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中国移动NG-GSM网络关键技术解析
2008年10月14日 09:11    通信世界周刊    评论()    
作 者:王涌泉

    第三,发展NG-GSM要提供更强的话音业务和数据业务的承载能力。通过技术改造特别是使用NG-GSM关键技术来提升网络容量,提高网络性能。

    通过NG-GSM相关技术的发展,最后达到的网络结构示意图(NG-GSM网络发展愿景),如图1所示。愿景图给我们展现的网络构架和技术有如下几个特点。

图1  NG-GSM 网络愿景图

    第一,网络基本实现全IP化(含核心网和基站接入系统)。

    第二,基站接入系统呈现分布化、共享化和多模化特点,可以采用BBU+RRU、载波资源池或者多模基站等不同方式来接入且各有特点。BBU+RRU方式具有很大灵活性,并给网络建设带来方便。载波资源池能根据不同覆盖区域的需求,集中调度载波资源,并能使不同区域共享整个载波资源,节省载波配置。使用多模基站,能通过共柜、模块混插、一体化设计等形式,同一基站能够支持2G和3G/WiMAX网络。

    第三,网络体现更强的语音业务、数据业务承载能力。通过去干扰技术、分集合并技术、采用高阶调制编码等等来挖掘用户容量潜力,提升话音业务质量和数据业务传输速率。

    NG-GSM的关键技术

    NG-GSM的关键技术包括话音业务承载能力增强技术(采用编码技术、联合发送和干扰抑制等多种手段增强小区覆盖或者容量)、数据业务承载能力增强技术(包括EDGEEvolution等技术强化数据业务传送能力),还包括多种基站组网技术、软件无线电等。

    语音业务承载能力增强技术

    采用ARM-HR半速率增加网络容量。GSM半速率技术,是指通过使用GSM06.20规范的语音编码方式,将Um无线链路语音编码速率由12.2kbit/s降为5.6kbit/s,使用一个GSM时隙承载两路话音业务的技术。半速率技术可以达到提高无线网络容量的目的,但对话音质量存在一定的影响。

    通过网络试验,开通半速率功能后,半速率信道承载话务能力明显,最多时可多承载70%的话务量,网络整体承载能力显著增强,拥塞率下降明显(试验的本地网BSC1的拥塞率由0.45%降至0%),掉话率略有上升(上升0.1%至0.15%),但经参数调整后有一定回落,可满足全网掉话率优秀指标。

    总体而言,在非密集城区,开启半速率功能,能使网络承载话务能力有明显提高,拥塞率显著下降。开启半速率不会对GPRS等无线数据业务产生影响,反而由于无线话务信道资源的提升,使GPRS等无线数据业务信道的需求得到进一步满足。

    采用发信机相干联合(DualPowerCombiningTransmission,DPCT)技术。使用DPCT能有效增强下行链路发射增益,通过软件配置,将两个发射机作为一个逻辑的发射机使用,也就是两个发射机在同一时刻发出同样的突发脉冲,通过合路器,构成形式上的一个载波,从而得到比单TRX多2.5~3dB的发射增益。

    采用DPCT能扩大基站覆盖半径,特别适用于农村或者郊区初级建网阶段,使得组网更加的灵活。在建网初期,用户不多,采用DPCT能提高发射增益,实现覆盖增强,在网络建设中后期,容量扩大后,可将两个DPCT载频作为两个独立的载频使用,既解决了建网初期的覆盖问题,又能够平滑过渡解决后期的容量问题,为运营商动态平衡网络容量和覆盖提供了选择,总体降低了CAPEX。

    采用下行延时分集发射(DelayDiversityTransmission,DDT)技术。下行延时分集发射,和DPCT不一样,它基于不增大发射功率而达到改善覆盖目的。它除了改善基站覆盖外,还可以改善网络容量。其工作原理就是使两个发信机在短时延内发射相同信号,两个发信机当作一个“虚拟发信机”来使用,使下行信号增强。手机端接收到两个不同干扰情况但内容相同的有用信号,经过合成算法获得附加的3dB下行增益,从而提高了网络覆盖范围,能够实现20%甚至30%以上的增强覆盖。使用该技术能有效改善服务质量,降低网优成本,且无需对终端进行改动。

    采用上行4路分集接收(FourWayDiversityReceiving,FWDR)技术。上行4路分集接收就是对4个端口上的接收信号进行组合处理,以获得更好的信号。由于信号通过更多的路径到达基站,因此可以增强上行链路预算,即提高基站的接收灵敏度。它相对于两路分集有2~3dB的增益。

    该技术不但可以增强上行链路的增益,还可以降低移动终端的发射功率,增加其待机时间。采用4路分集接收技术可以增强覆盖距离,改善通讯质量,降低网优成本。若4路分集和DPCT或者下行发射分集同时使用,可使基站实现超远覆盖。

    采用上行干扰抑制合并(InterferenceRejectionCombining,IRC)技术。上行干扰抑制合并IRC可以认为是一种更高级的分集接收功能,它可以改善上行的质量,提高上行信号的增益。国内现网测试表明,IRC在密集城区可提供上行C/I增益提高3到5个dB。IRC在期望信号与干扰信号同步时的作用效果最好,从技术实现上来说,IRC基于对各分集支路上噪声协方差矩阵的估计,这个矩阵求逆后被用来计算需要的矩阵。

    IRC消除从不同天线上接收的相干噪声,如果噪声间不相干,那么IRC的性能跟普通的MRC是差不多的。由于技术特点,IRC技术适用于高话务密度区,密集城区因用户众多,话务量大而采用紧密频率复用,导致干扰严重,而主要的干扰来自同频干扰和网外干扰,IRC能利用技术特点,对这些有相关性的干扰进行消除合并。

    数据业务承载能力增强技术-EDGEEvolution

    EDGEEvolution技术能够通过对现有基础设施的软件进行升级改造,从而将数据传输速率提高到目前的3倍,而且将显著改善延迟、增强覆盖范围并提高频谱效率。GSM网络的这一更高数据性能将作为对高速WCDMA/HSPA网络的重要补充,以满足对数据带宽和移动性日益增长的需求。(如图2所示,双载波、32QAM的EDGEevolution峰值速率能达到1Mbit/s。)。

图2  GPRS、EDGE 和不同进程的EDGE Evolution 的峰值速率

    EDGEEvolution称做EDGE演进技术或EDGE增强技术,它其实是一系列新技术的合集,这些新技术将使EDGE的单用户理论速率达到1Mbit/s(现8timeslotEDGE理论速率为384kbit/s)。这些技术集主要包括手机接收分级 (MSRD、双天线除扰 (DAIC)、下行双载频捆绑 (DDC)、GERAN上行性能演进 (HUGE)、符号周期削减、更高阶调制和Turbo编码 (RED HOT)、延迟削减(Latency reduction)等。

    BSSIP化

    随着网络技术的发展,全网IP化将成为必然趋势,目前,通信运营商在交换侧大部分实现了IP化,包括对汇接局和端局的IP化改造。下一步的工作是对BSS进行IP改造。GSM在最初对接口进行定义的时候,主要的接口协议为TDM,随着IP化的发展和GSM新技术的引入,有必要讨论在2G引入IP承载的可行性。所谓对BSS进行IP化,主要是利用IP作为传输协议,接口包括Abis接口、A接口和Gb接口,如图3所示。

[1]  [2]  [3]  编 辑:张翀
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