EDGE无线网络规划

摘要　本文分析讨论了在8PSK调制方式，EDGE需如何进行覆盖、容量和频率的规划，以达到尽量减少对现网的影响下，提高EDGE网络的整体性能。

　　EDGE是一种基于GSM/GPRS网络的数据增强型移动通信技术，通常又被人们称为2.75代技术。作为GPRS/HSCSD的进化，在EDGE中由于采用8PSK调制、多种编码方式（MCS1～9）、链路自适应（LA）、递增冗余重传（IR）、动态ABIS等技术，使得EDGE能够在同样的200kbit/s带宽上提供更高的速率和性能。作为介于2.5G与3G之间的一种移动通信技术，虽然3G网络在许多国家的城区都得到了部署，但EDGE可充分利用2G现有资源来提供高PS业务的速率，特别是为农村地区提供高速率的PS业务，使得EDGE的应用仍具有一定现实基础。特别是中国在目前3G牌照尚未发放，移动运营商又在积极开发和培育增值业务的情况下，适当建设EDGE网络已成运营商比较现实的选择，目前中国移动已在一些主要城市开通了EDGE网络。

　　本文讨论了EDGE在无线网络规划中的几个关键问题。

1、EDGE的覆盖规划

　　1.1　EDGE的链路预算

　　EDGE系统的有效覆盖范围主要由两个指标决定，即信噪比（或载干比C/I）和信号强度，信噪比直接决定了信号的传输质量（误码率BER或误帧率BLER）。EDGE的覆盖范围就是基于这两个参数与传统GSM相似的前提下来进行分析。根据无线传播原理和上下行链路预算平衡我们知道，有效的覆盖范围一般是由上行或下行链路信号强度较小的一方决定，在此前提下，保证上下行链路的相对平衡。另外在EDGE系统中，对于不同的信道编码方式（MCS1～MCS9），在系统信道环境下（C/I）其误码率性能也是不一样的，当然也可以将这种特性转换为相同误码率下对应的不同覆盖范围，也就是说，为保证一定的误码率性能，某一种信道编码方式只适合一定范围内的信号有效传输。

　　在进行EDGE的网络的链路预算时，以下几点与GSM的链路预算不同。

　　1.1.1　手机发射功率

　　根据规范3GPP TS 05.05 V8.80，Class 2的手机在不同业务及调制方式下的发射功率如表1所示。

表1　手机发射功率

应用

GSM900

GSM1800

PCS1900

Voice

33dBm

30dBm

30dBm

GPRS

33dBm

30dBm

30dBm

EGPRS(8PSK)

27dBm

26dBm

26dBm

　　此外，手机的发射功率与EDGE业务手机捆绑使用的时隙数有关。极端情况下，手机在8PSK调制方式下捆绑6个时隙能使发射功率下降到23dBm。

　　1.1.2　基站输出功率

　　8PSK的调制方式不同于GMSK调制方式。GSMK采用的恒包络调制，功率放大器可以工作在饱和状态，而8PSK的调制方式的功率峰均比大约4dB，因此要求功率放大器不能工作在饱和状态，相对GMSK的调制方式，为了满足功率放大器的线性要求，当高功率的EDGE收发信机在发送8PSK的信号时，必须降低其平均发射功率。因实际情况，BTS并不总是工作在饱和状态，因此在链路预算时，大约比采用GMSK调制方式下平均功率低2dB。

　　1.1.3　基站和手机接收灵敏度

　　参考有关设备厂家基站设备的灵敏度和根据3GPP TS 05.05 V8.80在GSM900频段EDGE不同编码方式下的接收灵敏度，列出表2中相关灵敏度的参考值，用于链路预算。表2中只列出8PSK调制相关灵敏度的值，由于现网覆盖已经满足GPRS要求，因此我们不考虑和GPRS覆盖要求相似的EDGE GMSK调制编码方式MCS1～MCS4的覆盖要求，只考虑以EDGE 8PSK方式下的调制方式MCS5～MCS9覆盖要求。

