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CDMA2000　1xEV－DO系统相对于CDMA2000　1x系统有较大改动，同时也引入了相当多的新关键技术，如前向时分复用、比例公平调度算法、前向虚拟切换、自适应编码与调制、Hybrid－ARQ、反向信道增强、反向链路ARQ、无缝虚拟软切换、快速连接、多用户包、交叉寻呼等。这里介绍比较重要的几个关键技术。

1．前向关键技术之一：前向信道时分复用

在CDMA2000　1xEV－DO中，前向信道作为一个“宽通道”，供所有的用户时分共享，如图5．63所示。最小分配单位是时隙（Slot），一个时隙有可能分配给某个用户传送数据或是分配给开销消息（称为Active Slot），也有可能处于空闲状态，不发送任何数据（称为Idle Slot）。

针对分组业务的突发性特点，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。

CDMA2000　1xEV－DO的前向链路的时分复用体现在：不同的前向信道分时共享每个时隙，每种信道满功率发射；不同用户分享系统的时隙资源，在每个时隙内，系统只为特定的用户服务，前向链路调度准则的选择取决于前向链路的优化目标。

2．前向关键技术之二：比例公平调度算法

调度算法的作用：由于前向业务信道时分复用，具体某一时刻向哪一个用户发送数据需要调度程序根据一定的调度策略来决定。

在CDMA2000　1xEV－DO系统中，前向链路是采用TDM的方式服务所有AT的。链路被划分为长1．66ms的时隙，每一个时隙在同一时刻只能服务一个用户。网络侧的调度程序根据收集到的各种信息，如手机反馈来的下一时隙最高可接收速率（DRC），决定下一时隙该服务哪个手机。调度策略的实现将对系统的性能有很大影响。

简单的调度策略有两种。

一种调度策略是：采用轮询方式，即所有需要服务的AT按次序一个接一个接受服务，最公平。这种方式最简单。

另一种调度策略是：DRC值最大的手机在下一个时隙被服务，这样做的好处是可以使整个扇区的吞吐量达到最大，但后果是信道环境不好的手机可能永远得不到服务，严重不公平。

实际的算法一般是要把几个方面的因素结合起来考虑，兼顾效率、公平。所以好的调度算法的目标是同一扇区下所有用户尽可能公平；扇区总吞吐量尽可能最大。

CDMA2000　1xEV－DO系统中采用比例公平调度算法，其基本原理是：每个AT被服务的机会与AT所要求的DRC成正比，与AT最近一段时间所接收的数据量成反比，这样达到一个相对的公平。

根据比例公平调度算法，用户获得调度的机会与其申请的DRC成正比。由于无线信道环境的衰落特性，调度程序会倾向于在用户的无线环境好于最近平均水平时服务该用户。随着用户数增多，这种机会逐渐增加。

3．前向关键技术之三：前向虚拟软切换

DO系统跟任何CDMA系统一样，支持软切换和更软切换。但是DO软切换仅存在于反向链路，而前反向链路的切换方式并不对应。

这样就导致了DO系统中一种特殊的切换：前向虚拟软切换（Virtual Soft Handoff）。

在DO系统中，任何一个时刻对同一个AT，最多只有一个扇区（Serving Sector）在给该AT发送数据，即只有一条腿。AT根据不同扇区前向信道的好坏决定选择哪个作为当前的服务扇区（Serving Sector）。

在CDMA2000　1xEV－DO Rev A中，反向业务信道支持DSC信道，该信道指示AT期望的前向链路服务小区（Cell），协议中Cell对应软切换的腿，而Sector对应腿下的更软切换小区。和反向DRC信道不同的是，DSC信道只指示AT期望服务的Cell，而不指示AT期望服务的Sector，而DRC信道明确指示了AT期望服务的Sector以及服务的速率。

DSC信道的好处在于，AT可以通过DSC信道提前向AN指示在预定时间点期望作为服务的腿，BSC可以据此把前向数据包提前发送给AT指示的这条腿，以便在DRC cover真正发生变化时，目标腿可以尽可能快地把前向数据发送给AT，同时在DRC Cover改变前，BSC继续把前向数据发给源腿，通过这种方式可以减小虚拟软切换的数据中断时间，这一点对于时延要求敏感的QoS数据流尤其重要。

