淺談EDGE終端及其射頻測試

　　摘 要 簡要介紹了EDGE所使用的調(diào)制編碼方式和它的引入對GSM/GPRS現(xiàn)網(wǎng)的影響。針對支持EGPRS的終端，探討了其發(fā)射機和接收機的射頻測試項目。

　　關(guān)鍵詞 EDGE EGPRS GMSK調(diào)制 8-PSK調(diào)制


一．EDGE技術(shù)簡介

　　EDGE（ Enhanced Data Rate for GSM Evolution）就是增強GSM數(shù)據(jù)速率的演進技術(shù)，是一種能夠增強高速電路交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（HSCSD）和通用分組交換無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（GPRS）的單位時隙內(nèi)數(shù)據(jù)吞吐量的技術(shù)。我們將增強型高速電路交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)稱為ECSD（Enhanced Circuit-Switched Data），將增強型通用分組交換無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)稱為EGPRS（Enhanced GPRS）。

　　EDGE相比GPRS不同的地方主要是無線接口的編碼速率更高。EDGE引入了一種新的空中接口調(diào)制方式（8-PSK）替代原先GSM/GPRS所使用的GMSK調(diào)制，由此將每信道速率由16Kbps提高為48Kbps，EGPRS的傳輸速率也就比GPRS提高了3倍。由于GPRS/EGPRS最多可捆綁8個信道傳輸數(shù)據(jù)，所以單純從理論上講EGPRS的數(shù)據(jù)傳輸率最大可達(dá)475Kbps。

　　EDGE將非常有效地利用現(xiàn)有的2G基礎(chǔ)設(shè)施，EGPRS核心網(wǎng)部分與GPRS沒有太大的區(qū)別；無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃不會受到很大影響；能夠重復(fù)利用現(xiàn)有的基站；GPRS分組交換節(jié)點不會受到影響，對交換節(jié)點的所有修改只限于軟件升級。EDGE與３Ｇ標(biāo)準(zhǔn)之一WCDMA互為補充，EDGE同時也被稱為是從GPRS到3G之間的2.75代通信技術(shù)。



二．支持EGPRS的移動終端

　　EGPRS移動終端大致可分為兩大類，第一種是上行采用GMSK調(diào)制，下行采用8-PSK調(diào)制方式，因為在許多應(yīng)用服務(wù)比如視頻廣播、網(wǎng)頁瀏覽上，下行需要很高的數(shù)據(jù)吞吐量，而上行僅用于信號和命令的發(fā)送，這樣上行數(shù)據(jù)比特率受限于GPRS，而下行方向可以提供EGPRS數(shù)據(jù)比特率，此技術(shù)復(fù)雜程度小最有利于用戶使用。 第二種是上下行均采用8-PSK的調(diào)制方式，可以提高上行數(shù)據(jù)發(fā)送比特率。EGPRS技術(shù)引入了新型移動終端，是多種調(diào)制方式的組合，8-PSK調(diào)制用于用戶的數(shù)據(jù)信道，GMSK調(diào)制用于GPRS的200kHz載波上的所有控制信道，具備多時隙處理能力。EGPRS對兩種調(diào)制方案和幾種編碼方案進行組合，形成了9種不同的傳輸模式（MCS）。　

　

三．支持EGPRS終端的RF測試



1．EGPRS發(fā)射機測試

　　EGPRS配置下的頻率誤差和調(diào)制精度

　　對GSM手機來說相位誤差和頻率誤差是用于表征手機調(diào)制質(zhì)量的兩個重要參數(shù)。頻率誤差是在調(diào)整了調(diào)制精度后在頻率上的微分。

　　對GMSK調(diào)制來說，發(fā)射信號的調(diào)制精度是通過相位精度（相位誤差）來描述的。對8-PSK來說，調(diào)制精度定義為發(fā)射信號的矢量與無誤差調(diào)制信號的矢量之間的誤差矢量。用誤差矢量幅度（EVM）來描述。

