4.10. Технология edge – переход к imt2000-sc

Для увеличения скорости передачи данных в радиоканале предназначена технология EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution), предусматривающая замену вида модуляции: Гауссовой ЧММС на 8-ФМ. Это позволяет при сохранении символьной скорости передачи в радиоканале 271 кбит/с увеличить скорость передачи данных в 3 раза, поскольку сигнал 8-ФМ имеет 8 позиций и каждая из них соответствует комбинации из 3-х бит (рис. 4.25). В результате появляются новые каналы передачи данных E-TCH (Enhanced Traffic Channel) со скоростями 28,8, 32 и 43,2 кбит/с в одном ВИ, которые в сочетании с избыточным кодированием и технологией GPRS достичь скоростей до 400 кбит/с.

Рис. 4.25. Диаграмма сигналов при 8-ОФМ

Модуляция 8-ФМ обладает меньшей помехозащищенностью, чем Гауссова ЧММС, поэтому ее следует использовать в каналах с высоким отношением сигнал/помеха. Если при скорости передачи в одном ВИ 9 кбит/с требовалось защитное отношение сигнал/помеха в 9 дБ, то при применении 8-ФМ необходимое защитное отношение возрастает до 15 – 17 дБ. Поэтому в сетях GSM – EDGE обеспечивают адаптивное изменение скорости передачи в соответствии с вариациями характеристик канала связи. В сетях с пакетной коммутацией GPRS + EDGE (EGPRS) применяют специальные схемы модуляции и кодирования MCS (Modulation & Coding Scheme) , что позволяет вести передачу с оптимальной скоростью. К настоящему времени определены 9 MCS, разбитых на 3 семейства (табл.4.2).

В начале сеанса связи контроллер выбирает семейство и определяет оптимальную скорость в канале. Если в процессе работы передача, например, с MCS-9 идет с ошибками из-за ухудшения качества радиоканала, то при повторной передаче блока будут использованы схемы с более помехоустойчивым кодированием и модуляцией из того же семейства: MCS6 и MCS3. При этом скорость передачи данных снижают в 2 и 4 раза соответственно.

Фактически данный процесс есть адаптация скорости передачи данных к качеству канала. Протокол управления радиолинией EDGE – RLC имеет некоторые отличия от соответствующего GPRS протокола. Новые технологии, введенные EDGE, оптимизируют пропускную способность данных для каждого радиосоединения. Основные изменения связаны с уточнениями в системе контроля качества. Можно сказать, что управление качеством соединения является общим термином для методов адаптации надежности радиолинии изменяющемуся качеству канала. Управление качеством соединения объединяет адаптацию соединения (LA – link adaptation) и возрастающую избыточность (IR – incremental redundancy).

Таблица 4.2

Схемы модуляции и кодирования	Модуляция	Максимальная скорость передачи данных, кбит/с	Скорость кодирования	Семейство
MCS-9	8-ОФМ	59,2	1,0	А
MCS-8		54,4	0,92	А
MCS-7		44,8	0,76	В
MCS-6		29,6/27,2	0,49	А
MCS-5		22,4	0,37	В
MCS-4	ГЧММС	17,6	1,0	С
MCS-3		14,8/13,6	0,8	А
MCS-2		11,2	0,66	В
MCS-1		8,8	0,53	C

В EGPRS применяют повторную передачу ошибочно принятых блоков. Этот механизм называют запросом автоматического повторения (ARQ – automatic repeat request). EGPRS использует расширенный вариант ARQ, получивший название ARQ с возрастающей избыточностью (IR). Изначально всю информацию кодируют сверточным кодом со скоростью 1/3. Далее код перфорируют к определенной скорости передачи по радиоканалу. В схеме с IR сначала посылают блоки с низкой скоростью, а далее постепенно увеличивают скорость передачи, если декодирование прошло успешно и без повтора блоков. Если при приеме блока выявлены ошибки, формируют запрос на повторную передачу блока с изменением скорости передачи с изменением схем перфорирования. Так как повторная передача объединена с предварительно переданными блоками, то при использовании более низкой скорости передачи облегчается декодирование. При значительной избыточности кодирования получится низкая результирующая скорость передачи и возрастает задержка. Выбор начальной модуляции и кодовой скорости основан на постоянных измерениях качества соединения. Если бы при повторной передаче использовали схемы кодирования из другого семейства, то нужно было бы заменять сегменты повторных и новых RLC блоков.

Приведенные в табл.4.2 модуляционно-кодирующие схемы (MCS) относятся к 1-му этапу внедрения технологии EDGE. На втором этапе развития технологии EGPRS2 семейства А и В дополнены более высокими скоростями передачи с использованием модуляции 8-ОФМ, 16-КАМ и 32-КАМ (3GPP TS 45.001, v.7.5 – 2007-08). При этом различают схемы модуляции и кодирования в направления вниз (DAS и DBS) и вверх (UAS и UBS). В табл.4.3 размещены данные, относящиеся к технологии EGPRS2.

Таблица 4.3.