虚拟软切换的机制如下所述。

每个处于连接状态的AT通过DSC信道、DRC信道向AN反馈信息。

DSC信道包含两方面的信息：DSC Cover和DSC Value，AT通过改变DSC Cover提前告知AN，使得能够在旧小区还在继续发送数据的同时，新小区已经准备好发送数据，避免了数据发送的长时间中断。

之后AT通过DRC信道向AN反馈信息，其中DRC Cover表示Serving Sector的选择，DRC Value表示前向速率的选择，迅速切到DRC Cover指示的新扇区。

前向发生切换时，并没有中断数据包的发送，如图5．64所示。

采用虚拟软切换，一方面是DO无法像1x那样做：由于各小区采取用户间时分方式，每一时刻均由调度算法决策各自小区该发送哪个用户的数据，所以难以在各小区之间做到简单而又精确的同步。另一方面采用虚拟软切换确实会带来优点：节省活动集中的空中资源；切换过程中，基站参与少，切换速度快。

虚拟软切换的基本流程如图5．65所示。

a～b，在连接建立过程中，BTS1正确锁定DRC后，则向BSC发ForwardDesired，BSC设置活动集中BTS1对应的相关信息状态，将当前的服务BTS设为BTS1，并开始启动单播流程，向BTS1上发送前向数据报文。

c～f，BTS1正确解调DSC信道的变化，向BSC发DSC Changed消息，BSC接收到消息后将保存的DSC信道的状态设为changed，并开始将活动集中所有的腿对应的BTS（BTS1，BTS2，BTS3）发前向数据报文，开始进行多播。

g～h，如果此时BTS1上腿对应的前向业务信道队列已发送了指定的字节，或者TCE启动的流控消息定时器超时，会向BSC发送Flow Control Ind流控指示通知其队列信息，BSC根据队列流控窗口来调整前向数据的发送。如果接收到非服务BTS2上的流控指示消息，BSC会先缓存。

i，BTS2能够正确地解调DSC信道，发现DSC指向的是自己，于是向BSC发Forward Desired，BSC侧将活动集中BTS2对应的前向链路状态设为FWD＿DESIRED状态。

j，BTS1正确解调DSC信道后，向BSC发送Forward Stopped消息，BSC保存消息中的流控窗口信息，并将活动集中BTS1对应的前向链路状态设为FWD＿STOPPED状态。BSC寻找活动集中第一个前向链路状态为FWD＿DESIRED的BTS，将其作为当前的活动服务BTS。

k～m，BSC判断活动集中只有一个前向链路状态为FWD＿DESIRED的BTS，并且DSC信道处于锁定状态，则在当前服务BTS上启动单播。BSC清除FTCMAC上除活动服务BTS以外的其他BTS上的flow信道信息，并向活动集中其他BTS（BTS1，BTS3）上发FlushFlows消息清空其上的数据队列缓冲区。然后根据当前活动服务BTS2上保存的流控指示窗口的大小，向BTS2上发送前向数据报文。

4．前向关键技术之四：自适应编码与调制

系统能根据前向信道的变化情况自动调整前向信道的数据速率，数据速率从4．8kbit／s到3．072Mbit／s，相应自动选择不同的调制方式（QPSK、8PSK、16QAM）、Turbo编码速率（1／3、1／5），如表5．9所示。信道环境好的时候使用较高的速率等级，信道环境差的时候使用较低的速率等级。

自适应调制编码技术的实现方法表现为：终端测量当前时隙前向导频的SINR，预测下一时隙内前向链路所能支持的最大传送速率，并通过DRC信道以600Hz的频率上报给基站；基站根据调度算法选择被服务用户，并按照该用户请求的数据速率选择调制和编码方式。

影响自适应调制编码性能的主要因素包括：

·前向链路质量估计不准确。若对前向导频SINR的估计过高，则对应的DRC请求速率较高，基站以该速率发送数据时，由于实际信道无法支持该速率，从而导致重传比率上升；若对前向导频SINR的估计过低，则对应的DRC请求速率较低，从而导致无线信道资源的浪费。

