3G、GPRS、天线基础知识

1、3G、GPRS天线等基础知识 3G是英文3rdGeneration的缩写，指第三代移动通信技术。相对第一代模 拟制式手机（1G）和第二代GSM TDMA等数字手机（2G）,第三代手机一般地讲, 是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能 够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、 电子商务等多种信息服务。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的 数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少 2Mbps（兆字节/每秒）、384kbps（千字节/每秒）以及144kbps的传输速度。 3G 的技术标准 国际电信联盟（ITU在

2、 2000年 5月确定 W-CDM A、CDMA2000和TDS-CDMA三大主流无线接口标准，写入 3G技术指导性 文件 2000年国际移动通讯计划 （简称 IMT-2000）。 W-CDMA 即WidebandCDMA,也称为CDMADirectSpread意为宽频分码多重存取， 其支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商，日本公司也或多或少参与其中， 包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电，以及日本的NTT、富士 通、夏普等厂商。这套系统能够架设在现有的 GSM网络上，对于系统提供商而 言可以较轻易地过渡，而 GSM系统相当普及的亚洲对这套新技术的接受度预料 会相当高。因此 W-C

3、DMA具有先天的市场优势。 CDMA2000 但目前使用 CDMA的地区只有 W-CDMA 多。不过 CDMA2000 的 3G手机已经率先面世。 CDMA2000也称为CDMA Multi-Carrier,由美国高通北美公司为主导提出, 摩托罗拉、Luce nt和后来加入的韩国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主 导者。这套系统是从窄频 CDMA One数字标准衍生出来的，可以从原有的 CDMA One结构直接升级到3G,建设成本低廉 日、韩和北美，所以CDMA2000的支持者不如 研发技术却是目前各标准中进度最快的，许多 TD-SCDMA 该标准是由XX大陆独自制定的3G标准, 1999年

4、6月29日，中国原邮电部电信科学技术研究院（大唐电信）向 ITU提 出。该标准将智能无线、同步 CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其 中，在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特 优势。另外，由于中国内的庞大的市场，该标准受到各大主要电信设备厂商的 重视，全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持 TD-SCDMA标准。它采用了智 能天线、联合检测、接力切换、同步 CDM A、软件无线电、低码片速率、多时隙、可变扩频系统、自适应功率调整等 技术。 wImGPRS是通用分组无线业务（GeneralPacketRadioService的英文简称，是 在现有的GSM系统上发

5、展出来的一种新的分组数据承载业务。GPRS与现有的 GSM语音系统最根本的区别是，GSM是一种电路交换系统，而 GPRS是种分 组交换系统。因此，GPRS特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据 传输，也适用于偶尔的大数据量传输。这一特点正适合大多数移动互联的应 用。GPRS是分组交换技术，具有 实时在线” 按量计费”、快捷登录” 高速传输” 自如切换”的优点。1）实时在线 实时在线”即用户随时与网络保持联系。举个例子，用户访问互联网 时，手机就在无线信道上发送和接受数据，就算没有数据传送，手机还一直与 网络保持连接，不但可以由用户端发起数据传输，还可以从网络端随时启动 push类业务，

6、不像普通拨号上网那样断线后还得重新拨号才能上网冲浪。 2）按量计费 用户可以一直在线，按照用户接收和发送数据包的数量来收取费用，没有 数据流量传递时，用户即使挂在网上，也是不收费的。打个很形象也很意思的 比喻： 发呆是免费的。 3）快捷登录 GPRS的用户一开机，就始终连接在 GPRS网络上，每次使用时只需一个激 活的过程，一般只需要13秒的时间就能登录至互联网，而固定拨号方式接入 互联网需要拨号、验证用户名密码、登录服务器等过程，至少需要810秒甚 至更长的时间。 4) xx GPRS采用分组交换的技术，数据传输速率最高理论值能达 171.2KB/S，但实际速度受到编码的限制和手机终端的限制

7、，可能会有所不 同。而GSM网络的速率为每秒 9.6K比特，可以看出GPRS：匕现有的GSM在速度上占有很大优势。 5）自如切换 GP RS就类似于固定 GPRS还具有数据传输与话音传输可同时进行或切换进行的优势。也就是说 用户在用移动电话上网冲浪的同时，可以接收语音电话。举个例子，原来的电 话拨号上网，接入之后就不能再打电话，也不能接电话，而 电话的ISDN的概念，电话上网两不误 极化方式等 天线性能的主要参数有方向图，增益，输入阻抗，驻波比, 1、天线的输入阻抗 天线与馈线的 天线的输入阻抗是天线馈电端输入电压与输入电流的比值。 连接，最佳情形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗，这

