EDGE原理简介与网络规划

会计学1EDGE原理简介与网络规划GPRS=GeneralPacketRadioSystemGPRS是通用分组无线业务，它使得用户能够在端到端分组传送模式下发送和接收数据。其无线资源采用动态分配方式，一个用户可分配多个时隙，一个时隙也可由多个MS共享，用户虽然与网络一直连接，但仅当有数据传送时才占用无线信道资源。EDGE=GPRS+EDGEmodulationEnhancedDataratesforGlobalEvolutionGPRS定义及其特点第1页/共53页EDGE=EnhancedDataRatesforGSM(orGlobal)EvolutionECSD:增强电路域数据业务EGPRS:增强GPRS承载于现有的GSM网络上，与GPRS共享核心网，能以较低的投资提供EDGE服务8-PSK调制和新编码方式提供了更高的数据速率新的编码和调制方式下，单时隙最高支持59.2Kbps的应用层数据传送速率9中编码方式提供了更高的速率和选择的灵活性提供并且支持更多的业务类型，实现服务多样性Edge定义及其特点第2页/共53页主要内容Edge及其特点Edge与GPRS/3GEdge中关键技术Edge频率规划Edge覆盖规划Edge容量规划Edge网络建设思路第3页/共53页ECSD与EGPRSEGPRSMS多时隙链接和时隙复用单时隙能够提供更多，更高的速率,MCS1~9采用递增冗余重传和自适应链路提高链路性能ECSDECSD基于HSCSD实现但支持更高的单时隙数率总速率没有提高，但ECSD可以用与HSCSD比更少的时隙实现相同的速率ECSD主要适用于实时的视频应用ServiceCoderateCodingRadiointerfacerateE-TCH/28.8NT/T0.419R-S+CC29.0kbit/sE-TCH/32T0.462R-S+CC32.0kbit/sE-TCH/43.2NT0.63CC43.5kbit/s编码方式调制方式每无线帧中RLC每无线帧中原始数据MSCfamily速率(kbps)MCS-9

8PSK22x592A59.2MCS-822x544A54.4MCS-722x448B44.8MCS-61592544+48A29.627.2MCS-51448B22.4MCS-4

GMSK1352C17.6MCS-31296272+24A14.813.6MCS-21224B11.2MCS-11176C8.8第4页/共53页EDGE到3G网络的进化相对于GPRS支持更高的传输速率采用与GPRS相同的核心网络结构相对于GPRS4种编码方式，EDGE提供了多达9种编码选择与GPRS共存于同一个网络并实现资源共享利用EDGE高数据速率特点为没有3G牌照的运用商提供与3G相当的服务能够以相对低的基础设施投逐资步演进到3G网络EDGE第5页/共53页EDGE与GSM/GPRS网络结构EDGE8-PSKcoverageEDGEcapableTRX,GSMcompatibleEDGEGMSKcoverageA-bisBTSBTSMSCGnGGSNEDGEcapableterminal,GSMcompatibleMorecapacityininterfacestosupporthigherdatausageGbBSCASGSNEDGEfunctionalityinthenetworkelements第6页/共53页Edge及其特点Edge与GPRS/3GEdge中关键技术Edge频率规划Edge覆盖规划Edge容量规划Edge网络建设思路主要内容第7页/共53页EDGE中关键技术8-PSK调制解调作为GPRS/HSCSD的进化，在EDGE中由于采用了以下技术，使得EDGE能够在同样的200K带宽上提供更高的速率和性能多种编码方式（MCS1~9)链路自适应（LA）递增冗余重传（IR）动态ABIS技术第8页/共53页8PSK调制特点为提高数据速率EDGE中使用8PSK(8相移键控）调制方式与GMSK相比，在8PSK中输出功率与随输入功率成线性比例变化由于输出功率的线性要求，需要预留出一定的余量（backoff）以避免功放达到饱和而使输出失真每一个符号（symbol）上调制了三个比特，提高了数据速率。符号速率和burst长度与GSM一致，保证了空中接口的一致性。EDGE中关键技术-8PSK调制

