调制技术的革命GPRS向EDGE的平滑过渡


随着不断推陈出新的移动新业务对带宽要求的持续增长,频谱利用率高的高速无线数据技术愈来愈成为移动领域关注的焦点 。作为GPRS的增强型演进技术,R99规范定义的EDGE在3G频谱资源匮乏的地区或经济发展相对较慢的地区,可以作为第二代移动网络向第三代移动网络的过渡方案;EDGE可与UMTS共用核心网,将原有基站子系统BSS演变成GSM/EDGE无线接入网GERAN,与UMTS陆地无线接入网UTRAN并存,能提供“类3G”的高速数据业务,在未来可能的二、三代网络设施并存的时期内为终端用户提供实用、连续的高速数据业务 。
调制技术的革命
以相同干扰受限传播环境下、4+1移动台的MMS业务为例,传送同样一份125kBytes的包含文本、高清楚度图像和mp3音频的文件,EDGE只需15秒,GPRS需要50秒;而在1分钟内,EDGE足可以传送一份480kBytes的包含文本和视频录像的文件 。
EDGE的“高速数据吞吐率”主要得益于采用了8PSK(8相键控)调制技术(见图1) 。在2PI调制周期内定义8个均分的不同相位来区分每个传送符号,而8种不同相位则可表示3个比特的信息量(000-111),传输速率提高到GSM/GPRS系统采用的GMSK(高斯最小移频键控,为两相键控)的三倍;同时,结合不同纠、检错能力的信道编码方案,EDGE可提供9种不同的“调制编码方案――MCS”,较之使用单一调制技术的GPRS提供的四种“编码方案――CS”,EDGE可以适应更恶劣、更广泛的无线传播环境;在相同带宽内,EDGE最高可以提供6倍于GPRS的数据速率 。
9种MCS根据相互之间的相关特性被分为3组,即Family A(MCS-3、MCS-6、MCS-8、MCS-9)、Family B(MCS-2、MCS-5、MCS-7)和Family C(MCS-1、MCS-4) 。各组内的几种编码方案的结构之间具有相互包含或被包含的关系,更易于实现编码速率的转换 。实际应用中需要平衡有效信息的传递速率和有效的传递质量两项因素,传送有效信息较少而包含较多的冗余纠错比特的低速信道编码方案更适用于传输质量较差的环境,如在小区边界更适宜使用速率偏低的GMSK调制方式下的MCS1-4以补偿较差的链路质量;在传播条件较好的小区中心区域,可以采用信息速率较高的MCS 。
然而,不同于GMSK方式下的恒定调制功率包络,8PSK调制功率包络是变化的,平均值小于峰值;而移动台测量的网络电平以平均功率为准,降低的测量功率会缩减小区的有效业务半径,从而影响系统的综合容量 。因此,为了保证网络吞吐率达到理想水平,必须将功率放大器的峰值指标提高至少3dB以抬高平均值 。北电网络独有的具有业界领先线性性能的“8PSK特效功放”产品ePA和HePA不用一味地抬高峰值功率,前者可以在GMSK和8PSK两种调制方式下均提供平均值30W的发射功率,后者可以提供GMSK 60W和8PSK 45W的平均发射功率,从而确保了小区的有效业务覆盖范围,系统有效利用率较之其他参与竞争企业的EDGE系统高42% 。
数据重发机制的改进
EDGE在数据发送和重发机制上采用了“链路适配”和“增量冗余”功能,数据重发成功率较之GPRS平均提高10%~20% 。
链路适配功能在不同MCS之间,可根据实时的无线链路质量及时调整最适合的MCS方案 。在正确情况下,正常数据块传输转换可以在9种数据速率之间进行以获得传输质量与吞吐率的最佳平衡 。当无线环境恶化而导致数据块错传而须重传时,编码速率可以但只能在同一组内的具有包含关系的几种MCS之间互相转换,前后数据块所携带的冗余信息因此具有足够的相关性以便于解调;而GPRS没有链路状况适配机制,且仅能按照前次CS重发,因此重发成功的概率完全被动地依靠于无线环境的变化,在多数情况下只会加重网络的负担、浪费网络资源且无法改善传输质量而导致不断重发、系统效率急剧恶化 。

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