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 | 0,57 | ||||
GSM HR | 0,49 | ||||
EFR | 0,54 | ||||
AMR NB 12,2 | 0,54 | 0,36 | |||
10.2 | 0,45 | 0,30 | |||
7,95 | 0,35 | 0,70 | 0,23 | ||
7,4 | 0,32 | 0,65 | 0,22 | ||
6,7 | 0,29 | 0,59 | 0,20 | ||
5,9 | 0,26 | 0,52 | 0,17 | ||
5,15 | 0,23 | 0,45 | 0,15 | ||
4,75 | 0,21 | 0,42 | 0,14 | ||
AMR WB 23,85 | 0,35 | 0,70 | |||
23,05 | 0,34 | 0,67 | |||
19,85 | 0,87 | 0,29 | 0,58 | ||
18,25 | 0,80 | 0,27 | 0,53 | ||
15,85 | 0,70 | 0,23 | 0,46 | ||
14,25 | 0,63 | 0,21 | 0,42 | ||
12,65 | 0,55 | 0,18 | 0,37 | ||
8,85 | 0,39 | 0,13 | 0,26 | ||
6,60 | 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.