Основы технологии EDGE

EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution) – технология, разработанная для увеличения скорости передачи данных в радиоканале, которая предусматривает замену вида модуляции: Гауссовой ЧММС на 8-ФМ. Это позволяет при сохранении символьной скорости передачи в радиоканале 271 кбит/с повысить скорость передачи данных в 3 раза, т.к. сигнал 8-ФМ имеет 8 позиций и каждая из них соответствует комбинации из 3-х бит (рис. 1). В технологии EDGE появляются новые каналы передачи данных E-TCH (Enhanced Traffic Channel), скорости которых равны 28,8; 32 и 43,2 кбит/с в одном ВИ. В сочетании с избыточным кодированием и использованием нескольких TS достигаются скорости передачи данных до 400 кбит/с.

Диаграмма сигналов при 8-ОФМ

Рис. 1. Диаграмма сигналов при 8-ОФМ

Модуляция 8-ФМ имеет меньшую помехозащищенность, чем Гауссова ЧММС, в связи с этим ее следует применять в каналах со значительным 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. Исходя из этого, в сетях GSM – EDGE организуют адаптивное изменение скорости передачи в соответствии с вариациями характеристик канала связи. В сетях с пакетной коммутацией GPRS + EDGE (EGPRS) используют специальные схемы модуляции и кодирования (Modulation & Coding Scheme, MCS), что позволяет вести передачу с оптимальной скоростью. На текущий момент разработаны 9 MCS, разбитых на 3 семейства (табл. 1).

          Во время начала сеанса связи BSC осуществляет выбор семейства 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. Скорость передачи данных при этом уменьшают 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. В EDGE появляются новые технологии, которые оптимизируют пропускную способность данных для каждого радиосоединения. Основные изменения связаны с уточнениями в системе контроля качества. Можно отметить, что управление качеством соединения является общим термином для методов адаптации надежности радиолинии изменяющемуся качеству канала. Управление качеством соединения объединяет адаптацию соединения (LAlinkadaptation) и возрастающую избыточность (IRincrementalredundancy).

                             Таблица 1

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 EDGE используют повторную передачу ошибочно принятых блоков. Этот механизм называют запросом автоматического повторения (ARQ – automatic repeat request). EDGE применяют расширенный вариант ARQ, получивший название ARQ с возрастающей избыточностью (IR). Вначале всю информацию кодируют сверточным кодом со скоростью 1/3. Затем код перфорируют к определенной скорости передачи по радиоканалу. В схеме с IR сначала посылают блоки с низкой скоростью, а затем постепенно повышают скорость передачи, если декодирование прошло успешно и без повтора блоков. Если при приеме блока зафиксированы ошибки, производят запрос на повторную передачу блока с изменением скорости передачи со сменой схем перфорирования. Поскольку повторная передача объединена с предварительно переданными блоками, то при применении более низкой скорости передачи упрощается декодирование. При сильной избыточности кодирования будет низкая результирующая скорость передачи и увеличится задержка. Выбор начальной модуляции и кодовой скорости базируется на постоянных измерениях качества соединения. Если бы при повторной передаче применяли схемы кодирования из другого семейства, то необходимо было бы заменять сегменты повторных и новых RLC блоков.

          Указанные в табл.1 модуляционно-кодирующие схемы (MCS) относятся к 1-му этапу внедрения технологии EDGE. На следующем этапе развития технологии EDGE2 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. 2 размещены данные, относящиеся к технологии EGPRS2.

          На рис. 2 представлено созвездие сигналов 16-КАМ.

                                                                       Таблица 2.

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

Созвездие сигнала 16-КАМ

Рис. 2.  Созвездие сигнала 16-КАМ

Сети EGPRS при миграции на пакетный интерфейс Iu между SGSN и BSC и расширенными функциями BSC называют GERAN – GSM EDGE Radio Access Network.

Яндекс.Метрика