[科普中国]-高数据速率

HDR系统的协议结构

空中接口应该按照OSI分层的模式构造，这样便于将来单独修改某一层或协议。图1描述了空中接口的分层结构。每一层包括一个或更多的协议以完成相应层的功能。协议有很多，这里我们只给出其大致的框架和功能。每一层的功能分别表述如下1：

应用层：应用层提供了多种应用，提供传输空中接口协议信息的缺省信令应用，包括信令网络协议和信令链路协议，同时也提供了传输用户数据的分组应用，主要是以字节方式承载的接入网络和终端之间的分组信息。

流层：提供了多路的应用流，为一个接入终端汇聚多路应用流，流O专门用于信令和缺省信5令应用。流、流和流则提供给不同要求和不同应用的服务提供应用层到流层的配置信息。

会话层：会话层包括接入终端和接入网络之间建立对话所必需的一系列协议，功能包括：地址管理、协议协商、协议配置和状态维护服务。会话就是接入终端和接入网络共享一些状态信息，包括：接入终端的点对点地址；接入终端和接入网络在空中接口通信所需的协议；这些协议的配置(例如：鉴权密钥、连接层和MAC层的参数等等)；当前接入终端位置的大概估计。

连接层：连接层提供了空中链路连接的建立和维护服务，控制空中链路的状态，区分发送业务的优先次序。提供了连接层的缺省协议，除了负荷消息协议之外，每一个协议都可以在会话开始的时候单独协商。提供接入终端和接入网络对等实体之间通信的形式，能够关闭连接和打开连接。当关闭连接时，接入终端不被分配任何专用空中链路资源，接入终端和接入网络通过接入信道和控制信道保持联系。当打开连接时，接入终端被分配前向业务信道、一个反向功率控制信道和一个反向业务信道。两者之间的通信在控制信道和这些分配的信道上进行。

安全层：安全层提供了鉴权和加密服务，功能主要有：密钥的交换，提供了接入终端和网络之间交换鉴权和加密密钥的流程：鉴权，提供了接入终端和网络之间鉴权的业务的流程；加密，提供了接入终端和网络之间加密业务数据的流程；

媒体接入控制层：媒体接入控制层(MAC)定义了在物理层上接收和发送数据的过程。包括控制信道、接入信道、前向和反向业务信道管理操作的规则。

物理层：物理层提供了前向和反向信道的信道结构、频率要求、功率输出、调制和编码标准。物理层的传输单元是物理层的分组。一个物理层分组可能的长度为256、512、1024、2048、3072或4096。物理层的数据分组的格式依赖于它在何种信道上估计，一个物理层分组承载一个或多个层信息分组。

HDR系统的信道结构前向信道HDR的前向信道结构如图2所示，HDR的扩频切普速率和IS-95、CDMA2000一样为1.2288Mcps。CDMA-HDR的前向信道包括多个时隙为1.67ms的数据信道。接入网络以时分复用的方式在此信道上发射导频信号、控制信息和用户数据。时隙的结构如图3所示，两个导频脉冲插入到每个时隙中，用于同步、C/S估计和相干解调。

除了在没有数据发送的情况下，接入网络始终以全功率发射。接入网络在这一时刻，调度发送给一个活动用户。一个导引在每一个数据分组之前被发射，用来识别这个分组属于哪一个接入终端，和CDMA2000 1x不一样，前向功率控制被自适应的数据速率控制机制所取代。在每一个时隙上测量接收信号的C/S，接入终端根据当前信道条件或最好服务扇区，决定在前向链路上可支持的数据速率。当然，实际数据速率的选择需要考虑给潜在的时变信道变量留下足够的冗余。

在数据速率控制信道的每一个时隙内，可支持的数据速率和最好的服务扇区的信息被发送给接入网络。可支持的数据速率范围从38.4kb/s到2.4576Mb/s，调制方案(QAM、8PSK或16QAM)根据数据速率的要求变化，纠错编码中的Turbo码和CDMA2000 1x中一样，基本码率是1/5和1/3。在序列重复和符号重复以后，有效的编码率也是根据数据速率的要求而变化。当发射数据给一个接入终端，接入网络使用被接入终端指定的数据速率和最好的服务扇区。在前向链路上，没有软切换，但是在反向链路上和IS-95、CDMA2000 1x一样采用软切换。

前向链路可以占有1个或16个时隙，一个前向链路分组包含三个时隙在两个临近的时隙，多时隙发射是分组交错的。H-ARQ(混合的ARQ)方案是采用允许在多时隙分组发射中提前中断，一旦这个分组成功接收到(也就是，解码后CCR校验成功)，对于分组信息包的每一个时隙，接入终端发送一个ACK或NAK比特给接入网络。如果一个ACK接收到，接入网络将中止那个分组信息时隙的剩下部分。否则，发射将持续下去，直到那个分组信息的所有时隙都反射完毕。多时隙分组发射如图4所示。

由于早期中止而空闲的时隙可以用来发射其他的数据分组信息，混合ARQ方案可以改善前向链路的性能。早期中止一个成功接收到的分组的好处可以得到高速有效的数据速率。例如：一个分组信息以153.6kb/s的速率发射，占用4个时隙。如果在接收到第三个时隙后成功解码，这个有效的数据速率是204.8kb/s。提高了数据速率，得到了较大的系统吞吐量。值得注意的是，无需更好的C/S测量和预测的改善，可以得到较好的数据速率分辨率。在高速移动的场合，为了适应信道环境快速的变化，要求C/S预测要有足够的余量。一旦接收到足够的信号能量，混合ARQ方案就中止发射，从而避免由于在C/S预测的预留而导致吞吐量的丢失。

HDR的前向链路和CDMA2000 1x相比，具有如下特点：

时分复用和码分复用相结合，正交扩频后的信道在发送时采用时分复用；

业务信道采用QPsK、SPsK或16QAM来得到不同数据速率；

信道编码方案采用TU比。码，码率为1巧或13；

信道交织采用了更为复杂的算法，可进一步提高纠突发错误的能力。.

反向链路HDR的反向链路结构如图5所示。HDR系统的反向链路包括一个导频信道、一个ACK(应答)信道(在混合ARQ方案中发送ACKNIAK比特)和一个数据信道。此外，DRC(数据速率控制)信道是每隔1.67snI插入到导频码信道中。4比特的DRC符号采用双正交编码。RRI(反向速率指示)信道、导频信道的时分方式如图6所示1。

反向链路帧长为26.67ms，可以在以下的数据速率上发送：9.6kb/s，19.2kb/s，38.4kb/s，76.8kb/s和153.6kb/s。接入终端采用RRI信道明确地指示在反向链路的帧上以何种速率发送。3比特的RRI符号采用正交码编码，同时为了相应帧的长度而重复。数据码信道采用BPSK调制。Turbo码的采用和CDMA2000 1x一样，基本码率是1/4或1/2。在HDR系统中，反向链路中采用QPSK扩频。

HDR反向信道和CDMA2000 1x相比，具有如下特点：

反向导频信道和RRI信道时分复用：

信道编码全部采用丁b比。码，码率为1/4或1/2；

信道交织采用简单的比特反转算法；

为了提高系统吞吐量，采用了早期中止技术，增加的DRC和ACK信道主要为前向业务信道服务。