EGPRS無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

摘要　隨著GSM用戶對無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提出更高要求，基于GSM網(wǎng)絡(luò)的增強(qiáng)數(shù)據(jù)率解決方案逐漸被運(yùn)營商引入，作為移動通信平滑演進(jìn)的過渡解決方案。本文介紹了EGPRS的技術(shù)特點(diǎn)、著重分析了EGPRS網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的主要特點(diǎn)，并和傳統(tǒng)GSM網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法進(jìn)行比較分析。

EGPRS也被大家稱為EDGE，EGPRS是一種GSM網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)增強(qiáng)技術(shù)，在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)采用8PSK調(diào)制替代GSM的GMSK調(diào)制，協(xié)議向下兼容GMSK調(diào)制方式，在實(shí)際使用中能提高GPRS的數(shù)據(jù)傳輸速度2～4倍，能夠使GSM網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸能力提高到和cdma 1x類似的水平。

EGPRS作為GPRS的進(jìn)化，采用了以下技術(shù)，使得EGPRS能夠在GSM 200K頻點(diǎn)帶寬上提供更高的速率和性能。

（1）調(diào)制方式：GPRS使用GMSK調(diào)制解調(diào)，EGPRS采用8PSK調(diào)制解調(diào)，每一個(gè)符號上調(diào)制了3bit，相比于GPRS數(shù)據(jù)速率可提高近3倍，理論上單時(shí)隙最高可達(dá)到59.2kbit/s的應(yīng)用層數(shù)據(jù)傳送速率。

（2）提供多種編解碼方式（MCS1～9）：如表1所示，MCS 1～9這9種不同的編碼方式采用了不同的冗余數(shù)據(jù)，從MCS1到MCS9冗余數(shù)據(jù)逐漸減少，MCS9的傳輸速率、效率最高，9種編碼方式分別屬于不同的系列A、B和C。

表1　編解碼方式

（3）鏈路質(zhì)量控制：鏈路質(zhì)量控制主要有LA（鏈路自適應(yīng)）和IR（遞增冗余重傳）。LA是在EGPRS中，系統(tǒng)會根據(jù)當(dāng)前鏈路的性能特點(diǎn)，選擇最合適的MCS，能克服信號的慢衰落，從而提高當(dāng)前信道的吞吐量；IR是為了增強(qiáng)鏈路性能（能克服信號的快衰落），在物理層采用的一種技術(shù)，通過在需要的時(shí)候重傳采用不同打孔的相同數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)能夠在接收端被正確還原。

（4）動態(tài)Abis技術(shù)：與傳統(tǒng)的語音業(yè)務(wù)共享Abis鏈路，采用共有的Abis時(shí)隙池，節(jié)省基站傳輸資源，同一個(gè)基站中所有鏈路共享；同時(shí)根據(jù)MCS編碼方案需要的實(shí)際大小，進(jìn)行動態(tài)分配。

（5）其它一些技術(shù)：在EGPRS數(shù)據(jù)傳輸重傳機(jī)制中，可以采用和上次不同的CS方式；EGPRS尋址窗口大小可以從64增加到1024以避免信令的延遲等。

表2　GPRS和EGPRS在調(diào)制方式和數(shù)據(jù)速率方面比較

2、EGPRS無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

EGPRS無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃主要涉及到3個(gè)大的方面：覆蓋、容量和頻率規(guī)劃，并且要關(guān)注引入EGPRS以后，對整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的影響。

2.1　覆蓋規(guī)劃

2.1.1　覆蓋區(qū)域

EGPRS網(wǎng)絡(luò)與GPRS網(wǎng)絡(luò)是基于同一個(gè)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(jī)場、中大型車站、熱點(diǎn)基站小區(qū)等；在建設(shè)中期，可以根據(jù)各個(gè)地區(qū)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展情況，做統(tǒng)計(jì)分析，逐步由中心向周邊擴(kuò)展。

2.1.2　無線傳播模型

EGPRS能夠提供多種速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，不同的業(yè)務(wù)對接收機(jī)靈敏度的要求不同，這個(gè)特點(diǎn)決定了EGPRS覆蓋規(guī)劃與GSM網(wǎng)絡(luò)有所不同。

