EGPRS技术特点及建网中的典型问题研究

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1、EGPRS技术特点及建网中的典型问题研究刁兆坤 内容提要：该文结合EGPRS系统的技术特点就EGPRS建网中的典型问题进行了详细介绍，并对建网后对现有网络的影响及存在问题进行了分析和讨论。 一、 概论近年来，我国EGPRS应用正日益引起人们的关注，其应用背景主要是：中国移动和中国联通在2G数据业务方面的竞争，由于GPRS承载速率明显低于CDMA 1X，中国联通推出的基于CDMA 1X“互动视界”等高速无线上网业务，使中国移动基于GPRS的WAP等业务陷入了僵局，“互动视界”仅三个月就发展了300万用户，几乎是“移动梦网”两年的业绩。为了应对CDMA 1X的竞争压力，中国移动从2004年开始考虑

2、在GSM网络上引入EGPRS。EGPRS是一种从GSM到3G的过渡技术，主要是在GSM系统中采用了新的调制和编码方式，即最先进的多时隙操作和8PSK调制技术。理论上EGPRS单时隙提供的数据速率是GPRS的4倍。如果捆绑使用8个时隙，最大数据速率可达473kbit/s。由于8PSK可将现有GSM网络采用的GMSK调制技术的信号空间从2扩展到8，从而使每个符号所包含的信息是原来的4倍。这种速率可支持如：互联网浏览、视频电话会议和高速电子邮件等多种业务，即在3G网络商业化之前为用户提供多媒体通信。二、 EGPRS技术特点 EGPRS无线接口主要参数如图1所示：图1 EGPRS无线接口主要参数EGP

3、RS的目的是为了在现有蜂窝系统中提供更高的比特率。为了提高总的比特率，引入了多电平调制方式（8-PSK调制）。它能提供更高的比特率和频谱效率。GSM系统中使用的GMSK的调制方式也是EGPRS的调制方式的一部分。两种调制方式的符号率都是271kbit/s，因此，每时隙的总比特率分别为22.8kbit/s(GMSK)和69.6 kbit/s (8-PSK) 。8-PSK 用于用户的数据信道，GMSK调制用于GPRS的200kHz载波上的所有控制信道。最小移频键控（MSK）是保持相位连续，一种调制指数的特殊频率键控形式。GMSK的调制方式是高斯最小移频键控，是在最小移频键控（MSK）之前加了高斯滤

4、波器的一种调制方式。由于MSK频带利用优于FSK，也稍优于2PSK，它的抗噪声性能相当于2PSK，而且它的同步恢复也比较方便，因此，MSK方式得到了广泛重视和应用。对于EGPRS，采用了频谱利用率更高的8PSK调择方式，8PSK频谱利用率为2PSK的3倍，其移相键控信号矢量与2PSK、4PSK的对比如图2所示：图2 EGPRS移相键控信号矢量与2PSK、4PSK的对比图8-PSK的调制方式不同于GMSK（恒定的）调制方式。从网络运营的角度看，具备EGPRS功能的收发信机必须与标准的收发信机相一致，即EGPRS收发信机的性能应该满足发送频谱和热耗的要求，当高功率的EGPRS收发信机在发送一8-P

5、SK的信号时，必须降低其平均发射功率，即比采用GMSK调制方式时的平均功率降低2dB5dB。EGPRS的物理层的许多参数与GSM相同。载波间隔为200kHz，时隙结构也与GSM相同。在TDMA系统中，所有的数据都是以突发的形式发送的，因此也可以认为是一个个的小“数据包”。这些业务的特性由无线资源分配方式来决定，可以是分配给连续的使用，也可以是按需分配。显然，采用按需分配方式时无线资源利用率要高得多。当然，尽管EGPRS使用了GSM的载频带宽和时隙结构，但并不意味着它仅限于用在GSM系统中。相反，它是一个通用的空中接口，可以高效地提供高速数据业务。三、 EGPRS与GPRS、CDMA 1X的比较

6、EGPRS 载频支持GPRS和话音，每个载频的容量可以根据话音/GPRS/EGPRS的不同容量要求进行分配共享。EGPRS的抗干扰能力比GPRS低，对现有GSM网络的优化有利于EGPRS数据速率的提高。EGPRS MCS9对C/I要求比CS4高，同等C/I条件下，EGPRS的速率较CS3/4更高。CDMA 1X系统采取码分多址方式，一个载频带宽为1.228MHz，手机在一般无线环境下速率可以到达120kbps左右。GSM/EGPRS是时分系统，一个载频带宽为200kHz。实际数据速率与手机时隙捆绑能力（目前终端最大支持4个下行时隙或2个上行时隙捆绑）和小区无线环境有关，在经过优化的无线环境下，

7、小区的特定范围内可提供与1X相当的速率。表1显示了三种网络能提供的理论下载速度和目前的实测速度，其中GPRS CS4 是8时隙下行理论速度是171kbps；EGPRS MCS9终端支持4个下行时隙的理论速度列为236kbps；如果是支持8时隙的终端，则其理论速度可达473kbps。表1 EGPRS与GPRS、CDMA 1X理论传输速度与实测速度对比网络类型下行理论速度下行实测速度GPRS CS4171kbps70kbps左右EGPRS MCS9236kbps170kbps左右CDMA1X153.6kbps120kbps左右四、 EGPRS建网中的典型问题研究1. EGPRS的覆盖区域设计EGP