一致性要求

a) 在GMSK和8-PSK調(diào)制下，MS的載波頻率誤差均應(yīng)小于1×10－7。

b) 對GMSK調(diào)制，每一個突發(fā)脈沖的RMS相位誤差都不應(yīng)超過5°。

c) 對GMSK調(diào)制，每一個突發(fā)脈沖的有用部分的相位最大峰值誤差不超過20°。

d) 正常測試條件下，8-PSK調(diào)制信號的每一個突發(fā)脈沖的有用部分的RMS EVM不超過9.0%。

e) 8-PSK調(diào)制信號的每一個突發(fā)脈沖的峰值EVM不超過30%。

f) 8-PSK調(diào)制信號的每一個突發(fā)脈沖的第95個百分點的EVM值不超過15%。

g) 每個8-PSK調(diào)制信號的原點偏移應(yīng)為－30dBc。

　　多徑與干擾條件下的頻率誤差

　　多徑與干擾條件下的頻率誤差測量反映了MS在存在多譜勒頻移，多徑接收和干擾條件下保持與接收到的信號頻率同步的能力。

　　一致性要求

　　EGPRS發(fā)射機的輸出功率

　　發(fā)射機的輸出功率是指發(fā)射機載頻功率在一個突發(fā)脈沖的有用信息比特時間上的平均值。對GMSK調(diào)制，SS對MS發(fā)射的突發(fā)脈沖幅度采樣后，識別出147個有用比特的中心，并以該點作為定時參考計算出發(fā)射機的輸出功率。對于8-PSK調(diào)制可以應(yīng)用同樣的技術(shù)并對多個脈沖進行平均以達(dá)到足夠的精度來計算出輸出功率，或者基于單個脈沖建立一個評估技術(shù)，只要使用長時間平均可以證明單個脈沖能產(chǎn)生同樣的結(jié)果。

一致性要求

a) 在正常條件下，以EGPRS多時隙配置的MS，其GMSK調(diào)制方式下的最大輸出功率的容限為+/-2dB。

b) 在正常條件下，以EGPRS多時隙配置的MS，其8-PSK調(diào)制方式下的最大輸出功率的容限根據(jù)不同功率等級分為+/-2dB，+/-3dB，+3/-4dB。

　　EGPRS配置下的輸出射頻頻譜

輸出RF頻譜是由于調(diào)制和功率切換而由MS產(chǎn)生的在載頻某些偏移處的頻率與功率的關(guān)系，是在指定的帶寬和時間內(nèi)測量。

輸出RF頻譜分為

a) GMSK和8-PSK射頻調(diào)制頻譜。分為頻偏小于1800KHz和頻偏從1800KHz到相應(yīng)的發(fā)射頻段邊緣。

b) 切換瞬態(tài)頻譜。

c) MS接收帶內(nèi)的雜散響應(yīng)。

2．EGPRS接收機測試

　　EGPRS接收機測試通過塊誤碼率（BLER）來反映9種不同的調(diào)制編碼方案下接收機的接收性能。

　　參考性能下的最小輸入電平

最小輸入電平是指在滿足固定的BLER下接收機所能接收到的最小輸入電平。

一致性要求

a) 在多種傳播環(huán)境和滿足相應(yīng)的靈敏度輸入電平條件下，對GMSK調(diào)制在調(diào)制編碼為1-4的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道（PDTCH/MCS1-4）上，其BLER不應(yīng)超過10%；對8-PSK調(diào)制在調(diào)制編碼為5-9的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道（PDTCH/MCS5-9）上，其BLER根據(jù)不同的編碼不應(yīng)超過10%或30%。

b) 在多種傳播環(huán)境和滿足相應(yīng)的靈敏度輸入電平條件下，對GMSK和8-PSK調(diào)制在調(diào)制編碼為1-9的上行鏈路狀態(tài)標(biāo)志（USF/MCS1-4）上，其BLER不應(yīng)超過1%。

　　同信道抑制

　　同信道抑制測量反映了當(dāng)存在一個調(diào)制無用信號時接收機接收有用調(diào)制信號仍滿足指

標(biāo)的能力。

一致性要求

a) 在多種傳播環(huán)境和滿足相應(yīng)的有用信號與干擾信號功率比（C/Ic）條件下，對GMSK調(diào)制在PDTCH/MCS1-4上，其BLER不應(yīng)超過10%；對8-PSK調(diào)制在PDTCH/MCS5-9上，其BLER根據(jù)不同的編碼不應(yīng)超過10%或30%。

b) 在多種傳播環(huán)境和滿足相應(yīng)的有用信號與干擾信號功率比（C/Ic）條件下，對GMSK和8-PSK調(diào)制在USF/MCS1-4上，其BLER不應(yīng)超過1%。

　　鄰信道抑制

　　鄰信道選則性測量反映了當(dāng)在鄰信道存在一個干擾信號時接收機接收有用數(shù)據(jù)包仍滿足指標(biāo)的能力。

　　鄰信道可以分為在RF頻譜上的相鄰和在時間上的相鄰，因此有兩種鄰信道選則性：1)鄰RF信道選則性；2)鄰時隙選則性。這里是指1)。

一致性要求

a) 對于GMSK調(diào)制，在鄰干擾信道偏移載頻+/-200KHz，有用信號與鄰干擾信號功率比（C/Ia1）超出C/Ic（同信道有用信號與干擾信號功率比）－18dB下：

