EV-DO Rev B終端現(xiàn)狀分析與研究

戴國華，趙子彬，劉兆元

（中國電信股份有限公司廣東研究院 廣州 510630）

EV-DO Rev B終端現(xiàn)狀分析與研究

戴國華，趙子彬，劉兆元

（中國電信股份有限公司廣東研究院 廣州 510630）

本文介紹了EV-DO Rev B終端應用現(xiàn)狀，對Rev B終端關鍵技術以及特性進行分析，并對可能影響終端商用進程的射頻、數(shù)據(jù)性能、現(xiàn)網(wǎng)兼容性等方面問題進行研究探討。

EV-DO Rev B；多載波；射頻；數(shù)據(jù)性能

1 概述

國內(nèi)電信業(yè)重組完成之后，我國3大運營商目前均實現(xiàn)全業(yè)務運營，3G業(yè)務蓬勃發(fā)展。在基礎業(yè)務日益飽和的情況下，移動數(shù)據(jù)業(yè)務增長迅猛，其競爭也日漸白熱化。為了滿足業(yè)務發(fā)展需求，作為EV-DO Rev A的自然演進技術EV-DO Rev B越來越受到整個產(chǎn)業(yè)鏈的關注。

Rel 0和RevA可支持的前反向峰值速率分別為2.4 Mbit/s/153 kbit/s和3.1 Mbit/s/1.8 Mbit/s，而在Rev B中前反向則可支持高達73.5 Mbit/s/27 Mbit/s的峰值速率（使用15個1.25 MHz的載波捆綁），商用環(huán)境中由于受硬件設備所限，Rev B通常將捆綁2～3個載波。如圖1所示，Rev B的演進分兩個階段進行：Phase I階段，只針對EV-DO Rev A的信道板芯片（高通CSM6800）和BSC進行軟件升級，通過捆綁3個Rev A載波前反向峰值速率可達9.3Mbit/s/5.4 Mbit/s；Phase II階段，基于新的高通基站芯片 （如CSM6850），需要對信道板進行硬件升級，下行可支持高階調(diào)制方式64QAM，通過捆綁3個Rev A載波前向峰值速率可達14.7 Mbit/s。

圖1 cdma20001x EV-DO技術演進路線

2 EV-DO Rev B終端應用現(xiàn)狀

當前3GPP2關于EV-DO Rev B終端測試標準已準備就緒。射頻方面根據(jù)3GPP2 C.S0033-B v1.0制定完成，在原先Rev A標準基礎上，修改和新增了7項用例。Rev B協(xié)議一致性標準根據(jù)3GPP2 C.S0038-B v1.0 HRPD SigConf Spec制定完成，在原先Rev A標準基礎上，修改和新增了15項用例。

根據(jù)CDG報告，日本KDDI在2009年6月宣布了測試和部署Rev B的計劃，中國電信、摩洛哥運營商Wana也正在推進Rev B升級和部署的測試計劃。2010年1月，巴基斯坦綜合電信運營商巴基斯坦電信（PTCL）攜手華為部署端到端EV-DO Rev B商用網(wǎng)絡，首期覆蓋巴基斯坦的重要城市卡拉奇和拉合爾。PTCL的Rev B網(wǎng)絡將先覆蓋對移動寬帶業(yè)務需求強烈的熱點地區(qū)，后續(xù)通過軟件升級，將現(xiàn)有的Rev A網(wǎng)絡演進至覆蓋全國的Rev B網(wǎng)絡。

當前開發(fā)EV-DO Rev B的芯片廠家只有高通一家，其生產(chǎn)規(guī)劃情況見表1。高通量產(chǎn)的芯片主要有QSD8650、MSM8655、MSM7630，2010年底還會推出專門針對數(shù)據(jù)卡的MDM6600，但目前Rev B商用產(chǎn)品主要采用QSD8650。

目前EV-DO Rev B的終端款式和數(shù)量較少，形態(tài)主要以數(shù)據(jù)卡為主。2009年6月，華為公司率先發(fā)布了全球第 1款EV-DO Rev B上網(wǎng)卡EC367。后續(xù)，中興通訊也陸續(xù)推出了兩款Rev B上網(wǎng)卡ZTE AC2970和ZTE AC600。同時，聯(lián)想、LG等公司正在積極研發(fā)支持Rev B的手機。

