手機(jī)終端論文：手機(jī)終端對(duì)通信作用的探究

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本文作者：張磊黎飛龍作者單位：江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司

手機(jī)終端智能化帶來的獨(dú)特業(yè)務(wù)特性

1忙時(shí)平均業(yè)務(wù)使用量

1）CS（電路域）呼叫次數(shù)和PS（分組域）呼叫次數(shù)

智能手機(jī)除普通手機(jī)的基本語音通話功能外，還具有大量應(yīng)用業(yè)務(wù)（較多應(yīng)用業(yè)務(wù)需要網(wǎng)絡(luò)支持），因此改變了傳統(tǒng)用戶的行為特性。根據(jù)某運(yùn)營商數(shù)據(jù)分析，智能手機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的PS呼叫次數(shù)是普通手機(jī)產(chǎn)生次數(shù)的10~20倍，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的CS呼叫次數(shù)兩者基本持平。同時(shí)，在某一時(shí)間段，智能手機(jī)PS呼叫次數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其CS呼叫次數(shù)。

2）上/下行數(shù)據(jù)量

對(duì)比某月數(shù)據(jù)，智能手機(jī)平均月流量達(dá)188MB，比普通手機(jī)21MB的流量高出近9倍。智能手機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)上傳數(shù)據(jù)量是普通手機(jī)的5~20倍，下載數(shù)據(jù)量是普通手機(jī)的13~50倍，兩者上/下行數(shù)據(jù)量相差明顯。3）高負(fù)荷智能手機(jī)與數(shù)據(jù)卡數(shù)據(jù)量相當(dāng)目前，智能手機(jī)軟硬件都較強(qiáng)大，具有高速度處理芯片、大容量存儲(chǔ)芯片和存儲(chǔ)擴(kuò)展能力，具有面積大、標(biāo)準(zhǔn)化、可觸摸的顯示屏，支持播放式的手機(jī)電視，支持GPS（全球定位系統(tǒng)）導(dǎo)航等特點(diǎn)，在CPU（中央處理器）運(yùn)算速度、RAM（隨機(jī)存儲(chǔ)器）和存儲(chǔ)空間上都接近PC機(jī)，部分智能手機(jī)用戶的行為模式相當(dāng)于PC+數(shù)據(jù)卡，高負(fù)荷智能手機(jī)與數(shù)據(jù)卡數(shù)據(jù)量相當(dāng)。

2數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)使用特點(diǎn)

1）智能手機(jī)應(yīng)用使用頻度高

智能手機(jī)應(yīng)用繁多，如網(wǎng)頁瀏覽、微博、聊天、社區(qū)交友、導(dǎo)航地圖、郵件等。用戶會(huì)頻繁使用這些業(yè)務(wù)，但是智能手機(jī)平均每個(gè)PS呼叫的數(shù)據(jù)下載量較低，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，超過75%的數(shù)據(jù)下載量低于5kB，且每次呼叫的持續(xù)時(shí)間都較短，平均為24s。

2）永遠(yuǎn)在線與快速休眠

智能手機(jī)的永遠(yuǎn)在線特性主要體現(xiàn)在手機(jī)的永遠(yuǎn)在線和應(yīng)用的永遠(yuǎn)在線兩部分。手機(jī)的永遠(yuǎn)在線是指：智能手機(jī)時(shí)刻保持PDPcontext（分組數(shù)據(jù)協(xié)議上下文）激活，一旦檢測(cè)到PDPcontext被去激活，手機(jī)將會(huì)立即發(fā)起激活消息。應(yīng)用的永遠(yuǎn)在線是指：智能手機(jī)含有大量的永遠(yuǎn)在線的應(yīng)用業(yè)務(wù)，比如流行的QQ、MSN、PushEmail、狀態(tài)服務(wù)、位置服務(wù)、天氣小插件等，這些聊天、社區(qū)應(yīng)用及服務(wù)應(yīng)用需要頻繁收發(fā)小數(shù)據(jù)包來保持IP連接開通，通常此類操作每隔幾秒鐘或幾分鐘就發(fā)送一些keepalive的消息，數(shù)據(jù)量<<1kB，即通常所說的“心跳連接”或“保持活動(dòng)”。智能手機(jī)永遠(yuǎn)在線的特性使得網(wǎng)絡(luò)為此進(jìn)行了很多額外的無線信道分配和創(chuàng)建。同時(shí)，智能手機(jī)由于應(yīng)用繁多，使用頻率高，手機(jī)電池成為瓶頸。為了節(jié)約電池耗電量，延長待機(jī)時(shí)間，智能手機(jī)具有快速休眠的功能，智能手機(jī)在發(fā)送消息到網(wǎng)絡(luò)完畢后強(qiáng)制把自己從RRC（無線資源控制協(xié)議）connected狀態(tài)切換到idle狀態(tài)，讓手機(jī)回到空閑模式，導(dǎo)致每次發(fā)送消息都要重新進(jìn)行RRCrequest和RAB（無線接入承載）setup，發(fā)送完畢又強(qiáng)制釋放連接。智能手機(jī)的這種切換是為了解決節(jié)能與永久在線的矛盾，但這種狀態(tài)切換會(huì)產(chǎn)生大量的信令，增加了網(wǎng)絡(luò)的信令負(fù)荷。頻繁釋放和接入會(huì)增加接入信道和尋呼信道負(fù)荷，增加了基站控制信道的負(fù)荷和對(duì)基帶資源的使用，雖然流量較小，但當(dāng)用戶數(shù)量較大時(shí)可能使基站出現(xiàn)接入困難和網(wǎng)絡(luò)擁塞等情況。同時(shí)給BSC（基站控制器）業(yè)務(wù)及信令板處理能力，PDSN/SGSN（分組數(shù)據(jù)支持節(jié)點(diǎn)/服務(wù)GPRS〔通用分組無線服務(wù)〕支持節(jié)點(diǎn)，核心網(wǎng)分組域組成設(shè)備）系統(tǒng)容量配置，AAA（認(rèn)證、授權(quán)、計(jì)費(fèi)，網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)）處理能力等都帶來影響。

