摘要　首先介紹了AIE階段一的具體需求和主要的技術點。接著重點描述了AIE階段二的具體需求、工作流程以及需要確定的解決方案，最后討論了在融合過程中的資源分配和功率控制技術。

1、概述

　　2005年3月，3GPP2啟動了cdma2000演進技術的研究與標準化工作，其空中接口技術的演進稱為AIE（Air Interface Evolution）。cdma2000空中接口技術演進的基本思路為：提高峰值數據速率和系統吞吐量能力；保護現有投資和保持后向兼容性；提升寬帶無線體驗。

　　為了滿足不同市場的需求，降低開發復雜度，3GPP2將AIE的工作分為兩個階段。

　　（1）階段一實現多載波EV-DO（Nx EV-DO），即EV-DO Rev.B。該階段在性能提高的前提下盡可能后向兼容，減少系統對基礎硬件的影響，在性能與市場化進程之間折衷。

　　（2）階段二實現cdma2000增強數據分組空中接口（E-PDAI）。該階段可滿足市場長遠發展的需要，大幅度提升系統性能。

2、階段一

　　階段一立足于快速發展的市場化進程，保持后向兼容性，滿足近期市場的需求。它主要是基于現有的1x EV-DO，通過合并多個1x EV-DO載波來提供更高的分組數據速率。

　　2.1　具體需求

　　（1）Nx EV-DO系統不應修改多信道的1x EV-DO Rev.A基站或基礎硬件。

　　（2）Nx EV-DO的總傳送帶寬應為CDMA信道的整數倍。

　　（3）Nx EV-DO系統應完全后向兼容EV-DO Rev.A。低于1x EV-DO版本的接入終端應能接收來自Nx EV-DO系統的服務；Nx EV-DO終端應能接收低于EV-DO版本的系統在接入網絡提供的服務。

　　（4）在Nx EV-DO系統中，可單獨建立和釋放前向鏈路（FL）和反向鏈路（RL）CDMA信道，并且可按需動態改變FL和RL CDMA的信道集。

　　（5）在Nx EV-DO系統中，FL CDMA信道數可與指配的RL CDMA信道數不同。

　　（6）在Nx EV-DO系統中，可支持獨立指配RL CDMA信道的能力，不必遵循cdma2000 FL／RL FDD成對的原則。

　　（7）Nx EV-DO技術標準應支持Nx EV-DO接入網分配連續和不連續的N-CDMA信道，并應支持不同頻段類別間信道的合并。

　　（8）Nx EV-DO技術標準前向應支持至少NF×3.1 Mbit/s的總峰值速率，反向應支持至少NR×1.8 Mbit/s的總峰值速率。其中，NF為前向鏈路的載波數，NR為反向鏈路的載波數。

　　（9）Nx EV-DO技術標準應允許為單載波AT（如1x EV-DO）分配Nx EV-DO接入終端使用的載波。

　　階段一的技術定位決定了多載波EV-DO基于1x EV-DO Rev.A物理層，主要是對媒質接入控制（MAC）層和高層進行修改，以支持多載波的調度、增加、刪除和不對稱前反向載波。

　　2.2　主要技術點

　　（1）為了支持更高的數據速率，可采用高階調制64QAM，并支持更大的數據分組。

　　（2）對于ACK/DRC等控制信道來說，當前向、反向載波數對稱時，采用與EV-DO Rev.A相同的方式；當前向、反向載波數不對稱時，尤其是前向載波數大于反向載波數時，采用長碼掩碼（Long Code Mask，LCM）實現一個反向載波上多個ACK/DRC信道的復用。

　　（3）將物理層分為對稱模式、基本不對稱模式和增強不對稱模式三種。對稱模式涵蓋單載波操作，是必須支持的，并且它對于所有反向鏈路載波都采用相同的LCM；在基本不對稱模式中，每個前向鏈路載波的前向開銷信道（DRC/ACK）采用惟一的LCM，也就是說每個前向鏈路載波采用一個LCM，則（NxFL，1xRL）要采用N個惟一的LCM；在增強不對稱模式中，每4個前向鏈路載波采用一個LCM，即采用CDM+TDM方式實現前向開銷信道。