對于EGPRS網(wǎng)絡(luò)來說，接收機(jī)的接收功率計(jì)算公式如下：

接收機(jī)接收功率=發(fā)送機(jī)輸出功率-EGPRS中back-off值-發(fā)送端的合路器、濾波器損耗-發(fā)送端的跳線、接頭、饋線等損耗+發(fā)送端的天線增益-路徑損耗+遞增冗余重傳增益-快衰落裕量+接收端的天線增益-接收端的跳線、接頭、饋線等損耗-接收端的合路器、濾波器損耗

其中：EGPRS中back-off值是為提高數(shù)據(jù)速率EGPRS中使用了8PSK調(diào)制方式放大器的工程余量。與GMSK相比，在8PSK中輸出功率隨輸入功率變化時(shí)，平均值和峰值之間有2～4dB（back-off）差異，由于輸出功率的線性要求，需要預(yù)留出一定的余量（back-off）以避免功放達(dá)到飽和而使輸出失真。由于失真的存在，在進(jìn)行EGPRS鏈路預(yù)算時(shí)，TXpower應(yīng)該是最大功率減去back-off值。通常back-off取值為3.2dB，遞增冗余重傳增益通常取值為2dB。

根據(jù)Okumura-Hata模型，路徑損耗和傳播距離關(guān)系：

Lb=69.55+26.161lgf-13.821lghb-a(hm)+(44.9-6.55lghb)(lgd)　�。�1）

其中：a(hm)為移動臺高度修正因子，單位為m；f中心頻率，單位為MHz；d為傳播距離，單位為km；hb、hm分別為基站、移動臺天線有效高度，單位為m。

EGPRS基站的覆蓋范圍，可以用Okumura-Hata模型進(jìn)行傳播模型校正后，來進(jìn)行覆蓋預(yù)測。一般城區(qū)業(yè)務(wù)速率在MCS5時(shí)候的覆蓋半徑大概是1km左右，MCS9時(shí)下降到450m左右。

2.2　頻率規(guī)劃

2.2.1　頻率規(guī)劃原則

EGPRS的技術(shù)特點(diǎn)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(shí)，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。在做頻率規(guī)劃的時(shí)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(diǎn)分配中的BCCH頻點(diǎn)，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(dú)分配一個(gè)頻點(diǎn)，而與語音業(yè)務(wù)共用頻點(diǎn)。

在做頻點(diǎn)規(guī)劃的時(shí)候，還需要針對不同廠家的設(shè)備，進(jìn)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(gè)頻點(diǎn)。

2.2.2　C/I要求

在EGPRS無線網(wǎng)絡(luò)中，越高的數(shù)據(jù)速率需要越強(qiáng)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(dá)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(diǎn)上，或者進(jìn)行獨(dú)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(fèi)。

2.3　容量規(guī)劃

EGPRS網(wǎng)絡(luò)的容量規(guī)劃，理論上是根據(jù)覆蓋規(guī)劃的單小區(qū)覆蓋面積和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的分布密度來估算單小區(qū)的每種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)話務(wù)量，通過將等效轉(zhuǎn)換的方式將多種業(yè)務(wù)的話務(wù)量折算為一個(gè)值，最后根據(jù)輸入的GoS值、Erl B公式來計(jì)算需要的信道數(shù)，但傳統(tǒng)的Erl B公式只適用于基于電路交換的業(yè)務(wù)和單一類型的業(yè)務(wù)，EGPRS網(wǎng)絡(luò)可支持多種速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，因此采用Erl B公式或其改良公式來估算EGPRS網(wǎng)絡(luò)的話務(wù)量將產(chǎn)生較大的誤差。目前在對混合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的研究方法中，坎貝爾算法（專利技術(shù)）是一種應(yīng)用較多、且仿真效果較好的方法。

表3　EGPRS與GSM的異同

EGPRS容量設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

圖1　EGPRS容量設(shè)計(jì)流程

主要的輸入?yún)��?shù)如下。

（1）話務(wù)模型：

*終端用戶數(shù)量，主要含支持EGPRS電話、計(jì)算機(jī)終端PC卡；

*忙時(shí)GPRS/EGPRS話務(wù)量。

（2）網(wǎng)絡(luò)效率：

*無線環(huán)境（C/I等）；

*用戶行為；

*TBF DL設(shè)置。

*PDCH效率。

*覆蓋范圍內(nèi)小區(qū)數(shù)量。

*PDCH最大吞吐率。

可以得到需要的PDCH數(shù)量：

每小區(qū)需要PDCH數(shù)量=話務(wù)量/（PDCH最大吞吐率×網(wǎng)絡(luò)效率）/PDCH效率。

2.4　EGPRS時(shí)隙配置

2.4.1　EGPRS信道配置策略

（1）采用EGPRS相對優(yōu)先策略：

*EGPRS信道設(shè)置為相對優(yōu)選信道；

*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(diǎn)選擇：在初期要根據(jù)開通區(qū)域范圍，考慮使用非BCCH頻點(diǎn)或者BCCH頻點(diǎn)。

