當整個無線傳輸工業朝向第三代通訊的服務邁進時，數據資料傳輸的服務相對上佔非常大的一部分。一般而言，數據資料的傳輸可經由傳統的電路交換網路，亦可以經由分封交換的網路來運作，以現階段最熱門的數據資料的應用就是多媒體短訊服務（MMS）、加強型短訊服務（EMS）、短訊服務（SMS）及WAP或無線上網等。以長遠的角度來看，多數的無線網路其核心網路將朝向專有的分封交換網路邁進，即為網際網路協定（Internet protocol；IP）。

由於短訊的內容長度有限，因此它可利用一般的控制通道或話務通道來傳送至另一手機。短訊服務使用現有的電路交換網路為較具效率之做法。因其信息的長度較短，故資料可利用單一訊息經由控制通道或使用和傳輸語音相同的話務通道至手機端。然而假使應用在傳送大量的資料封包，例如多媒體短訊服務（MMS）、瀏覽網際網路、影像傳輸或無線上網，傳統的傳輸方式便無法應付此種流量的需求。封包資料系統成為主要成長之區域且具有高度成長潛力。

分封交換系統與電路交換系統最大的差異在於，電路交換系統啟動連線後時，即使沒有資料要傳輸，手機還是會一直處於連線狀態，而在分封交換系統中，僅在有資料傳送時才會佔用到系統資源，因此可以利用不同的時間（或時槽），將實際資源分配給不同的使用者，達到更有效率地使用資源。

新封包資料系統結合cdma2000的技術，正式被稱為高速的封包數據系統，3GPP2標準制定委員會取名為1xEV-DO，描述該系統為只針對數據服務的1x演進版（1x Evolution for Data Only；1xEV-DO）。相關1xEV-DO的規範被定義在3GPP2的文件C.S0024第三版中，在美國的版本是來自於電信工業協會（TIA）的IS-856文件中。在cdma的標準中建議的功能有兩個相容（interoperable）的模式：一為合併的1x模式，針對即時語音與中等的數據速率作最佳化；另一個為1xEV-DO模式，為針對高容量與高速率的資料與進接網際網路來作最佳化。

探討1xEV-Do技術

1xEV-DO的技術，又稱之為高資料速率（High Data Rate；HDR）的技術，它針對一般消費者與商業專業人士提供高性能與價格優惠的網際網路方案，並實現利用小型網路與有限頻譜資源來提供非常高的頻譜效能。除此之外，它亦提供高速且高容量的無線網際網路技術，而此技術相容於之前的CDMA網路且針對封包式的資料服務做有效的優化。1xEV-DO結合了高性能與較經濟的利益，提供史無前例的優點在可攜、移動式與固定式的系統服務能力上。

現在已有部分系統業者開始針對多樣資料傳輸的需求推出1xEV-DO的服務。基本上，一系統業者若想要在單一個cdma2000載波頻率，針對平均傳輸速率需求在100 kbps以上的客戶群來提供服務，在這樣的層級上，配合經濟的考量與頻譜使用的效能，最好有專屬的載波通道給新的cdma系統，來針對純數據資料的傳輸提供服務。

基本上，1xEV-DO系統需要網路系統業者提供專屬的1.25MHz頻寬，做為以封包資料傳輸為主的系統之CDMA載波。而這個專屬的載波上並不提供即時語音服務，在整個系統的規格上，由於它使用相同於cdma2000系統或IS-95系統的chip速率及基頻濾波器，因此它的訊號頻譜特性和原先的系統相同。在1xEV-DO系統中，常使用進接廣播站（Access Networks；AN）一詞來取代基地台的稱呼，而行動台又稱之為進接終端機（Access Terminals；AT）。

來自資訊技術（IT）與網際網路的大幅成長，與針對一般熱門的即時訊息服務的渴望，創造出針對在高性能無線網際網路技術上的需求。而在通訊裝置的趨勢，例如PC-on-a-Chip、無線通訊能力的個人數位助理（PDA）與智慧型手機等具有資料連結能力的裝置，能在任何地點與時間均利用無線方式來通訊，1xEV-DO便是提供這類的無線網際網路服務的技術。

