5．4．3　CDMA2000　1xEV－DO Rev A物理信道的结构

从信道结构来看，信道分为前反向信道，如图5．52所示。

图5．52　CDMA2000　1xEV－DO Rev A信道结构

前向链路由导频（Pilot）信道、MAC信道、前向业务（FTC）信道与控制（CC）信道组成。MAC信道又包括反向活动比特（RAB）子信道、DRC LOCK信道、ARQ信道与反向功率控制（RPC）子信道。

反向信道包括接入信道和反向业务信道。接入信道包括一个导频信道和一个数据信道。RTC信道由反向导频信道、辅助导频信道、MAC信道、响应信道（ACK）、与数据（Da－ta）信道构成。其中反向MAC信道又包括反向速率指示（RRI）信道、数据速率控制信道（DRC）和数据资源控制信道（DSC）信道。

前向信道各子信道作用：

·Pilot信道主要用于系统捕获及Pilot信道质量测量。

·MAC信道中RA子信道用于指示AT是否增加或降低传输速率；RPC信道则负责对反向链路进行功率控制，调整AT的功率；ARQ子信道指示是否已解调反向包；DRC LOCK信道指示AT是否成功锁定DRC子信道，用于表征反向信道质量。

·CC信道主要负责向AT发送一些控制消息，诸如信道分配消息、速率极值消息等，其功能类似于CDMA2000　1x中的Paging Channel。

·FTC信道进一步划分为FTC前缀部分（Preamble）、数据（Data）两部分。FTC主要负责向AT发送业务数据，会话建立后的参数配置消息也在FTC信道发送。前向链路可以对反向链路进行功率控制、速率控制。功控的思想与IS95／CDMA2000　1x相同。

反向各信道作用：

·接入信道：AT通过在该信道上发送接入试探来尝试和AN建立业务。

·反向业务信道各子信道作用：

导频子信道，反向信道估计和反向功率控制；

辅助导频子信道，反向信道负载估计；

媒体接入子信道，包括RRI、DRC、DSC；

ACK子信道，指示是否已解调前向包，对收到的前向分组数据进行确认，根据正确与否发送ACK／NAK；

数据子信道，发送用户业务信息。

在反向物理信道中，将DRC信道、ACK信道和DSC信道归于前向反馈信道，用于反向链路对前向信道的反馈。

1．前向信道

（1）前向链路以TDM为主的时隙结构

图5．53显示了前向链路时隙的结构，可以看出每个时隙包含2　048个码片，每个时隙长（80／3）／16＝5／3ms，码片速率为16×2　048／（0．080／3）＝1．228　8M片／s，同IS－95／CD－MA2000　1x中的码片速率相同。前向链路的帧长为80／3ms，每帧包含16个时隙，即每秒含3／0．080＝37．5个帧，37．5×16＝600个时隙。

图5．53　前向链路以TDM为主的帧结构

从图5．53可见，1xEV－DO前向链路传送以时隙为单位。1xEV－DO前向以时分为主，导频信道、MAC信道及业务／控制信道之间时分复用；其实，也有码分，只是以码分为辅，不同用户的RPC／DRCLock子信道与RA子信道码分复用。

前向链路采用时分复用方式，避免了码分复用方式导致的同扇区多用户干扰和低速用户分享系统功率导致的资源利用率下降等问题。

基站根据前向信道数据分组的大小和速率等参数，在1～16个时隙内完成传送。有数据业务时，业务信道时隙处于激活状态，各信道按一定顺序和码片数进行复用；没有数据业务时，业务信道时隙处于空闲状态，只传送MAC信道和导频信道。

由图5．54可见，每半个时隙含1　024个码片，其中包括96个码片的一次导频突发，占据在半时隙的中央，MAC信息则每半个时隙突发2次，每次64个码片，分别在导频的前后。图的上半部分显示的是激活的时隙，其中不仅有导频突发、MAC信息，还包括数据流，前向控制信道和业务信道的信令与分组数据共享数据流上的时隙；下半部分显示的是空闲的时隙，上面没有数据流的传输。

