等信息。UMB 中 OFDMA/MIMO 的設(shè)計同時考慮了以下因素：HARQ、速率預(yù)測、信道估計、反饋開銷、空間相關(guān)性的影響、MIMO 的復(fù)雜度和靈活性等?？赏瑫r支持 SISO（單入單出）和 MIMO 用戶。UMB

13、 支持的 MIMO 技術(shù)包括：閉環(huán)預(yù)編碼 MIMO（SU-MIMO，即單用戶MIMO）、開環(huán)發(fā)送分集（STTD）SDMA（MU-MIMO，即多用戶 MIMO）。移動臺可以支持不同的 MIMO 技術(shù)。數(shù)據(jù)傳輸 反向鏈路支持混合的 OFDMA 和 CDMA 空中接口。CDMA 用于支持控制信道，是必需的部分。OFDMA 和 CDMA 的傳輸時頻復(fù)用，兩者業(yè)務(wù)都進行功率控制，CDMA 功率控制是為了在所服務(wù)扇區(qū)維持目標 SINR（信干比），OFDMA 功率（PSD，即功率譜密度）控制是為了把扇區(qū)間干擾約束在理想狀態(tài)。 反向 CDMA 數(shù)據(jù)信道（R-CDCH）用于傳輸?shù)退俾?、突發(fā)、時延敏感的業(yè)務(wù)，比如

14、 VoIP、在線游戲等，支持有限的傳輸格式和頻域干擾刪除，此信道由快速功控、HARQ 和慢速分布式調(diào)度支持。而反向 OFDMA 數(shù)據(jù)信道（R-ODCH）全面調(diào)度，支持準正交多天線的使用（QORL）和 LS-OFDMA（層疊代 OFDMA）。CDMA 和 OFDMA 數(shù)據(jù)可靈活地復(fù)用傳輸。 反向 CDMA 數(shù)據(jù)信道（R-CDCH）和反向 OFDMA 數(shù)據(jù)信道（R-ODCH）使用速率為 1/5的 turbo 碼或 1/3 的卷積碼，反向 OFDMA 專用控制信道使用速率為 1/3 的卷積碼，其余信道不進行編碼?？刂菩诺繳MB 有 兩 種 類 型 的 控 制 信 道 ， 一 個 是 CDMA 部 分

15、 ， 即 反 向 CDMA 控 制 信 道（R-CDCCH），另一個是 OFDMA 部分，即反向 OFDMA 控制信道（R-ODCCH）。反向 OFDMA 控制信道為所有用戶共享的公共部分，通常用來承載周期性的控制信息。其包含的信道信息為：請求資源分配（r-reqch）、支持前向預(yù)編碼和 SDMA 的反饋（r-bfch）、支持前向子頻帶調(diào)度的反饋（r-sfch）、前向鏈路質(zhì)量指示（r-cqich）、MIMO 質(zhì)量指示（r-mqich）、功率譜密度指示（r-psdch）、功率放大器余量（headroom）指示（r-pahch）。反向確認（R-ACK）信道調(diào)制到 OFDMA 符號上，并且對反向數(shù)據(jù)

16、進行打孔。 CDMA 控制部分在每 N 個交織里出現(xiàn)一個，在此跳中定義在子頻帶的單元里。這樣可以簡化寬帶信道，為系統(tǒng)映射到可達到的 SINR 所需發(fā)射功率提供良好的參考，在調(diào)度中此點是必需的。CDMA 控制部分考慮到不同控制信道的統(tǒng)計復(fù)用，通過改變不同信道的固定性，實現(xiàn)靈活的負載控制，并提供低開銷的接入信道。寬帶導(dǎo)頻支持子頻帶調(diào)度，并通過L1/L2 切換信令進行快小區(qū)切換。功率控制功率控制 反向功率控制包含功率控制信道、CDMA 業(yè)務(wù)功率控制信道和 OFDMA 業(yè)務(wù)功率控制信道。其中，反向 CDMA 業(yè)務(wù)信道的功率控制方式與 cdma2000業(yè)務(wù)信道的功控方式一致。 基站使用反向?qū)ьl信道（R-