1) 對于一個速率為TUhigh的衰減有用信號和一個速率為TUhigh的鄰信道干擾信號來說，PDTCH/MCS1-4的BLER不超過10%。

2) 對于一個速率為TUhigh的衰減有用信號和一個速率為TUhigh的鄰信道干擾信號來說，USF/MCS1-4的BLER不超過1%。

　　對于8-PSK調(diào)制，在鄰干擾信道偏移載頻+/-200KHz，滿足相應(yīng)的有用信號與鄰干擾信號功率比（C/Ia1）下：

3) 對于一個速率為TUhigh的衰減有用信號和一個速率為TUhigh的鄰信道干擾信號來說，PDTCH/MCS5-9的BLER根據(jù)不同的編碼不超過10%或30%。

4) 對于一個速率為TUhigh的衰減有用信號和一個速率為TUhigh的鄰信道干擾信號來說，USF/MCS5-9的BLER不超過1%。

b) 對于GMSK和8-PSK調(diào)制，在鄰干擾信道偏移載頻+/-400KHz，有用信號與鄰干擾信號功率比（C/Ia2）超出C/Ic（同信道有用信號與干擾信號功率比）－50dB下：

1) 對于一個速率為TUhigh的衰減有用信號和一個速率為TUhigh的鄰信道干擾信號來說，PDTCH/MCS1-4的BLER不超過10%；PDTCH/MCS5-9的BLER根據(jù)不同的編碼不超過10%或30%。

2) 對于一個速率為TUhigh的衰減有用信號和一個速率為TUhigh的鄰信道干擾信號來說，USF/MCS1-9的BLER不超過1%。

　　互調(diào)抑制

　　互調(diào)抑制測量反映了當(dāng)在指定頻率上存在兩個以上的無用信號時接收機接收有用調(diào)制信號仍足指標(biāo)的能力。

一致性要求

a) PDTCH/MCS1-4的BLER不超過10%；PDTCH/MCS5-9的BLER根據(jù)不同的編碼不超過10%或30%。

b) USF/MCS1-9的BLER不超過1%。

　　阻塞和雜散響應(yīng)

　　阻塞測試反映了當(dāng)存在無用輸入信號時，接收機接收有用調(diào)制輸入信號是否滿足指標(biāo)要求的能力，該無用信號所在頻率為除鄰信道或引起雜散響應(yīng)的頻率以外的頻率。

一致性要求

a) 帶內(nèi)阻塞和帶外阻塞應(yīng)滿足GSM05.05第5.1節(jié)的要求。

b) PDTCH/MCS1-4的BLER不超過10%；PDTCH/MCS5-9的BLER根據(jù)不同的編碼不超過10%或30%，USF/MCS1-9的BLER不超過1%。

帶內(nèi)阻塞掃描對于GSM900失敗點不超過6個；對于DCS1800失敗點不超過12個。

帶外阻塞掃描失敗點應(yīng)不超過24個。

　　EGPRS有效的接收機輸入電平范圍

　　有效的輸入電平范圍指誤碼率在滿足指定的極限條件下，接收機所能接收到的調(diào)制信號的電平范圍。

一致性要求

a) 在靜態(tài)和EQ傳播條件下GMSK調(diào)制的原始數(shù)據(jù)比特應(yīng)滿足GSM05.05的第6.1節(jié)輸入電平范圍的要求。

b) 在靜態(tài)傳播條件下8-PSK調(diào)制的原始數(shù)據(jù)比特應(yīng)滿足GSM05.05的第6.1節(jié)輸入電平范圍的要求。

c) 在靜態(tài)傳播條件下有著隨機頻率偏置的8-PSK調(diào)制的原始數(shù)據(jù)比特應(yīng)滿足GSM05.05的第6.1節(jié)輸入電平范圍的要求。



四．結(jié)束語


　　由于EDGE投資成本較低，現(xiàn)在全球越來越多的運營商開始重視EDGE技術(shù)，如意大利運營商TIM就同時采用了EDGE和WCDMA這兩種技術(shù)同時建網(wǎng)。發(fā)射機和接收機的射頻測量反映出移動臺的性能質(zhì)量。例如，頻率誤差的測量能夠反映出合成器/鎖相環(huán)等部分的性能。在實際系統(tǒng)中，頻率誤差過大會造成接收器無法鎖定頻率，最終導(dǎo)致和其他手機之間相互干擾。接收機必須具備足夠的靈敏度和選擇性以便接收并解調(diào)一個微弱的信號。

參考文獻

1 3GPP TS 51.010-1 V4.4.0 Mobile Station (MS) conformance specification;Part 1: Conformance specification (Release 4)

2 Emmanuel Seurre, et al ”EDGE for Mobile Internet” Hardcover-February 1,2003