图5．54　前向信道的时隙结构图

（2）前向信道的功能

图5．55展示了前向信道的构成，下面依次对前向各信道的功能作一描述。

图5．55　前向信道构成结构图

①前向导频信道

导频信道：Pilot，作用主要是引导手机捕获系统，手机通过导频信道完成对无线信道环境的预测估计。在同一时刻，所有扇区发送前向导频突发，AT通过测量每一个激活集内的导频强度C／I，来估计最佳服务扇区和最大数据速率，每个时隙将此数据速率的请求和期望的扇区通过反向DRC（Data Rate Control）信道上报给AN，AN根据接收的DRC信息，调度安排数据的发送。

前向导频信道数据全“0”，使用Walsh码0，在I路上发送；前向Pilot是突发的，每半个时隙的中点突发96个码片。

②前向媒体接入控制信道

前向媒体接入控制信道：MAC，包括下列4类自信道。

·反向活动子信道（RA）

·数据速率控制锁定子信道（DRC Lock）

·反向功率控制子信道（RPC）

·自动重传应答子信道（ARQ）

每个时隙发送4×64＝256个码片（4个64码片上的内容相同），在MAC信道上，不同用户使用不同的MAC Index区分，RA信道使用固定的MAC Index（4）与其他三个子信道区分。

·前向MAC信道之RA

该信道RA信道发送RAB比特（Reverse Activity Bit），RAB若为“1”表明扇区反向链路忙，RAB为“0”表明扇区反向链路闲。

AT通过监视RA信道可以动态调整自己的反向发送速率，RA信道的数据速率为600bit／s。

·前向MAC信道之DRC Lock

DRCLock信道发送DRC Lock比特，反映AN是否成功锁定AT的DRC子信道，用于表征反向信道质量。

当前反向信道质量不对称时，DRC Lock子信道可以帮助AT在前向虚拟拟切换时服务扇区（Serving Sector）的选择，DRC Lock信道数据速率为150／DRCLock Length（bps）。

·前向MAC信道之RPC

每个建立连接的AT都会被分配一条RPC子信道，RPC子信道用来控制AT的反向发射功率；CDMA2000　1xEV－DO Rev A系统里RPC信道和DRCLock信道分别用I和Q路发送，数据速率为150bit／s。

·前向MAC信道之ARQ

用于响应反向链路，发送是否已成功解调反向包的证实，在不同的情况下发送三种不同的ARQ比特：H－ARQ、L－ARQ、P－ARQ。

前向MAC信道之子信道的复用方式如图5．56所示。可见，DRC Lock和RPC两个子信道以I、Q路分别调制的方式共享一个MACIndex码，同时发送；然后与ARQ以1∶3的方式时分复用。RA与RPC、DRCLock、ARQ一起码分复用MAC信道，连续地在前向链路上发送信息。

图5．56　前向MAC信道的复用方式

③前向业务信道

向AT传送分组数据，多个用户以时分方式共享该信道。业务信道总是以全功率发射，没有功率控制，根据前向信道的质量提供不同速率等级（4．8kbit／s～3．072Mbit／s）的数据来进行速率控制。前面介绍导频信道时，提到AT在多个AN的不同扇区之间进行快速选择，AN通过调度算法，综合考虑系统的吞吐量和用户之间的公平度，调度安排前缀和数据的发送，AT通过监视前缀的发送来解码数据。这种情况类似于IS－95／CDMA2000　1x中的软切换，不同的是，在某个时刻只有唯一的最佳服务扇区对用户提供业务，所以称之为虚拟软切换。

前向业务信道由前缀和数据两部分组成。

前缀部分传送全零的比特流，其信道结构与导频的信道结构相同，两者之间的差别主要体现在两方面：业务信道前缀的比特率可变，而导频信道的比特率不变。数据部分传送业务信道数据分组。