8、时馈线终 端没有功率反射，馈线上没有驻波，天线的输入阻抗随频率的变化比较平缓。 天线的匹配工作就是消除天线输入阻抗中的电抗分量，使电阻分量尽可能地接 近馈线的特性阻抗。匹配的优劣一般用四个参数来衡量即反射系数，行波系 数，驻波比和回波损耗，四个参数之间有固定的数值关系，使用那一个纯出于 习惯。在我们日常维护中，用的较多的是驻波比和回波损耗。一般移动通信天 线的输入阻抗为50 Qo驻波比： 它是行波系数的倒数，其值在1到无穷大之间。 3 / 6 驻波比为 1，表示完全匹配；驻波比为无穷大表示全反射，完全失配。在移 动通信系统中，一般要求驻波比小于 1.5， 但实际应用xxVSWR应小于 5/ 6

9、 1.2。 服务性能 过大的驻波比会减小基站的覆盖并造成系统内干扰加大，影响基站的 回波损耗： 它是反射系数绝对值的倒数，以分贝值表示。回波损耗的值在OdB的到无 穷大之间，回波损耗越大表示匹配越差，回波损耗越大表示匹配越好。 0 表示全 反射，无穷大表示完全匹配。在移动通信系统中，一般要求回波损耗大于 14dB。 2、天线的极化方式 所谓天线的极化，就是指天线辐射时形成的电场强度方向。当电场强度方 向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时， 此电波就称为水平极化波。由于电波的特性，决定了水平极化传播的信号在贴 近地面时会在大地表面产生极化电流，极化电流因受大地阻抗影

10、响产生热能而 使电场信号迅速衰减，而垂直极化方式则不易产生极化电流，从而避免了能量 的大幅衰减，保证了信号的有效传播。因此，在移动通信系统中，一般均采用 垂直极化的传播方式。另外，随着新技术的发展，最近又出现了一种双极化天 线。就其设计思路而言，一般分为垂直与水平极化和45极化两种方式，性能 上一般后者优于前者，因此目前大部分采用的是 45极化方式。双极化天线组 合了+45和-45两副极化方向相互正交的天线，并同时工作在收发双工模式下， 大大节省了每个小区的天线数量；同时由于 45为正交极化，有效保证了分集 接收的良好效果。（其极化分集增益约为 5dB,比单极化天线提高约2dB。） 3、天线的

11、增益 天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站 天线最重要的参数之一。 一般来说，增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度，而在水平 面上保持全向的辐射性能。天线增益对移动通信系统的运行质量极为重要，因 为它决定蜂窝边缘的信号电平。增加增益就可以在一确定方向上增大网络的覆 盖范围，或者在确定范围内增大增益余量。任何蜂窝系统都是一个双向过程， 增加天线的增益能同时减少双向系统增益预算余量。另外，表征天线增益的参 数有dBd和dBi。DBi是相对于点源天线的增益，在各方向的辐射是均匀的； dBd相对于对称阵子天线的增益 dBi=dBd+ 2.15。相同的条件下，增益越高

12、，电波传播的距离越远。一般地，GSM定 向基站的天线增益为18dBi,全向的为11dBi。 4、天线的波瓣宽度 波瓣宽度是定向天线常用的一个很重要的参数，它是指天线的辐射图中低 于峰值3dB处所成夹角的宽度(天线的辐射图是度量天线各个方向收发信号能 力的一个指标，通常以图形方式表示为功率强度与夹角的关系)，天线垂直的 波瓣宽度一般与该天线所对应方向上的覆盖半径有关。因此，在一定范围内通 过对天线垂直度(俯仰角)的调节，可以达到改善小区覆盖质量的目的，这也 是我们在网络优化中经常采用的一种手段。主要涉及两个方面水平波瓣宽度和 垂直平面波瓣宽度。水平平面的半功率角( HPlaneHalfPowerbeamwidth): (45 ,60 ,90 等)定义了天线水平平面的波束宽度。角度越大 ,在扇区交界处的 覆盖越好，但当提高天线倾角时，也越容易发生波束畸变 ,形成越区覆盖。角度 越小，在扇区交界处覆盖越差。 提高天线倾角可以在移动程度上改善扇区交界处的覆盖，而且相对而言， 不容易产生对其他小区的越区覆盖。在市中心基站由于站距小，天线倾角大， 应当采用水平平面的半功率角小的天线，郊区选用水平平面的半功率角大的天 线；垂直平面的半功率角( VPlaneHalfPowe