終端發(fā)展促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展

1終端與CDMA（碼分多址）增強(qiáng)技術(shù)

CDMA增強(qiáng)技術(shù)可以在保護(hù)運(yùn)營商現(xiàn)有投資的基礎(chǔ)上，利用簡單的軟硬件升級(jí)提升網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)容量、動(dòng)態(tài)利用網(wǎng)絡(luò)資源、節(jié)約頻率資源、改善用戶體驗(yàn)等。該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)同時(shí)需要終端升級(jí)的支持。手機(jī)終端朝著網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)化發(fā)展。

1）EVRC-B技術(shù)

EVRC-B是高通提出的第四代聲碼器(4GV)技術(shù)，是完全基于核心網(wǎng)絡(luò)的語音編碼技術(shù)，為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商提供了一種在語音質(zhì)量與容量之間進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整的手段。EVRC-B編碼是在現(xiàn)有主流的EVRC（增強(qiáng)型變速率語音編解碼）編碼基礎(chǔ)上發(fā)展而來的新一代的CDMA話音編碼器。實(shí)現(xiàn)在基本不降低語音質(zhì)量的基礎(chǔ)上比現(xiàn)有EVRC提高大約26%的增益，從而提高了單個(gè)載頻可支持的話音用戶數(shù)。EVRC-B技術(shù)的應(yīng)用需要網(wǎng)絡(luò)側(cè)與終端側(cè)設(shè)備同時(shí)支持EVRC-B功能。終端側(cè)實(shí)現(xiàn)方式主要依靠終端芯片支持，目前高通芯片絕大部分支持EVRC-B編碼技術(shù)。另外，終端側(cè)應(yīng)開啟EVRC-B功能開關(guān)，并將優(yōu)選SO（服務(wù)選項(xiàng)）值設(shè)置為3，備選SO值設(shè)置為68，實(shí)現(xiàn)在起呼消息及尋呼響應(yīng)消息中Service-Option字段SO=3，ALT-SO字段SO=68。

2）QLIC（前向鏈路干擾消除）技術(shù)

QLIC的基本原理是在傳送信號(hào)到傳統(tǒng)的RAKE接收機(jī)前，接收信號(hào)中減去已經(jīng)解碼的信號(hào)，避免已解碼信號(hào)對(duì)未解碼信號(hào)形成干擾，從而提高后續(xù)用戶解碼的信噪比，由易到難逐步解調(diào)出信號(hào)信息。這樣消除了激活集內(nèi)公共信道及其他用戶的業(yè)務(wù)信道產(chǎn)生的干擾，干擾減少后，在保證最小的SNR（信噪比）的前提下降低終端對(duì)前向功率的需求，從而增大了前向的容量。QLIC技術(shù)僅需要終端側(cè)實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)側(cè)無需做任何改動(dòng)，對(duì)現(xiàn)網(wǎng)用戶無影響。該技術(shù)用于前向鏈路，提高前向鏈路增益，反向鏈路沒有增益。支持QLIC的終端成本增加不大。

3）MRD（終端接收分集）與MTD（終端發(fā)射分集）技術(shù)

MRD技術(shù)是在手機(jī)終端側(cè)增加了一個(gè)額外的天線，來完成分集接收，從而通過增加終端成本提高前向鏈路容量。利用此技術(shù)提升網(wǎng)絡(luò)容量不需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也無需改善，是一種設(shè)備本身能力的增強(qiáng)，目前大多數(shù)商用終端芯片都支持MRD技術(shù)。MTD技術(shù)采用終端發(fā)射分集技術(shù)，終端能利用額外的傳輸鏈路和天線傳送數(shù)據(jù)，該技術(shù)能提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能。在無需更改網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施情況下，邊緣小區(qū)終端用戶的反向鏈路數(shù)據(jù)速率能提高80%。

2終端與LTE技術(shù)

然而LTE終端市場(chǎng)的瓶頸依舊，距離規(guī)模性出貨還需一段時(shí)間，尤其突顯在中國市場(chǎng)。LTE的接入帶寬較大，加上MIMO（多輸入多輸出）等技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)終端是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)，如終端的功耗、終端的體積、集成電路、芯片等都面臨挑戰(zhàn)，真正的LTE商用的手機(jī)終端可能需要更高的集成電路工藝，所以這與集成電路工藝水平的提高有很大關(guān)系。LTE初期主要承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，因此初期手持終端中LTE模式定位于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，復(fù)雜化的網(wǎng)絡(luò)促使寬帶多模化LTE終端發(fā)展。