·多时隙分组传送时前向链路质量发生变化。多时隙传送期间，传送速率与前向链路实际支持的速率失配，将会导致无线资源的浪费。

5．前向关键技术之五：Hybrid ARQ

作为提高无线信道传输可靠性的主要手段，差错控制技术正在发挥越来越大的作用。差错控制技术主要包括自动重传方案（ARQ）和分组编码、卷积编码和Turbo码等纯粹的前向差错编码（FEC）方案。

传统的ARQ技术（如停止等待、后退N步和选择重传ARQ等）都有一个共同缺点：只对错误帧进行重传，本身没有纠错功能。为了节约系统资源，系统采用了信道编码的检纠错功能与传统ARQ重传功能相融合的HARQ技术。HARQ是将FEC和ARQ结合起来，它综合了二者的优势，可以自适应地基于信道条件提供精确的编码速率调节，并补偿由于采用链路适配所带来的误码以提高系统性能。

技术分为两种类型，即Type－ⅠHARQ及Type－ⅡHARQ。

·Type－ⅠHARQ，将FEC机制与ARQ结合起来，对于收到的数据帧，先进行译码和纠错，若能纠错，则接收该数据帧；否则，丢弃该数据帧，同时发送NAK应答，请求发送端重发该数据帧。Type－ⅠHARQ只是简单地丢弃出错的数据帧，故未能充分利用出错数据帧中包含的有用信息。

·Type－ⅡHARQ，保存无法正确译码的数据帧，并与收到的重传数据帧进行合并译码，以提高正确译码的概率。与Type－ⅠHARQ相比，实现Type－ⅡHARQ需要在接收端增加存储和合并处理能力。

由于Type－ⅡHARQ重传的数据帧与首次传送的数据帧完全相同，故其纠错能力提高有限。为了适应复杂无线链路条件下的可靠性传送要求，CDMA2000　1xEV－DO的HARQ技术在Type－ⅡHARQ的基础上，引入了递增冗余译码机制。

递增冗余译码机制通过逐次增加发送码字的冗余度，来提高正确译码的概率。其实现原理如下：

初次传送经编码的数据帧时，采用编码速率较高而冗余度较低的方式发送。

若接收端未能正确译码，则降低编码速率以增大编码的冗余度，重传出错的数据帧。接收端将前后多次收到的相同信息的数据帧进行合并译码。

如此反复多次，直到正确译码或达到规定的最大重传次数为止。

Hybrid ARQ采用的前提：在前向信道发包时，一般一个包会占用多个时隙（比如一个153．6kbit／s的包就要占用4个时隙）。由于包在发送前，经过了很复杂的处理，包括Turbo编码、信道交织、重复，最后发送的符号里面包含了很多冗余的信息，终端有可能在收到部分的符号后即正确地解调出这个完整的数据包。那么在这种情况下，余下的时隙就可以不再发送，从而节省了前向信道的时隙资源。

Hybrid ARQ实现机制：

AT根据前向信道的质量，估计下一时刻自己能正确接收的最大速率，并将该信息通过DRC信道通知AN；

当调度到该AT时，AN按照AT指定的速率，向AT发送前向业务包；

AT通过ACK信道向AN反馈接收的情况，若正确解调了当前包则发送ACK比特，AN如果接收到AT的ACK比特，则停止当前包的发送而开始下一个包；

若没能正确解调当前包则发送NAK比特，系统收到NAK后，重传其后续校验码流；终端继而对之前收到的原始信息码流与已收到的校验码流进行合并译码。

在CDMA2000　1xEV－DO系统中，为了获得小的PER，DRC请求的速率通常比较保守，特别是在快速变化的信道条件下，DRC请求速率通常低于前向链路实际所能支持的最大传送速率，从而导致前向链路资源的浪费。HARQ机制部分解决了这个问题，通过ACK信道对AT前向速率预测的一个调整，使系统性能有较大地提升。

图5．66描述的是一个由4个时隙组成的153．6kbit／s的物理层数据包，使用完全部4个时隙的发送情形。

图5．67描述的是一个由4个时隙组成的153．6kbit／s的发送包仅使用3个时隙就完成了发送的情形。

HARQ中提前中止技术的采用，使得大部分数据分组在实际传送中所占用的时隙数少于为请求速率所分配的最大时隙数；节约的时隙可以用于新的数据分组的传送，从而提高了前向链路资源的利用率及系统频谱效率。