表2　基站和手机接收灵敏度

编码方式

Static

TU50

TU50FH

RA250

HT100

Voice

-111,5

-113,0

-113,5

-109,5

-110,0

EGPRS MCS5

-102,5

-98,5

-99,5

-98,0

-98,5

EGPRS MCS6

-100,5

-96,0

-96,5

-96,5

-95,0

EGPRS MCS7

-97,5

-91,5

-91,5

-91,0

-92,5

EGPRS MCS8

-94,5

-86,0

-86,0

EGPRS MCS9

-93,0

-82,0

-82,0

Voice

-105

EGPRS MCS5

-98,0

-93,0

-94,0

-93,0

-92,0

EGPRS MCS6

-96,0

-91,0

-91,5

-88,0

-89,0

EGPRS MCS7

-93,0

-84,0

-84,0

-83,0

EGPRS MCS8

-90,5

-83,0

-83,0

EGPRS MCS9

-86,0

-78,5

-78,5

　　1.1.4　身体损耗

　　如假定EDGE的手机数据终端都是以PDA的形式，则可不考虑3dB的身体损耗。

　　1.1.5　快衰落余量

　　对于分组业务，链路不需要切换，只需要进行小区重选和重传，无需考虑在语音通信中3dB快衰落余量。

　　1.1.6　增量冗余

　　EDGE先不考虑无线传输环境，采用速率高、保护能力弱的方式进行初次传输；如果数据没有正确接收，再重传额外的编码信息，由接收方对新的信息和历史信息进行组合，再次解码；如此反复，直到解码成功。增量冗余可以提高EDGE的性能，仿真显示可以降低C/I的要求3dB左右。

　　1.2　EDGE覆盖规划

　　根据以上参数设置并且结合其它现网设置，通过链路工具，可以得到相应的室外宏基站覆盖链路预算结果。该结果是从信号覆盖强度得到的EDGE各种编码方式的覆盖距离。实际有效覆盖半径需要通过结合网络C/I预测得到相应结果。

　　1.2.1　信号强度要求

　　根据现网站址信息，通过规划软件覆盖预测，可以得到EDGE不同编码方式下的覆盖情况。考虑到一定的覆盖概率要求，需要增加一定的信号接收余量。因此我们设置的覆盖要求如表3所示。

表3　EDGE不同编码方式下的覆盖要求

编码方式

覆盖要求

MCS5

-87dBm

MCS6

-85dBm

MCS7

-82dBm

MCS8

-79dBm

MCS9

-77dBm

　　根据上述设置，可在规划工具上预测一定区域的室外覆盖情况，取不同分贝值的穿透损耗还可进行室内覆盖预测室外宏基站对室内EDGE业务的覆盖情况。

　　1.2.2　载干比要求

　　EDGE业务不仅对覆盖信号强度有上述要求，而且对无线质量也有相应要求。根据西门子链路级仿真结果，EDGE业务不同编码方式对C/I的要求如表4所示。

表4　不同编码方式的C/I的要求

编码方式

C/I的要求

MCS5

7.0-11.5

MCS6

11.5-16.5

MCS7

16.5-21.5

MCS8

21.5-24.0

MCS9

34.5-

　　建议运营商调查现网BCCH载频复用度和TCH载频复用度。并对EDGE在BCCH层和TCH层上的不同情况进行了C/I预测。

2、EDGE的容量规划

　　一个小区所需的容量为CS业务和PS业务容量之和。CS业务的容量可通过经典的Erl B公式计算得到，下面只要讨论PS业务信道的计算。

　　2.1　EDGE的信道分配方式

　　在EDGE网络中有两种PDCH分配，一种是专用PDCH（Dedicated PDCH或FPDCH），一种是动态PDCH（On-demand PDCH）。专用PDCH是只用于承载EDGE分组业务。由于专用PDCH不能承载话音业务，所以增加小区的专用PDCH将减少话音TCH信道的容量，在CS话务量升高时，会影响小区的拥塞程度。

　　动态PDCH是在一定条件下由系统触发分配，当需要更多的PDCH用于承载PS业务时，系统会从CSD（Circuit Switch Domain）里面分配空闲的TCH作为动态PDCH。动态PDCH只是临时分配给GPRS用户使用，当没有TBF在上面传送时，它会返回PSD（Packet Switch Domain），如果在一定的时间内没有传送数据，它将返回电路域。

　　On-demand PDCH是CSD临时分配的，有两种途径能够被返回CSD。第一种是当PDCH不再被PS话务所使用并被放在PSD空闲列表，过了一定的时间如果仍未被使用，该PDCH将会被重新分配给CSD。第二种途径是预清空，当电路交换话务出现TCH的信道短缺时，合适的On-demand PDCH将会被重新分配给CSD。

