3g技術(shù)及應(yīng)用

1、3G概述2G向3G的過度3G容量計算3G接收機靈敏度計算3鏈路預算Comba3G產(chǎn)品,3G技術(shù)及應(yīng)用,,高速運動：144kb/s 步行速度：384kb/s 室內(nèi)環(huán)境：2Mb/s,能提供以下三種最高傳輸速率的叫3G。,什么叫 3G,3G有兩個伙伴項目計劃,3GPP (3G Partnership Project)由歐洲的ETSI、日本ARIB、TTC、韓國TTA、美國的T1和中國CWTS六個標準化組織組成。宗旨是

2、制定以GSM為核心網(wǎng)，WCDMA和CDMA TDD(TD-SCDMA和UTRA TDD融合技術(shù))為無線接口的標準。 3GPP2由美國的ANSI（TIA）、日本ARIB、TTC、韓國TTA和中國CWTS五個標準化組織組成。宗旨是制定以ANSI/IS-41為核心網(wǎng)，cdma2000為無線接口的標準。,,,,3GPP標準化情況,3GPP組織完成標準化工作，支持3個版本R99 每3個月更新一次; 2002年3月形成穩(wěn)定的商

3、用版本R4 支持LCD TDD（TD－SCDMA）R5 全IP網(wǎng)絡(luò)，HSDPA支持10Mbps傳輸速率,3GPP的發(fā)展,3GPP2標準化情況,3GPP2組織完成標準化工作，支持3個版本cdma2000 1x 由IS-95演進，支持307kbps1x EV/DO采用HDR，已經(jīng)完成標準，支持2.4Mbps1x EV/DV正在選擇方案，支持高于5Mbps速率,3GPP2的發(fā)展,在廣泛論證的基礎(chǔ)上，根

4、據(jù)未來中國市場的需 求分析，確定了C3G主攻的研究方向： 3GPP WCDMA：未來GSM的主要演進技術(shù)； 3GPP TD-SCDMA： 非對稱TDD頻段的利用，特別 適合于高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 3GPP2 cdma2000：窄帶CDMA的主要演進技術(shù),項目的主攻體制標準,中國第三代移動通信（C3G）計劃,三種標準制式的技術(shù)比較,3G有三種制式,

5、國際ITU對3G頻段劃分,核心頻段： 1885~2025MHz和2110~2200MHz,3G頻段劃分,共230MHz,其中 FDD：下行：2110~2170MHz 上行：1920~1980MHz MSS：衛(wèi)星移動 空對地：2170~2200MHz 地對

6、空：1980~2010MHz TDD：1885~1920，2010~2025共50MHz,我國3G頻段劃分,1、核心頻段 頻分雙工（FDD）方式：1920~1980MHz/2110~2170MHz共2×60MHz 時分雙工（TDD）方式：1880~1920MHz/2010~2025MHz共55MHz2、補充工作頻段 頻分雙工（FDD）方式：1755~1785MHz/

7、1850~1880MHz共2×30MHz 時分雙工（TDD）方式：2300~2400MHz共100MHz新頻段3、衛(wèi)星移動工作頻段 1980~2010MHz/2170~2200MHz4、擴展頻段 825~835MHz/870~880MHz；885~915MHz/930~960MHz； 1710~1755MHz/1805~1850MHz,3G頻段劃分（續(xù)1）,3G頻段劃分（續(xù)2）,我國

8、3G頻段劃分（續(xù)）,2G向3G的過渡,、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)過渡,第一階段（從2G~2.5G）,GSM,,GPRS過渡,GSM向GPRS過渡時： 核心網(wǎng)部分要增加分組交換 無線子系統(tǒng)要在BSC增加PCU機架，BTS和Abis均不改動 傳輸網(wǎng)：BSC至分組網(wǎng)要增加E1電路,GSM網(wǎng)絡(luò)向3G的過渡,網(wǎng)絡(luò)拓樸圖,GSM網(wǎng)絡(luò)向3G的過渡,第二階段（從2.5G~3G）,GPRS向3G過渡時： 核

9、心網(wǎng)：增加Iu接口，擴大分組容量。 無線子系統(tǒng)： 在BSC增加3G網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC） 在BTS需增加3G無線基架（NodeB）以及相應(yīng)的天 饋系統(tǒng) 在BSC至BTS之間需增加E1電路 傳輸網(wǎng)：BSC至核心網(wǎng)之間也要增加E1電路,GSM網(wǎng)絡(luò)向3G的過渡,網(wǎng)絡(luò)拓樸圖,GSM

