GPRS-EDGE 无线接口理论课件

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1、,GRPS/EDGE无线接口基础理论,2020/9/14,2,前言,GPRS/EDGE 服务扩展了当前世界上最流行的第二代移动系统基于语音的GSM，使其能够收发基于分组的数据，最终向着3G的方向演进。 GPRS/EDGE的网络规划与传统的GSM网络规划有着本质的不同。在全球范围内，有关的的规划工具和计算方法在不断开发和研制新，这对网络规划也提出了更高的要求。,2020/9/14,3,课程目标,了解GPRS/EDGE帧结构、信道编码 理解GPRS/EDGE 功率控制和系统消息 深入理解GPRS/EDGE无线资源管理,学习完本课程，您将能够：,2020/9/14,4,课程内容,T,第一章 帧结构与

2、RLC/MAC无线块 第二章 GPRS/EDGE信道编码 第三章 手机多时隙能力和功率控制 第四章 GPRS/EDGE系统消息 第五章 GPRS/EDG无线资源管理,2020/9/14,5,GPRS/EDGE 信令接口协议栈,2020/9/14,6,UM接口物理层,物理层 与GSM UM 接口第一层一致 相同的突发脉冲 与GSM相同的时隙分配 .,relay,UM,2020/9/14,7,PDCH 帧结构 电路域中一个TDMA帧分为8个时隙 分配给GPRS 的时隙称为PDCH 多个时隙可组合为一个PDCH组，每PDCH组最多可包含8个时隙 无线资源分配和无线传输以无线块（BLOCK）为基本单位

3、 一个52复帧包括12个无线块 一个无线块时长包括4个TDMA帧,UM接口帧结构,2020/9/14,8,8PSK调制方式,EDGE引入了8PSK(8-phase shift keying)调制方式，通过信号的绝对相位来表示符号，其符号的可能性有8种，每个符号映射成3个比特。因此EDGE理论上可以达到GSM三倍的速率。,2020/9/14,9,分组数据信道（PDCH） 分为分组业务信道和分组控制信道 分组业务信道(PDTCH) 并为单向业务信道 分组控制信道 广播控制信道：PBCCH 公共控制信道：PPCH，PRACH，PAGCH，PNCH 专用控制信道：PACCH，PTCCH PDCH的具体

4、类型(除PRACH外)由RLC/MAC头和RLC/MAC控制消息类型确定,TCH,BCCH,PCH，RACH，AGCH，NCH,SACCH,分组逻辑信道,2020/9/14,10,分组逻辑信道分类,分组逻辑信道,分组业务信道 PDTCH,分组控制信道,分组广播控制信道 PBCCH (BCCH),分组公共控制信道 PCCCH,分组专用控制信道 PDCCH,分组接入允许PAGCH,分组随机接入PRACH,分组寻呼PPCH,下行信道 PDTCH/D,上行信道PDTCH/U,分组定时控制信道/下行 PTCCH/D,分组通知PNCH,分组随路控制信道PACCH,分组定时控制信道/上行 PTCCH/U,2

5、020/9/14,11,分组逻辑信道分类,分组业务信道（PDTCH）为单向业务信道，上行信道（PDTCH/U）用于MS发起的分组数据传送；下行信道（PDTCH/D）用于MS接收分组数据。 分组控制信道承载信令和同步数据，分为分组广播控制信道（PBCCH）、分组公共控制信道（PCCCH）和分组专用控制信道（PDCCH）。 PBCCH用于广播分组数据的特定系统消息，如果不配置PBCCH，由GSM广播控制信道（BCCH）来广播分组相关消息。 分组公共控制信道（PCCCH）是用于分组数据公共控制信令的逻辑信道，包括分组寻呼信道（PPCH）、分组随机接入信道（PRACH）、分组接入准许信道（PAGCH）