CDMA2000　1xEV－DO Rev A的前向业务信道速率更加多样化，最小支持4．8kbit／s，最大支持3．072Mbit／s，数据包格式有128bit、256bit、512bit、1　024bit、2　048bit、3　072bit、4　096bit和5　120bit八种不同大小的包，每种包都以一个或多个时隙传送，根据反向上报的前向信道环境，自适应选择适当的前向发送格式。速率最高时一个时隙传送5　120bit，因此前向的最高速率为5120／（0．080／3／16）＝3．072Mbit／s。速率最低时，大小为128bit的包通过16个时隙来传送，故前向最低速率为128／（0．080／3）＝4．8kbit／s。如表5．7所示。

表5．7　部分前向发送格式

在数据包传输的过程中，如果AN收到反向ACK信道上的确认消息，则将不再接着传送剩余的包，而是开始发送下一个数据包，这时说明AT已经能够成功解调出所需的数据。如果AN发送完了所有的数据包或者收到ACK消息，将返还一个前向业务完成指示。

④前向控制信道

类似于IS－95／CDMA2000　1x中的寻呼信道和控制信道的组合，用于广播系统的公共配置参数，并向AT传送信令。控制信道的速率有三种：76．8kbit／s、38．4kbit／s和19．2kbit／s，速率的区分是通过采用不同Walsh码的MACIndex来实现的。控制信道和业务信道上相应速率的调制方式一样，其区别在于不同的MACIndex采用对应的不同Walsh码。

前向控制信道分同步控制信道SCC和异步控制信道ACC，SCC每256时隙传送一次，ACC任意时间可以传送。

前向控制信道包含的消息：同步消息、快速配置消息、扇区参数消息、寻呼消息。

（3）前向信道的信息处理

前向业务信道上的数据经过编码、扰码、交织、QPSK／8－PSK／16－QAM调制、序列重复、抽除（puncture），解复用后形成16对并行码流，每一对码流用16阶Walsh函数以码速率进行扩频，产生符号速率为76．8kbit／s的码符号，所有的16对码符号将一起求和形成速率为1．228　8M片／s的单独一对码流送往基带滤波器后调频输出。在前向链路中普遍采用Tur－bo编码。Turbo编码的性能非常优越，但它的译码运算量和时延均很大，采用Turbo编码对于非实时的高速数据业务非常适用。

2．反向信道

（1）反向信道构成

1xEV－DO反向信道结构如图5．57所示。它包括接入信道和反向业务信道。接入信道由导频信道和数据信道组成，它们之间是码分复用的关系；反向业务信道由反向导频信道、辅助导频信道、MAC信道、响应信道（ACK）、与数据（Data）信道构成。其中反向MAC信道又包括反向速率指示（RRI）信道、数据速率控制信道（DRC）和数据资源控制信道（DSC）信道。

图5．57　反向信道构成

（2）反向业务信道码分复用结构

反向信道帧长80／3ms，每帧包含16个时隙，每个时隙长（80／3）／16＝5／3ms，即一秒含3／0．080＝37．5个帧，37．5×16＝600个时隙。每个时隙包含2　048个码片，码片速率为16×2　048／（0．080／3）＝1．228　8M片／s，同IS－95／CDMA2000　1x中的码片速率相同。

4时隙构成一个子帧，每子帧长（80／3）／4＝20／3ms，以子帧为单位进行传送。

反向业务信道物理复用结构如图5．58所示。反向业务信道以码分为主，以时分为辅。其中，导频、辅助导频信道与DRC、RRI、ACK／DRC以及数据信道之间码分复用，它们之间靠不同的Walsh码来区分；ACK与DRC信道时分复用。因为反向以CDM为主，功控仍然保留，功控150Hz，每子帧一次。