　　2.2　EDGE信道数量的计算

　　2.2.1　预测EDGE用户数

　　EDGE用户数量可以根据GSM用户折算，也可以从网上实际统计数据获得。根据GSM用户折算的方法如下。

　　假设EDGE用户占GSM用户的10%，则根据每个小区的容量（载频）配置可以折算出EDGE的用户数。具体方法是：（1）根据载频数计算出TCH信道数量；（2）根据语音业务的GOS查Erl B表得出语音业务的话务量；（3）根据语音业务每用户话务量计算出用户数；（4）按EDGE占GSM用户比例折算出EDGE用户数。这种估算方法会比实际EDGE用户数偏高。

　　2.2.2　每个小区IP吞吐量

　　一个小区内忙时所有EDGE用户的平均IP吞吐量=EDGE用户数×忙时平均每用户IP吞吐量。

　　2.2.3　每小区所需PDCH数量

　　一个小区内所需PDCH信道数量（Number_PDCH_per_cell）=小区IP吞吐量/每个PDCH的IP承载速率。IP的承载速率需求不同编码的速率的加权平均值。

　　2.2.4　实际PDCH配置

　　实际PDCH的配置数量除了满足每个小区IP吞吐量外，还需考虑用户的使用IP业务的实际感受，如某个小区根据实际业务需要可能只要一个PDCH信道就可满足IP吞吐量的需求，但为了让用户感受到更快的业务体验，可能要配置2个甚至更多的PDCH信道。在实际配置中往往采用静态和动态配置相结合的方法，因为CS业务和PS的业务忙时并非完全一致，根据静态和动态相结合的方法，更能提高网络资源利用率。

3、EDGE的频率规划

　　现有GSM系统中，频率利用系数一般为9。随着网络容量的不断提升，频率复用度也有朝更小的频率复用系数发展的趋势。通过运用跳频和多种频率复用技术，以及不连续发射技术（DTX），可以进一度提高频率复用度。

　　EDGE的频率规划需要综合考虑GSM语音用户话务量、EDGE数据业务量及网络链路质量控制策略等情况来综合考虑。以下探讨EDGE网络的频率规划策略。

　　3.1　EDGE建网初期，分组业务数据量不大，采用以下频率计划

　　考虑到BCCH层频率复用较为疏松，C/I较大，可将EDGE业务时隙全部定义在BCCH上，并把BCCH载频定义为不跳频。

　　为满足话音业务发展需要，保证良好的话音质量，小区内其余载波尽量采用跳频和紧密频率复用等方式。

　　3.2　EDGE业务有一定发展后，根据当地业务情况，可采用的频率计划

　　（1）将部分EDGE业务时隙定义在BCCH上，并定义为BCCH不进行跳频；

　　（2）专门拿出一小部分频点作为EDGE专用层，采用相对紧密的频率复用方式，并采用跳频；

　　（3）跳频层EDGE开放低的编码方式如MCS1～MCS4，非跳频层EDGE（BCCH层上的PDCH）可开放MCS5～MCS9。

　　3.3　EDGE业务进一步发展后，在高速数据业务热点地区，可采用的频率计划

　　（1）将部分EDCH业务时隙定义在BCCH上，并定义为BCCH不进行跳频；

　　（2）进一步拿出部分频点，定义为EDGE和TCH共享方式。采用较为疏松的频率复用方式，不采用跳频。

　　此外，在实际规划工作中，我们仍可通过合理采用多层网、室内覆盖等方式来提高C/I，改善信道环境，提高网络容量。

4、结束语

　　由于中国政府3G牌照决策的一再拖后，面对不断增长的增值业务和不断涌出的新的多媒体业务，现有的GPRS网络的速率带宽已无法满足用户的需求。运营商需要在不浪费投资的情况下，要对现有的2.5G网络进行不断挖潜，提高速率带宽，EDGE网络一定量的铺设便成了顺理成章的事情。但EDGE网络是叠加网络，其部署要尽量减少对现有网络的影响。本文分析讨论了EDGE网络部署时几个关键问题，对现实的EDGE网络的规划具有一定的指导意义。