除此之外，大部分終端廠商還處于觀望狀態(tài)。雖然目前可正式投入商用的Rev B終端較少，但是市面上支持Rev A的終端產(chǎn)品平臺，有部分是基于高通QSD8650解決方案。采用此種方案的Rev A終端產(chǎn)品只需廠商對軟件升級即可支持Rev B，待運營商Rev B商用計劃正式推出后，終端產(chǎn)品會日益豐富起來。

3 EV-DO Rev B終端關鍵技術分析及系統(tǒng)特性

表1 高通EV-DO Rev B芯片生產(chǎn)規(guī)劃情況

3.1 多載波技術

多載波技術可對用戶體驗帶來很大提升。首先，多載波可產(chǎn)生信道分集作用，提高扇區(qū)的整體射頻效率。由于終端在同一扇區(qū)不同信道上接收的信號強度是不同的，尤其是在一個衰落信道里，而每個Rev B的扇區(qū)可以實時根據(jù)不同載頻的信道情況，安排與信道情況相適應的速率發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣可達到原有Rev A系統(tǒng)沒有的信道分集作用；其次，多載波技術所帶來的信道集群效應（trunking efficiency）也可帶來整個服務扇區(qū)容量的提升。由于現(xiàn)網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐话l(fā)性（bursty data）使得不同Rev A載頻會產(chǎn)生話務不平衡，從而導致整體容量效率的下降，而Rev B的數(shù)據(jù)分配消除了載頻間負荷不平衡的現(xiàn)象，提高了整體性能和用戶感知度。

3.2 反饋復用技術

反饋復用技術可將多個前向鏈路的反饋信道復用到同一個反向鏈路上，減少反向信道資源的消耗，提高信道資源利用率，因此可以給Rev B系統(tǒng)提供靈活的載波分配方式，終端前反向信道的分配可以不對稱，如圖2所示。

圖2 Rev B終端前方向信道分配不對稱方式

在一個持續(xù)的通話過程中，可以靈活改變分配給終端的前反向載波的數(shù)量。如果用戶需要更高的前向速率，系統(tǒng)可以分配更多的前向信道給終端，以增加用戶的體驗。在小區(qū)邊緣，由于終端的發(fā)射功率已經(jīng)接近最大，為了維持通話過程并減少發(fā)射功率，可以只用單個反向信道與基站保持聯(lián)系，如果終端還有多余的功率，可以分配多個反向信道給終端。

3.3 前向新的調(diào)制方式和包格式

Rev B系統(tǒng)在前向鏈路上新增了高階調(diào)制方式64QAM，并且在Rev A、Rel 0基礎上引入許多新的包格式，從而產(chǎn)生更多、更細的前向信道速率，如圖3所示。

在新增的包格式中，3種包長分別為6144 bit、7168 bit和8192 bit的包格式采用了64QAM高階調(diào)制方式，從而抬升了空口的峰值吞吐量。同時，包格式的調(diào)制編碼粒度更細，可更好適配空口能力，提高混合自動重傳請求（HAPQ）傳輸效率，從而提升空口平均吞吐量。

3.4 非連續(xù)發(fā)送/接收模式

在Rel 0/Rev A系統(tǒng)中，不管反向數(shù)據(jù)是否傳送，無線鏈路導頻和開銷信道（RL pilot+overhead channel）對于一個激活連接是連續(xù)發(fā)射的。Rev B中引入了非連續(xù)發(fā)送（DTX）技術，在不傳輸數(shù)據(jù)的時候，允許無線鏈路導頻和開銷信道在50%的時間內(nèi)發(fā)射，而在另外50%的時間不發(fā)射，同時通過加大發(fā)射功率來保持原有的開銷信道的性能。因此，終端在50%的時間內(nèi)可以關閉發(fā)射，節(jié)省了電池能量，還降低了反向RF干擾，對于像VoIP這類低速率業(yè)務，可提升系統(tǒng)容量。

非連續(xù)接收（DRX）是指終端向網(wǎng)絡側(cè)告知所支持的DRX模式，網(wǎng)絡側(cè)在指定的前向交織時段上向終端發(fā)送數(shù)據(jù)，終端在指定的交織時段接收數(shù)據(jù)，這種方式能進一步減少終端的耗電。

