EDGE原理简介与网络规划学习教案

1、会计学1EDGE原理简介原理简介(jin ji)与网络规划与网络规划第一页，共53页。连接，但仅当有数据传送连接，但仅当有数据传送时才占用无线信道资源。时才占用无线信道资源。nEDGE = GPRS + EDGE modulationnEnhanced Data rates for Global Evolution第1页/共53页第二页，共53页。n8-PSK 调制和新编码方式提供了更高的数据速率n新的编码和调制方式下，单时隙最高支持59.2 Kbps 的应用层数据传送速率n9 中编码方式提供了更高的速率和选择(xunz)的灵活性n提供并且支持更多的业务类型，实现服务多样性第2页/共53页第三

2、页，共53页。主要(zhyo)内容vEdge 及其特点及其特点vEdge 与与GPRS/3GvEdge 中关键技术中关键技术vEdge 频率规划频率规划vEdge 覆盖覆盖(fgi)规规划划vEdge 容量规划容量规划vEdge 网络建设思路网络建设思路第3页/共53页第四页，共53页。EGPRSMS多时隙链接和时隙复用单时隙能够提供更多，更高的速率,MCS19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(shyng)于实时的视频应用Service

3、Code rateCoding Radio interface rateE-TCH/28.8 NT/T0.419R-S+ CC29.0 kbit/sE-TCH/32 T 0.462R-S + CC32.0 kbit/sE-TCH/43.2 NT0.63CC43.5 kbit/s编码方式调制方式每无线帧中RLC 每无线帧中原始数据MSC family速率(kbps)MCS-9 8PSK22x592A59.2MCS-822x544A54.4MCS-722x448B44.8MCS-61592544+48A29.627.2MCS-51448B22.4MCS-4 GMSK1352C17.6MCS-312

4、96272+24A14.813.6MCS-21224B11.2MCS-11176C8.8第4页/共53页第五页，共53页。第5页/共53页第六页，共53页。 EDGE 8-PSK coverageEDGE capable TRX,GSM compatible EDGE GMSK coverageA-bisBTSBTSMSCGnGGSNEDGE capableterminal,GSM compatibleMore capacity in interfacesto support higher data usageGbBSCASGSNEDGE functionality inthe network

5、 elements第6页/共53页第七页，共53页。vEdge 及其特点及其特点vEdge 与与GPRS/3GvEdge 中关键技术中关键技术vEdge 频率规划频率规划vEdge 覆盖规划覆盖规划vEdge 容量规划容量规划vEdge 网络建设网络建设(jinsh)思路思路主要(zhyo)内容第7页/共53页第八页，共53页。n8-PSK 调制(tiozh)解调 作为作为GPRS/HSCSD 的进化，在的进化，在EDGE中由于采用了以下技术，中由于采用了以下技术，使得使得EDGE 能够在同样的能够在同样的200K带宽上提供带宽上提供(tgng)更高的速率和性能更高的速率和性能n多种编码方式（

6、MCS19)n链路自适应(shyng)（LA）n递增冗余重传（IR）n动态ABIS 技术第8页/共53页第九页，共53页。q8PSK 调制(tiozh)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(b t)，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。 EDGEGSMModulation8-PSK, 3bit/symGMSK, 1 bit/

7、symSymbol rate270.833 ksps270.833 kspsPayload/burst346 bits114 bitsGross rate/time slot69.2 kbps22.8 kbps第9页/共53页第十页，共53页。q8PSK 调制(tiozh)中的相位状态矢量图第10页/共53页第十一页，共53页。q8PSK 与GMSK burstdBt- 6- 30+ 48 s 10 s10 s 8 s(147 bits)7056/13 (542.8)s10 s(*)10 s- 1+ 1(*)(*) 1081010810t (s)dB-30(*)-6+ 2,4+ 4-20-2

8、(*)(*)22227056/13 (542,8)s(147 sym bols)0GMSK burst8PSK burst第11页/共53页第十二页，共53页。qbackoff（功率(gngl)余量）概念 G M S K 8 P S K T im e E n v e lo p e (a m p litu d e ) T im e E n v e lo p e (a m p litu d e ) = P e a k to A v e ra g e o f 2 -4 d B P in P o u t B a c k O ff= 2 d B C o m p re s s io n p o in t

