EGPRS技術(shù)特點及建網(wǎng)中的典型問題研究

1、EGPRS技術(shù)特點及建網(wǎng)中的典型問題研究刁兆坤 內(nèi)容提要：該文結(jié)合EGPRS系統(tǒng)的技術(shù)特點就EGPRS建網(wǎng)中的典型問題進行了詳細介紹，并對建網(wǎng)后對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的影響及存在問題進行了分析和討論。 一、 概論近年來，我國EGPRS應(yīng)用正日益引起人們的關(guān)注，其應(yīng)用背景主要是：中國移動和中國聯(lián)通在2G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方面的競爭，由于GPRS承載速率明顯低于CDMA 1X，中國聯(lián)通推出的基于CDMA 1X“互動視界”等高速無線上網(wǎng)業(yè)務(wù)，使中國移動基于GPRS的WAP等業(yè)務(wù)陷入了僵局，“互動視界”僅三個月就發(fā)展了300萬用戶，幾乎是“移動夢網(wǎng)”兩年的業(yè)績。為了應(yīng)對CDMA 1X的競爭壓力，中國移動從2004年開始考慮

2、在GSM網(wǎng)絡(luò)上引入EGPRS。EGPRS是一種從GSM到3G的過渡技術(shù)，主要是在GSM系統(tǒng)中采用了新的調(diào)制和編碼方式，即最先進的多時隙操作和8PSK調(diào)制技術(shù)。理論上EGPRS單時隙提供的數(shù)據(jù)速率是GPRS的4倍。如果捆綁使用8個時隙，最大數(shù)據(jù)速率可達473kbit/s。由于8PSK可將現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)采用的GMSK調(diào)制技術(shù)的信號空間從2擴展到8，從而使每個符號所包含的信息是原來的4倍。這種速率可支持如：互聯(lián)網(wǎng)瀏覽、視頻電話會議和高速電子郵件等多種業(yè)務(wù)，即在3G網(wǎng)絡(luò)商業(yè)化之前為用戶提供多媒體通信。二、 EGPRS技術(shù)特點      EGPRS無線接口主要參數(shù)

3、如圖1所示：圖1 EGPRS無線接口主要參數(shù)EGPRS的目的是為了在現(xiàn)有蜂窩系統(tǒng)中提供更高的比特率。為了提高總的比特率，引入了多電平調(diào)制方式（8-PSK調(diào)制）。它能提供更高的比特率和頻譜效率。GSM系統(tǒng)中使用的GMSK的調(diào)制方式也是EGPRS的調(diào)制方式的一部分。兩種調(diào)制方式的符號率都是271kbit/s，因此，每時隙的總比特率分別為22.8kbit/s(GMSK)和69.6 kbit/s (8-PSK) 。8-PSK 用于用戶的數(shù)據(jù)信道，GMSK調(diào)制用于GPRS的200kHz載波上的所有控制信道。最小移頻鍵控（MSK）是保持相位連續(xù)，一種調(diào)制指數(shù)的特殊頻率鍵控形式。GMSK的調(diào)制方式是高斯最小

4、移頻鍵控，是在最小移頻鍵控（MSK）之前加了高斯濾波器的一種調(diào)制方式。由于MSK頻帶利用優(yōu)于FSK，也稍優(yōu)于2PSK，它的抗噪聲性能相當(dāng)于2PSK，而且它的同步恢復(fù)也比較方便，因此，MSK方式得到了廣泛重視和應(yīng)用。對于EGPRS，采用了頻譜利用率更高的8PSK調(diào)擇方式，8PSK頻譜利用率為2PSK的3倍，其移相鍵控信號矢量與2PSK、4PSK的對比如圖2所示：圖2 EGPRS移相鍵控信號矢量與2PSK、4PSK的對比圖8-PSK的調(diào)制方式不同于GMSK（恒定的）調(diào)制方式。從網(wǎng)絡(luò)運營的角度看，具備EGPRS功能的收發(fā)信機必須與標(biāo)準(zhǔn)的收發(fā)信機相一致，即EGPRS收發(fā)信機的性能應(yīng)該滿足發(fā)送頻譜和熱耗

5、的要求，當(dāng)高功率的EGPRS收發(fā)信機在發(fā)送一8-PSK的信號時，必須降低其平均發(fā)射功率，即比采用GMSK調(diào)制方式時的平均功率降低2dB5dB。EGPRS的物理層的許多參數(shù)與GSM相同。載波間隔為200kHz，時隙結(jié)構(gòu)也與GSM相同。在TDMA系統(tǒng)中，所有的數(shù)據(jù)都是以突發(fā)的形式發(fā)送的，因此也可以認為是一個個的小“數(shù)據(jù)包”。這些業(yè)務(wù)的特性由無線資源分配方式來決定，可以是分配給連續(xù)的使用，也可以是按需分配。顯然，采用按需分配方式時無線資源利用率要高得多。當(dāng)然，盡管EGPRS使用了GSM的載頻帶寬和時隙結(jié)構(gòu)，但并不意味著它僅限于用在GSM系統(tǒng)中。相反，它是一個通用的空中接口，可以高效地提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

