EDGE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

EDGE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃摘要本文分析討論了在8PSK調(diào)制方式，EDGE需如何進(jìn)行覆蓋、容量和頻率的規(guī)劃，以達(dá)到盡量減少對(duì)現(xiàn)網(wǎng)的影響下，提高EDGE網(wǎng)絡(luò)的整體性能。EDGE是一種基于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)增強(qiáng)型移動(dòng)通信技術(shù)，通常又被人們稱為2.75代技術(shù)。作為GPRS/HSCSD的進(jìn)化，在EDGE中由于采用8PSK調(diào)制、多種編碼方式（MCS1?9）、鏈路自適應(yīng)（LA）、遞增冗余重傳（IR）、動(dòng)態(tài)ABIS等技術(shù)，使得EDGE能夠在同樣的200kbit/s帶寬上提供更高的速率和性能。作為介于2.5G與3G之間的一種移動(dòng)通信技術(shù)，雖然3G網(wǎng)絡(luò)在許多國(guó)家的城區(qū)都得到了部署，但EDGE可充分利用2G現(xiàn)有資源來(lái)提供高PS業(yè)務(wù)的速率，特別是為農(nóng)村地區(qū)提供高速率的PS業(yè)務(wù)，使得EDGE的應(yīng)用仍具有一定現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。特別是中國(guó)在目前3G牌照尚未發(fā)放，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商又在積極開(kāi)發(fā)和培育增值業(yè)務(wù)的情況下，適當(dāng)建設(shè)EDGE網(wǎng)絡(luò)已成運(yùn)營(yíng)商比較現(xiàn)實(shí)的選擇，目前中國(guó)移動(dòng)已在一些主要城市開(kāi)通了EDGE網(wǎng)絡(luò)。本文討論了EDGE在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。1、EDGE的覆蓋規(guī)劃EDGE的鏈路預(yù)算EDGE系統(tǒng)的有效覆蓋范圍主要由兩個(gè)指標(biāo)決定，即信噪比（或載干比C/I）和信號(hào)強(qiáng)度，信噪比直接決定了信號(hào)的傳輸質(zhì)量（誤碼率BER或誤幀率BLER）。EDGE的覆蓋范圍就是基于這兩個(gè)參數(shù)與傳統(tǒng)GSM相似的前提下來(lái)進(jìn)行分析。根據(jù)無(wú)線傳播原理和上下行鏈路預(yù)算平衡我們知道，有效的覆蓋范圍一般是由上行或下行鏈路信號(hào)強(qiáng)度較小的一方?jīng)Q定，在此前提下，保證上下行鏈路的相對(duì)平衡。另外在EDGE系統(tǒng)中，對(duì)于不同的信道編碼方式（MCS1?MCS9），在系統(tǒng)信道環(huán)境下（C/I）其誤碼率性能也是不一樣的，當(dāng)然也可以將這種特性轉(zhuǎn)換為相同誤碼率下對(duì)應(yīng)的不同覆蓋范圍，也就是說(shuō)，為保證一定的誤碼率性能，某一種信道編碼方式只適合一定范圍內(nèi)的信號(hào)有效傳輸。在進(jìn)行EDGE的網(wǎng)絡(luò)的鏈路預(yù)算時(shí)，以下幾點(diǎn)與GSM的鏈路預(yù)算不同。手機(jī)發(fā)射功率根據(jù)規(guī)范3GPPTS05.05V8.80，Class2的手機(jī)在不同業(yè)務(wù)及調(diào)制方式下的發(fā)射功率如表1所示。表1手機(jī)發(fā)射功率