EDGEGSMModulation8-PSK,3bit/symGMSK,1bit/symSymbolrate270.833ksps270.833kspsPayload/burst346bits114bitsGrossrate/timeslot69.2kbps22.8kbps第9页/共53页8PSK调制中的相位状态矢量图EDGE中关键技术-8PSK调制第10页/共53页8PSK与GMSKburstEDGE中关键技术-8PSK调制GMSKburst8PSKburst第11页/共53页backoff（功率余量）概念EDGE中关键技术-8PSK调制8PSK调制中，输出功率变化随输入功率变化，平均值和峰值之间有2~4dB(backoff)差异。由于上面的原因，要求功放的平均输出功率比功放满负荷时候的输出功率低backoff以保证功放的线性性能Backoff的作用为在大功率输入时，功放不至于饱和而失去线性性能在nokiaEDGETRX中，backoff取值为3.2个dB由于backoff的存在，在进行EDGE链路预算时，TXpower应该是最大功率－backoff第12页/共53页EDGE中关键技术-调制编码技术SchemeModulationRawDatainBlock(bits)RawDatainBlock(octets)Datarate(kbps)1TSDatarate(kbps)3TSMCS-98-PSK2x5922x7459.2177.6MCS-88-PSK2x5442x6854.4163.2MCS-78-PSK2x4482x5644.8134.4MCS-68-PSK5927429.688.8MCS-58-PSK4485622.467.2MCS-4GMSK3524417.652.8MCS-3GMSK2963714.844.4MCS-2GMSK2242811.233.6MCS-1GMSK176228.826.4EDGE中提供了MCS1~MCS99中编码方式9种不同的编码方式中采用不同的冗余数据，从MCS1到MCS9冗余数据逐渐减少9种编码方式分别属于不同的家族（family)A,B,C，每个家族的不同之处在于用户的净负荷不同对于属于同一个家族的MCS，通过在同一个无线帧中传送数目不同的数据单元实现不同的数据速率MCS简介第13页/共53页MCS家族简介EDGE中关键技术-调制编码技术37octets37octets37octets37octetsMCS-3MCS-6FamilyAMCS-928octets28octets28octets28octetsMCS-2MCS-5MCS-7FamilyB22octets22octetsMCS-1MCS-4FamilyC34+3octets34+3octetsMCS-3MCS-6FamilyApaddingMCS-834octets34octets34octets34octets家族A,B,C的不同之处在于每一个数据单元的大小不同：A:37ByteB:28ByteC:22Byte当使用A,B方式的时候，可以在一个无线帧中传送1个，2个或者4个数据单元；但是对于C方式只能传送一个数据单元第14页/共53页EDGE中关键技术-调制编码技术MCS实现介绍USFencodedUSFP2P3P1P2P3puncturingpuncturing1stburst2ndburst3rdburst4thburst1/3tailbitingconvolutionalcodingblockcodingP1headerFBI+Edata2BCFtail1/3convolutionalcodingmothercodeprotectedheader4TDMAbursts=20msFBI+Edata1mothercodeBCFtailpuncturing1/3convolutionalcoding对于每种MCS，都包括用户数据和数据头部分，如右图所示的MCS9方式的数据包对用户数据进行编码包括以下几个方面：对数据进行1/3卷积编码对用户数据分别采取不同的puncturing方式进行puncture数据头包括：RCL,MAC头和包含在用户数据中的信息对于数据头同样进行1/3卷积编码和puncture操作第15页/共53页EDGE中关键技术-调制编码技术MCS9实现介绍DecreasingredundancyAddingredundancy11126Datarate:RobustcodingforheaderNormalburst:2x58x3bitsNormalburst:2x58x3bitsNormalburst:2x58x3bitsNormalburst:2x58x3bitsBP:15/26msBP:15/26msBP:15/26msBP:15/26ms20ms第16页/共53页C/IEDGE中关键技术-调制编码技术在不同C/I下各种MCS的性能越高的MCS方式需要越强的C/I，也就是抗干扰的能力越弱右图显示的是在没有使用IR方式下不同MCS方式下能够达到的速率和C/I之间的关系网络开通跳频第17页/共53页Eb/NoEDGE

