作者：趙飛龍  楊慰民

    【摘要】EDGE是第二代移動通信向第三代移動通信平滑演進過渡的解決方案。

    在國內外的運營商中已經有EDGE運用的實例。由于EDGE網絡是一種基于包交換的，可提供多種速率和不同QoS數據業務的網絡，因此EDGE網絡規劃和優化較GPRS單一業務有很大的不同。本文將對EDGE網絡覆蓋、頻率和容量的規劃技術分別展開探討。

    【要害詞】EDGE坎貝爾方法容量規劃覆蓋規劃 頻率規劃

    1  概述

    EDGE（EnhancedDataRatesfor GSM (or Global) Evolution）GSM增強數據率解決方案是第二代移動通信向第三代移動通信平滑演進的過渡解決方案，既可運用于GSM網絡也可運用于IS136網絡。它包括了增強電路域數據業務（ECSD）和增強GPRS（EGPRS）兩種技術。由于目前中國移動的數據網是基于GPRS技術的，因此下述的討論主要圍繞著EDGE中的EGPRS技術。

    作為GPRS/HSCSD的進化，在EDGE中由于采用了以下技術，使得EDGE能夠在同樣的200K帶寬上提供更高的速率和性能。

    8-PSK調制解調。每一個符號上調制了三個比特，相比于GPRS數據速率可提高近三倍，理論上單時隙最高可達到59.2kbps的應用層數據傳送速率。

    多種編碼方式（MCS1~9）。9種不同的編碼方式中采用不同的冗余數據，從MCS1到MCS9冗余數據逐漸減少，MSC9的傳輸效率最高。9種編碼方式分別屬于不同的家族A、B和C。多種編碼方式可提供并且支持更多的業務類型，實現服務多樣性。

    鏈路自適應（LA）。在EDGE中，系統會根據當前鏈路的性能特點，選擇最合適的MCS，能克服信號的慢衰落，從而提高當前信道的吞吐量。

    遞增冗余重傳（IR）。通過在需要的時候重傳采用不同打孔的相同數據，使數據能夠在接收端被正確還原。IR是為了增強鏈路性能（能克服信號的快衰落），在物理層采用的一種技術。工作于應答模式下的RLC層。在IR中使用到三種要害技術：打孔、存儲和軟合并。

    動態ABIS技術。為了節省地面傳輸資源，建立一個共有的Abis時隙池，為同一個基站中所有鏈路共享。鏈路建立時，根據MCS編碼方案需要的實際大小動態分配。

    在EDGE中引入了QoS的概念，LLC層和RLC層的包調度可基于客戶優先級和應用（時延敏感和時延不敏感）來安排，QoS分為：金、銀、銅和“盡力而為”四個等級。

    EDGE網絡可提供多種速率、不同QoS的數據業務，在帶寬上已經可支持CS16、CS64、PS64、PS128、PS384等多項3G業務（但由于技術上的原因，EDGE網絡仍只局限于目前GPRS能支持的業務。對于實時業務，EDGE還不能提供支持）。因此EDGE網絡的規劃和優化較GPRS單一業務有很大的不同。下面將初步探討一下EDGE網絡的規劃技術。

    2  覆蓋規劃

    覆蓋規劃是通過對上下行鏈路的分別計算，確定單個小區的覆蓋范圍，從而確定滿足指定地區信號覆蓋的基站數。

  　  （1）

    　   （2）

    其中：

    對于EDGE網絡來說，接收機的接收功率計算公式如下：

    接收機接收功率＝發送機輸出功率－EDGE中Back-off值－發送端的合路器、濾波器損耗－發送端的跳線、接頭、饋線等損耗＋發送端的天線增益－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。接收機接收功率只有大于接收機靈敏度，數字信號才能被正確檢測。

    其中：

    EDGE中Back-off值是為提高數據速率EDGE中使用8PSK(8相移鍵控)調制方式。與GMSK相比，在8PSK 中輸出功率隨輸入功率變化，平均值和峰值之間有2 dB ~4dB(bacKOFf)差異。

    由于輸出功率的線性要求，需要預留出一定的余量（backoff）以避免功放達到飽和而使輸出失真。由于backoff的存在，在進行EDGE鏈路預算時，TXPower 應該是最大功率減去backoff。通常backoff 取值為3.2 dB。