EGPRS(8PSK)27dBm26dBm26dBm此外，手機(jī)的發(fā)射功率與EDGE業(yè)務(wù)手機(jī)捆綁使用的時(shí)隙數(shù)有關(guān)。極端情況下，手機(jī)在8PSK調(diào)制方式下捆綁6個(gè)時(shí)隙能使發(fā)射功率下降到23dBm。基站輸出功率8PSK的調(diào)制方式不同于GMSK調(diào)制方式。GSMK采用的恒包絡(luò)調(diào)制，功率放大器可以工作在飽和狀態(tài)，而8PSK的調(diào)制方式的功率峰均比大約4dB，因此要求功率放大器不能工作在飽和狀態(tài),相對(duì)GMSK的調(diào)制方式，為了滿足功率放大器的線性要求，當(dāng)高功率的EDGE收發(fā)信機(jī)在發(fā)送8PSK的信號(hào)時(shí)，必須降低其平均發(fā)射功率。因?qū)嶋H情況，BTS并不總是工作在飽和狀態(tài)，因此在鏈路預(yù)算時(shí)，大約比采用GMSK調(diào)制方式下平均功率低2dBo基站和手機(jī)接收靈敏度參考有關(guān)設(shè)備廠家基站設(shè)備的靈敏度和根據(jù)3GPPTS05.05V8.80在GSM900頻段EDGE不同編碼方式下的接收靈敏度，列出表2中相關(guān)靈敏度的參考值，用于鏈路預(yù)算。表2中只列出8PSK調(diào)制相關(guān)靈敏度的值，由于現(xiàn)網(wǎng)覆蓋已經(jīng)滿足GPRS要求，因此我們不考慮和GPRS覆蓋要求相似的EDGEGMSK調(diào)制編碼方式MCS1?MCS4的覆蓋要求，只考慮以EDGE8PSK方式下的調(diào)制方式MCS5?MCS9覆蓋要求。表2基站和手機(jī)接收靈敏度編碼方式StaticTU50TU50FHRA250HT100Voice-111,5-113,0-113,5-109,5-110,0EGPRSMCS5-102,5-98,5-99,5-98,0-98,5EGPRSMCS6-100,5-96,0-96,5-96,5-95,0EGPRSMCS7-97,5-91,5-91,5-91,0-92,5EGPRSMCS8-94,5-86,0-86,0EGPRSMCS9-93,0-82,0-82,0Voice-105EGPRSMCS5-98,0-93,0-94,0-93,0-92,0EGPRSMCS6-96,0-91,0-91,5-88,0-89,0EGPRSMCS7-93,0-84,0-84,0-83,0EGPRSMCS8-90,5-83,0-83,0EGPRSMCS9-86,0-78,5-78,5身體損耗如假定EDGE的手機(jī)數(shù)據(jù)終端都是以PDA的形式，則可不考慮3dB的身體損耗?？焖ヂ溆嗔繉?duì)于分組業(yè)務(wù)，鏈路不需要切換，只需要進(jìn)行小區(qū)重選和重傳，無(wú)需考慮在語(yǔ)音通信中3dB快衰落余量。增量冗余EDGE先不考慮無(wú)線傳輸環(huán)境，采用速率高、保護(hù)能力弱的方式進(jìn)行初次傳輸；如果數(shù)據(jù)沒(méi)有正確接收，再重傳額外的編碼信息，由接收方對(duì)新的信息和歷史信息進(jìn)行組合，再次解碼；如此反復(fù)，直到解碼成功。增量冗余可以提高EDGE的性能，仿真顯示可以降低C/I的要求3dB左右。EDGE覆蓋規(guī)劃根據(jù)以上參數(shù)設(shè)置并且結(jié)合其它現(xiàn)網(wǎng)設(shè)置，通過(guò)鏈路工具，可以得到相應(yīng)的室外宏基站覆蓋鏈路預(yù)算結(jié)果。該結(jié)果是從信號(hào)覆蓋強(qiáng)度得到的EDGE各種編碼方式的覆蓋距離。實(shí)際有效覆蓋半徑需要通過(guò)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)C/I預(yù)測(cè)得到相應(yīng)結(jié)果。信號(hào)強(qiáng)度要求根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)站址信息，通過(guò)規(guī)劃軟件覆蓋預(yù)測(cè)，可以得到EDGE不同編碼方式下的覆蓋情況?？紤]到一定的覆蓋概率要求，需要增加一定的信號(hào)接收余量。因此我們?cè)O(shè)置的覆蓋要求如表3所示。表3EDGE不同編碼方式下的覆蓋要求編碼方式覆蓋要求MCS5-87dBmMCS6-85dBmMCS7-82dBmMCS8-79dBmMCS9-77dBm根據(jù)上述設(shè)置，可在規(guī)劃工具上預(yù)測(cè)一定區(qū)域的室外覆蓋情況，取不同分貝值的穿透損耗還可進(jìn)行室內(nèi)覆蓋預(yù)測(cè)室外宏基站對(duì)室內(nèi)EDGE業(yè)務(wù)的覆蓋情況。