8、RS网络与GPRS网络是基于同一个GSM网络平台，但EGPRS与GPRS相比在应用场合上不一样：GPRS提供的是中低速率的服务，适合对数据速率要求不高的地区；EGPRS提供的是中高速率的服务，适合对数据速率要求较高或数据吞吐量较大的地区。在EGPRS网络建设的初期，着重考虑有潜在EGPRS业务需求的地区，例如城市市区、大中型企业、高校、机场、中大型车站、热点基站小区等；在建设中期，可以根据各个地区数据业务发展情况，做统计分析，逐步由中心向周边扩展。EGPRS的数据业务的市场发展和网络演进策略而言，从网络规划角度看，除了考虑原有GRPS用户的增长情况外，还要留意的是EGPRS引入后对网络变化的影

9、响，并结合实际情况对未来13年的GPRS网络覆盖有通盘考虑。具体而言，对EGPRS的覆盖区域设计策略可以考虑分为三个步骤来考虑：第一步，EGPRS部署的初级目标，是实现重点城市和密集市区的基本连续覆盖。通过对一定比例的小区开启EGPRS功能，初期开启EGPRS和GPRS共用信道，未来将考虑使用NCCR功能（网络控制的小区重选功能）提高覆盖能力。NCCR功能将终端切换到更合适的小区，从而实现更快更好的小区重选，提升了GPRS/EGPRS用户的服务质量。第二步，EGPRS部署的中级目标，完成超过90%城区的小区开启EGPRS功能，对于热点地区开启EGPRS专用载频。EGPRS和GPRS共用信道，逐

10、步启用NCCR功能，提升深度覆盖性能，逐步加强优化工作，保证较高的网络性能。第三步，EGPRS部署的高级目标，即需要覆盖的区域实现全覆盖，EGPRS和GPRS共用信道，热点地区EGPRS开启专用EGPRS载频，在保证第二步网络性能的基础上，全面提升覆盖区的EGPRS网络性能。2EGPRS的频率规划EGPRS的技术特点决定了EGPRS在只有干扰较小的无线环境里，才能支持高速率的数据传输，充分发挥EGPRS的优势，也就是说对频率规划质量的要求更高了；同时，EGPRS网络是基于GSM网络平台，与GSM的语音业务、GPRS数据业务共用现有GSM频率资源。在做频率规划的时候有如下原则：（1）不影响现有的

11、GSM网络基本语音业务。（2）尽量减少网内频率干扰。（3）和GSM网络频率规划综合考虑。（4）若使用GSM网频点分配中的BCCH频点，需要和不使用比较孰优孰劣。（5）在允许的情况下，开通EGPRS的小区不单独分配一个频点，而与语音业务共用频点。在做频点规划的时候，还需要针对不同厂家的设备，进行特殊考虑，例如有的厂家设备不能将EGPRS业务和语音业务共用一个频点。在EGPRS无线网络中，越高的数据速率需要越强的C/I，也就是抗干扰的能力越弱。为获得较好的性能，至少能达到MCS5编码速率，通常要求有15dB以上的载干比。宽松的复用模式意味着较小的干扰，但是需要更宽的频带，频谱利用率会下降。如果将P

12、DCH配置在BCCH频点上，或者进行独立的频率规划，理论上在上下行方向没有新增干扰，但前者在BCCH没有备份载频的情况下无法提供足够安全性，后者对网络带宽产生浪费。3. EGPRS时隙配置现网既要考虑能提供较高质量的GPRS业务，保持GPRS业务的良好增长，还要考虑在开启EGPRS之后会进一步增加静态信道数。l 时隙总数：时隙总数为静态时隙数和动态时隙数之和。普通小区可按照4个左右时隙配置，对于少数数据重点保障或热点小区，可以配置到8个时隙。此部分小区可由各个地区结合实际确定；l 静态时隙数：建设方案中的取值参考当前小区忙时PDCH占用数设置。工程后根据业务发展和信道占用和拥塞情况进行优化调整

13、。4. EGPRS信道配置（1）采用EGPRS相对优先策略：l EGPRS信道设置为相对优选信道；l GPRS业务可以占用EGPRS信道，如果有EGPRS用户登陆，GPRS业务能够迁徙出EGPRS信道。（2）EGPRS信道占用频点选择：在初期要根据开通区域范围，考虑使用非BCCH频点或者BCCH频点。5.基站Abis口数量引入EGPRS后一般会增加12个E1的传输链路，现有基站传输主要满足的是话音业务和中低速率数据业务，在采用信令压缩的时候，1个E1能满足12个TRX，不采用信令压缩的时候，能满足10个TRX，引入EGPRS以后，建议采用非信令压缩的方式传输。各厂家的设备对Abis的传输需求可

