“CDMA1X+多媒体”数据通信

发布: 2010-10-20 00:24 | 作者: 庞潼川孙娱 &n | 来源: | 字体: 小中大

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　　摘要：本文首先简单介绍了基于G网与C网的数据通信技术，给出了CDMA1X上多媒体数据通信的测试结论，分析了其中的原因，并在最后简单涉及了针对现有的CDMA1X上开展终端技术研究，尤其是多媒体技术的研究，和产品原型开发的意义。

　　关键词：GPRS, CDMA1X, CDMA1XEV-DO, CDMA1XEV-DV

　　1、GPRS、CDMA1X的数据通信技术

　　第二代移动数据通信目前主要有两种，基于G网的GPRS和基于C网的CDMA1X数据通信。

　　GPRS的全称为“通用无线分组业务”，是基于G网的无线分组交换技术，可以通过“分组”的形式把数据资料传送到用户手上。它具有永远在线、按流量计费、语音数据自由切换等特点，可以通过手机收发电子邮件、浏览信息、在线游戏等。它是通过捆绑语音信道的方式获得较大的数据带宽，由于信道捆绑的数量有限(限于频率资源)，因此带宽无法保证，通常在20Kbps-40Kbps，且带宽变化大，无QoS。目前全世界已有上百个运营商开通了GPRS系统，但是，由于速率低和缺乏业务等原因而使终端处于闲置状态。

　　中国联通也早就开始了GPRS试验。但自从把精力投入到C网的建设中之后，联通就放弃了GPRS，因为从实际应用中他们发现，虽然同属于从第二代向第三代过渡的通信技术，CDMA1X (简称1X)具有明显的优势。

　　从技术角度看，CDMA1X在IS-95A的基础上：

　　扩充原有信道：CDMA1X保留了IS-95系列中的原有信道，同时对前向及反向信道进行扩充，提供了丰富的信道结构，从而可以支持153.6kbit／s的高速数据，并提高了话音与数据容量。

　　引入新的编码方式：采用可变长度的信道码(Walsh)，使补充业务信道的数据速率在Release0下最高可达153.6kbit／s(前向)／76.8kbit／s(反向)。另外，对不同数据业务采用不同的前向编码保护(卷积码、Turbo码)，使数据的传送更为可靠。MAC(媒体接入控制)、QoS和Turbo码的支持，保证了数据应用的可靠性。

　　快速前向功率控制：IS-95中只对反向信道进行快速功率控制，在CDMA1X中增加了快速前向功率控制。在前向业务信道中引入最大达每秒800次的快速功率控制，多达七种模式，以适应不同语音、数据的要求，从而减小了前向信道的平均功率需求，增加了系统容量。

　　反向相干解调：在CDMA1X中反向信道中增加了导频信道，从而为基站解调反向信道提供了相位参考，节省了前向发射功率，从而增加了系统容量。

　　多种无线配置：对于CDMA1X而言，设置了前向五种、反向四种无线配置(RC1-5／RC1-4)，既充分考虑了向下兼容IS-95A／B，又满足了高速数据的需求。

　　完善的体系结构：CDMA1X建立了分层体系，并使各层功能模块化，以适应未来业务、功能发展的需求。物理层上，信道种类增至25种，不仅使信道的效率得到提高(DCCH、QPCH等)，还考虑了对未来新技术(如天线发射分集、波束赋形及并行业务等)的接口。更为丰富的帧结构(从5ms到160ms)可适用于不同业务需求。物理层以上，更加完善了不同应用的保障机制，丰富了消息内容以及数据、话音等业务状态的转换。

　　CDMA1X源自IS-95，胜于IS-95。有关的测试结果显示：1X系统的话音业务容量是IS-95系统的2倍，而数据业务容量是IS-95的3.2倍，性能提高的幅度相当可观。

　　另外，1X技术的无线IP网络接口采用成熟和开放的IETF协议，支持Simple IP和移动IP的Internet/Intranet的接入方式，真正实现了互联网接入的移动性。专家们表示，未来的移动通信网络必然是向全IP的分组网方向演进，实现移动与IP的真正融合，最终形成一个全IP多业务统一网络，实时话音、视频、电子商务等多种业务都将由移动IP网来承载。

　　在无线接口方面，为进一步加强CDMA1X的竞争力，3GPP2从2000年开始在CDMA1X基础上制定1X的增强技术，即1XEV标准。目前专家把1XEV的发展分为了两个阶段，第一阶段将以发展1XEV-DO为主，第二阶段则以1XEV-DV为发展目标。

　　CDMA1XEV-DO (Data Only)技术采用与话音分离的信道传输数据，目前高通公司提出的HDR (High Data Rate)技术已成为该阶段的技术标准。平均速率为650Kbps、峰值速率为2.4Mbps的HDR技术，在1.25MHz带宽内的数据传输速率甚至高于另一种3G技术WCDMA在5MHz带宽内所能提供的数据速率。据悉，HDR已经正式被3GPP2采纳为CDMA1XEV-DO唯一标准。