10、網(wǎng)絡(luò)向3G的過渡,UMTS/GSM 接入網(wǎng)選擇方案,GSM網(wǎng)絡(luò)向3G的過渡,3G通信網(wǎng),3G容量計算,3G下行容量計算,步行3km/h,Ber=10-6,3G容量計算,3G下行容量計算,車速120km/h,Ber=10-6,3G容量計算,3G下行容量計算,CDMA2000-1X,3G容量計算,WCDMA/每扇區(qū)/每載頻5MHz,市區(qū)極限信道數(shù),,3G容量計算,注：1個TRX（0.2MHz帶寬）提供7個9.6kbit/s話音,2G（GSM

11、）與3G（WCDMA）容量比較,2G與3G容量比較,1. 2G（GSM）與3G（WCDMA）信道容量比較,3G容量計算,2G與3G容量比較,3G容量計算,2G（GSM）與3G（WCDMA）小區(qū)復用模式,GSM小區(qū)4×3復用模式,2G與3G容量比較,3G容量計算,GSM小區(qū)4×3復用模式表格,GSM最大站型為9/8/8，可提供67+59+59=185話音信道,假定GSM有20MHz帶寬,,2G與3G容量比較,3G容量計

12、算,WCDMA小區(qū)1×3復用模式,WCDMA與GSM有同樣帶寬20MHz，因此為WCDMA提供4個頻點，WCDMA最大型站為4/4/4，可提供極限信道64×4×3=768個信道，取用戶負荷50%，扇區(qū)效率85%時，共有768 ×50% ×85%=324個話音信道（12.2kbit/s)比較GSM和WCDMA最大基站容量，可得出WCDMA比GSM容量大2倍左右。,假定：,2G與3G容量比

13、較,3G容量計算,CDMA2000-1X：基站每載頻發(fā)射功率 20W， 手機200MW； WCDMA： 基站每載頻發(fā)射功率 20W， 手機語音125MW；數(shù)據(jù)250MW；

14、 TD-SCDMA： 基站每載頻發(fā)射功率 8*0.5W， 手機200MW。,3G發(fā)射功率,3G接收機靈敏度,概 述,靈敏度是衡量接收機在一定條件下能夠接收小信號的能力，它和諸多因素有關(guān)。例如，在不同的誤碼率、信納比、信噪比等條件及不同的接收環(huán)境（靜態(tài)、多

15、徑信道模型）情況下靈敏度概念和數(shù)值可能各不相同。,靜態(tài)參考靈敏度是指接收機在靜態(tài)理想傳播環(huán)境（相當于有用信號直接輸入接收機，沒有任何外界干擾）下，錯誤比特率小于某一規(guī)定值時接收機可以接收最小有用信號的能力。它是各種傳播條件中最高的靈敏度，也就是說在任何情況下的接收機靈敏度數(shù)值都不可能超過靜態(tài)參考靈敏度。通常所講的基站靈敏度一般是指它的靜態(tài)參考靈敏度。,3G接收機靈敏度,接收機系統(tǒng)原理,基站接收機系統(tǒng)可以分為射頻濾波、LNA、混頻、中頻濾

16、波、放大、A/D變換、DSP處理、解調(diào)等幾部分組成。,3G接收機靈敏度,WCDMA接收機靈敏度的計算,進入接收機輸入端的信號有兩種，有用信號Pmin 和熱噪聲信號Pnoise，由于接收機通道中電路本身也會產(chǎn)生噪聲Nf，因而在解調(diào)處有用信號和噪聲信號的比例為：Eb/Nt=Pmin-Pnoise-Nf (1) Eb/Nt：有用信號平均比特能量與噪聲和干擾功率譜密度的比值，

17、又稱為解調(diào)門限，相當于模擬FM調(diào)制的C/I（載干比），是衡量數(shù)字調(diào)制和編碼方式品質(zhì)因素的標準。Eb/Nt 的值取決于該系統(tǒng)的調(diào)制方式和解調(diào)算法。 Pnoise：接收機輸入口處的熱噪聲信號，又稱本底噪聲，其數(shù)值為Pnoise=10Log(KT0·BW)，其中K是波爾茲曼常數(shù)，K=1.3810-23J/K；T0為標準噪聲溫度，T0=290K。則：Pnoise=10Log(KT0)+10Log(BW)=-174dBm+10L

