为什么需要8-PSK？——EDGE的诞生背景
在EDGE出现之前,GSM（2G）的数据业务主要依赖于GMSK（Gaussian Minimum Shift Keying）调制方式。
- GMSK调制:
- 特点: 恒定包络，相位连续。
- 数据承载: 每个符号只能携带 1 bit 的信息（'0' 或 '1'）。
- 优势: 对无线信道中的非线性效应和幅度变化不敏感，非常稳定，适合语音和低速数据。
- 瓶颈: 数据速率太低，GSM的最高数据速率仅为9.6 kbps（业务信道）。
为了在GSM现有的频谱（200kHz带宽）和基础设施上提供更高的数据速率，以满足移动互联网早期（如图片浏览、邮件收发）的需求，EDGE技术应运而生，其核心目标就是 提升数据传输的频谱效率。
8-PSK：如何实现速率飞跃？
8-PSK就是EDGE实现速率飞跃的关键技术。
1 什么是8-PSK？
- PSK (Phase Shift Keying): 一种通过改变载波信号的相位来传输数字信息的调制技术。
- 8-PSK: 顾名思义，它使用 8种不同的相位 来表示信息。
在GMSK中,我们只有两种相位（例如0°和180°），分别代表'0'和'1'。
而在8-PSK中，我们将360°的圆周划分为8个相等的扇区，每个扇区代表45°（360° / 8），每个相位状态可以编码为 3 bit 的信息（因为 2³ = 8）。
- 0° → 000
- 45° → 001
- 90° → 010
- ...以此类推
2 速率提升的计算
这里的关键在于 符号速率 和 比特率 的关系。
- 符号速率: 指每秒传输的符号（在这里是相位状态）数量，在EDGE中，为了保持与GSM的兼容性，其符号速率被设定为与GMSK相同的 083 k symbols/s (或 270.833 kbaud)。
- 比特率: 指每秒传输的比特数量。
GMSK (EDGE中的标准GSM):
- 每个符号携带 1 bit。
- 每个时隙（0.577 ms）传输的比特数 = 27.083 k symbols/s 1 bit/symbol 0.577 ms ≈ 156 bits
- 数据速率 = 156 bits / 0.577 ms ≈ 8 kbps (一个时隙)，即通常所说的 GPRS/EGPRS MCS-1。
8-PSK (EDGE):
- 每个符号携带 3 bit。
- 每个时隙传输的比特数 = 27.083 k symbols/s 3 bit/symbol 0.577 ms ≈ 468 bits
- 数据速率 = 468 bits / 0.577 ms ≈ 5 kbps (一个时隙)，即 EDGE MCS-6。
仅通过改变调制方式，将每个符号承载的信息量从1 bit增加到3 bit，EDGE在不改变带宽和符号速率的情况下，理论峰值速率提升了约 3倍。
8-PSK的代价：对信道质量要求更高
天下没有免费的午餐,8-PSK在带来速率提升的同时，也付出了代价。
- 抗噪声能力下降: 8个相位状态在相位圆上分布得更密集，在存在噪声或干扰的情况下，接收端更容易将一个相位状态误判为相邻的另一个状态，在0°附近的信号可能被误判为45°，导致3 bit数据全部出错。
- 对幅度敏感: GMSK是恒定包络信号，对幅度变化不敏感，而8-PSK信号的幅度会随着相位变化而变化，这使得它更容易受到信道衰落和非线性器件的影响。
- 需要更好的信道条件: 由于上述原因，8-PSK只能在 信号质量非常好（即信噪比SNR高） 的环境下才能稳定使用。
EDGE的混合调制方案：MCS (Modulation and Coding Schemes)
EDGE的聪明之处在于,它没有“一刀切”地全部使用8-PSK，而是根据实时无线信道质量，动态地在GMSK和8-PSK之间切换，并配合不同的编码方案，形成了9种 调制编码方案。
| MCS | 调制方式 | 每个符号比特数 | 每时隙比特数 | 保护级别 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|---|
| MCS-1 | GMSK | 1 | 172 | 高 (Robust) | 信号极差，边缘覆盖 |
| MCS-2 | GMSK | 1 | 144 | 中 | 信号较差 |
| MCS-3 | GMSK | 1 | 106 | 低 | 信号一般 |
| MCS-4 | GMSK | 1 | 80 | 极低 | 信号尚可，但要求高可靠性 |
| MCS-5 | 8-PSK | 3 | 484 | 高 (Robust) | 信号良好，边缘8-PSK |
| MCS-6 | 8-PSK | 3 | 429 | 中 | 信号良好，主流8-PSK |
| MCS-7 | 8-PSK | 3 | 378 | 低 | 信号很好 |
| MCS-8 | 8-PSK | 3 | 287 | 极低 | 信号极佳，追求最高速率 |
| MCS-9 | 8-PSK | 3 | 238 | 中 (高冗余) | 信号很好，但需要高可靠性 |
工作流程:
- 测量: 手机和网络不断测量当前信道的信噪比。
- 选择: 网络根据测量结果，为手机分配最适合的MCS等级。
- 当信号很差时,使用MCS-1到MCS-4（GMSK），确保连接不中断。
- 当信号质量提升到门限值以上时,逐步切换到MCS-5到MCS-9（8-PSK），以获得更高的数据速率。
- 切换: 在一次会话中，MCS等级可以根据信号变化动态调整，实现了速率与可靠性的最佳平衡。
EDGE技术中的8-PSK编码方案是一次卓越的频谱效率革命。
- 核心思想: 通过增加相位状态（从2个到8个），让每个符号携带更多信息（从1 bit到3 bit），在不改变带宽和符号速率的前提下，将数据速率提升了约3倍。
- 实现方式: 作为EDGE九种调制编码方案（MCS）中的一部分，与GMSK混合使用，根据信道质量动态切换。
- 权衡: 8-PSK以牺牲抗干扰能力和对信道质量的要求为代价，换取了高速率，这体现了通信工程中“速率、带宽、可靠性”三者之间的经典权衡。
- 历史意义: EDGE作为2.75G技术，是GSM向3G（如UMTS/WCDMA）过渡的关键桥梁，它为早期移动互联网提供了宝贵的、成本相对较低的高速数据接入能力，其“混合调制和自适应编码”的思想至今仍在现代通信系统中广泛应用。