6、。三、 EGPRS與GPRS、CDMA 1X的比較EGPRS 載頻支持GPRS和話音，每個載頻的容量可以根據(jù)話音/GPRS/EGPRS的不同容量要求進行分配共享。EGPRS的抗干擾能力比GPRS低，對現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化有利于EGPRS數(shù)據(jù)速率的提高。EGPRS MCS9對C/I要求比CS4高，同等C/I條件下，EGPRS的速率較CS3/4更高。CDMA 1X系統(tǒng)采取碼分多址方式，一個載頻帶寬為1.228MHz，手機在一般無線環(huán)境下速率可以到達120kbps左右。GSM/EGPRS是時分系統(tǒng)，一個載頻帶寬為200kHz。實際數(shù)據(jù)速率與手機時隙捆綁能力（目前終端最大支持4個下行時隙或2個上行時隙

7、捆綁）和小區(qū)無線環(huán)境有關(guān)，在經(jīng)過優(yōu)化的無線環(huán)境下，小區(qū)的特定范圍內(nèi)可提供與1X相當(dāng)?shù)乃俾?。?顯示了三種網(wǎng)絡(luò)能提供的理論下載速度和目前的實測速度，其中GPRS CS4 是8時隙下行理論速度是171kbps；EGPRS MCS9終端支持4個下行時隙的理論速度列為236kbps；如果是支持8時隙的終端，則其理論速度可達473kbps。表1 EGPRS與GPRS、CDMA 1X理論傳輸速度與實測速度對比網(wǎng)絡(luò)類型下行理論速度下行實測速度GPRS CS4171kbps70kbps左右EGPRS MCS9236kbps170kbps左右CDMA1X153.6kbps120kbps左右四、 EGPRS建網(wǎng)中

8、的典型問題研究1. EGPRS的覆蓋區(qū)域設(shè)計EGPRS網(wǎng)絡(luò)與GPRS網(wǎng)絡(luò)是基于同一個GSM網(wǎng)絡(luò)平臺，但EGPRS與GPRS相比在應(yīng)用場合上不一樣：GPRS提供的是中低速率的服務(wù)，適合對數(shù)據(jù)速率要求不高的地區(qū)；EGPRS提供的是中高速率的服務(wù)，適合對數(shù)據(jù)速率要求較高或數(shù)據(jù)吞吐量較大的地區(qū)。在EGPRS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的初期，著重考慮有潛在EGPRS業(yè)務(wù)需求的地區(qū)，例如城市市區(qū)、大中型企業(yè)、高校、機場、中大型車站、熱點基站小區(qū)等；在建設(shè)中期，可以根據(jù)各個地區(qū)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展情況，做統(tǒng)計分析，逐步由中心向周邊擴展。EGPRS的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的市場發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)演進策略而言，從網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃角度看，除了考慮原有GRPS用戶的增長

9、情況外，還要留意的是EGPRS引入后對網(wǎng)絡(luò)變化的影響，并結(jié)合實際情況對未來13年的GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋有通盤考慮。具體而言，對EGPRS的覆蓋區(qū)域設(shè)計策略可以考慮分為三個步驟來考慮：第一步，EGPRS部署的初級目標(biāo)，是實現(xiàn)重點城市和密集市區(qū)的基本連續(xù)覆蓋。通過對一定比例的小區(qū)開啟EGPRS功能，初期開啟EGPRS和GPRS共用信道，未來將考慮使用NCCR功能（網(wǎng)絡(luò)控制的小區(qū)重選功能）提高覆蓋能力。NCCR功能將終端切換到更合適的小區(qū)，從而實現(xiàn)更快更好的小區(qū)重選，提升了GPRS/EGPRS用戶的服務(wù)質(zhì)量。第二步，EGPRS部署的中級目標(biāo)，完成超過90%城區(qū)的小區(qū)開啟EGPRS功能，對于熱點地區(qū)開啟E