18、og(BW) (2) — BW：系統(tǒng)信道帶寬,3G接收機靈敏度,WCDMA接收機靈敏度的計算,對于WCDMA系統(tǒng)而言，BW=3.84MHz，由式（1）、（2）可以推出WCDMA基站接收機理論上靜態(tài)參考靈敏度Pmin為：Pmin = -174dBm+10Log(BW)+ Nf+ Eb/Nt = -108.15+ Nf+ Eb/Nt (3)

19、 靜態(tài)參考靈敏度是在靜態(tài)傳播情況下測得的數(shù)值，是衡量接收機性能好壞的一個重要指標。,在實際工作中，由于接收機所處的環(huán)境非常復雜，移動通信信道不可能是一個靜態(tài)信道，有用信號不可能無衰減、無干擾地通過空間介質(zhì)到達接收機。 事實上，它是一個多徑衰落信道，發(fā)射的信號要經(jīng)過直射、發(fā)射、散射等多條傳播路徑才能到達接收端，而且隨著移動臺的移動，各條傳播路徑上的信號幅度、時延及相位隨時隨地地發(fā)生變化，因而接收信號的電平是起伏和不穩(wěn)定的，這

20、些多徑信號相互疊加形成衰落。,3G接收機靈敏度,除有用信號能進入接收機外，干擾信號（如同頻、鄰頻干擾信號）也會進入接收機，造成對有用信號的干擾。所有這些不利因素都會降低接收機的接收效果。 為了改善接收機在多徑、頻率干擾傳播環(huán)境的接收能力，使它能達到靜態(tài)信道下的接收效果，在移動通信系統(tǒng)中采取了許多措施，例如分集接收、基帶跳頻、射頻跳頻、均衡算法等，這一系列措施都是為了保證基站接收機在復雜的多徑、頻率干擾環(huán)境里靈敏度仍能接近或達到靜態(tài)

21、參考靈敏度的數(shù)值。,3G接收機靈敏度,WCDMA系統(tǒng)基于直接序列擴頻通信技術(shù)，具有擴頻增益，它的解調(diào)門限（Eb/Nt）較低，可以為負值，這樣有利于提高接收機的靈敏度，同時也降低了對射頻前端本身的噪聲要求。 WCDMA系統(tǒng)中，基站和移動臺之間的信息交換是以幀為基本單位的。每幀包含業(yè)務(wù)信道（語音或數(shù)據(jù)）、尋呼信道、導頻信道和同步信道的信息。因此，對于WCDMA基站性能的評價都是建立在一定的幀誤碼率（FER）的基礎(chǔ)上。,3G接收機靈敏度,

22、WCDMA接收機整機靜態(tài)噪聲系數(shù)的計算,根據(jù)WCDMA規(guī)范，在采用BPSK數(shù)據(jù)調(diào)制及12.2Kbps全速率語音編碼和靜態(tài)高斯噪聲信道傳輸條件下，滿足輸入信號為Pmin=-121dBm時FER=0.01要求的最低Eb/N0為5.1dB，在此基礎(chǔ)上增加2 dB的設(shè)計余量，則要求Eb/N0>7.1dB。由擴頻系統(tǒng)方程， Eb/N0= Eb/Nt+Gp （dB） (4)其

23、中，Gp為系統(tǒng)擴頻增益 Gp = 10Log(BW/RINFO) = 10Log(3.84Mcps/12.2Kbps) = 25dB (5)則解調(diào)門限為Eb/Nt=-17.9dB,3G接收機靈敏度,WCDMA接收機整機靜態(tài)噪聲

24、系數(shù)的計算,由此，為了得到在滿足FER=0.01條件下接收機輸入靈敏度為-121dBm，接收機射頻模擬前端的最大噪聲系數(shù)為： Nf= Pmin-(-108.15)-Eb/Nt = -121+108.15+17.9 = 5.05 dB 也就是說，按照3GPP規(guī)范要求，我們所設(shè)計的接收機射頻模擬前端的靜態(tài)噪聲系數(shù)必須滿足Nf< 5.05 dB,3G接收機靈敏

25、度,WCDMA接收機整機靜態(tài)噪聲系數(shù)的計算,建議 以上計算靜態(tài)參考靈敏度是在靜態(tài)傳播情況下測得的數(shù)值，對我們設(shè)計射頻前端接收機電路有一定的指導意義。但如前所述，移動通信信道是一個多徑衰落信道，此時接收機的解調(diào)門限要高于靜態(tài)傳輸條件下的值。 因此，在多徑衰落條件和滿足同樣誤碼率和接收靈敏度的情況下，對接收機模擬前端噪聲系數(shù)的要求要高，即噪聲系數(shù)要低。,3G接收機靈敏度,靈敏度