1xEV-DO的網路使用現成的IP網路元件來建立以IP為主的主幹網路，因此現有1x的網路無需做任何修改，且它在設計上與CDMA網路具有很高的相容性，並保有與IS-95與1xCDMA系統相同的RF特性。在特定的網路中，IS-95/1x雙模與1xEV-DO裝置允許使用者經由IS-95/1x載波來進接語音服務，而經由1xEV-DO載波來接收數據資料服務。IS-95/1x雙模與1xEV-DO進接終端機能被設計成小型且便宜划算的產品。無線電話的用戶將會受惠來自於IS-95/1x系統提供的高品質語音，亦來自於1xEV-DO高性能的數據資料服務與移動性上之便利。(圖一)為1xEV-DO系統的通道架構圖。

《圖一　cdma 2000 1xEV-DO通道架構圖》

已有網路設備製造商公開宣佈同時支援1xEV-DO與1x，例如Lucent、Hitachi、LGIC、Samsung、Nortel、Ericsson、Airvana與Motorola等。

1xEV-DO並提供非對稱的數據服務，它可在單一CDMA載波（1.25MHz）上，提供大約是7.4 Mbps/cell（或2.457 Mbps/sector）合計的順向峰值數據傳輸率，而反向的峰值數據傳輸率約是153.6 kbps/sector。因此在一般情況之下，每個扇形細胞，在順向通道中，每秒鐘可傳送之位元數目大約是舊有IS-95系統傳輸率的10倍，約是cdma2000系統的三倍。而反向通道架構和cdma2000系統非常相似，因此性能應該是差不多的。

1xEV-DO順向鏈路有效地使用發射功率，進接終端機與AN共同來決定每位使用者順向鏈路的資料速率，進接終端機量測AN的導引訊號強度並基於通道的狀況，連續地要求適當的資料速率，因此，AN根據進接終端機即時請求的傳輸率，將資料依此速率編碼後傳送出去。系統根據這個速率控制機制讓AN總是傳送全功率來達到非常高的峰值速率並有良好的電波函蓋區域。

順向鏈路

分享的順向鏈路通道

1xEV-DO之設計可使用於一個分享的順向鏈路通道且能同時服務一位使用者，當進行服務時，進接終端機接收來自基地台所送出的全部功率，如(圖二)所示。而進接終端機計算它的C/I值且告訴AN它可接收的最高資料傳輸率。此舉可讓AN的發射機操作在全功率狀態上，且根據進接終端機所要求的最高傳輸速率來傳送資料。而使用分享式的順向鏈路通道還有其他優點──在順向鏈路中利用表定的演算法達到資料傳輸的最佳化。當越多的用戶進接1xEV-DO系統時，系統既定的分配機制，將預定傳送的數據分別傳送至每位使用中的電話用戶，來幫助改善話務流程，經過改善的效能確實增加用戶的平均流量。

《圖二　 1xEV-DO經由有效率的利用AN的輸出功率，將資料流量達到最大值》

1xEV-DO和主要早期CDMA系統的差異在於順向鏈路使用的是分時多路傳輸（Time Division Multiplexing；TDM）的方式，即為當基地台（或Access Network；AN）資料傳輸期間，資料同一時間僅直接和進接終端機連結，並使用AN的全功率來傳送最高可能的資料傳輸率給一個使用者。利用一個動態的程序，藉由AN與其他網路路由設備可決定進接終端機接下來取得資料的方式。當有TDM時，則沒有預先指配的時槽，相反的，它是使用動態的配置方式。(圖三)為顯示1xEV-DO順向鏈路TDM基本架構。

《圖三　1xEV-DO順向鏈路TDM架構》

(圖三)共顯示1xEV-DO順向鏈路中四個TDM通道，包括話務/控制通道、MAC通道、前置碼通道與導引通道，只有MAC通道與話務通道中的控制通道有能力平行送出達一個以上的資訊。MAC通道的主要資訊為反向功率控制（Reverse Power Control；RPC）位元，並包覆在各自Walsh碼後平行傳送，之後再對應在I或Q路通道。而其他三個通道同一時間只能使用一個Walsh碼。