　　（4）采用DTX/DRX和快速循環以降低終端耗電。

　　（5）采用混合頻率復用以提高小區邊緣用戶的性能。

　　目前，階段一即EV-DO Rev.B的空中接口標準已于2006年6月正式頒布。EV-DO Rev.B的芯片正在積極研發當中，預計一兩年內投入市場。

3、階段二

　　階段二立足于遠期的市場需求，采用新技術提高頻譜效率和數據速率。

　　3.1　具體需求

　　（1）語音容量：每MHz每扇區支持100個并發VoIP會話。

　　（2）數據吞吐量。在帶寬為20 MHz的情況下討論。

　　①用戶峰值數據速率見表1。

表1　用戶峰值數據速率

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　　②系統平均吞吐量。當系統處于滿負荷狀態時，在室外高速車載環境下，前向速率為60 Mbit/s，反向速率為30 Mbit/s。

　　（3）頻譜效率≥4 bit/s/Hz。

　　（4）系統時延。空閑狀態時延為10 ms，傳送時延為10 ms，切換時延為20 ms。

　　（5）與其他cdma2000技術的無縫互操作。

　　（6）與其他無線接入技術的無縫切換。

　　3.2　工作流程

　　階段二的工作首先由TSG-C中負責物理層的工作組WG3啟動。2005年5月，WG3確定了階段二的工作流程。

　　（1）首先由TSG-S確定最終的需求和技術文稿。

　　（2）更新評估方法。該評估方法主要包含信道模型、空間調整、天線配置、業務模型、控制信道模型和干擾模型。

　　（3）各公司正式提交階段二的建議。

　　（4）校準和決議。評估和選擇技術并形成標準。

　　WG3于2005年12月初步確定了階段二的工作計劃，如圖1所示。

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圖1　階段二的工作計劃

　　3.3　確定解決方案

　　截至2006年3月，共提交了6個階段二的技術框架。其中，一部分廠商提交的解決方案包含緊耦合（SBC）和松耦合（LBC）兩部分；另一部分廠商提交的方案只包含LBC部分。SBC方案是在階段一即多載波的基礎上，采用類似于3GPP2增強多播廣播技術的方式，保持Pilot和MAC等控制信道不變，在Data時隙上采用OFDM技術傳輸數據，采用MIMO和干擾消除等提高性能，基本保持與階段一的后向兼容。LBC主要是基于OFDM技術，采用了資源調度、干擾消除及MIMO等技術提高性能，不與階段一后向兼容，只是保持與階段一時序或采樣頻率的一致性。

　　由于時間關系，TSG-C一直在對LBC和SBC的優先級進行討論，希望將有限的精力集中于一種解決方案。CDG（CDMA Development Group）也多次組織運營商召開會議，主要從目前全球市場需求、運營商頻段及運營商長遠規劃的角度，對LBC和SBC的優先級進行討論。參加會議的所有CDMA運營商都表示3GPP2一定要保證階段二中LBC部分按計劃完成。

　　在AIE新一輪技術征集（主要指LBC）中，OFDM以其技術優勢毫無爭議地成為AIE的基本多址技術。引入OFDM技術使得系統可用資源變為時域和頻域二維資源池，甚至加上碼字資源成為三維資源池。如何靈活動態地進行資源調度，使其既可以充分利用時域和頻域特性提高頻譜效率又能滿足不同業務QoS，成為AIE技術研究的重點。目前，候選資源調度方式主要有集中式和分散式兩種，分別采用了頻域選擇性增益和頻率分集增益技術。OFDM自身可消除小區內干擾，但無法消除小區間干擾，如何消除小區間干擾及提高小區邊緣用戶成為AIE的關鍵技術點。目前主要的候選技術有頻率復用和軟切換。OFDM每個子載波信道可看作水平衰落信道，可以較容易地引入MIMO技術，根本性地提高系統容量。采用何種MIMO技術、如何插入導頻以提高信道估計的準確度也是目前AIE研究的重點。目前主要的MIMO候選技術有SDMA、SCW和MCW等。

　　針對LBC，經過多輪談判，在2006年6月3GPP2會議上，終于形成了10家公司融合的Framework文稿。融合后的LBC Framework文稿，以高通公司原有的UHDR-FDD為框架，上下行鏈路采用OFDM技術。