中关键技术-链路自适应LA在EDGE中，系统会根据当前链路的性能特点，选择最合适的MCS。在GPRS中不支持LA功能通过使用LA，选择合适的MCS从而提高当前信道的吞吐LA的依据是针对链路的BEP（误码概率），通过得到的BEP值查表获得本次LA将要使用的MCSLA只能在开始第一个块传送或者在进行块传送的时候发生系统通过不同的方式获取上行和下行BEP：下行：基于BEP测量数据上行：基于包含在上行PCU帧中的独立BEP测量值上下行的LA独立进行但是使用同样的算法什么是LA和LA的好处第18页/共53页EDGE

中关键技术-链路自适应LA上/下行LA的实现第19页/共53页EDGE

中关键技术-链路自适应LAEDGE中执行LA选择MCS的类型LA算法基于在PCU中预先定义好的静态MCS选择表，通过使用计算出的BEP值作为查找标准，在表格中查找本次LA调制应该使用的MCS。在系统有以下4种类型的MCS选择进入数据包传送模式时选择初始MCS为不同的调调制方式选择选择合适的MCS当数据包由于某种原因需要重传时选择MCS

在ACK模式下，为开始传送每一个RLC块时选择MCS下行：当系统正确接收到一个MS测量报告时，就会启动LA算法上行：当从网络测发送一个信道编码命令到MS时，就会启动LA算法。第20页/共53页EDGE

中关键技术-链路自适应LAEDGE中LA对系统性能的提升第21页/共53页EDGE

中关键技术-递增冗余重传IR什么是递增冗余重传（IR）通过在需要的时候重传采用不同puncturing的相同数据，使数据能够在接收端被正确还原IR是为了增强链路性能，在物理层采用的一种技术。工作于应答模式下的RCL层。IR基于自动重传请求（ARQ）实现。ARQ决定是否传送使用不同Puncture的数据包。在IR种使用到三种关键技术：Puncture,store,SoftcombineIR功能在MS中是被强制使用的。在NOKIA的BTS中也同样实现了IR功能第22页/共53页EDGE

中关键技术-递增冗余重传IRIR基本原理传送采用p1的数据包，实现第一层保护第一个数据包没有正确接收时系统请求传送使用P2的数据包，并且与前一个保存的数据包进行softcombine,实现第二层保护第二个数据包没有正确接收时系统请求传送使用P3的数据包，并且与前两个保存的数据包进行softcombine,实现第三层保护IR中使用了三种Puncture,增强了可靠性第23页/共53页EDGE

中关键技术-递增冗余重传IRPuncture原理convolutioncodeddataPS2-redsymbolsremovedconvolutioncodeddataPS1-bluesymbolsremovedPunctureddatatoreceiverPS1-blue"zero"symbolsaddedTXRXPuncturingPuncturing是一种编码方式：某些bite按照确定的间隔从数据中，比如卷积码中移除。这样码速可以基本上保持和符号速率一致Depuncturing在接收端执行depuncturing，这样在传输中被打孔的数据将会被零符号填充。通过这样的方式，被打孔的数据能够被解码恢复成原来的数据。第24页/共53页EDGE

中关键技术-递增冗余重传IRSoftcombine第25页/共53页EDGE

中关键技术-递增冗余重传IR采用IR后系统性能提升第26页/共53页EDGE

中关键技术-IR与LA之间的相互联系LA主要用于克服信号的满衰落，而IR则用于快衰落在每次执行IR的时候都可以根据链路特点进行LA，使用LA的时候必需考虑在接收端是否使用IR中的combine进行LA的时候，如果在接收端使用了IR的combine,则需要考虑到内存容量的限制第27页/共53页EDGE

中关键技术-动态ABIS技术TSL0TRX1BTS1TRX2BTS1TRX1BTS2TRX2BTS2TRX3BTS2012345678910111213141516171819202122232425262728293031TRX1BTS3TRX1BTS4TRX2BTS4POOLExample:MCS7,44,8kbit/s,16kpermanent+4*16kinthepool

必须有一个主时隙如果速据速率超出了一个时隙（16kbps）的容量，那么总是从缓冲池中直接分配4个16kpbs时隙。第28页/共53页EDGE

中关键技术-动态ABIS技术Codingscheme Datarate MCS-1 8.8kbit/sMCS-2 11.2kbit/sMCS-3 14.8kbit/sMCS-4 17.6kbit/sMCS-5 22.4kbit/sMCS-6 29.6kbit/sMCS-7 44.8kbit/sMCS-8 54.4kbit/sMCS-9 59.2kbit/sAbisPCMallocation(fixed+pool)第29页/共53页EDGE