突波式導引信號

1xEV-DO使用突波式的導引信號，目的為針對突波式的封包資料服務做優化。突波式的導引信號並非如同於IS-95或1x系統中在個別分開的碼通道上傳送，而是在預先定義的區間中，穿刺（puncture）於順向鏈路的波形上。當細胞在傳送1xEV-DO的導引信號時，是以全功率發射出來。而使用全功率在導引信號提供進接終端機最高可能的訊雜比（SNR），以至於即使在動態的通道條件下，亦可快速獲得精準的訊雜比估算。

《圖四　1xEV-DO活動與閒置時槽的TDM架構》

(圖四)為顯示兩個使用在1xEV-DO活動與閒置時槽的TDM架構：其中一個為活動時槽，它使用在當資料傳輸發生時；另一為閒置時槽，它使用在無資料傳送給任一使用者時，當閒置時槽傳送時，時槽內只有導引與MAC通道會被傳送，因此由時間軸來看，它會呈現不連續的傳送。每一個在細胞中活動的進接終端機將會請求網路端，提供當時的鏈路可支援之最高可能的傳輸速率，該請求動作會在每一時槽執行一次，因此AN到進接終端機之傳輸速率會隨著鏈路的品質而改變。較高的資料傳輸率會被要求在一個較好的鏈路環境中傳輸，因此在傳送時會使用較少的編碼。(圖五)說明在不同的傳輸速率與最小的訊雜比（S/N）的關係。在最小的傳輸率下，若要增加一倍的傳輸率則鏈路之品質須有3dB的改善。在最高的傳輸率使用中，由於使用較高階的調變技術與較弱的錯誤更正技術，整個系統將會變得沒有效率，因此每位元會需要較多的功率。

《圖五　訊雜比（SNR）與傳輸率的關係》

經過編碼後的話務通道非常複雜，它支援的傳輸速率從最低的38.4kbps至最高為2.46Mbps。在最低的速率使用的是QPSK的調變方式，而最高速率時則使用的是16QAM。其整個編碼的方式如(圖六)與(圖七)所示。

《圖六　順向鏈路之話務通道編碼架構》

在cdma的系統中，針對輸入資料使用渦輪碼的通道編碼技術，將可提供相較於迴旋編碼技術時，約高於3dB的編碼增益。然後這些資料在使用擾亂碼進行擾亂編碼，由於此碼對於每位用戶均是獨一無二的，因此這個擾亂碼可提供在語音的保密上。而擾亂後的資料利用通道的交錯器將資料順序重新排列與交換。資料順序重新排列與交換的程序隨著編碼速率為1/3或1/5而有所不同，低編碼速率表示較高的傳輸速率，最後資料將轉換對應至個別在I與Q的值。在低速率時，會使用四相調變（QPSK），每兩個資料位元會對應至適當的I與Q，也就是一個符碼代表兩個位元。

而在較高的資料傳輸率時，調變方式將會使用8PSK，也就是一個符碼對應到三個位元，在最高資料傳輸率時，調變方式將會使用16QAM，也就是一個符碼對應到四個位元，須注意到在調變後，I與Q的訊號就變成帶有正負符號的調變訊號。

《圖七　速率匹配與Walsh編碼》

之後，這些從最先編碼產生的I與Q的符碼對應至如(圖七)的程序。首先須先經過速率匹配（rate matching）的動作。一般而言，這個動作為將輸入資料重複數遍來達到輸出資料速率為1.2288Msps。第二的動作為分解I與Q的資料串至16組平行的I與Q的資料集合，這每一組I與Q的資料再與16個長度為16的Walsh碼的其中一個作編碼。最後所有經過Walsh碼相乘後的I與Q訊號再相加起來，成為最後的基頻訊號。之後這個基頻訊號再通過一低通帶的基頻濾波器，這濾波器和使用在IS-95/1x系統的一樣，最後再作IQ調變。而最後的步驟並未增加系統的增益，而是提供一些附加的時間分集（time diversity）並讓傳送的訊號特性更隨機。這訊號起始於一個複合的通道（complex channel），它是來自16組平行路徑的多路傳輸。雖然這些多路傳輸的訊號加成後看似總強度應為原始訊號的16倍，由於每一個路徑的訊號其強度約為原始信號單位淨值增益的1/16，事實上，總強度在單位淨值上是不變的。