图5．58　反向链路子帧结构图

（3）反向信道功能

①反向接入信道

接入信道：AT通过在该信道上发送接入试探来尝试和AN建立业务。每个接入试探包括两部分，先是只含导频的序言，接着是导频加一段数据，如图5．59所示。AT通过开环来估计第一次接入试探的发射功率，当AN没有响应时，再提高发射功率发送新的接入试探。

图5．59　接入试探结构

②反向业务信道

·反向业务信道之：导频子信道

全“0”的未调制序列，用于反向信道估计和反向功率控制。

·反向业务信道之：辅助导频子信道

全“0”的未调制序列，在负载超过门限时，做信道估计，辅助导频在负载超过门限之前的半个时隙发送。

·反向MAC信道之：RRI

反向速率指示子信道，指示当前反向信道数据包大小，指示当前反向信道数据包编号，独立占用一个码分信道。

·反向MAC信道之：DRC

数据速率控制子信道，根据前向导频信道测量前向信道质量，自适应确定希望获得的前向数据速率，向当前服务扇区发送前向数据速率值。

·反向MAC信道之：DSC

数据资源控制子信道，提前告知AN进行服务扇区的切换，实现无缝虚拟软切换。DSC信道包含3bit的DSC Value，用于指示选择前向服务扇区；DSC Length（slots）是DSC Val－ue传送的周期，当DSC Value需要改变时，要等到当前DSC Length周期结束，3bit的DSC Value用8个固定的32位Walsh码进行块编码。DSC信道数据速率：600×3／DSC Length（bps）。

·反向业务信道之：ACK

ACK信道响应前向业务包是否接收成功，“1”表示ACK，“0”表示NAK；实现前向链路H－ARQ，与前向业务信道的ARQ子信道有类似作用，与DSC子信道时分复用。

·反向业务信道之：Data

反向业务信道上的数据经过编码、交织、重复、扩频、复用、基带滤波后调频输出，如图5．60所示。反向业务数据子信道的调制方式可为BPSK、QPSK、8PSK，数据包的发送可占用4、8、12、16时隙。

图5．60　反向业务信道上的数据处理流程

反向业务信道数据速率如表5．8所示。反向数据速率从4．8～1　843．2kbit／s，数据包格式有128bit、256bit、512bit、768bit、1　024bit、1　536bit、2　048bit、3　072bit、4　096bit、6　144bit、8　192bit、和12　288bit等多种不同大小的包，每种包都以一个或多个子帧传送，根据反向的信道环境，自适应选择适当的前向发送格式。速率最高时一个子帧传送12　288bit，因此前向的最高速率为12　288／（0．080／3／4）＝1．843　2Mbit／s。速率最低时，大小为128bit的包通过16个时隙（4个子帧）来传送，故前向最低速率为128／（0．080／3）＝4．8kbit／s。

表5．8　反向业务信道数据速率

3．CDMA2000　1xEV－DO Rev A系统空口信令流程

（1）AT呼叫建立流程

AT呼叫建立流程如图5．61所示。

AT通过接入信道发送ConnectionRequest消息请求连接建立；AN通过控制信道发送ACAck，以确认接收到接入信道的MAC层包；AN通过控制信道发送Traffic Channel As－signment给AT，AT收到Traffic Assignment消息后，开始在反向发送导频和DRC；AN向AT发送RTCAck确认捕捉到了反向业务信道；AT发送Traffic Channel Complete给AN，确认收到Traffic Channel Assignment消息。

图5．61　AT呼叫建立的信令流程

（2）切换控制流程

切换控制流程如图5．62所示。

图5．62　切换控制流程

在AT同AN之间connection已经建立，当AT满足在Active Set中增加某个导引信号的条件时，AT向AN发送一条Route Update消息；AN向AT发送Traffic Channel As－signment消息，通知AT对Active Set进行改变；AN通过控制信道发送Reset Report消息，控制AT发送RouteUpdate消息；AT向AN发送相应的证实消息Traffic Channel Complete；AN将带有邻区相关信息的Neighborlist消息发给AT。