频率规划EDGE高速数据的特点决定了系统性能与系统受到的干扰有密切联系。相对应背景噪声，外部干扰对系统影响更大。现有的频率规划对EDGE的性能一定的影响。合理的频率规划能够保证良好的吞吐量和各项网络指标。在EDGE中进行频率规划时需要重点关注以下三个方面：系统吞吐量与C/I的联系频谱效率和频率复用的联系系统吞吐量与系统提供容量的关系第30页/共53页EDGE频率规划关注点越高的速率意味着越高的C/I要求,典型情况下：>20dBforMCS-7,8&9宽松的复用模式意味着较小的干扰，从而提供良好的系统性能如果系统能够提供良好的频谱性能，在紧密复用模式下（1/3,3/9）EDGE也能提供良好的性能，但是与系统容量相关。由于BCCH层采用宽松的频率复用，能够提供较好的C/I。在EDGE容量要求不高的时候可以使用BCCH时隙，但随着容量的增加而BCCHTRX能够提供的时隙有限，这样必须使用TCH层。EDGE

频率规划f1f4f2f4f3f1f3f2f1第31页/共53页时隙吞吐量和C/I关系第32页/共53页EDGE

覆盖规划EDGE能够提供多种速率数据业务，不同的速度对接收机灵敏度的要求不同，这个特点决定了EDGE覆盖规划与GSM的不同之处。进行EDGE覆盖规划的时候需要充分考虑各种速率的要求，进行独立规划。Eb/N0,C/I,Ec/I0基本概念EDGE链路预算及覆盖计算EDGE覆盖结果及与GPRS对比第33页/共53页EDGE

覆盖规划中的基本概念Assumes: Rb=271kb/sGMSK,813kb/s8-PSK Rs=271ks/sGMSK/8-PSK B=200kHz第34页/共53页链路预算及覆盖计算接收端接收机灵敏度额外的快衰落余量跳线，接头，馈线等损耗天线增益MHA和分极增益小区半径基站和手机天线高度地物标准偏差建筑物穿透损耗(BPL)地物校正因子位置概率发射端发送机输出功率EDGE中Back-off值合路器，滤波器损耗跳线，接头，馈线等损耗天线增益基站覆盖面积k*R²Okumura-Hatabased-formula中给出的路径损耗和传播距离关系:L=40(1-4x10-3Dhb)Log10(R)-18Log10(Dhb)+21Log10(f)+80dB.通过链路预算中得到的最大允许路径损耗就可以得到小区的覆盖半径。第35页/共53页位置概率与通信概率的关系通信概率是指移动台在无线覆盖区边缘(或区内)进行满意通话(话音质量达到规定的要求)的成功概率，它包括位置概率和时间概率。 例：如果客户要求的通信概率95%，实际是指在95%的地方，有95%的时间能够通电话在一定距离上，接收信号的中值电平并非一个常数，它随位置和时间的变化一般服从正态分布。在几十公里范围内，接收信号中值电平随位置的变化远大于随时间的变化。因此，在陆地移动通信中，由于时间变化而给通信概率带来的影响很少，则可忽略不计。结论： 通信概率包括位置概率和时间概率，我们平时可以用位置概率来近似计算通信概率，但这两者的概念是不同的。第36页/共53页穿透损耗和标准偏差穿透损耗在需要计算室内覆盖的时候，需要考虑建筑的穿透损耗和标准偏差不同的建筑物具有不同的穿透损耗值如果没有详细具体的数据，可以参考ETSI建议的经验值：市区15～18dB，郊区10dB汽车的穿透损耗建议取值为：5～8dB标准偏差由于电磁传播的不稳定性，接收电平值会随着时间和地点的变化而缓慢变化，且服从正泰分布。在系统中用标准偏差来表述这个特点。通常标准偏差的取值为9～10dB。标准偏差用来计算在满足一定位置概率的情况下，需要的衰落余量。第37页/共53页阴影衰落余量当得到了需要的位置概率时，需要的阴影衰落余量（SFM）可以用以下方法近似计算：Fisthecalculationfactoristhemeasuredvalueofstandarddeviation然后根据传播模型公式求出小区半径：第38页/共53页NokiahasaLinkbudgettoolsfor(E)GPRSLinkbudgetandCellRangecalculation第39页/共53页EDGE覆盖结果及与GPRS对比第40页/共53页EDGE