1xEV-DO系統的性能在每細胞中的每個扇形區域中，預期的平均資料傳輸速率大約為600 kbps。這粗估為現有cdma2000 1x系統順向鏈路傳輸率的三倍。1xEV-DO順向鏈路支援的各個資料速率如下(表一)所示：

順向鏈路適應性調變

1xEV-DO順向鏈路提供一系列不同的數據速率。QPSK調變使用在38.4kbps至1.2288Mbps資料率上（除921.6 kbps外），8-PSK調變使用在921.6kbps與1.8432Mbps，而16-QAM使用在1.2288 Mbps與2.4576 Mbps。1xEV-DO順向鏈路支援動態的資料速率，進接終端機時常量測通道中的C/I，針對通道的狀況，每1.67ms會要求AN適當的傳輸率。當AN即時地接收到進接終端機要求特定的資料率時，它會以最高可能要求的數據傳輸率將順向鏈路的資料傳送出去。1xEV-DO系統在某種程度上，允許進接終端機在低碼框錯誤下進行解碼工作。以下為1xEV-DO系統順向鏈路適應性調變進行的步驟：

《圖八　基於即時的C/I量測提供動態資料率服務》

反向鏈路

1xEV-DO反向鏈路和原先的cdma2000系統非常相似，同樣有內含的導引通道，且系統允許平行的碼通道各別被傳送在基頻的I與Q通道。但仍有幾個關鍵性的差異需注意，例如在cdma2000中，專屬的子通道用來作為順向鏈路中快速的功率控制使用。而在1xEV-DO系統中，網路局端設備（基地站或AN）總是會傳送它最大的發射功率，因此便沒有需要作功率控制。相反的，為了優化鏈路連結，系統利用速率控制，速率控制則利用增加名為資料傳輸率通道（Data Rate Channel；DRC）的專屬通道來達成。這個通道以每1.667ms的時間發射，並告知網路端現有順向鏈路所能支援最快的傳輸速率；假使在軟性交遞時，此通道亦可提供網路端，在現有可連接的細胞中，連結鏈路為最好且其可提供的速率。

進接通道（Access Channel）使用在當進接終端機要與基地站起始一個通訊，或要回應一個進接終端機命令訊息（Access Terminal Directed Message）時。而進接通道是由一個導引通道與一個資料通道組成。一個進接探測訊號（access probe）包括一個前文（preamble），接著跟隨著資料封包。在前文傳送期間，只有導引通道在發送。在進接通道的資料封包傳送期間，則導引通道與資料通道均被發送。在反向鏈路中，話務通道使用在當進接終端機要傳送使用者指定的話務，或給AN的上層信令資訊。

反向鏈路之話務通道是由一個導引通道、一個MAC通道、一個確認（ACKnowledgement；ACK）通道與一個資料通道所組成，進接終端機將其相加成後再進行HPSK的調變傳送出去。而MAC通道由一個資料傳輸率通道與一個反向速率指標通道（Reverse Rate Indication；RRI）所構成。反向速率指標通道為使用在當進接終端機須確認網路端在反向話務通道中的傳輸速率，這允許AN在針對反向傳送的信號解碼時，不需使用盲蔽式偵測（Blind Detection）方式來得知其資料傳輸速率。確認通道為使用在當進接終端機要告知AN其是否成功的接收到每一筆資料封包時。

反向鏈路總容量為200 kbps/sector（大約是IS-95A的2.2倍），這是使用如渦輪編碼與從較長的分包大小增益分集（gaining diversity）及導引通道中才能達到。以下是這些反向鏈路通道的說明：