9、8PSK 调制中，输出功率变化随输入功率变化，平均(pngjn)值和峰值之间有24dB(backoff)差异。由于上面的原因，要求功放的平均(pngjn)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nokia EDGE TRX 中，backoff 取值为3.2 个dB由于backoff 的存在，在进行EDGE 链路预算时，TX power 应该是最大功率backoff第12页/共53页第十三页，共53页。SchemeModulationRaw Datain Block (bits)Raw Dat

10、ain Block (octets)Data rate (kbps)1 TSData rate (kbps)3 TSMCS-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 中提供了中提供了MCS1MCS9 9中中

11、编码方式编码方式9种不同的编码方式中采用不同的冗种不同的编码方式中采用不同的冗余数据，从余数据，从MCS1到到MCS9 冗余数据冗余数据逐渐逐渐(zhjin)减少减少9种编码方式分别属于不同的家族（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，每个家族的不同之处在于用户的净负荷不同在于用户的净负荷不同对于属于同一个家族的对于属于同一个家族的MCS，通过在，通过在同一个无线帧中传送数目不同的数据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单元实现不同的数据速率qMCS 简介(jin ji)第13页/共53页第十四页，共53页。qMCS 家族(jiz)简介3

12、7 octets37 octets37 octets37 octetsMCS-3MCS-6Family AMCS-928 octets28 octets28 octets28 octetsMCS-2MCS-5MCS-7Family B22 octets22 octetsMCS-1MCS-4Family C34 +3 octets34 +3 octetsMCS-3MCS-6Family A paddingMCS-834 octets34 octets34 octets34 octets家族家族A,B,C 的不同之处在于的不同之处在于每一个每一个(y )数据单元的大数据单元的大小不同：小不同：A:

13、 37ByteB: 28ByteC: 22Byte当使用当使用A,B方式的时候，可方式的时候，可以在一个以在一个(y )无线帧中传无线帧中传送送1个个 ，2个或者个或者4个数据单个数据单元；但是对于元；但是对于C方式只能传送方式只能传送一个一个(y )数据单元数据单元第14页/共53页第十五页，共53页。qMCS实现(shxin)介绍USF encoded USFP2P3P1P2P3puncturingpuncturing1st burst2nd burst3rd burst4th burst1/3 tailbitingconvolutional codingblock codingP1hea

14、derFBI+Edata 2BCF tail1/3 convolutional codingmother codeprotected header 4 TDMA bursts = 20 msFBI+Edata 1mother codeBCFtailpuncturing1/3 convolutional coding 对于每种对于每种MCS，都包括用户数据和数据，都包括用户数据和数据头部分，如右图所示的头部分，如右图所示的MCS9 方式的数方式的数据包据包对用户数据进行编码包括以下对用户数据进行编码包括以下(yxi)几几个方面：个方面：对数据进行对数据进行1/3 卷积编码卷积编码对用户数据分别采

15、取不同的对用户数据分别采取不同的puncturing 方式进行方式进行puncture数据头包括：数据头包括：RCL,MAC 头和包含在用户数据中的信头和包含在用户数据中的信息息 对于数据头同样进行对于数据头同样进行1/3卷积编码和卷积编码和puncture 操作操作第15页/共53页第十六页，共53页。qMCS9 实现(shxin)介绍Decreasing redundancyAdding redundancyP2P3P1P2puncturingpuncturing1836 bitsUSFRLC/MACHdr.36 bitsRate 1/3 convolutional coding135 b

16、its612 bits612 bits124 bits36 bitsSB = 81392 bits45 bitsData = 592 bits BCSTB612 bits612 bits612 bits1836 bitsRate 1/3 convolutional codingEFBIData = 592 bits BCSTBEFBI612 bits612 bits612 bitsP3P13 bitsHCSpuncturing1 112 6Data rate:skbms/2 ,59205922Robust coding for headerNormal burst: 2x58x3 bitsNo

17、rmal burst: 2x58x3 bitsNormal burst: 2x58x3 bitsNormal burst: 2x58x3 bitsBP: 15/26 msBP: 15/26 msBP: 15/26 msBP: 15/26 msskbms/6 ,6920139220 ms第16页/共53页第十七页，共53页。C/Iq在不同C/I 下各种( zhn)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(sl)和C/I 之间的关系网络开通跳频第17页/共53页第十八页，共53页。Eb/No在EDGE

18、 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(gil)），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q什么(shn me)是LA和LA的好处第18页/共53页第十九页，共53页。 Uplink averaging PCU receives E