6、和分组通知信道（PNCH）。 分组专用控制信道（PDCCH）是用于分组数据专用控制信令的逻辑信道，包括上行分组定时提前控制信道（PTCCH/U）、下行分组定时提前控制信道（PTCCH/D）和分组随路控制信道（PACCH）。,2020/9/14,12,分组逻辑信道（PDCH）可采用以下4种方式进行信道组合： 方式1：PBCCHPCCCHPDTCHPACCHPTCCH； 方式2：PCCCHPDTCHPACCHPTCCH； 方式3：PDTCHPACCHPTCCH。 方式4：PBCCH+PCCCH（PCCCH=PPCH+PRACH+PAGCH+PNCH） 在GPRS业务量不大的情况下，一般小区内GPR

7、S与电路业务共用BCCH和CCCH。此时小区内仅需要信道组合方式3。 随着业务量的增大，小区内需要配置分组公共信道，需要增加信道组合方式1和2。,分组逻辑信道组合方式,2020/9/14,13,逻辑信道和物理信道的映射关系,当小区存在PBCCH和PCCCH信道的情况，分组控制信道映射到物理信道PDCH的依据是PBCCH上的分组系统消息中所广播的参数信息，其中起主要作用的参数有BS-PBCCH-BLKS、BS-PCC-CHANS、BS-PAG-BLKS-RES、BS-PRACH-BLKS（可选），MS通过这些参数来判断如何接入网络。 例如：信道的组合方式为PBCCH+PCCCH， BS_PBCC

8、H_ BLKS=2、BS_PAG_BLKS _RES=3、 BS_PRACH_BLKS=4，那么逻辑信道至PDCH的映射方式如下所示。,2020/9/14,14,分组逻辑信道的映射,X = Idle frame B0 - B11 = Radio blocks,PDCH的52复帧映射,电路交换逻辑信道的51复帧映射,2020/9/14,15,GPRS/EDGE无线块结构,MAC header,T,PC,RLC Header,RLC data,BCS,Userdata,RLC data block,Bloc checksequence,USF,USF,T,PC,RLC /MAC signaling

9、 information,BCS,MAC header,RLC /MAC control block,Bloc checksequence,Payload,Control,Payload,2020/9/14,16,RLC/MAC 无线块结构,GPRS的一个RLC/MAC数据块结构,RLC/MAC 控制块结构,EGPRS的一个RLC/MAC数据块结构,2020/9/14,17,每种信道编码方案的EGPRS RLC数据单元大小,2020/9/14,18,RLC/MAC 无线块结构,在上下行方向，一个EGPRS的RLC/MAC块有三种不同类型的组合RLC/MAC头。 Header type 3 ：M

10、CS-1、MCS-2、MCS-3、MCS-4 Header type 2： MCS-5和MCS-6 Header type 1： MCS-7、MCS-8和MCS-9,2020/9/14,19,GPRS四种信道编码方案下RLC数据块大小,2020/9/14,20,分组传输数据流,2020/9/14,21,课程内容,T,第一章 帧结构与RLC/MAC无线块 第二章 GPRS/EDGE信道编码 第三章 手机多时隙能力和功率控制 第四章 GPRS/EDGE系统消息 第五章 GPRS/EDG无线资源管理,2020/9/14,22,不同的编码方式其传输速率不同、容错能力不同 GPRS四种定义了CS-1至C

11、S-4四种信道编码方式 数据速率依次为9.05 Kbps, 13.4 Kbps, 15.6 Kbps，21.4 Kbps CS-1与SDCCH的信道编码相同；CS-1，CS-2所要求的C/I与电路型基本相同，可覆盖小区的90100；CS-3较高；CS-4对C/I要求很高，需要良好的无线环境 网络根据对无线传输的实时监测结果调整信道编码模式 不同的时隙可选择不同的信道编码方式 当无线传输质量较好时，应采用效率更高的编码方式 EGPRS无线块(4 bursts, 20ms)定义了九种不同的调制编码方案MCS-1MCS-9来承载RLC数据块,分组数据信道的编码方式,2020/9/14,23,GPRS