Rev B通過引入DTX和DRX技術，可以節(jié)省30%的電池能量，有效增加了待機和可通話時間。

3.5 反向干擾消除

圖3 RevB終端新增支持的前向信道速率

Rev B第一階段，系統(tǒng)所使用的芯片CSM6800支持反向的PIC（導頻干擾消除），在第二階段時芯片CSM6850將進一步支持TIC（業(yè)務信道干擾消除），可使反向鏈路數(shù)據(jù)的容量增加65%，VoIP容量增加45%。

3.6 快速尋呼信道

Rev B系統(tǒng)中新引入的快速尋呼信道（QPCH），可使系統(tǒng)預先向終端指示尋呼到達信息，縮短了終端在尋呼周期到達時監(jiān)聽系統(tǒng)控制信道的時間，使終端快速接入。

3.7 EV-DO Rev B系統(tǒng)特性小結(jié)

Rev B載波部署方式靈活。如圖4所示，Rev A載波f1可有選擇性地在數(shù)據(jù)要求比較高的扇區(qū)部署載波f2。對于在Rev B商用初期，可以首先只考慮熱點（hot spot）區(qū)域網(wǎng)絡升級，減少運營商前期的投資成本。

EV-DO Rev B有益于突發(fā)業(yè)務。對于突發(fā)業(yè)務（如：打開網(wǎng)頁），Rev B多載波極大地改善了用戶感受。如圖5所示：對于2載波和3載波Rev B，在系統(tǒng)容量（即扇區(qū)內(nèi)激活用戶數(shù)）相同的條件下，其獲得的數(shù)據(jù)速率比3個Rev A載波要高出很多。

圖4 Rev B多載波非均勻加載方式

Rev B多載波系統(tǒng)相對于同樣多個Rev A單載波能夠產(chǎn)生更大的系統(tǒng)容量增益。如圖6所示，左半部分代表多個Rev A單載波，一行車道代表一個載波，每輛小車代表在載波上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。右半部分代表3載波捆綁的Rev B系統(tǒng)，我們可以看到Rev B系統(tǒng)上，沒有明確劃分出各個車道，每輛小車不必拘泥于在固定的某條車道上行駛。事實上，突發(fā)業(yè)務會使每個載波上產(chǎn)生無法使用的時隙。而從圖6中，我們也可以形象地發(fā)現(xiàn)，Rev A單載波用戶不能利用其他載波上的空時隙，而多載波用戶能夠把在多個載波上沒有使用的時隙結(jié)合在一起，并取得一個能夠和單載波用戶相當?shù)钠骄俾?。因此，Rev B多載波更高的資源利用率使得系統(tǒng)得到了更高的容量。

4 Rev B終端商用面臨的風險

目前Rev B未有商用網(wǎng)絡部署，國內(nèi)外運營商正在陸續(xù)針對終端和設備進行試商用。從目前情況來看，Rev B終端商用還面臨若干風險，值得關注和研究。

4.1 終端技術性能方面

圖5 突發(fā)業(yè)務下Rev B數(shù)據(jù)性能與系統(tǒng)容量

圖6 時隙利用率機制Rev B與Rev A

由于多載波干擾，對比Rev A系統(tǒng)，Rev B在第一階段時其覆蓋范圍可能會有較大減少。為了降低多載波系統(tǒng)中鄰波干擾影響，國際標準規(guī)定Rev B終端最大發(fā)射總功率需要在原先Rev A的基礎上 （[23 dBm，30 dBm]）回退3.3 dBm，意味著Rev B終端最大發(fā)射功率會比Rev A終端低3.3 dBm，這樣無疑會降低終端的接入半徑。同時，由于多載波干擾，在試驗中發(fā)現(xiàn)Rev B系統(tǒng)在建立呼叫過程中，基站發(fā)射功率需由原來Rev A使用的-90 dBm增加到-80 dBm，終端才可正常呼叫2載波，否則將出現(xiàn)終端自動丟載波的現(xiàn)象。

在相同信道環(huán)境下，現(xiàn)有第一階段的2載波Rev B終端數(shù)據(jù)傳輸速率與Rev A的2倍差距較大。我們使用華為EC-367、ZTE-AC600兩款數(shù)據(jù)卡進行Rev B雙載波和Rev A單載波對比測試，部分測試數(shù)據(jù)如表2所示。

