Edge无线网络规划简介.ppt

1、,EDGE 原理简介与网络规划,主要内容,Edge 及其特点 Edge 与GPRS/3G Edge 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,EDGE = Enhanced Data Rates for GSM (or Global) Evolution ECSD: 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59.2 Kbps 的应用层数据传送速率 9 中编码方式提供

2、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,主要内容,Edge 及其特点 Edge 与GPRS/3G Edge 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,ECSD 与 EGPRS,EGPRS MS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 ECSD ECSD 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,EDGE 到3

3、G 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GPRS 4 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与GSM/GPRS 网络结构,EDGE 8-PSK coverage,EDGE GMSK coverage,A-bis,BTS,BTS,MSC,Edge 及其特点 Edge 与GPRS/3G Edge 中关键技术 Edge 频率规划 Edge 覆盖规划 Edge 容量规划 E

4、dge 网络建设思路,主要内容,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（MCS19),链路自适应（LA）,递增冗余重传（IR）,动态ABIS 技术,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。

5、 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,8PSK 调制中的相位状态矢量图,EDGE 中关键技术- 8PSK 调制,8PSK 与GMSK burst,EDGE 中关键技术- 8PSK 调制,GMSK burst,8PSK burst,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24dB(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

6、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,EDGE 中关键技术-调制编码技术,EDGE 中提供了MCS1MCS9 9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,MCS

7、 家族简介,EDGE 中关键技术- 调制编码技术,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: 37Byte B: 28Byte C: 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,EDGE 中关键技术- 调制编码技术,MCS实现介绍,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

8、中的信息 对于数据头同样进行1/3卷积编码和puncture 操作,EDGE 中关键技术- 调制编码技术,MCS9 实现介绍,C/I,EDGE 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,Eb/No,EDGE 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BE

9、P（误码概率），通过得到的BEP 值查表获得本次LA 将要使用的MCS LA 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,EDGE 中关键技术- 链路自适应LA,上/下行LA 的实现,EDGE 中关键技术- 链路自适应LA,EDGE 中执行LA 选择MSC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

10、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。,EDGE 中关键技术- 链路自适应LA,EDGE 中LA对系统性能的提升,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

11、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, Softcombine IR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,EDGE 中关键技术- 递增冗余重传IR,IR 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

12、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,EDGE 中关键技术- 递增冗余重传IR,Puncture 原理,Puncturing Puncturing 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。,EDGE 中关键技术- 递增冗余重传IR,Softcombine,EDGE 中关键技术- 递

13、增冗余重传IR,采用IR后系统性能提升,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,EDGE 中关键技术- 动态ABIS 技术,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,TRX 1 BTS 3,TRX 1 BTS 4,TRX 2 BTS 4,POOL,Example: MCS7, 44,8 kbit/s,16k pe

14、rmanent + 4*16k in the pool,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。,EDGE 中关键技术- 动态ABIS 技术,Coding schemeData rate MCS-18.8 kbit/s MCS-211.2 kbit/s MCS-314.8 kbit/s MCS-417.6 kbit/s MCS-522.4 kbit/s MCS-629.6 kbit/s MCS-744.8 kbit/s MCS-854.4 kbit/s MCS-959.2 kbit/s,Abis PCM alloca

15、tion (fixed + pool),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,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： 20dB for MCS-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

16、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BCCH TRX 能够提供的时隙有限，这样必须使用TCH 层。,EDGE 频率规划,f1,f4,f2,f4,f3,f1,f3,f2,f1,时隙吞吐量和C/I 关系,EDGE 频率规划,吞吐量与复用因子的关系（MCS8为例）,EDGE 频率规划,频谱效率与频率复用,宽松的复用意味较低的干扰，从而提供数据速率。但是需要更宽的频带，频谱利用率低。例如：4/12 复用方式 图

17、中体现的是频谱效率。其实体现的是在一个特定的距离上和频率上能够提供的吞吐量 如果考虑系统提供容量而不是频谱效率，图中的情况将会相反。4/12 复用方式在某个给定的负荷下将能够提供更高的数据速率。,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,EDGE 覆盖规划中的基本概念,Assumes: Rb=271kb/s GM

18、SK, 813 kb/s 8-PSK Rs=271ks/s GMSK/8-PSK B=200kHz,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*R,Okumura-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

19、(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。,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

20、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。,位置概率的计算,设 为接收场强；rm为中值电平； 为均方差，表示 波动的范围； 为小区内任一点接收场强为 的概率 设系统能通话的最低场强门限为X0，例如X0 = -103dBm（一般手机的灵敏度门限），则与基站距离为R的任一点 上，接收场强 -103dBm的概率 计算： 将点概率 对面积积分（设半径为R），得到小区在半径为R的面积内的面积概率PA， PA就是我们所指的位置概率,的计算：,R,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

21、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 1518dB，郊区 10dB 汽车的穿透损耗建议取值为：58dB 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。,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： F is the calculation factor is the measured value of standard deviation 然后

22、根据传播模型公式求出小区半径：,Nokia has a Link budget tools for (E)GPRS,Link budget and Cell Range calculation,EDGE 覆盖结果及与GPRS 对比,EDGE 覆盖规划- EDGE 覆盖结果及与GPRS 对比,Average gain: 3.6,Average gain: 2.3,Es/No=8.3 dB,Es/No=42.3 dB,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

23、和数据业务的容量需求，在这两者之间达到良好的平衡。,Default,(E)GPRS,Capacity,Dedicated,(E)GPRS,Capacity,TS,TS,EDGE 中territory 简介 Territory downgrade/ upgrade EDGE 中容量计算简介,EDGE/GPRS Territory 简介,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 容量和系统语音业务GOS 之间进行平衡 Default territory 这部分时隙

24、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。 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,EDGE 容量规划-Territory downgrade/upgrade,Territory downgrad

25、e/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： PSW territory 时隙被阻塞或者失去同步 配置有PSW territory 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downgrade Upgrade 触发条件： 在PSW default territory 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,EDGE容量计算输入/输出参数总结,Edge 及其特点 Edge 与GPRS/3G Edge 中关键

26、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,EDGE 网络建设思路,不进行EDGE/GPRS 分离，分别配置EDGE 在BCCH TRX 和非BCCH TRX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。,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