10、GPRS專用載頻。EGPRS和GPRS共用信道，逐步啟用NCCR功能，提升深度覆蓋性能，逐步加強優(yōu)化工作，保證較高的網(wǎng)絡(luò)性能。第三步，EGPRS部署的高級目標(biāo)，即需要覆蓋的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)全覆蓋，EGPRS和GPRS共用信道，熱點地區(qū)EGPRS開啟專用EGPRS載頻，在保證第二步網(wǎng)絡(luò)性能的基礎(chǔ)上，全面提升覆蓋區(qū)的EGPRS網(wǎng)絡(luò)性能。2EGPRS的頻率規(guī)劃EGPRS的技術(shù)特點決定了EGPRS在只有干擾較小的無線環(huán)境里，才能支持高速率的數(shù)據(jù)傳輸，充分發(fā)揮EGPRS的優(yōu)勢，也就是說對頻率規(guī)劃質(zhì)量的要求更高了；同時，EGPRS網(wǎng)絡(luò)是基于GSM網(wǎng)絡(luò)平臺，與GSM的語音業(yè)務(wù)、GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)共用現(xiàn)有GSM頻率資源

11、。在做頻率規(guī)劃的時候有如下原則：（1）不影響現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)基本語音業(yè)務(wù)。（2）盡量減少網(wǎng)內(nèi)頻率干擾。（3）和GSM網(wǎng)絡(luò)頻率規(guī)劃綜合考慮。（4）若使用GSM網(wǎng)頻點分配中的BCCH頻點，需要和不使用比較孰優(yōu)孰劣。（5）在允許的情況下，開通EGPRS的小區(qū)不單獨分配一個頻點，而與語音業(yè)務(wù)共用頻點。在做頻點規(guī)劃的時候，還需要針對不同廠家的設(shè)備，進行特殊考慮，例如有的廠家設(shè)備不能將EGPRS業(yè)務(wù)和語音業(yè)務(wù)共用一個頻點。在EGPRS無線網(wǎng)絡(luò)中，越高的數(shù)據(jù)速率需要越強的C/I，也就是抗干擾的能力越弱。為獲得較好的性能，至少能達到MCS5編碼速率，通常要求有15dB以上的載干比。寬松的復(fù)用模式意味著較小的干

12、擾，但是需要更寬的頻帶，頻譜利用率會下降。如果將PDCH配置在BCCH頻點上，或者進行獨立的頻率規(guī)劃，理論上在上下行方向沒有新增干擾，但前者在BCCH沒有備份載頻的情況下無法提供足夠安全性，后者對網(wǎng)絡(luò)帶寬產(chǎn)生浪費。3. EGPRS時隙配置現(xiàn)網(wǎng)既要考慮能提供較高質(zhì)量的GPRS業(yè)務(wù)，保持GPRS業(yè)務(wù)的良好增長，還要考慮在開啟EGPRS之后會進一步增加靜態(tài)信道數(shù)。l 時隙總數(shù)：時隙總數(shù)為靜態(tài)時隙數(shù)和動態(tài)時隙數(shù)之和。普通小區(qū)可按照4個左右時隙配置，對于少數(shù)數(shù)據(jù)重點保障或熱點小區(qū)，可以配置到8個時隙。此部分小區(qū)可由各個地區(qū)結(jié)合實際確定；l 靜態(tài)時隙數(shù)：建設(shè)方案中的取值參考當(dāng)前小區(qū)忙時PDCH占用數(shù)設(shè)置。

13、工程后根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展和信道占用和擁塞情況進行優(yōu)化調(diào)整。4. EGPRS信道配置（1）采用EGPRS相對優(yōu)先策略：l EGPRS信道設(shè)置為相對優(yōu)選信道；l GPRS業(yè)務(wù)可以占用EGPRS信道，如果有EGPRS用戶登陸，GPRS業(yè)務(wù)能夠遷徙出EGPRS信道。（2）EGPRS信道占用頻點選擇：在初期要根據(jù)開通區(qū)域范圍，考慮使用非BCCH頻點或者BCCH頻點。5.基站Abis口數(shù)量引入EGPRS后一般會增加12個E1的傳輸鏈路，現(xiàn)有基站傳輸主要滿足的是話音業(yè)務(wù)和中低速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在采用信令壓縮的時候，1個E1能滿足12個TRX，不采用信令壓縮的時候，能滿足10個TRX，引入EGPRS以后，建議采用非信令

14、壓縮的方式傳輸。各廠家的設(shè)備對Abis的傳輸需求可能有不同的算法，主要的區(qū)別在于PD C H對64K時隙的利用率、信令上，和語音相結(jié)合計算基站的Abis口需求。典型計算公式如下：基站E1數(shù)=ROUNDUP(話音時隙*1/4+EDGE時隙數(shù)*3/4+C3C4時隙數(shù)*1/2+n個RSL)/30)。五、 EGPRS建網(wǎng)后存在的主要問題分析1、EGPRS開啟對現(xiàn)網(wǎng)容量的影響因為支持EGPRS的信道將同樣適用于標(biāo)準(zhǔn)的2G業(yè)務(wù)，而且EGPRS、GPRS和GSM業(yè)務(wù)之間不需要固定的信道分配。引入EGPRS后，基站將有兩種收發(fā)信機，即標(biāo)準(zhǔn)GSM收發(fā)信機和EGPRS收發(fā)信機，每個物理信道（時隙）都可以看成是以下