覆盖规划-EDGE覆盖结果及与GPRS对比Averagegain:3.6Averagegain:2.3Es/No=8.3dBEs/No=42.3dB第41页/共53页EDGE

容量规划EDGE容量规划的主要目的就是根据小区语音和数据业务的负荷，综合考虑干扰，频率复用和时隙的实际吞吐量进行规划，充分保证在系统开通EDGE功能后能够很好满足语音和数据业务的容量需求，在这两者之间达到良好的平衡。TRX1TRX2CCCHTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSCircuitSwitchedTerritoryPacketSwitchedTerritoryTerritorybordermovesDynamicallybasedonCircuitSwitchedtrafficloadDefault(E)GPRSCapacityDedicated(E)GPRSCapacityTSTSAdditional(E)GPRSCapacityTSTS

EDGE中territory简介Territorydowngrade/upgradeEDGE中容量计算简介第42页/共53页EDGE/GPRSTerritory简介

Dedicatedterritory决定了固定分配给EGPRS用户使用的时隙数目。不能提供给语音用户使用。Dedicatedterritory大小规划需要在EGPRS容量和系统语音业务GOS之间进行平衡Defaultterritory这部分时隙不是固定分配给EGPRS用户，但是可以在系统CSW负荷允许的时候立刻转化为EGPRS时隙。对于EGPRS来说，它是动态变化的。但是语音业务对这部分时隙的使用享有优先权。Additioncapacity当EGPRS对容量的需求超过了前面提到的dedicatedterritory和Defaultterritory能够提供的容量时，在满足一定条件的时候，将会进行upgrade把部分时隙提供给EGPRS用户使用，同样在一定的时候执行downgrade收回这些时隙TRX1TRX2CCCHTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSDefaultDedicatedTSTSAdditionalTSTS第43页/共53页EDGE

容量规划-Territorydowngrade/upgradeTRXTSTSTSTSTSTSTSTSTerritorybordermovesDynamicallybasedonCircuitSwitchedtrafficloadTSTSAdditional(E)GPRSCapacityTSTSTerritorydowngrade/upgrade

实现了时隙的动态调整，是系统性能得到提升和容量得到了充分利用。Downgrade触发条件：PSWterritory时隙被阻塞或者失去同步配置有PSWterritory的TRX被阻塞CSW话务量上升并且PSW的default或者addition中有空闲时隙系统要求PSW进行downgradeUpgrade触发条件：在PSWdefaultterritory中被闭塞或者失步的时隙重新提供服务CSW话务允许并且CMAX条件满足的时候第44页/共53页EDGE容量计算输入/输出参数总结第45页/共53页Edge及其特点Edge与GPRS/3GEdge中关键技术Edge频率规划Edge覆盖规划Edge容量规划Edge网络建设思路主要内容第46页/共53页EDGE网络建设思路不进行EDGE/GPRS分离，分别配置EDGE在BCCHTRX和非BCCHTRX上方案1

由于配置EDGE在BCCH上，所以能够提供更好的C/I

PS话务的提升对系统性能没有影响，因为BCCH总是满功率发射但是可以使用的TS数目受到限制EDGE/GPRS不能够分离，会出现GPRS/EDGE复用时隙的现象。方案2具有更多可用的TS但是系统性能随着话务量的增长下降。同样存在EDGE/GPRS不能够分离，会出现GPRS/EDGE复用时隙的现象。第47页/共53页EDGE网络建设思路不使用SEGMENT，分别在不同的band上配置EDGE功能方案3由于配置EDGE在BCCH上，所以能够提供更好的C/I

PS话务的提升对系统性能没有影响，因为BCCH总是满功率发散但是可以使用的TS数目受到限制使用SEGMENT/CBCCH，分离GPRS/EDGE方案4通过使用segment，这样就可以很容易的分离GPRS/EDGE业务，保证系统良好的性能TSL3TSL4TSL5TSL6TSL7GTRXEDGEcapabilityCDEFCDEDGENAEGENABFGTRPScenario31BCCHSDCCHTCHTCH(E)GPRS(E)GPRS(E)GPRS(E)