Схемы модуляции и кодирования	Модуляция	Максимальная скорость передачи данных, кбит/с	Скорость кодирования	Семейство
DAS-12	32-КАМ	98,4	0,96	B
DAS-11		81,6	0,80	А
DAS-10		65,6	0,64	В
DAS-9	16-КАМ	54,4	0,68	А
DAS-8		44,8	0,56	В
DAS-7	8-ОФМ	32,8	0,54	B
DAS-6		27,2	0,45	А
DAS-5		22,4	0,37	В
DBS-12	32-КАМ	118,4	0,98	A
DBS-11		108,8	0,91	А
DBS-10		88,8	0,72	A
DBS-9	16-КАМ	67,2	0,71	B
DBS-8		59,2	0,60	А
DBS-7		44,8	0,47	В
DBS-6	4-ОФМ	29,6	0,63	А
DBS-5		22,4	0,49	В
UAS-11	16-КАМ	76,8	0,95	А
UAS-10		67,2	0,84	В
UAS-9		59,2	0,71	А
UAS-8		51,2	0,62	A
UAS-7		44,8	0,55	B
UBS-12	32-КАМ	118,4	0,96	A
UBS-11		108,8	0,89	А
UBS-10		88,8	0,71	A
UBS-9	16-КАМ	67,2	0,70	B
UBS-8		59,2	0,60	А
UBS-7		44,8	0,46	В
UBS-6	4-ОФМ	29,6	0,62	А
UBS-5		22,4	0,47	B

Форматы созвездий модуляции 16-КАМ и 32-КАМ приведены в табл. 4.4 и.4.5.

Таблица 4.4

Модулирующие биты d4i, d4i+1, d4i+2, d4i+3	Символ 16-КАМ si
	I	Q
(0,0,0,0)
(0,0,0,1)
(0,0,1,0)
(0,0,1,1)
(0,1,0,0)
(0,1,0,1)
(0,1,1,0)
(0,1,1,1)
(1,0,0,0)
(1,0,0,1)
(1,0,1,0)
(1,0,1,1)
(1,1,0,0)
(1,1,0,1)
(1,1,1,0)
(1,1,1,1)

Таблица 4.5.

Модулирующие биты d5i, d5i+1, d5i+2, d5i+3, d5i+4	Символ 32-КАМ si
	I	Q
(0,0,0,0,0)
(0,0,0,0,1)
(0,0,0,1,0)
(0,0,0,1,1)
(0,0,1,0,0)
(0,0,1,0,1)
(0,0,1,1,0)
(0,0,1,1,1)
(0,1,0,0,0)
(0,1,0,0,1)
(0,1,0,1,0)
(0,1,0,1,1)
(0,1,1,0,0)
(0,1,1,0,1)
(0,1,1,1,0)
(0,1,1,1,1)
(1,0,0,0,0)
(1,0,0,0,1)
(1,0,0,1,0)
(1,0,0,1,1)
(1,0,1,0,0)
(1,0,1,0,1)
(1,0,1,1,0)
(1,0,1,1,1)
(1,1,0,0,0)
(1,1,0,0,1)
(1,1,0,1,0)
(1,1,0,1,1)
(1,1,1,0,0)
(1,1,1,0,1)
(1,1,1,1,0)
(1,1,1,1,1)

При передаче с коммутацией каналов EDGE позволяет реализовать вариант ECSD – Enhanced Circuit Switched Data. В ECSD существующие протоколы передачи данных с коммутацией каналов сохраняют настолько, насколько это возможно. Используют 4 существующие и 3 новые EDGE схемы канального кодирования. При этом скорость передачи данных на радиоинтерфейсе меняется от 3,6 до 38,8 кбит/с.

ECSD поддерживает как существующие, так и новые речевые кодеки. При переходе от классической GSM к третьему поколению появились адаптивные многоскоростные кодеки AMR – adaptive multi rate codec. При передаче речевого сигнала в диапазоне 150 – 3500 Гц их относят к классу узкополосных кодеков AMN NB (narrow band). Использование ECSD позволяет предложить услугу передачи речи улучшенного качества с применением широкополосных WB (wide band) AMR кодеков. При этом речевой сигнал передают в полосе 50 – 7000 Гц. В табл.4.6 приведены характеристики кодеков, поддерживаемых ECSD.

Таблица 4.6.

Типы кодеков	Биты на речевой кадр	Скорость кода в канале с ГЧММС		Скорость кода в канале с 8-ОФМ
		FR	HR	FR	HR
GSM FR	260	0,57
GSM HR	112		0,49
EFR	244	0,54
AMR NB 12,2	244	0,54			0,36
10.2	204	0,45			0,30
7,95	159	0,35	0,70		0,23
7,4	148	0,32	0,65		0,22
6,7	134	0,29	0,59		0,20
5,9	118	0,26	0,52		0,17
5,15	103	0,23	0,45		0,15
4,75	95	0,21	0,42		0,14
AMR WB 23,85	477			0,35	0,70
23,05	461			0,34	0,67
19,85	397	0,87		0,29	0,58
18,25	365	0,80		0,27	0,53
15,85	317	0,70		0,23	0,46
14,25	285	0,63		0,21	0,42
12,65	253	0,55		0,18	0,37
8,85	177	0,39		0,13	0,26
6,60	132	0,29		0,10	0,19

Сети EGPRS с переходом на пакетный интерфейс Iu между SGSN и BSC и расширенными функциями BSC называют GERAN – GSM EDGE Radio Access Network. Так осуществляют эволюцию сетей GSM в сети IMT2000-SC.

1 На рис. 4.23 показаны процедуры GPRS вызовов в сети UMTS.

73