　　AIE融合方案的主要技術特點如下。

　　（1）自適應編碼和調制，調制方式為QPSK、8PSK、16QAM和64QAM。

　　（2）采用遞增冗余IR的同步HARQ。其特點如下。

　　①更短的HARQ重傳時延（前反向鏈路約為7 ms）；

　　②在高頻率下，重傳的HARQ可以采用更低階調制，以避免編碼比特重傳獲得1 dB的增益；

　　③HARQ間隔尚未確定，候選值為5、6和8幀。

　　（3）前向采用支持MIMO的OFDMA，達到20 MHz帶寬、260 Mbit/s的峰值速率。

　　（4）前向鏈路有效的頻域分集DRCH（分散式資源信道）和頻域選擇性BH（塊資源信道）資源調度，以及靈活的DRCH和BH復用。

　　（5）前向鏈路預編碼和SDMA。

　　①低速反饋的MISO/MIMO閉環預編碼；

　　②預編碼和空分多址聯合。

　　（6）準正交反向鏈路傳輸。

　　①基于OFDMA的正交傳輸；

　　②層疊代OFDMA（LS-OFDMA）的非正交傳輸。

　　（7）預編碼的CDMA反向鏈路。

　　①CDMA信道與OFDMA信道頻率復用；

　　②CDMA用于反向控制信道；

　　③可選支持CDMA業務信道，用于傳送低速、突發的和時延敏感的業務。

　　（8）通過功率控制獲得最優的吞吐量和公平性的折衷。根據前綴信息，進行基于其他小區干擾情況的反向功率控制。

　　（9）利用軟頻率復用消除小區間干擾，提高小區覆蓋和邊緣小區性能，并在此基礎上利用動態軟頻率復用以提高帶寬利用率。

　　（10）最大限度地重用現有高層協議和分層結構。

　　（11）為了提高小區邊緣用戶性能，支持前向軟切換組。

　　（12）小區內采取單頻率規劃，以增強前向業務和信令，支持軟切換、快速尋呼信道。

4、兩種技術介紹

　　4.1　資源分配

　　根據不同的頻域分集和頻域選擇性，有兩種資源分配方式。

　　（1）DRCH。用戶分配的Tone（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公共導頻。所有可用子載波（T個）被分為N個組，每組包含T/N個子載波。N對應于DRCH（16，0）中的16，0表示符號位置的偏置量。

　　（2）BRCH或BH。是集中式資源分配方式，即為用戶分配頻域上連續的一段頻率，時域上分配一個幀的所有符號，以獲得頻域選擇性增益。用戶在不同幀上占用的塊可以不同（Hopping），不同扇區的Hopping方式也可以不同。信道和干擾估計基于專用導頻，根據不同的SIMO/MIMO方式，提供了三種導頻插入方式。

　　上面兩種資源分配方式也可以同時出現在每個物理幀中，有在BH上打孔形成DRCH或DRCH和NH在不同子帶上應用兩種模式。

　　4.2　功率控制方式

　　功率控制分為控制信道、CDMA業務信道和OFDM業務信道三部分。反向CDMA業務信道與cdma2000 1x EV-DO Rel.A業務信道的功率控制方式一致。以下重點描述控制信道和0FDM業務信道的功率控制方式。

　　基站采用反向導頻信道作為閉環功率基準，反向導頻信道采用CDMA方式周期性發送信息。基站對導頻信道的功率控制方式與傳統的閉環功率控制方式相同，即基站比較導頻信道的SINR與目標值，確定基站發送的功率控制比特信息，終端根據接收到的功率控制比特，增加或降低導頻信道的發送功率。其他反向控制信道以反向導頻信道的功率作為基準進行功率調制，調制的粒度與反向服務扇區的ROT和導頻質量指示相關。

　　終端反向業務信道功率的大小與該終端引起的扇區間和扇區內干擾相關。首先因為反向鏈路上不同終端占用不同的時頻資源，應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致載波正交性下降，降低網絡容量。也就是說為了降低扇區內干擾，應該限制業務信道的變化范圍。

　　基于OFDMA的業務信道主要是本小區對鄰小區的干擾，但服務扇區并不了解此扇區業務信道引起的扇區間干擾。因此在融合方案中，當扇區的IoT（Interference over Thermal）高于門限值時，采用超幀前綴的扇區間干擾信道廣播負載指示，該負載指示可取0、1和2共三個值，用于控制干擾終端的功率（扇區間干擾信道覆蓋相鄰扇區）。

　　另外，終端將Delta值和目前可支持的最大子載波數發送給基站，基站可通過這些信息進行反向鏈路分配。Delta值較小的用戶，就有可能分配到較多的子載波，獲得更高的數據速率，即基站可利用這些信息在調度過程中更好地進行折衷。

5、結束語

　　雖然AIE階段二的技術框架已經確定，但其中還有大量的技術點處于Open狀態。在隨后的3GPP2會議中，各成員將會基于已確定的技術框架進一步提交技術文稿和仿真結果，3GPP2將依據仿真結果選擇最終的技術。