孙娱：浅谈EDGE终端及其射频测试

摘  要 简要介绍了EDGE所使用的调制编码方式和它的引入对GSM/GPRS现网的影响。针对支持EGPRS的终端，探讨了其发射机和接收机的射频测试项目。

关键词 EDGE EGPRS GMSK调制 8-PSK调制

一．EDGE技术简介

EDGE（ Enhanced Data Rate for GSM Evolution）就是增强GSM数据速率的演进技术，是一种能够增强高速电路交换数据业务（HSCSD）和通用分组交换无线数据业务（GPRS）的单位时隙内数据吞吐量的技术。我们将增强型高速电路交换数据业务称为ECSD（Enhanced Circuit-Switched Data），将增强型通用分组交换无线数据业务称为EGPRS（Enhanced GPRS）。

EDGE相比GPRS不同的地方主要是无线接口的编码速率更高。EDGE引入了一种新的空中接口调制方式（8-PSK）替代原先GSM/GPRS所使用的GMSK调制，由此将每信道速率由16Kbps提高为48Kbps，EGPRS的传输速率也就比GPRS提高了3倍。由于GPRS/EGPRS最多可捆绑8个信道传输数据，所以单纯从理论上讲EGPRS的数据传输率最大可达475Kbps。

EDGE将非常有效地利用现有的2G基础设施，EGPRS核心网部分与GPRS没有太大的区别；无线网络规划不会受到很大影响；能够重复利用现有的基站；GPRS分组交换节点不会受到影响，对交换节点的所有修改只限于软件升级。EDGE与３Ｇ标准之一WCDMA互为补充，EDGE同时也被称为是从GPRS到3G之间的2.75代通信技术。

二．支持EGPRS的移动终端

EGPRS移动终端大致可分为两大类，第一种是上行采用GMSK调制，下行采用8-PSK调制方式，因为在许多应用服务比如视频广播、网页浏览上，下行需要很高的数据吞吐量，而上行仅用于信号和命令的发送，这样上行数据比特率受限于GPRS，而下行方向可以提供EGPRS数据比特率，此技术复杂程度小最有利于用户使用。 第二种是上下行均采用8-PSK的调制方式，可以提高上行数据发送比特率。EGPRS技术引入了新型移动终端，是多种调制方式的组合，8-PSK调制用于用户的数据信道，GMSK调制用于GPRS的200kHz载波上的所有控制信道，具备多时隙处理能力。EGPRS对两种调制方案和几种编码方案进行组合，形成了9种不同的传输模式（MCS）。　

三．支持EGPRS终端的RF测试

1．EGPRS发射机测试

l         EGPRS配置下的频率误差和调制精度

对GSM手机来说相位误差和频率误差是用于表征手机调制质量的两个重要参数。频率误差是在调整了调制精度后在频率上的微分。

对GMSK调制来说，发射信号的调制精度是通过相位精度（相位误差）来描述的。对8-PSK来说，调制精度定义为发射信号的矢量与无误差调制信号的矢量之间的误差矢量。用误差矢量幅度（EVM）来描述。

一致性要求

a)       在GMSK和8-PSK调制下，MS的载波频率误差均应小于1×10^－7。

b)      对GMSK调制，每一个突发脉冲的RMS相位误差都不应超过5°。

c)      对GMSK调制，每一个突发脉冲的有用部分的相位最大峰值误差不超过20°。

d)      正常测试条件下，8-PSK调制信号的每一个突发脉冲的有用部分的RMS EVM不超过9.0%。

e)       8-PSK调制信号的每一个突发脉冲的峰值EVM不超过30%。

f)       8-PSK调制信号的每一个突发脉冲的第95个百分点的EVM值不超过15%。

g)      每个8-PSK调制信号的原点偏移应为－30dBc。

l         多径与干扰条件下的频率误差

    多径与干扰条件下的频率误差测量反映了MS在存在多谱勒频移，多径接收和干扰条件下保持与接收到的信号频率同步的能力。

    一致性要求

在全部测试条件下MS的载波频率误差应小于表1所规定的值。

表1多径与干扰条件下的频率误差

l         EGPRS发射机的输出功率

发射机的输出功率是指发射机载频功率在一个突发脉冲的有用信息比特时间上的平均

值。对GMSK调制，SS对MS发射的突发脉冲幅度采样后，识别出147个有用比特的中心，并以该点作为定时参考计算出发射机的输出功率。对于8-PSK调制可以应用同样的技术并对多个脉冲进行平均以达到足够的精度来计算出输出功率，或者基于单个脉冲建立一个评估技术，只要使用长时间平均可以证明单个脉冲能产生同样的结果。

    一致性要求

a)       在正常条件下，以EGPRS多时隙配置的MS，其GMSK调制方式下的最大输出功率的容限为+/-2dB。

b)      在正常条件下，以EGPRS多时隙配置的MS，其8-PSK调制方式下的最大输出功率的容限根据不同功率等级分为+/-2dB，+/-3dB，+3/-4dB。

l         EGPRS配置下的输出射频频谱

输出RF频谱是由于调制和功率切换而由MS产生的在载频某些偏移处的频率与功率的

关系，是在指定的带宽和时间内测量。

输出RF频谱分为

a)       GMSK和8-PSK射频调制频谱。分为频偏小于1800KHz和频偏从1800KHz到相应的发射频段边缘。

b)      切换瞬态频谱。

c)      MS接收带内的杂散响应。

2．EGPRS接收机测试

EGPRS接收机测试通过块误码率（BLER）来反映9种不同的调制编码方案下接收机的接收性能。

l         参考性能下的最小输入电平

最小输入电平是指在满足固定的BLER下接收机所能接收到的最小输入电平。

一致性要求

a)       在多种传播环境和满足相应的灵敏度输入电平条件下，对GMSK调制在调制编码为1-4的分组数据业务信道（PDTCH/MCS1-4）上，其BLER不应超过10%；对8-PSK调制在调制编码为5-9的分组数据业务信道（PDTCH/MCS5-9）上，其BLER根据不同的编码不应超过10%或30%。