由表2可見，被測的兩款終端從空閑模式進入到服務模式時，對于EV-DO數(shù)據(jù)呼叫中空中接口信道建立和拆卸的時間分別都小于1 s。EV-DO數(shù)據(jù)呼叫在被測的移動終端發(fā)起的休眠過程中，空中接口信道建立和拆卸的時間也都小于1 s，Rev A與Rev B一致。

數(shù)據(jù)吞吐量方面的測試主要針對兩種傳輸方式進行：FTP和UDP。由于UDP和FTP的傳輸機制不同，同等信道條件下，UDP的吞吐量略大于FTP吞吐量。在信道條件相對較好，信號功率為-65 dBm，噪聲功率為-80 dBm，Ior/Ioc=15 dB的情況下，2載波時被測終端前向速率大約為4 Mbit/s，單載波時為 2.7 Mbit/s左右；2載波反向速率為3 Mbit/s左右，單載波時為1.6 Mbit/s左右。從數(shù)據(jù)來看，2載波帶來的數(shù)據(jù)速率提升幅度有限。說明多載波系統(tǒng)下，相鄰載波間的干擾較為嚴重。

終端在Rev B網(wǎng)絡下使用時，需短信更新PRL，PRL要增加Rev B使用頻點；同時，不同廠家的終端與不同廠家的網(wǎng)絡設備之間兼容性問題較多。例如連接及空閑狀態(tài)下從Rev B到Rev A的屬性切換、連接及空閑狀態(tài)下從Rev A到Rev B的屬性切換等場景，某些廠家網(wǎng)絡設備支持，而有些廠家不支持。

4.2 Rev B測試儀表研發(fā)進展較慢

目前業(yè)界能提供EV-DO Rev B終端射頻、協(xié)議、數(shù)據(jù)性能測試儀表的公司只有1～2家，測試儀表提供廠家數(shù)量太少。由于Rev B測試系統(tǒng)沒有經(jīng)過任何商用的洗禮，因此對部分測試標準細節(jié)實現(xiàn)還存在疑問，導致儀表使用初期存在一些問題。從目前測試系統(tǒng)驗證情況來看，測試儀表成熟還需要運營商和終端廠商以及測試方案提供商之間加大合作力度，不斷對系統(tǒng)進行完善。

4.3 其他方面風險

從技術上來看，Rev B相對Rev A在峰值速率、QoS上有優(yōu)異性。但從目前運營商推出的業(yè)務來看，還沒有針對Rev B特性部署開展應用。運營商應積極推廣更多高寬帶、高QoS要求業(yè)務來滿足用戶需求，進行差異化競爭。同時，由于高速率帶來的高功耗，手機終端在保證足夠的待機和通話時間方面面臨一定風險。

Rev B終端的商用還需要考慮政府LTE牌照發(fā)放時間。如果政府較快發(fā)放LTE牌照，那么中國電信為了保證其市場競爭力就會加快網(wǎng)絡升級至LTE的步伐，這會減少EV-DO Rev B商用的緊迫性。

表2 Rev B終端數(shù)據(jù)性能測試數(shù)據(jù)

5 結(jié)束語

Rev B終端能夠滿足用戶高速下載和高分辨率視頻電話的需求，對突發(fā)性業(yè)務能夠提供更好的用戶體驗，混合頻率復用技術能有效改善系統(tǒng)覆蓋邊緣的性能，功耗優(yōu)化技術延長了終端的待機和工作時間?？梢哉fEV-DO Rev B為運營商提供了一個低價高效的多載波寬帶系統(tǒng)。雖然目前看來Rev B終端產(chǎn)業(yè)鏈還不是太成熟，但Rev B的技術優(yōu)勢十分明顯，而且隨著Rev B正式商用的日程表日趨明朗，Rev B終端必將日益成熟滿足商用要求。

Analysis and Study of the Application Status of EV-DO Rev B Terminal

Dai Guohua,Zhao Zibin,Liu Zhaoyuan
(Guangzhou Research Institute of of China Telecom Co.，Ltd.，,Guangzhou 510630,China)

This article introduced the application status of the EV-DO Rev B terminal,and analy sed the key technologies and it's characteristics of Rev B terminal.It also studied aspects of commercial,such as RF performance,data application performance,field test compatibility and so on.

EV-DO Rev B,multi-carrier,RF,data application performance

2010-07-08）