《圖九　1xEV-DO反向鏈路通道架構》

導引通道（Pilot channel）

在cdma2000，導引資料的內容以3：1的穿刺（puncture）模式（三個導引位元與一個資料位元）來載送功率控制位元（PCB），穿刺週期為一功率控制群組或1.25 msec，而功率控制的資料率為每20ms的碼框佔16個位元。在1xEV-DO，在每個時槽穿刺樣本為7：1，經由編碼後的導引資料其傳輸數率約每個碼框26.67ms佔三個位元。導引資料被連續傳送在I通道，使用編號為0之Walsh碼作為展頻之編碼，並與反向速率指標（RRI）通道作時間分工，導引/反向速率指標通道的編碼架構如(圖十)所示。

《圖十　導引/RRI通道的架構》

確認通道（ACK Channel）

確認通道主要的功能是讓進接終端機偵測碼框的正確性，只要當進接終端機成功地偵測到帶有前文的碼框，且這個碼框是要傳送給它，則確認通道就會被傳送出去。由於它使用的是BPSK調變，這代表它的值只有兩種，象徵進接終端機成功的接收封包或封包錯誤，其中位元「0」代表確認成功 （ACK），而位元「1」表示確認錯誤（NAK），它使用長度為8而編號為4的Walsh碼傳送1/2時槽在I通道，ACK通道的編碼架構如(圖十一)所示。

《圖十一　ACK通道架構》

資料傳輸率通道（DRC Channel）

資料傳輸率通道在每個時槽中包含4個位元字，這允許服務的AN有16種不同傳輸率的選擇，使用在DRC中不同編號的Walsh碼，表示在現役集合（Active Set）中，哪一個細胞或扇形細胞適合傳送移送。(圖十二)為顯示DRC通道的架構。

《圖十二　DRC通道架構》

資料通道（Data Channel）

在反向鏈路，資料通道能支援五種資料傳輸速率，每一級傳輸率間相差兩倍，其中四種傳輸率是利用變動重複因子來改變傳輸率，最高傳輸率是使用渦輪碼編碼。(圖十三)說明資料通道編碼的架構。從圖中可知，資料通道原始的資料率從9.6kbps至153kbps，再經由1/4或1/2編碼率，變成38.4kbps至307.2kbps，之後根據其速率重複一至八次，將最後的速率推至307.2kbps。

《圖十三　資料通道架構》

實際上，1xEV-DO系統反向鏈路的性能預期是和cdma2000系統的相同。(圖十四)顯示最後的編碼架構，I與Q通道的訊號在某種程度上為加成各個通道的結果。最後展頻的方式和cdma2000非常相似，也就是使用HPSK。導引/反向速率指標通道、確認通道、資料傳輸率通道與資料通道一起構成反向話務通道（RTC），長碼稍微與早先典型的cdma系統不同，在IS-95與cdma2000中長碼產生器是建立在系統時間上，也就是一個連續的時脈。在1xEV-DO系統，其長碼的種子採用固定的樣本，且長碼每26.67ms也就是相當於導引通道的週期，則重新產生一次，而I與Q長碼使用分開不同的長碼遮罩（Long Code Mask）。

《圖十四　1xEV-DO系統之反向鏈路架構》

1xEV-DO的交遞

1xEV-DO進接終端機同一時間只有接收來自一個AN的資料，不同於一般CDMA系統的手機是結合來自多個AN的發射能量，1xEV-DO進接終端機能快速的切換與從一個AN到另一個AN的通訊。進接終端機量測來自所有可量測到的導引通道的C/I，且向來自最強導引信號的AN要求服務，此方式依據最佳的服務原則，讓進接終端機在任一特定的時間與被請求的AN來通訊。而順向鏈路的導引通道提供進接終端機得到快速與精準C/I估計。1xEV-DO反向鏈路作為軟性交遞裝置的使用，進接終端機的發射訊號可以被一個以上的AN接收，網路端會從這些AN中，選擇品質最好的碼框。位置更新訊息讓AN在連結至PDSN，依然維持與進接終端機PPP狀態，因此能根據接收到進接終端機的位置更新訊息，立即重新安排至進接終端機的話務路線。該方法允許進接終端機維持它相同的IP位址且相同的PPP連線，因此容許一個無縫隙的交遞。