17、PICH）作為閉環(huán)功率的基準，反向?qū)ьl信道采用 CDMA 方式周期性發(fā)送?；緦?R-PICH 的功控方式與傳統(tǒng)的閉環(huán)功控方式相同，即基站比較導(dǎo)頻信道的 SINR 與目標值，確定基站發(fā)送的功控比特信息，終端據(jù)接收到的功控比特抬升或降低 R-PICH 的發(fā)送功率。其它反向控制信道以 R-PICH 的功率作為基準，進行功率調(diào)制，調(diào) 制的力度與反向服務(wù)扇區(qū)的熱噪聲增量（ROT）、導(dǎo)頻質(zhì)量指示（PQI）相關(guān)。 在 反 向 OFDMA 業(yè) 務(wù) 信 道 中 ， 基 站 也 以 R-PICH 為 基 準 ，其 功 率 控 制 表 示 為 ： Pdch(n)=Pref(n)+ P(n) ；其中，Pdch(n)

18、為業(yè)務(wù)信道第 n 幀的發(fā)射功率（每子載波）；Pref(n)為 R-PICH 功率；P(n)為第 n 幀的功率調(diào)整 Delta 值。 終端反向業(yè)務(wù)信道功率大小與該終端引起的扇區(qū)間干擾以及扇區(qū)內(nèi)干擾相關(guān)。首先，因為反向鏈路上不同終端占用不同的時頻資源，應(yīng)該避免基站接收到的子載波間功率相差太大，因為若載波間功率相差太大，將導(dǎo)致載波將正交性下降，降低網(wǎng)絡(luò)容量。也就是說為了降低扇區(qū)內(nèi)干擾，應(yīng)該限制業(yè)務(wù)信道的變化范圍。其次，基于 OFDMA 的業(yè)務(wù)信道，主要是本小區(qū)對鄰小區(qū)的干擾，但服務(wù)扇區(qū)并不了解此扇區(qū)業(yè)務(wù)信道引起的扇區(qū)間干擾。因此，在融合方 案中，當扇區(qū)的 IOT（熱噪聲干擾）高于門限值時，使用超幀前

19、綴的扇區(qū)間干擾信道（F-OSICH）廣播負載指示，該負載指示可取 3 個值 0，1，2，用于控制干擾終端的功率. 對于終端，它監(jiān)聽所有鄰扇區(qū)的 OSI 廣播信息，但僅處理最強鄰扇區(qū)的 OSI。若終端處理的 OSI 為 1 或 2，則終端降低P(n)值。當然，針對 1 和 2，P(n)值不同；反之，若 OSI為 0，則終端提升P(n)值，即終端利用 OSI 調(diào)整發(fā)送功率。另外，終端將 Delta 值和目前可支持的最大子載波數(shù)發(fā)送給基站，基站可用這些信息進行反向鏈路分配。也就是Delta 較小的用戶，可能分配到較多的子載波，獲得更高的數(shù)據(jù)速率，即基站可利用這些信息在調(diào)度過程中更好地進行公平/容量的

20、折衷。 L1/L2 切換技術(shù) 移動臺一直監(jiān)控其激活集里扇區(qū)的前反向信道的質(zhì)量，其中，前向捕獲導(dǎo)頻（F-ACQCH）和前向?qū)拵?dǎo)頻（F-CPICH）用于監(jiān)控前向鏈路質(zhì)量，前向?qū)ьl質(zhì)量報告（F-PQICH）用于監(jiān)控反向鏈路質(zhì)量。前反向鏈路的服務(wù)扇區(qū)是不同的，通過使用基站發(fā)出的前向?qū)ьl質(zhì)量報告（F-PQICH），移動臺選擇最強的前向鏈路扇區(qū)與適當?shù)姆聪蜴溌焚|(zhì)量完成反向控制；通過基站發(fā)出的 IoT 報告、基于服務(wù)質(zhì)量（QoS）的功率余量和所需功率，移動臺選擇最強的反向鏈路扇區(qū)與適合的載干比（C/I），達到 QoS 的需求。在切換指示期間，移動臺發(fā)送反向信道質(zhì)量指示（R-CQICH）與所需前向鏈路服務(wù)扇區(qū)（F-DFISS）標志集到目標，指示優(yōu)先進行選擇的前向鏈路。