載干比要求EDGE業(yè)務(wù)不僅對(duì)覆蓋信號(hào)強(qiáng)度有上述要求，而且對(duì)無(wú)線質(zhì)量也有相應(yīng)要求。根據(jù)西門子鏈路級(jí)仿真結(jié)果，EDGE業(yè)務(wù)不同編碼方式對(duì)C/I的要求如表4所示。表4不同編碼方式的C/I的要求編碼方式C/I的要求MCS57.0-11.5MCS611.5T6.5MCS716.5-21.5MCS821.5-24.0MCS934.5-建議運(yùn)營(yíng)商調(diào)查現(xiàn)網(wǎng)BCCH載頻復(fù)用度和TCH載頻復(fù)用度。并對(duì)EDGE在BCCH層和TCH層上的不同情況進(jìn)行了C/I預(yù)測(cè)。2、EDGE的容量規(guī)劃一個(gè)小區(qū)所需的容量為CS業(yè)務(wù)和PS業(yè)務(wù)容量之和。CS業(yè)務(wù)的容量可通過(guò)經(jīng)典的ErlB公式計(jì)算得到，下面只要討論P(yáng)S業(yè)務(wù)信道的計(jì)算。EDGE的信道分配方式在EDGE網(wǎng)絡(luò)中有兩種PDCH分配，一種是專用PDCH（DedicatedPDCH或FPDCH）,—種是動(dòng)態(tài)PDCH（On-demandPDCH）。專用PDCH是只用于承載EDGE分組業(yè)務(wù)。由于專用PDCH不能承載話音業(yè)務(wù)，所以增加小區(qū)的專用PDCH將減少話音TCH信道的容量，在CS話務(wù)量升高時(shí)，會(huì)影響小區(qū)的擁塞程度。動(dòng)態(tài)PDCH是在一定條件下由系統(tǒng)觸發(fā)分配，當(dāng)需要更多的PDCH用于承載PS業(yè)務(wù)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)從CSD（CircuitSwitchDomain）里面分配空閑的TCH作為動(dòng)態(tài)PDCH。動(dòng)態(tài)PDCH只是臨時(shí)分配給GPRS用戶使用，當(dāng)沒(méi)有TBF在上面?zhèn)魉蜁r(shí)，它會(huì)返回PSD（PacketSwitchDomain），如果在一定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有傳送數(shù)據(jù)，它將返回電路域。On-demandPDCH是CSD臨時(shí)分配的，有兩種途徑能夠被返回CSD。第一種是當(dāng)PDCH不再被PS話務(wù)所使用并被放在PSD空閑列表，過(guò)了一定的時(shí)間如果仍未被使用，該P(yáng)DCH將會(huì)被重新分配給CSDo第二種途徑是預(yù)清空，當(dāng)電路交換話務(wù)出現(xiàn)TCH的信道短缺時(shí)，合適的On-demandPDCH將會(huì)被重新分配給CSD。EDGE信道數(shù)量的計(jì)算2.2.1預(yù)測(cè)EDGE用戶數(shù)EDGE用戶數(shù)量可以根據(jù)GSM用戶折算，也可以從網(wǎng)上實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲得。根據(jù)GSM用戶折算的方法如下。假設(shè)EDGE用戶占GSM用戶的10%，貝I」根據(jù)每個(gè)小區(qū)的容量（載頻）配置可以折算出EDGE的用戶數(shù)。具體方法是：（1）根據(jù)載頻數(shù)計(jì)算出TCH信道數(shù)量；（2）根據(jù)語(yǔ)音業(yè)務(wù)的GOS查ErlB表得出語(yǔ)音業(yè)務(wù)的話務(wù)量；（3）根據(jù)語(yǔ)音業(yè)務(wù)每用戶話務(wù)量計(jì)算出用戶數(shù)；（4）按EDGE占GSM用戶比例折算出EDGE用戶數(shù)。這種估算方法會(huì)比實(shí)際EDGE用戶數(shù)偏高。每個(gè)小區(qū)IP吞吐量一個(gè)小區(qū)內(nèi)忙時(shí)所有EDGE用戶的平均IP吞吐量=EDGE用戶數(shù)X忙時(shí)平均每用戶IP吞吐量。