19、GPRS Packet Downlink Ack/Nack message. The BEPs from the message are delivered to adaptation algorithm. PCU receives Uplink radio block UPLINK DOWNLINK Link Adaptation algorithm Downlink case outputs: - MCS for initial transmission - MCS for retransmission PCU decides to send Packet Uplink Ack/Nack

20、message. The BEPs from averaging are delivered to adaptation algorithm. Uplink case output: - MCS that is sent to MS in Packet Uplink Ack/Nack message Averaged BEPs q上/下行(xixng)LA 的实现第19页/共53页第二十页，共53页。qEDGE 中执行LA 选择(xunz)MCS的类型LA 算法基于(jy)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

21、。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页第二十一页，共53页。qEDGE 中LA对系统性能(xngnng)的提升0102030405060051015202530MCS-5MCS-5IRMCS-6MCS-6IRMCS-7MCS-7IRMCS-8MCS-8IRMCS-9MCS-9IR第21

22、页/共53页第二十二页，共53页。q什么(shn me)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(hun yun)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页第二十三页，共53页。qIR 基本原理TypeUnitO

23、rDepartmentHereTypeYourNameHereTypeDateHereData BlockP1P2P3P1P2P3P1P2P3Protection Level 11st transmission2nd retransmissionupon receptionfailureStoredStoredNo datarecoveredNo datarecoveredCombination : Protection Level x 2Combination : Protection Level x 3StoredTransmitterReceiverP1P1P2One MCS1st re

24、transmissionupon receptionfailure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(bocn)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(bocn)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页第二十四页，共53页。qPuncture 原理(yunl)convolution coded dataPS2- red symbols removedconvol

25、ution coded dataPS1- blue symbols removedPunctured data to receiverPS1- blue zero symbols addedTXRXPuncturingPuncturing 是一种编码方式：某些(mu xi)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页第二十五页，共53页。qSoftcombine第25页/共

26、53页第二十六页，共53页。q采用(ciyng)IR后系统性能提升第26页/共53页第二十七页，共53页。LA 主要用于克服信号(xnho)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页第二十八页，共53页。TSL 0TRX 1 BTS 1TRX 2 BTS 1TRX 1 BTS 2TRX 2 BTS 2TRX 3 BTS 20123456789101112131415161718192021222

27、32425262728293031TRX 1 BTS 3TRX 1 BTS 4TRX 2 BTS 4POOLExample: MCS7, 44,8 kbit/s, 16k permanent + 4*16k in the pool 必须有一个主时隙 如果速据速率(sl)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页第二十九页，共53页。Coding schemeData rateMCS-18.8 kbit/s MCS-2 11.2 kbit/sMCS-314.8 kbit/sMCS-417.6 kbit/sMCS-522.4 kbit

28、/sMCS-629.6 kbit/sMCS-7 44.8 kbit/sMCS-854.4 kbit/sMCS-959.2 kbit/sAbis PCM allocation (fixed + pool)第29页/共53页第三十页，共53页。 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(gunzh)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

29、/共53页第三十一页，共53页。qEDGE频率(pnl)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： 20dB for MCS-7, 8 & 9宽松的复用(f yn)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(f yn)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(f yn)，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BCCH TRX 能够提供的时隙有限，这样必须使用TCH 层。EDGE 频率(pnl)规划f1f4f2

30、f4f3f1f3f2f1第31页/共53页第三十二页，共53页。时隙(sh x)吞吐量和C/I 关系第32页/共53页第三十三页，共53页。 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(j sun)EDGE 覆盖结果及与GPRS 对比第33页/共53页第三十四页，共53页。 GSM Modulation Es/No C/N GMSK Es/No=Eb/No C/N = Eb/

31、No +1.3dB 8-PSK Es/No = Eb/No + 4.77dB C/N = Es/No + 1.3dB = Eb/No + 6.07dB Assumes: Rb=271kb/s GMSK, 813 kb/s 8-PSK Rs=271ks/s GMSK/8-PSKB=200kHz第34页/共53页第三十五页，共53页。q 接收端q 接收机灵敏度q 额外的快衰落余量q 跳线，接头，馈线等损耗(snho)q 天线增益q MHA 和分极增益 q 小区半径q 基站和手机天线高度q 地物标准偏差q 建筑物穿透损耗(snho) (BPL)q 地物校正因子q 位置概率发射端发送机输出功率EDGE