12、信道编码,GPRS信道定义了4种编码方案，即CS-1CS-4。其中CS-1的编码纠错能力最强，一般正常运行的GSM网络就能够满足其C/I要求，但代价是它的数据吞吐量最小。CS-2、CS-3编码纠错开销比CS-1少，纠错能力没有CS-1强，但对无线环境要求较高，数据吞吐量有所提高。对于CS-4编码，其数据吞吐量最高，但只有检错机制，没有纠错机制，因此对无线环境的要求最高，目前开通的GPRS网络一般只支持CS-1和CS-2编码。,2020/9/14,24,GPRS的PDTCH信道编码,承载RLC/MAC数据块的PDTCH信道，可以使用这4种不同的编码方案。而对于承载RLC/MAC控制块的PDTCH

13、，除PTCCH/U和PRACH外的所有控制信道，都采用CS-1的编码方案。 信道编码过程：首先添加用于检错的分组校验序列（BCS：Block Check Sequence），对于CS-2和CS-3，第二步是对USF(Uplink State Flag)预编码，然后添加4个尾比特、进行1/2卷积编码及按需要码速率截短。对于CS-1，在第二步编码过程中不需要对USF的预编码，其他与CS-2、CS-3相同。对于CS-4，只需要添加检错用的分组校验序列BCS并对USF进行预编码，没有纠错编码。,2020/9/14,25,无线信令信道编码,PACCH、PBCCH、 PAGCH、 PPCH、PNCH、PT

14、CCH/D的信道编码，采用的是CS-1编码方案。 PTCCH/U的编码方案与PRACH相同 PRACH信道编码： 在PRACH上可以发送两种类型的分组随机接入突发脉冲：8个信息比特的随机突发脉冲和11个比特的随机突发脉冲，后者又被称为扩展的随机接入突发脉冲，GPRS的MS对两种随机接入突发脉冲都支持。承载8个信息比特的随机接入突发脉冲和GSM随机接入突发脉冲的编码方案相同。承载11个信息比特的随机接入突发脉冲是对GSM随机接入突发脉冲的信道编码截短后的结果。,2020/9/14,26,EGPRS的PDTCH信道编码,2020/9/14,27,EGPRS的PDTCH信道编码,为了保证块头的保护，

15、无线块的块头部分与数据部分分开独立编码。无线块由三种不同的块头格式，一种用于MCS-7、MCS-8和MCS-9，一种用于MCS-5和MCS-6，一种用于MCS-1MCS-4。前两种格式用于8PSK模式，不同之处在于携带的序列号数量（MCS-7、MCS-8和MCS-9有2个，MCS-5和MCS-6只有1个），第三种格式为所有GMSK模式通用。块头总是被交织到4个突发脉冲。,2020/9/14,28,EGPRS的PDTCH信道编码(MCS-9),MCS-9编码和截短过程; 未编码8PSK, 每20ms两个RLC块,2020/9/14,29,EGPRS的PDTCH信道编码(MCS-6),MCS-6编

16、码和截短过程; 0.49速率8PSK, 每20ms一个RLC块,2020/9/14,30,EGPRS的PDTCH信道编码(MCS-4),MCS-4编码和截短过程; 未编码GMSK, 每20ms一个RLC块,2020/9/14,31,EGPRS的信道编码方案综述,2020/9/14,32,课程内容,T,第一章 帧结构与RLC/MAC无线块 第二章 GPRS/EDGE信道编码 第三章 手机多时隙能力和功率控制 第四章 GPRS/EDGE系统消息 第五章 GPRS/EDG无线资源管理,2020/9/14,33,MS多时隙能力的概念 定义要素：最大接收时隙数（下行时隙）、最大发射时隙数（上行时隙）、最大总时隙数 定义：多时隙能力等级129；等级数越大，多时隙能力越强 影响MS多时隙能力的因素 是否能同时发送和接收（取决于是否有多于一个的收发信机） 考虑MS做邻近小区测量、收发信机发射准备、收发信机接收准备等时