2.4.2　EGPRS時(shí)隙配置

很多地區(qū)EGPRS為初次開通，目前還沒有現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)模型和數(shù)據(jù)，EGPRS的業(yè)務(wù)發(fā)展前景還沒有得到驗(yàn)證，同時(shí)移動用戶對GPRS的服務(wù)質(zhì)量也提出了較高的要求�，F(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(jìn)一步增加靜態(tài)信道數(shù)，以及以上兩點(diǎn)將會對本小區(qū)話音業(yè)務(wù)所造成的影響。

（1）EGPRS時(shí)隙配置：

*時(shí)隙總數(shù)：時(shí)隙總數(shù)為靜態(tài)時(shí)隙數(shù)和動態(tài)時(shí)隙數(shù)之和。普通小區(qū)可按照4個(gè)左右時(shí)隙配置，對于少數(shù)數(shù)據(jù)重點(diǎn)保障或熱點(diǎn)小區(qū)，可以配置到8個(gè)時(shí)隙。此部分小區(qū)可由各個(gè)地區(qū)結(jié)合實(shí)際確定；

*靜態(tài)時(shí)隙數(shù)：建設(shè)方案中的取值參考當(dāng)前小區(qū)忙時(shí)PDCH占用數(shù)設(shè)置。工程后根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展和信道占用和擁塞情況進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

（2）GPRS時(shí)隙配置：

*建設(shè)方案中的時(shí)隙配置可以取GPRS的現(xiàn)網(wǎng)配置；

*預(yù)測GPRS業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢和EGPRS的建設(shè)統(tǒng)一考慮。

3、引入EGPRS對網(wǎng)絡(luò)的影響

在GPRS基礎(chǔ)上升級到EGPRS不需要增加新的網(wǎng)絡(luò)單元，也無需更改現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃；EGPRS對空中接口做了改動，需要更換基站載頻、進(jìn)行軟件升級等；在無線鏈路上，新增有關(guān)EGPRS的無線參數(shù)需要配置，如鏈路質(zhì)量控制，多時(shí)隙利用和系統(tǒng)輔助小區(qū)更新參數(shù)等。

3.1　對語音業(yè)務(wù)的影響

靜態(tài)PDCH信道數(shù)量變化對話音容量的影響如表4所示。

表4　靜態(tài)PDCH信道數(shù)量變化對話音容量的影響

從表4可以看出：對于一個(gè)小區(qū)而言，每小區(qū)的載頻數(shù)越多，開同樣數(shù)目靜態(tài)信道對其語音業(yè)務(wù)的影響越小。一般在EGPRS建設(shè)初期，開啟EGPRS的小區(qū)，基本上載頻數(shù)都在4以上，故EGPRS/GPRS對于語音業(yè)務(wù)的影響不大。

3.2　對基站Abis口需求

引入EGPRS后一般會增加1～2個(gè)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(shí)候，1個(gè)E1能滿足12個(gè)TRX，不采用信令壓縮的時(shí)候，能滿足10個(gè)TRX，引入EGPRS以后，建議采用非信令壓縮的方式傳輸。

另外，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(shí)隙的利用率、信令上，和語音相結(jié)合計(jì)算基站的Abis口需求。

4、小結(jié)

EGPRS網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃在初期建設(shè)的時(shí)候，需要參考GSM、GPRS網(wǎng)絡(luò)等傳統(tǒng)規(guī)劃方法，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了延伸。與GSM網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃不同的是，在EGPRS網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)的覆蓋、編碼方式和容量三因素相互影響，在規(guī)劃時(shí)需同時(shí)考慮。

（1）吞吐率越高，覆蓋范圍越小、用戶數(shù)越少。

（2）覆蓋范圍越大，吞吐率越低，編碼方式越低。

（3）用戶數(shù)越大，覆蓋范圍越小，吞吐率越低。

在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，一般取典型值，例如采取MCS5的編碼方式，簡化規(guī)劃過程。