6．前向关键技术之六：交叉寻呼

CDMA2000　1xEV－DO Rel　0中双模终端的呼叫状态如下：

Initialization state：双模终端首先搜索1x网络，之后搜索DO网络，搜索成功后进入1x／DO Idle状态；

Idle state：双模终端在Idle状态下，将根据两网的寻呼周期定时监听两张网络，在1x网络的idle state procedure包括monitoring、registration、idle handoff，在DO网络的idle state procedure包括monitoring、session management、route update、idle handoff。

Access state：处于接入状态的终端将会暂时停止对另一个网络的监听。

Traffic state：当双模终端处于1xtraffic状态时，终端将会停止一切在DO网络的活动；当双模终端处于DO traffic状态时，终端仍将定时监视1x网络，保证来自1x网络的寻呼消息不被漏掉。

CDMA2000　1xEV－DO Rel　0双网监听模式的优点：实现简单，对现网1x不需做任何改动；在扇区下用户数较多时，双模终端由于监听DO网络对DO扇区吞吐量的影响很小。

但存在如下缺点：由于双模终端在每一个1x寻呼周期到来时，需要调谐到1x网络监听，对DO的单用户吞吐量会造成一定的影响；由于需要频繁在两网间切换，对终端的待机时间有一定影响；在DO网络部署BCMCS、VoIP、VT等业务时，频繁的1x网络监听会对用户的业务体验造成一定的影响。

CDMA2000　1xEV－DO Rev A针对上述缺点提出的解决方案：引入CDMA2000Cir－cuit Service Notification Protocol，终端可以利用DO网络传送原1x电路域的一些消息，如寻呼、登记等。这样避免了双模终端频繁在两网之间切换，避免对一些DO网络上的业务，如BCMCS造成不利的影响。

7．反向关键技术之一：反向链路ARQ

Do Rev A在反向链路也引入了HARQ，可以有效地降低反向包发送平均时隙数，提高反向链路吞吐量。根据商用环境性能统计结果，Do Rev A终端在反向成功发送一个包平均需要2．5个子帧（10个时隙）即可提前终止，相比D0Rev0终端反向发送一个包需要16个时隙，可以大大缩短反向包发送时间。

在Do Rev A中，反向业务信道采用子帧传送方式，将每一个16时隙的信道包分成4个4时隙的子帧，以间隔3子帧交错的方式发送。网络侧在成功解调反向信道子帧后，可以通过前向ARQ信道提前终止数据包的发送，即反向发送一个包需要的时间可能会少于16时隙。

根据反向子帧传送情况的不同，基站对反向链路按以下三种ARQ方式进行响应：

基站使用HARQ对每个反向业务信道数据分组的前三个子帧分别进行响应，每个HARQ响应占用连续三个时隙。

基站使用LARQ对每个反向业务信道数据分组的第四个子帧进行响应。

基站利用PARQ指示终端是否正确收到整个数据分组。

也即是，前向ARQ子信道三种不同的确认（3bit）：

·H－ARQ（Hybrid ARQ）：对前三个子包进行确认；

·L－ARQ（Last ARQ）：对最后一个子包进行确认；

·P－ARQ（Packet ARQ）：对整个包进行确认。

三种不同类型的ARQ比特分别针对不同的情况，如图5．68、图5．69所示。

反向链路提前终止AT发送的概率很高，使得反向速率得到大幅提升。

8．反向关键技术之二：反向速率控制

使用反向导频信道，AN可使用相干解调；反向信道速率可从9．6kbit／s到1　843．2kbit／s变化，并专门使用一个信道（RRI）指示反向信道速率，避免AN侧的速率判决。

CDMA2000　1xEV－DO采用分布式的反向速率动态指配，AT根据要发送的数据量、最高速率限制、反向信道的忙闲（RAB）来决定自己的发送速率。

AN用RA子信道的比特RAB来通知AT反向信道的忙闲程度，扇区根据它目前的负荷情况来设置反向活动比特RAB，RAB每RABLength个时隙（一般为16个时隙）进行更新和广播。当反向信道拥挤时RAB置1，空闲时RAB置0，AT通过监视RA信道可以动态调整自己的反向发送速率。当反向闲时终端会按一定的概率往上调整自己的发送速率；当反向忙时终端会按一定的概率往下调整自己的发送速率，如图5．70所示。