15、幾種信道：A. GSM語音和電路交換數(shù)據(jù)(CSD)；B. GSM分組數(shù)據(jù)(GPRS)；C.分組數(shù)據(jù)(GPRS和EGPRS)。標(biāo)準(zhǔn)的GSM收發(fā)信機只支持上面前兩種信道類型，而EGPRS則支持所有種類的信道。物理信道可以根據(jù)需要在基站動態(tài)定義，例如，如有許多語音用戶正在通話，就需增加第一種信道的數(shù)量，但這會減少GPRS和EGPRS信道的數(shù)量。因此要強調(diào)的是，為了避免把信道分成靜態(tài)組合，信道的管理過程應(yīng)該是自動的。如果將信道分成靜態(tài)的組合的話，不但會嚴重降低信道的利用率，還會使網(wǎng)絡(luò)運營商同對一個費時、費力的分組問題。從運營商角度看，以上的結(jié)論將使之能夠無縫地推出新的EGPRS業(yè)務(wù)，支持EGPRS的基

16、站硬件的部署可以成為普通的網(wǎng)絡(luò)擴展和提高容量的一部分。這樣來看，引入EGPRS后對話音容量沒有任何不利的影響，對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)來說，EGPRS與GPRS系統(tǒng)之間的切換所帶來的額外開銷相比較引入EGPRS所帶來的傳輸速率的提高所帶來的容量的提升這兩點相加到底是增量還是減量還需要由實驗數(shù)據(jù)來得出。下面，我們同樣分情況來討論一下不同策略下的影響程度。（1） 新開辟頻點引入EGPRS信道以上所指的引入EGPRS后對話音容量沒有任何不利的影響是指不新開辟頻點的情況下，如果新開辟頻點來作為EGPRS的專有頻點，則這些頻點的復(fù)用度要比TCH頻點的復(fù)用度小。如果在不加大當(dāng)前TCH頻點復(fù)用度的情況下規(guī)劃新的復(fù)用度大

17、的EGPRS頻點，則每個小區(qū)所能配置的最大載頻數(shù)必定要比開辟EGPRS頻點之前所能配置的最大載頻數(shù)要少，這樣在基站密度不是很高的地區(qū)很可能造成極限配置無法滿足話務(wù)量需求的現(xiàn)象，從而影響了網(wǎng)絡(luò)容量。（2） 在BCCH頻點引入EGPRS信道這樣雖然不會出現(xiàn)影響話音容量，但是這種配置方法確會影響EGPRS系統(tǒng)的容量，因為只有1個頻點可供EGPRS使用。2、EGPRS開啟對現(xiàn)網(wǎng)質(zhì)量的影響我們分情況來討論一下不同策略下的影響程度：（1） 新開辟頻點引入EGPRS信道這樣可以開通跳頻的功能，從而可以帶來跳頻增益。但這樣的弊端也是顯而易見的：需要重新進行對全網(wǎng)的頻率規(guī)劃，且規(guī)劃難度增加；EGPRS頻點的復(fù)用

18、程度也不夠小，無法獲得更好的載干比；造成TCH頻點的復(fù)用度更大，從而造成全網(wǎng)干擾的提升，整網(wǎng)質(zhì)量的下降。（2） 在BCCH頻點引入EGPRS信道因為BCCH信道所在的頻點的無線環(huán)境要優(yōu)于TCH信道所在的頻點（因為BCCH頻點的復(fù)用方式要寬松許多），所以EGPRS可以從BCCH頻點得到更高的載干比。反之，因為BCCH頻點的相互隔離度比較大，引入EGPRS信道后對鄰頻以及同頻的干擾也幾乎可以忽略。又因為無需重新進行頻率規(guī)劃，即省事也對全網(wǎng)也沒有影響。3、EGPRS開啟對網(wǎng)絡(luò)后期建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)維護的影響隨著我們的GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的增加，必然會增加靜態(tài)PDCH的配置，保證GPRS業(yè)務(wù)的正常使用，這樣會減少動態(tài)PDCH的配置比例，而靜態(tài)PDCH不能轉(zhuǎn)化為TCH，會引起語音業(yè)務(wù)信道減少，造成一些小區(qū)擁塞，可能到時需要擴容。當(dāng)手機位置更新時，對于GPRS手機需要增加GPRS重新附著，必然會占用BCCH和SDCCH信道，會相應(yīng)增加信道負荷，有可能引起擁塞，到時根據(jù)情況需要調(diào)整信道的配置。對于一些本身信道數(shù)較少的基站，這部分基站如進行GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，必然會引起TCH信道數(shù)更少。在城市區(qū)域，隨著后期GPRS用戶業(yè)務(wù)的增加，對于目前