b)      在多种传播环境和满足相应的灵敏度输入电平条件下，对GMSK和8-PSK调制在调制编码为1-9的上行链路状态标志（USF/MCS1-4）上，其BLER不应超过1%。

l         同信道抑制

同信道抑制测量反映了当存在一个调制无用信号时接收机接收有用调制信号仍满足指

标的能力。

一致性要求

a)       在多种传播环境和满足相应的有用信号与干扰信号功率比（C/Ic）条件下，对GMSK调制在PDTCH/MCS1-4上，其BLER不应超过10%；对8-PSK调制在PDTCH/MCS5-9上，其BLER根据不同的编码不应超过10%或30%。

b)      在多种传播环境和满足相应的有用信号与干扰信号功率比（C/Ic）条件下，对GMSK和8-PSK调制在USF/MCS1-4上，其BLER不应超过1%。

l         邻信道抑制

邻信道选则性测量反映了当在邻信道存在一个干扰信号时接收机接收有用数据包仍满足指标的能力。

邻信道可以分为在RF频谱上的相邻和在时间上的相邻，因此有两种邻信道选则性：1)邻RF信道选则性；2)邻时隙选则性。这里是指1)。

一致性要求

a)       对于GMSK调制，在邻干扰信道偏移载频+/-200KHz，有用信号与邻干扰信号功率比（C/Ia1）超出C/Ic（同信道有用信号与干扰信号功率比）－18dB下：

1)                  对于一个速率为TUhigh的衰减有用信号和一个速率为TUhigh的邻信道干扰信号来说，PDTCH/MCS1-4的BLER不超过10%。

2)                  对于一个速率为TUhigh的衰减有用信号和一个速率为TUhigh的邻信道干扰信号来说，USF/MCS1-4的BLER不超过1%。

对于8-PSK调制，在邻干扰信道偏移载频+/-200KHz，满足相应的有用信号与邻干扰信号功率比（C/Ia1）下：

3)                  对于一个速率为TUhigh的衰减有用信号和一个速率为TUhigh的邻信道干扰信号来说，PDTCH/MCS5-9的BLER根据不同的编码不超过10%或30%。

4)                  对于一个速率为TUhigh的衰减有用信号和一个速率为TUhigh的邻信道干扰信号来说，USF/MCS5-9的BLER不超过1%。

b)      对于GMSK和8-PSK调制，在邻干扰信道偏移载频+/-400KHz，有用信号与邻干扰信号功率比（C/Ia2）超出C/Ic（同信道有用信号与干扰信号功率比）－50dB下：

1)                  对于一个速率为TUhigh的衰减有用信号和一个速率为TUhigh的邻信道干扰信号来说，PDTCH/MCS1-4的BLER不超过10%；PDTCH/MCS5-9的BLER根据不同的编码不超过10%或30%。

2)                  对于一个速率为TUhigh的衰减有用信号和一个速率为TUhigh的邻信道干扰信号来说，USF/MCS1-9的BLER不超过1%。

l         互调抑制

互调抑制测量反映了当在指定频率上存在两个以上的无用信号时接收机接收有用调制信号仍足指标的能力。

一致性要求

a)        PDTCH/MCS1-4的BLER不超过10%；PDTCH/MCS5-9的BLER根据不同的编码不超过10%或30%。

b)       USF/MCS1-9的BLER不超过1%。

l         阻塞和杂散响应

阻塞测试反映了当存在无用输入信号时，接收机接收有用调制输入信号是否满足指标要求的能力，该无用信号所在频率为除邻信道或引起杂散响应的频率以外的频率。

一致性要求

a)       带内阻塞和带外阻塞应满足GSM05.05第5.1节的要求。

b)      PDTCH/MCS1-4的BLER不超过10%；PDTCH/MCS5-9的BLER根据不同的编码不超过10%或30%，USF/MCS1-9的BLER不超过1%。

带内阻塞扫描对于GSM900失败点不超过6个；对于DCS1800失败点不超过12个。

带外阻塞扫描失败点应不超过24个。

l         EGPRS有效的接收机输入电平范围

有效的输入电平范围指误码率在满足指定的极限条件下，接收机所能接收到的调制信号的电平范围。

一致性要求

a)       在静态和EQ传播条件下GMSK调制的原始数据比特应满足GSM05.05的第6.1节输入电平范围的要求。

b)      在静态传播条件下8-PSK调制的原始数据比特应满足GSM05.05的第6.1节输入电平范围的要求。

c)      在静态传播条件下有着随机频率偏置的8-PSK调制的原始数据比特应满足GSM05.05的第6.1节输入电平范围的要求。

四．结束语

    由于EDGE投资成本较低，现在全球越来越多的运营商开始重视EDGE技术，如意大利运营商TIM就同时采用了EDGE和WCDMA这两种技术同时建网。发射机和接收机的射频测量反映出移动台的性能质量。例如，频率误差的测量能够反映出合成器/锁相环等部分的性能。在实际系统中，频率误差过大会造成接收器无法锁定频率，最终导致和其他手机之间相互干扰。接收机必须具备足够的灵敏度和选择性以便接收并解调一个微弱的信号。

参考文献

1        3GPP TS 51.010-1 V4.4.0 Mobile Station (MS) conformance specification;Part 1: Conformance specification (Release 4)

2         Emmanuel Seurre, et al ”EDGE for Mobile Internet” Hardcover-February 1,2003

[中国泰尔实验室专稿]