32、 中Back-off值合路器，滤波器损耗跳线，接头，馈线(ku xin)等损耗天线增益基站覆盖面积k*ROkumura-Hata based-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) + 80 dB. 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页第三十六页，共53页。第36页/共53页第三十七页，共53页。1518dB，郊区 10dBn汽车的穿透损耗建议取值为：58dBn标准偏差n由于电磁传播的不稳定性，接收电平值会随着时间(shjin)和地点的

33、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910dB。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页第三十八页，共53页。F .RFLRf第38页/共53页第三十九页，共53页。第39页/共53页第四十页，共53页。EGPRS Coverage Relative to MCS-5 (noise limited)00.511.522.5MCS1MCS2MCS3MCS4MCS5MCS6MCS7MCS8MCS9Relative range第40页/共53页第四十一页，共53页。Average gain: 3.6Average

34、 gain: 2.3Es/No=8.3 dBEs/No=42.3 dB第41页/共53页第四十二页，共53页。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(xqi)，在这两者之间达到良好的平衡。TRX 1TRX 2CCCHTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSCircuitSwitchedTerritoryPacketSwitchedTerritoryTerritory border movesDynamically based on

35、CircuitSwitched traffic loadDefault(E)GPRSCapacityDedicated(E)GPRSCapacityTSTSAdditional(E)GPRSCapacityTSTS EDGE 中territory 简介(jin ji)Territory downgrade/ upgrade EDGE 中容量计算简介(jin ji)第42页/共53页第四十三页，共53页。 Dedicated territory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。Dedicated territory 大小规划需要在EGPRS 容量和系统(xt

36、ng)语音业务GOS 之间进行平衡Default territory这部分时隙不是固定分配给EGPRS 用户，但是可以在系统(xtng)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。 Addition capacity当EGPRS 对容量的需求超过了前面提到的dedicated territory 和Default territory 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TRX 1TRX 2CCC

37、HTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSTSDefaultDedicatedTSTSAdditionalTSTS第43页/共53页第四十四页，共53页。TRXTSTSTSTSTSTSTSTSTerritory border movesDynamically based on CircuitSwitched traffic loadTSTSAdditional(E)GPRSCapacityTSTSTerritory downgrade/upgrade 实现了时隙的动态调整，是系统性能得到(d do)提升和容量得到(d do)了充分利用。qDowngrade 触发条件：qPSW

38、territory 时隙被阻塞或者失去同步q配置有PSW territory 的TRX 被阻塞qCSW 话务量上升并且PSW 的default 或者addition 中有空闲时隙q系统要求PSW 进行downgradeqUpgrade 触发条件：q在PSW default territory 中被闭塞或者失步的时隙重新提供服务qCSW 话务允许并且CMAX 条件满足(mnz)的时候第44页/共53页第四十五页，共53页。EDGE容量计算输入/输出(shch)参数总结第45页/共53页第四十六页，共53页。vEdge 及其特点及其特点(tdin)vEdge 与与GPRS/3GvEdge 中关键技

39、术中关键技术vEdge 频率规划频率规划vEdge 覆盖规划覆盖规划vEdge 容量规划容量规划vEdge 网络建设思路网络建设思路主要(zhyo)内容第46页/共53页第四十七页，共53页。方案方案1由于配置由于配置EDGE 在在BCCH 上，所以能够提供更好的上，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话务的提升对系统性能没有影响(yngxing)，因为，因为BCCH 总是满功率发射总是满功率发射但是可以使用的但是可以使用的TS 数目受到限制数目受到限制EDGE/GPRS 不能够分离，会出现不能够分离，会出现GPRS/EDGE 复用时隙的现象。复用时隙的现象。方案方案2

40、具有更多可用的具有更多可用的TS但是系统性能随着话务量的增长下降。但是系统性能随着话务量的增长下降。同样存在同样存在EDGE/GPRS 不能够分离，会出现不能够分离，会出现GPRS/EDGE 复用时隙的现象。复用时隙的现象。第47页/共53页第四十八页，共53页。方案方案3由于配置由于配置EDGE 在在BCCH 上，所以能够提供更好的上，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，因为话务的提升对系统性能没有影响，因为BCCH 总是满功率发散总是满功率发散但是可以使用的但是可以使用的TS 数目受到限制数目受到限制使用使用SEGMENT /CBCCH，分离，分离GPRS/EDGE方案方案4通过使用通过使用segment，这样，这样(