本文旨在介紹EDGE優(yōu)于GSM/GPRS的新技術(shù)。
一、調制技術(shù)的革命
以相同干擾受限傳播環(huán)境下、4+1移動(dòng)臺的MMS業(yè)務(wù)為例，傳送同樣一份125kBytes的包含文本、高清晰度圖像和MP3音頻的文件，EDGE只需15秒，GPRS需要50秒；而在1分鐘內，EDGE足可以傳送一份480kBytes的包含文本和視頻錄像的文件。
EDGE的"高速數據吞吐率"主要得益于采用了8PSK（8相鍵控）調制技術(shù)。在2PI調制周期內定義8個(gè)均分的不同相位來(lái)區分每個(gè)傳送符號，而8種不同相位則可表示3個(gè)比特的信息量(000-111)，傳輸速率提高到GSM/GPRS系統采用的GMSK（高斯最小移頻鍵控，為兩相鍵控）的三倍；同時(shí)，結合不同糾、檢錯能力的信道編碼方案，EDGE共提供9種不同的"調制編碼方案--MCS"，較之使用單一調制技術(shù)的GPRS提供的四種"編碼方案--CS"，EDGE可以適應更惡劣、更廣泛的無(wú)線(xiàn)傳播環(huán)境；在相同帶寬內，EDGE最高可以提供6倍于GPRS的數據速率。
9種MCS根據相互之間的相關(guān)特性被分為3組，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)。各組內的幾種編碼方案的結構之間具有相互包含或被包含的關(guān)系，更易于實(shí)現編碼速率的轉換。實(shí)際應用中需要平衡有效信息的傳遞速率和有效的傳遞質(zhì)量?jì)身椧蛩?，傳送有效信息較少而包含較多的冗余糾錯比特的低速信道編碼方案更適用于傳輸質(zhì)量較差的環(huán)境中，如在小區邊界更適宜使用速率偏低的GMSK調制方式下的MCS1-4以補償較差的鏈路質(zhì)量；當傳播條件較好的小區中心區域，可以采用信息速率較高的MCS。
然而，不同于GMSK方式下的恒定調制功率包絡(luò )，8PSK調制功率包絡(luò )是變化的，平均值小于峰值；而移動(dòng)臺測量的網(wǎng)絡(luò )電平以平均功率為準，降低的測量功率會(huì )縮減小區的有效業(yè)務(wù)半徑，從而影響系統的綜合容量；因此為了保證網(wǎng)絡(luò )吞吐率達到理想水平，必須將功率放大器的峰值指標提高至少3dB以抬高平均值。北電網(wǎng)絡(luò )獨有的具有業(yè)界領(lǐng)先線(xiàn)性性能的"8PSK特效功放"產(chǎn)品ePA和HePA無(wú)需一味地抬高峰值功率，前者可以在GMSK和8PSK兩種調制方式下均提供平均值30W的發(fā)射功率，后者可以提供GMSK 60W,8PSK 45W的平均發(fā)射功率，從而確保了小區的有效業(yè)務(wù)覆蓋范圍，系統有效利用率較之競爭企業(yè)的EDGE系統高42%。
二、數據重發(fā)機制的改進(jìn)
EDGE在數據發(fā)送和重發(fā)機制上采用了"鏈路適配"和"增量冗余"功能，數據重發(fā)成功率較之GPRS平均提高10-20%。
鏈路適配功能在不同MCS之間根據實(shí)時(shí)的無(wú)線(xiàn)鏈路質(zhì)量及時(shí)調整最適合的MCS 方案。正常數據塊傳輸正確情況下轉換可以在9種數據速率之間進(jìn)行以獲得傳輸質(zhì)量與吞吐率的最佳平衡。當無(wú)線(xiàn)環(huán)境惡化而導致數據塊錯傳而需重傳時(shí)，編碼速率可以但只能在同一組內的具有包含關(guān)系的幾種MCS之間互相轉換，前后數據塊所攜帶的冗余信息因此具有足夠的相關(guān)性以便于解調；而GPRS沒(méi)有鏈路狀況適配機制，且僅能按照前次CS重發(fā)，因此重發(fā)成功的概率完全被動(dòng)地依賴(lài)于無(wú)線(xiàn)環(huán)境的變化，在多數情況下只會(huì )加重網(wǎng)絡(luò )的負擔、浪費網(wǎng)絡(luò )資源且無(wú)法改善傳輸質(zhì)量而導致不斷重發(fā)、系統效率急劇惡化。
"增量冗余"即EDGE在重發(fā)信息中加入更多的冗余信息從而提高接收端正確解調的概率。當接收端檢測到故障幀時(shí)，GPRS會(huì )刪除收到的故障數據塊，并要求發(fā)送端再次重發(fā)相同的數據塊(使用相同的CS)，即簡(jiǎn)單的混合自動(dòng)重發(fā)請求(HARQ)類(lèi)型一。（HARQ結合了簡(jiǎn)單的前向糾錯機制FEC和接收端只檢錯的自動(dòng)重發(fā)機制ARQ，類(lèi)型一即前后信息伴隨的冗余比特之間沒(méi)有相關(guān)性）得益于同組MCS之間的包容性，EDGE采用的重發(fā)機制實(shí)際上就是全增量混合重發(fā)請求-HARQ類(lèi)型二，即在前后相繼的若干個(gè)數據塊中加入的冗余糾錯比特具有部分相關(guān)性，因此EDGE會(huì )在接收端存儲故障數據塊而不是刪除，發(fā)送端重發(fā)一個(gè)使用同組內不同MCS數據塊，接收端綜合前次故障數據塊中的信息比特、冗余信息，本次信息比特、冗余信息等多方信息進(jìn)行綜合糾、檢錯分析后作相關(guān)解調接收，以"冗余"的信息量提高接收成功率。