    遞增冗余重傳增益通常取值為2dB。

    EDGE能夠提供多種速率數據業務，不同的業務對接收機靈敏度的要求不同，這個特點決定了EDGE覆蓋規劃與GSM的不同之處。進行EDGE覆蓋規劃的時候需要充分考慮各種速率的要求，進行獨立規劃。從上面的公式可以看到，對于不同的速率的數據業務，影響接收端信號功率，變量為路徑損耗。

    根據Okumura-Hata模型，路徑損耗和傳播距離關系：

   　 （3）

    其中：

    因此，不同速率的數據業務，其覆蓋范圍也不同，相對于MCS5的EDGE覆蓋圖如圖1所示。

    圖1  相對于MCS5的EDGE覆蓋圖

    3頻率規劃

    頻率規劃的目標是在給定的頻率集范圍內，根據頻率分配的原則，分配最優的頻率，以達到最小的網內干擾，實現最好的通話質量。

    其中：

    通過上述可以計算得知某處的載頻干，從而可由式，來計算得該處的值。從而來間接獲得該處可能的最大數據傳送速率。

    從圖2可以看到越高的MCS方式需要越強的C/I，也就是抗干擾的能力越弱。為獲得較好的性能，通常EDGE網絡要求有15dB以上的載干比。寬松的復用模式意味著較小的干擾，從而提供良好的系統性能，但是需要更寬的頻帶，頻譜利用率低。

    圖2  載干比與時隙吞吐量的關系圖

    4  容量規劃

    EDGE網絡的容量規劃，通常是根據覆蓋規劃的單小區覆蓋面積和數據業務的分布密度來估算單小區的每種數據業務話務量，通過將等效轉換的方式將多種業務的話務量折算為一個值，最后根據輸入的GoS值和愛爾蘭B公式來計算得需要的信道數。

    傳統的愛爾蘭B公式只適用于基于電路交換的業務和單一類型的業務。EDGE網絡可支持多種速率的數據業務，因此采用愛爾蘭B公式或其改良公式來估算EDGE網絡的話務量將產生較大的誤差。目前在對混合數據業務的研究方法中，坎貝爾方法是一種應用較多、且仿真效果較好的方法。

    坎貝爾方法：

    坎貝爾方法的特點：

    （1）根據相同的GoS，不同的業務計算得的信道數可能有所不同。

    （2）在相同的信道數的情況下，不同的業務可能有不同的GoS。

    （3）理想情況下，不同的業務需要不同的信道數。

    在實際的網絡規劃中，坎貝爾方法是建立在先驗知識的基礎之上的，因此影響坎貝爾方法的準確性是選擇一個具有代表性的業務，獲知網絡中該業務需要的信道數，并以次來代表總體信道數。在EDGE網絡中，一般以MCS5業務為代表。

    5  小結

    EDGE網絡規劃的復雜性來自EDGE網絡是一種基于包交換的，可提供多種速率和不同QoS數據業務的網絡。與GSM網絡規劃不同的是，在EDGE網絡中，網絡的容量、質量和覆蓋三因素相互影響，因此在規劃時需同時考慮。

    為提供好的時隙吞吐率就要采用高的MCS編碼方案，同時高的MCS編碼方案覆蓋范圍則相對要小，可支持的用戶數也越少；為增大覆蓋范圍，要采用較低的MCS編碼方案，而在相同的MCS編碼情況下，時隙吞吐率則隨距離增大而下降；為支持更多的用戶，加大了上行噪聲，而減小了覆蓋范圍，同時每用戶的時隙吞吐率也隨著下降，傳輸時延也加大。

    然而盡管如此，EDGE網絡中三因素的互相影響并不像CDMA網絡那么明顯。在實際網絡規劃中，為減輕規劃的復雜程度，通常以MCS5為代表，分別對容量、頻率和覆蓋進行規劃。

    參考文獻

    【1】楊慰民,周猛.GPRS無線網絡規劃初析[M]. 移動通信,2001.

    【2】AndreaGoldsmith.WIRELESS COMMUNICATIONS[M]. Cambridge University Press ,2005.

    【3】SamuelCYang. CDMA RF System Engineering[M]. ARTECH HOUSE, INC. 1998. ★

    作者簡介：

    趙飛龍：2003年畢業于南京郵電學院通信與信息系統專業并獲得碩士學位，現為福建移動通信有限責任公司福州分公司工程師，主要研究方向為無線通信網絡規劃與優化技術。

    楊慰民：1998年畢業于東南大學通信與信息系統專業并獲得博士學位，現為福建移動通信有限責任公司發展計劃部高級工程師，主要研究方向為無線通信網絡規劃與優化技術。