2.2.3每小區(qū)所需PDCH數(shù)量一個(gè)小區(qū)內(nèi)所需PDCH信道數(shù)量(Number_PDCH_per_cell)二小區(qū)IP吞吐量/每個(gè)PDCH的IP承載速率。IP的承載速率需求不同編碼的速率的加權(quán)平均值。2.2.4實(shí)際PDCH配置實(shí)際PDCH的配置數(shù)量除了滿足每個(gè)小區(qū)IP吞吐量外，還需考慮用戶的使用IP業(yè)務(wù)的實(shí)際感受，如某個(gè)小區(qū)根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需要可能只要一個(gè)PDCH信道就可滿足IP吞吐量的需求，但為了讓用戶感受到更快的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，可能要配置2個(gè)甚至更多的PDCH信道。在實(shí)際配置中往往采用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)配置相結(jié)合的方法，因?yàn)镃S業(yè)務(wù)和PS的業(yè)務(wù)忙時(shí)并非完全一致，根據(jù)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)相結(jié)合的方法，更能提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率。3、EDGE的頻率規(guī)劃現(xiàn)有GSM系統(tǒng)中，頻率利用系數(shù)一般為9。隨著網(wǎng)絡(luò)容量的不斷提升，頻率復(fù)用度也有朝更小的頻率復(fù)用系數(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。通過(guò)運(yùn)用跳頻和多種頻率復(fù)用技術(shù)，以及不連續(xù)發(fā)射技術(shù)(DTX)，可以進(jìn)一度提高頻率復(fù)用度。EDGE的頻率規(guī)劃需要綜合考慮GSM語(yǔ)音用戶話務(wù)量、EDGE數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量及網(wǎng)絡(luò)鏈路質(zhì)量控制策略等情況來(lái)綜合考慮。以下探討EDGE網(wǎng)絡(luò)的頻率規(guī)劃策略。EDGE建網(wǎng)初期，分組業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量不大，采用以下頻率計(jì)劃考慮到BCCH層頻率復(fù)用較為疏松，C/I較大，可將EDGE業(yè)務(wù)時(shí)隙全部定義在BCCH上，并把BCCH載頻定義為不跳頻。為滿足話音業(yè)務(wù)發(fā)展需要，保證良好的話音質(zhì)量，小區(qū)內(nèi)其余載波盡量采用跳頻和緊密頻率復(fù)用等方式。EDGE業(yè)務(wù)有一定發(fā)展后，根據(jù)當(dāng)?shù)貥I(yè)務(wù)情況，可采用的頻率計(jì)劃將部分EDGE業(yè)務(wù)時(shí)隙定義在BCCH上，并定義為BCCH不進(jìn)行跳頻；專門拿出一小部分頻點(diǎn)作為EDGE專用層，采用相對(duì)緊密的頻率復(fù)用方式，并采用跳頻；跳頻層EDGE開(kāi)放低的編碼方式如MCS1?MCS4，非跳頻層EDGE(BCCH層上的PDCH)可開(kāi)放MCS5?MCS9。EDGE業(yè)務(wù)進(jìn)一步發(fā)展后，在高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)熱點(diǎn)地區(qū)，可采用的頻率計(jì)劃1)將部分EDCH業(yè)務(wù)時(shí)隙定義在BCCH上，并定義為BCCH不進(jìn)行跳頻；(2)進(jìn)一步拿出部分頻點(diǎn)，定義為EDGE和TCH共享方式。采用較為疏松的頻率復(fù)用方式，不采用跳頻。此外，在實(shí)際規(guī)劃工作中，我們?nèi)钥赏ㄟ^(guò)合理采用多層網(wǎng)、室內(nèi)覆蓋等方式來(lái)提高C