26、 靈敏度 （50%負載） （靜態(tài)）1、WCDMA： -118.5dBm（話音） -121.5dBm ；2、CDMA2000： -118.5dBm （話音） -121.5dBm ；

27、 3、TD-SCDMA： -105dBm （話音） -108dBm 。,3G接收機靈敏度,接收機靈敏度 = 熱噪聲 + 接收機噪聲系數(shù) + 接收機干擾余量 + 信息速率 + 所需Eb/Nb,3G（WCDMA）接收機靈敏度的計算,上行、步行3km/h,Ber=10-6,3G

28、接收機靈敏度,上行、車速120km/h,Ber=10-6,3G接收機靈敏度,下行、步行3km/h,Ber=10-6,3G接收機靈敏度,下行、車速120km/h,Ber=10-6,3G接收機靈敏度,3G鏈路預算,上行各系統(tǒng)路徑鏈路預算（室外）,允許最大路徑損耗= 手機發(fā)射功率 - 基站接收靈敏度-干擾儲備 - 快衰落儲備 - 人體損耗+基站天線增益+軟切換增益 - 饋線損耗+手機天線增益 + 歸一化增益,室外步行3km/h,Ber=10-

29、6,,,3G鏈路預算,室外車速120km/h,Ber=10-6,3G鏈路預算,室外步行3km/h,Ber=10-6,下行各系統(tǒng)路徑鏈路預算,注：WCDMA下行每信道發(fā)射功率為：（P總-P信令）/極限容量=（20W-4W）/極限容量,3G鏈路預算,室外車速120km/h,Ber=10-6,3G鏈路預算,種類系列：1、無線直放站 有3~4個功率級別：0.2~0.5W、2W、10W、20W。2、光纖直放站（含室內(nèi)分布）

30、 有3~4個功率級別：10W、20W——室外直放站 0.2~ 0.5W、2W——室內(nèi)分布,Comba 3G產(chǎn)品,3、塔頂系列無源混合網(wǎng)絡(luò)。塔頂放大器：TTLA、TTPA。大功率塔頂光纖直放站TTFR：10W、20W二個級別。4、多頻段兼容系統(tǒng)雙頻段直放站：900/2100、1800/2100、800/2100等。雙扇區(qū)直放站。多運營商直放站。,Comba 3G產(chǎn)品,5、室內(nèi)

31、分布產(chǎn)品 寬帶無源器件：功分器、耦合器、天線。 功率放大器Booster：1~2W。6、基站天線 1710~2170MHz基站天線。7、傳輸設(shè)備 PDH高頻段數(shù)字微波。 SDH高頻段數(shù)字微波。,,,,Comba 3G產(chǎn)品,技術(shù)規(guī)格。關(guān)鍵器件選用： 功率器件、SAW、光器件。塔頂供電方式。塔頂防冷凝積水。塔頂機箱結(jié)構(gòu)。20W機型散熱問題。,針對3G產(chǎn)品的專題技術(shù),塔用多系統(tǒng)無源混合。3

32、G基站天線技術(shù)。兼容設(shè)計：光纖與天線直放站結(jié)構(gòu)、模塊的兼容。普通機型與塔頂機型的模塊兼容。多頻段兼容。,Comba 3G產(chǎn)品,現(xiàn)有無線系統(tǒng)向3G過渡,1、對于宏蜂窩基站A、3G可共用GSM機房、電源等公共設(shè)備；B、新增加Node B基站設(shè)備及天饋系統(tǒng)；C、也可通過頻段合路器，將GSM1800和WCDMA共用天饋系統(tǒng)。,Comba 3G產(chǎn)品,GSM1800和WCDMA共用天饋系統(tǒng)示意圖,Comba 3G產(chǎn)品,現(xiàn)有無線系

33、統(tǒng)向3G過渡,2、對于室內(nèi)分布系統(tǒng)A、3G可共用GSM900/GSM1800天饋分布系統(tǒng)；B、前端應(yīng)新增加頻段合路器或POI設(shè)備；C、核算各吸頂天線輸入口功率電平，決定是否對現(xiàn)有饋線系統(tǒng) 進行改造，換成粗饋線；D、檢查現(xiàn)有天饋分布系統(tǒng)無源器件是否滿足WCDMA寬帶要求，如 不滿足應(yīng)換成寬頻帶的功分器、耦合器、天線等無源器件。,Comba 3G產(chǎn)品,現(xiàn)有無線系統(tǒng)向3G過渡,3G可共用室內(nèi)無源天饋系統(tǒng)示意圖,注意：應(yīng)按