1xEV-DO至IS-95或1x系統的交遞

1x與1xEV-DO網路的網內間運作被定義於TIA標準中的IS-878文件。以下是有關的範例在1x與1xEV-DO系統可能發生的交遞情況：

狀況一

進接終端機建立資料通話在1xEV-DO射頻進接網路（Radio Access Network；RAN）

，當進接終端機閑置時，它可能進行一個1xEV-DO射頻進接網路至另一個1xEV-DO射頻進接網路間閑置時的交遞。

狀況二

當進接終端機正在與1xEV-DO系統交換資料，它接收一個傳呼針對瞬間從1x系統進來的語音服務。由於進接終端機會週期地監控1x系統的順向共同通道，它可以接收針對瞬間語音服務的傳呼訊息。在這個狀況，進接終端機可以有以下的程序：

狀況三

當進接終端機正在與1xEV-DO系統交換資料時，它可能接收SMS，因此SMS將在被指配的傳呼時槽或廣播時槽期間，被進接終端機接收

狀況四

當進接終端機正與1xEV-DO系統交換資料時，它可起始一個語音通話在1x系統。在這個狀況，進接終端機可有以下的程序：

狀況五

進接終端機離開1xEV-DO涵蓋的範圍而進入了1x系統的涵蓋區域，進接終端機進行從1xEV-DO系統至1x系統的進階網路變更（Access Network Change）動作。

比較1xEV-DO、W-CDMA與cdma2000 1x的服務

1xEV-DO系統的能力已被廣泛的測試，並在韓國、日本及美國部份地區已推出服務，它預估可提供三倍於其他系統的容量，但它並無法提供即時語音的服務。W-CDMA是比其他cdma2000系統家族複雜，同時它也有較大的彈性，利用修改編碼架構來做優化以符合不同的狀況。WCDMA與cdma2000這兩個系統已被設計具備有提供語音與數據資料的服務，而1xEV-DO則在數據服務上有較顯著的優勢。

一般資料或文件的討論總是集中在系統所能提供個別用戶在最佳情況中最高的傳輸率，通常這種情況是在理想的狀況且用戶是靜止、無其他使用者的狀況下。一個無線系統要有較好的效能指數（Figure of Merit）需要兩個要件：單位扇形細胞系統所能提供的語音用戶的數目，與針對數據應用在單位扇形細胞系統所能提供的位元傳輸率。由於1xEV-DO只能載送數據資料，因此第一個效能指數不適合在這個系統中討論。當在評估一個系統時，則需考慮到系統在眾多細胞與其在一個大區域的涵蓋狀況，還有系統遭受的實際負載與干擾。在此種情況下，cdma2000與W-CDMA在單位頻寬下的比較中，基本性能相當接近。而許多人會以根據在技術上的論點爭論這容量或性能的問題，因此也許會造成大約10％至20％在容量的變動或誤差。

結論

1xEV-DO系統對於系統營運商提供顯著的性能與經濟效益，該技術使營運商能提供更高階的數據服務，讓它們的頻譜與網路資源的使用更有效率，而經由提供高性能封包數據服務，率先超越其他技術來引領無線網際網路市場。CDMA2000系列的技術，已超越了ITU對3G的要求。對於1xEV-DO服務，只需針對既有1x的軟硬體昇級，節省了投資所需的經費，因此在系統營運商提供顯著益處。1xEV-DO利用簡便使用與無線行動裝置，解開了網際網路與終端使用者間的束縛，讓多樣的進接終端機提供在移動、可攜與固定式的服務。無線網路生活方式，來自下一個網際網路的革命，在1xEV-DO的用戶上，利用增加他們的生產力與改善他們的生活品質，將有持續積極的效果。而1xEV-DO在CDMA2000完整的結構網下，利用規格統一化的方式，提供完整的工業演進路徑。

參考資料：