　　在随后的第二阶段中发展的CDMA1XEV-DV (Data and Voice)技术，数据信道与话音信道将合二为一，可提供4.8Mbps甚至更高的吞吐量。现在各家厂商已经提出了多种候选方案，如1XTREME、LAS-CDMA等。目前专家们普遍认为1XEV-DO已经具备商用化条件，而更先进的1XEV-DV还不成熟。

　　2、测试结论与原因分析

　　我们基于CDMA1X扩充数据信道作了点对点的小区内和小区间的“视频+音频”通信测试。时间段涵盖了8：00am到9：00pm，测试软件有两个：一个是NetMeeting，一个是Portrait。NetMeeting基于H.323标准，在局域网上的协同办公方面用得很广泛。Portrait是微软亚洲研究院新推出的主要着眼于视频实时传输的一个可视通信软件，支持多种图像分辨率，甚至支持灰度图像与轮廓传输。

　　测试结论可以归纳为：

　　视频/图像传输帧率在1~5F/s之间，单幅176X144图像质量可以接受，PSNR在32dB左右。

　　语音和视频/图像同时传输时，图像质量勉强可以接受，帧率很低，有明显的马赛克，但语音不连贯，无法分辨讲话人。

　　同时我们也通过调整不同的语音编码方式测试了CDMA1X扩充数据信道的数据带宽，发现CDMA1X的数据带宽变动很大，但通常只传语音时，通信质量还可以接受。

　　分析在CDMA1X上无法实时传输有QoS保证的多媒体信息的原因有2个：

　　第一个原因，我们传输的多媒体信息，包括视频/图像与语音，都是捆绑在一起走扩充数据信道，而不是语音数据走语音信道，视频/图像数据走扩充数据信道。

　　与IS-95不同，cdma1X支持5ms、10ms、20ms、40ms、80ms和160ms多种帧长，不同类型信道分别支持不同帧长。前向基本信道、前向专用控制信道、反向基本信道、反向专用控制信道采用5ms或20ms帧，前向补充信道、反向补充信道采用20ms、40ms或80ms帧，话音信道采用20ms帧。前面已经提到：补充业务信道的数据速率在Release0下最高可达153.6kbit／s(前向)／76.8kbit／s(反向)。以80ms帧长为例，分配给1帧数据的数据量为：153.6K*80/1000=12Kbit，如果在1秒内申请到3帧以上，那么多媒体信息的传输应该是有保证的。而实际情况是不能保证每次都申请到80ms这样的长数据帧，每秒申请到的帧数随小区内CDMA1X话音、数据的接入量变化很大。换言之，CMA1X实际能够提供的带宽情况不适合视频/图像与语音都捆绑在一起走数据信道，如果语音数据走语音信道，视频/图像数据走数据信道，那么结论会大不一样。

　　第二个原因，我们目前使用的视频/图像压缩方法对带宽的压力也很大，需要寻求一种编码方法能够适应：大范围带宽变化，同时具有良好的QoS控制机制。

　　3、基于CDMA1X的多媒体数据通信技术研究与产品开发前景

　　现代移动通信技术发展的原动力只有一个：宽带通信，而且是宽带多媒体通信。载体因为内容需求而发展，内容因为载体成长而延拓。21世纪是多媒体技术的世纪，无论是现在的2G，还是随后的3G、4G等，多媒体数据通信都是技术研究、产品开发、业务运作与市场开拓的轴心。

　　前面已经提到：3GPP2从2000年开始在CDMA1X基础上制定1X的增强技术，即1XEV标准。1XEV又可分为第一阶段的1XEV-DO，第二阶段的1XEV-DV。CDMA1XEV-DO (Data Only)技术采用与话音分离的信道传输数据，CDMA1XEV-DV (Data and Voice)技术采用数据信道与话音信道将合二为一，可提供4.8Mbps甚至更高的吞吐量。

　　目前专家们普遍认为CDMA1XEV-DO已经具备商用化条件，也就是说基于CDMA1XEV – DO，语音数据走语音信道，视频/图像数据走扩充数据信道。语音可以象现在打CDMA1X电话一样有质量保证，视频/图像质量可以“接受”。当然现有的多媒体处理技术也需要做配套的“变脸”，视频数据需要和音频数据分开传送，需要研究新的音频数据、视频数据的同步方式等。当CDMA1XEV-DV技术成熟的时候，真正的移动多媒体时代就真的来了。

　　CDMA1X的重要特征就是“着眼于平滑过渡”，是可以预期的技术，我们也由此可以预期可以预期的将来。因此“CDMA1X + 多媒体”痛并快乐着。

　　主要参考文献

　　1.杨大成等编著.cdma2000 1x移动通信系统.机械工业出版社 2003.6

作者：庞潼川孙娱来源：中国泰尔实验室专稿