14、能有不同的算法，主要的区别在于PD C H对64K时隙的利用率、信令上，和语音相结合计算基站的Abis口需求。典型计算公式如下：基站E1数=ROUNDUP(话音时隙*1/4+EDGE时隙数*3/4+C3C4时隙数*1/2+n个RSL)/30)。五、 EGPRS建网后存在的主要问题分析1、EGPRS开启对现网容量的影响因为支持EGPRS的信道将同样适用于标准的2G业务，而且EGPRS、GPRS和GSM业务之间不需要固定的信道分配。引入EGPRS后，基站将有两种收发信机，即标准GSM收发信机和EGPRS收发信机，每个物理信道（时隙）都可以看成是以下几种信道：A. GSM语音和电路交换数据(CSD)

15、；B. GSM分组数据(GPRS)；C.分组数据(GPRS和EGPRS)。标准的GSM收发信机只支持上面前两种信道类型，而EGPRS则支持所有种类的信道。物理信道可以根据需要在基站动态定义，例如，如有许多语音用户正在通话，就需增加第一种信道的数量，但这会减少GPRS和EGPRS信道的数量。因此要强调的是，为了避免把信道分成静态组合，信道的管理过程应该是自动的。如果将信道分成静态的组合的话，不但会严重降低信道的利用率，还会使网络运营商同对一个费时、费力的分组问题。从运营商角度看，以上的结论将使之能够无缝地推出新的EGPRS业务，支持EGPRS的基站硬件的部署可以成为普通的网络扩展和提高容量的一部

16、分。这样来看，引入EGPRS后对话音容量没有任何不利的影响，对于数据业务来说，EGPRS与GPRS系统之间的切换所带来的额外开销相比较引入EGPRS所带来的传输速率的提高所带来的容量的提升这两点相加到底是增量还是减量还需要由实验数据来得出。下面，我们同样分情况来讨论一下不同策略下的影响程度。（1） 新开辟频点引入EGPRS信道以上所指的引入EGPRS后对话音容量没有任何不利的影响是指不新开辟频点的情况下，如果新开辟频点来作为EGPRS的专有频点，则这些频点的复用度要比TCH频点的复用度小。如果在不加大当前TCH频点复用度的情况下规划新的复用度大的EGPRS频点，则每个小区所能配置的最大载频数必

17、定要比开辟EGPRS频点之前所能配置的最大载频数要少，这样在基站密度不是很高的地区很可能造成极限配置无法满足话务量需求的现象，从而影响了网络容量。（2） 在BCCH频点引入EGPRS信道这样虽然不会出现影响话音容量，但是这种配置方法确会影响EGPRS系统的容量，因为只有1个频点可供EGPRS使用。2、EGPRS开启对现网质量的影响我们分情况来讨论一下不同策略下的影响程度：（1） 新开辟频点引入EGPRS信道这样可以开通跳频的功能，从而可以带来跳频增益。但这样的弊端也是显而易见的：需要重新进行对全网的频率规划，且规划难度增加；EGPRS频点的复用程度也不够小，无法获得更好的载干比；造成TCH频点

18、的复用度更大，从而造成全网干扰的提升，整网质量的下降。（2） 在BCCH频点引入EGPRS信道因为BCCH信道所在的频点的无线环境要优于TCH信道所在的频点（因为BCCH频点的复用方式要宽松许多），所以EGPRS可以从BCCH频点得到更高的载干比。反之，因为BCCH频点的相互隔离度比较大，引入EGPRS信道后对邻频以及同频的干扰也几乎可以忽略。又因为无需重新进行频率规划，即省事也对全网也没有影响。3、EGPRS开启对网络后期建设和网络维护的影响随着我们的GPRS数据业务的增加，必然会增加静态PDCH的配置，保证GPRS业务的正常使用，这样会减少动态PDCH的配置比例，而静态PDCH不能转化为T

19、CH，会引起语音业务信道减少，造成一些小区拥塞，可能到时需要扩容。当手机位置更新时，对于GPRS手机需要增加GPRS重新附着，必然会占用BCCH和SDCCH信道，会相应增加信道负荷，有可能引起拥塞，到时根据情况需要调整信道的配置。对于一些本身信道数较少的基站，这部分基站如进行GPRS数据业务，必然会引起TCH信道数更少。在城市区域，随着后期GPRS用户业务的增加，对于目前话务量本身就较大的基站，可能需要扩容，以满足GPRS业务的发展。具体的发展需要根据后期的业务增加量来进行配置。六、 结束语EGPRS作为GPRS到第三代移动通信的过渡技术方案，采用现有的GSM频率外，同时还利用了大部分现有的GSM设备，只需对网络软件及硬件做一些较小的改动，就能够使运营商向移动用户比较高性能的数据业务。在部署EGPRS业务时，从整体规划的角度如何考虑提高用户对数据业务的感知度，需要对于EGPRS网络涉及的每个环节，从端到端的规划思路出发做好EGPRS的整体部署工作，从规划初期制定比较完善的网络发展策略，在具体规划的每个细节结合用户的感知度，从而体现整体规划的实际效益。