另外，數據傳輸的信息窗口大小也是影響數據重發(fā)效率的一個(gè)重要因素。GPRS僅能提供最大值為64的RLC窗口大小，當傳播環(huán)境急劇惡化時(shí)，如快速移動(dòng)環(huán)境下，對于多時(shí)隙能力的MS便會(huì )出現窗口遲后效應，導致大量的重發(fā)現象。EDGE可以提供基于不同時(shí)隙支持能力的MS所分配的時(shí)隙數而定義相應的數據重傳窗口大小，變化范圍從對應于一個(gè)業(yè)務(wù)時(shí)隙的最大64個(gè)RLC塊到對應于8個(gè)業(yè)務(wù)時(shí)隙的1024個(gè)RLC塊，弱化了快速移動(dòng)時(shí)對數據吞吐速率的影響。
三、網(wǎng)絡(luò )實(shí)施方面的考慮
1. GPRS向EDGE的平滑過(guò)渡
分組數據業(yè)務(wù)信道應該可以同時(shí)被EDGE和GPRS業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)共享，允許實(shí)際網(wǎng)絡(luò )中MS滲透率從偏重GPRS平滑地逐步過(guò)渡到偏重EDGE，在不影響話(huà)音業(yè)務(wù)的前提下穩步提高數據吞吐率。分組控制單元PCU通過(guò)識別終端的業(yè)務(wù)支持能力、小區配置、收發(fā)信機TRX支持EDGE 與否，配合BSC結合當前資源使用狀況合理分配分組無(wú)線(xiàn)信道，EDGE MS將被首選分配在支持EDGE的信道上；EDGE MS也可以根據當前服務(wù)小區的支持能力自動(dòng)選擇工作在EGPRS或GPRS（無(wú)EDGE服務(wù)時(shí)）模式下。
2. 增加的數據速率對傳輸網(wǎng)絡(luò )的影響
如何高效率地調整陸地鏈路的時(shí)隙分配也是支持EDGE 引入的更高數據速率的重要考慮因素之一。高速的數據還需網(wǎng)絡(luò )提供相應于空中接口速率的的鏈路承載能力，EDGE需要更新Abis和Agprs等陸地鏈路接口的時(shí)隙分配管理機制。話(huà)音或低速的GPRS CS1/2每TRX業(yè)務(wù)量最大可能映射到2個(gè)64K的PCM時(shí)隙上傳輸；而EDGE每TRX業(yè)務(wù)量最大可能映射到8個(gè)64 K的PCM時(shí)隙上傳輸。
3. 設備支持能力
新的調制技術(shù)和先進(jìn)線(xiàn)性放大技術(shù)要求更換全新的基站收發(fā)信機設備。新的鏈路管理和無(wú)線(xiàn)資源分配機制需要更新BSC能力。EDGE的演進(jìn)雖然不涉及核心網(wǎng)，但配合智能化的核心網(wǎng)可以將EDGE的效能發(fā)揮到極致。
手機等移動(dòng)終端設備也需支持EDGE，截止至2004年上半年已有近二十種支持EDGE的終端設備面世。
四、EDGE全球應用現狀及展望
從過(guò)去及未來(lái)若干年的用戶(hù)發(fā)展分析及預測可以看到，數據用戶(hù)的增長(cháng)速率是話(huà)音用戶(hù)增長(cháng)速率的6-7倍。雖然即將到來(lái)的3G網(wǎng)絡(luò )的巨額投資可能會(huì )淡化GSM運營(yíng)商對EDGE的接受程度，然而在恰當的商業(yè)模式運作之下，EDGE可以為部分運營(yíng)商以精簡(jiǎn)的成本投資換取高容量的寬帶數據服務(wù)而與UMTS系統相輔相成。北美市場(chǎng)由于3G頻段缺乏的限制，促使EDGE成為連接2G（GSM/TDMA）和3G（UMTS）的橋梁；其主要的TDMA運營(yíng)商已決定向GSM轉型并實(shí)施GSM/GPRS/EDGE。而在歐洲3G頻譜雖已具備，但EDGE可以在現有GSM/GPRS覆蓋的基礎上、UMTS全面鋪開(kāi)之前為終端用戶(hù)提供質(zhì)量較好的數據服務(wù)體驗，歐洲各主要運營(yíng)商亦打算將EDGE作為UMTS的有效補充。
至2004年5月中旬，53個(gè)國家的78個(gè)運營(yíng)商已承諾將會(huì )開(kāi)通EDGE，16個(gè)運營(yíng)商已開(kāi)通EDGE的商用網(wǎng)（北美3個(gè)，拉美4個(gè)，歐洲3個(gè)，亞洲2個(gè)）。其中中國香港SUNDAY，美國AWS，法國B(niǎo)ouygues Telecom 等運營(yíng)商同時(shí)擁有3G牌照。2003年11月初第一個(gè)EDGE國際漫游業(yè)務(wù)由泰國AIS和中國香港CSL提供。在中國大陸，也進(jìn)行了EDGE的小范圍試驗。
可以預見(jiàn)，EDGE將在全球范圍鋪開(kāi)覆蓋印跡。
(責任編輯：宋紅偉)
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