3G技术及应用-zheng.ppt

1、3G概述 2G向3G的过度 3G容量计算 3G接收机灵敏度计算 3链路预算 Comba3G产品,3G技术及应用,高速运动：144kb/s 步行速度：384kb/s 室内环境：2Mb/s,能提供以下三种最高传输速率的叫3G。,什么叫 3G,3G有两个伙伴项目计划,3GPP (3G Partnership Project) 由欧洲的ETSI、日本ARIB、TTC、韩国TTA、美国的T1和中国CWTS六个标准化组织组成。宗旨是制定以GSM为核心网，WCDMA和CDMA TDD(TD-SCDMA和UTRA TDD融合技术)为无线接口的标准。 3GPP2 由美国的ANSI（TIA）、日本ARIB、TTC

2、、韩国TTA和中国CWTS五个标准化组织组成。宗旨是制定以ANSI/IS-41为核心网，cdma2000为无线接口的标准。,3GPP标准化情况,3GPP组织完成标准化工作，支持3个版本 R99 每3个月更新一次; 2002年3月形成稳定的商用版本 R4 支持LCD TDD（TDSCDMA） R5 全IP网络，HSDPA支持10Mbps传输速率,3GPP的发展,3GPP2标准化情况,3GPP2组织完成标准化工作，支持3个版本 cdma2000 1x 由IS-95演进，支持307kbps 1x EV/DO 采用HDR，已经完成标准，支持2.4Mbps 1x EV/DV 正在选择方案，支持高于5Mb

3、ps速率,3GPP2的发展,在广泛论证的基础上，根据未来中国市场的需 求分析，确定了C3G主攻的研究方向： 3GPP WCDMA：未来GSM的主要演进技术； 3GPP TD-SCDMA： 非对称TDD频段的利用，特别 适合于高速数据业务 3GPP2 cdma2000：窄带CDMA的主要演进技术,项目的主攻体制标准,中国第三代移动通信（C3G）计划,三种标准制式的技术比较,3G有三种制式,国际ITU对3G频段划分,核心频段： 18852025MHz和21102200MHz,3G频段划分,共230MHz,其中 FDD：下行：21102170MHz 上行：19201980MHz MSS：卫星移动 空

4、对地：21702200MHz 地对空：19802010MHz TDD：18851920，20102025共50MHz,我国3G频段划分,1、核心频段 频分双工（FDD）方式：19201980MHz/21102170MHz共260MHz 时分双工（TDD）方式：18801920MHz/20102025MHz共55MHz 2、补充工作频段 频分双工（FDD）方式：17551785MHz/18501880MHz共230MHz 时分双工（TDD）方式：23002400MHz共100MHz新频段 3、卫星移动工作频段 19802010MHz/21702200MHz 4、扩展频段 825835MHz/87

5、0880MHz；885915MHz/930960MHz； 17101755MHz/18051850MHz,3G频段划分（续1）,3G频段划分（续2）,我国3G频段划分（续）,2G向3G的过渡,、网络结构过渡,第一阶段（从2G2.5G）,GSM,GPRS过渡,GSM向GPRS过渡时： 核心网部分要增加分组交换 无线子系统要在BSC增加PCU机架，BTS和Abis均不改动 传输网：BSC至分组网要增加E1电路,GSM网络向3G的过渡,网络拓朴图,GSM网络向3G的过渡,第二阶段（从2.5G3G）,GPRS向3G过渡时： 核心网：增加Iu接口，扩大分组容量。 无线子系统： 在BSC增加3G网络控制器

6、（RNC） 在BTS需增加3G无线基架（NodeB）以及相应的天 馈系统 在BSC至BTS之间需增加E1电路 传输网：BSC至核心网之间也要增加E1电路,GSM网络向3G的过渡,网络拓朴图,GSM网络向3G的过渡,UMTS/GSM 接入网选择方案,GSM网络向3G的过渡,3G通信网,3G容量计算,3G下行容量计算,步行3km/h,Ber=10-6,3G容量计算,3G下行容量计算,车速120km/h,Ber=10-6,3G容量计算,3G下行容量计算,CDMA2000-1X,3G容量计算,WCDMA/每扇区/每载频5MHz,市区极限信道数,3G容量计算,注：1个TRX（0.2MHz带宽）提供7个9

7、.6kbit/s话音,2G（GSM）与3G（WCDMA）容量比较,2G与3G容量比较,1. 2G（GSM）与3G（WCDMA）信道容量比较,3G容量计算,2G与3G容量比较,3G容量计算,2G（GSM）与3G（WCDMA）小区复用模式,GSM小区43复用模式,2G与3G容量比较,3G容量计算,GSM小区43复用模式表格,GSM最大站型为9/8/8，可提供67+59+59=185话音信道,假定GSM有20MHz带宽,2G与3G容量比较,3G容量计算,WCDMA小区13复用模式,WCDMA与GSM有同样带宽20MHz， 因此为WCDMA提供4个频点，WCDMA最大型站为4/4/4，可提供极限信道6

8、443=768个信道，取用户负荷50%，扇区效率85%时，共有768 50% 85%=324个话音信道（12.2kbit/s)比较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与3G容量比较,3G容量计算,CDMA2000-1X：基站每载频发射功率 20W， 手机200MW； WCDMA： 基站每载频发射功率 20W， 手机语音125MW；数据250MW； TD-SCDMA： 基站每载频发射功率 8*0.5W， 手机200MW。,3G发射功率,3G接收机灵敏度,概 述,灵敏度是衡量接收机在一定条件下能够接收小信号的能力，它和诸多因素有关。例如，在不同的误

9、码率、信纳比、信噪比等条件及不同的接收环境（静态、多径信道模型）情况下灵敏度概念和数值可能各不相同。,静态参考灵敏度是指接收机在静态理想传播环境（相当于有用信号直接输入接收机，没有任何外界干扰）下，错误比特率小于某一规定值时接收机可以接收最小有用信号的能力。它是各种传播条件中最高的灵敏度，也就是说在任何情况下的接收机灵敏度数值都不可能超过静态参考灵敏度。通常所讲的基站灵敏度一般是指它的静态参考灵敏度。,3G接收机灵敏度,接收机系统原理,基站接收机系统可以分为射频滤波、LNA、混频、中频滤波、放大、A/D变换、DSP处理、解调等几部分组成。,3G接收机灵敏度,WCDMA接收机灵敏度的计算,进入接

10、收机输入端的信号有两种，有用信号Pmin 和热噪声信号Pnoise，由于接收机通道中电路本身也会产生噪声Nf，因而在解调处有用信号和噪声信号的比例为： Eb/Nt=Pmin-Pnoise-Nf (1) Eb/Nt：有用信号平均比特能量与噪声和干扰功率谱密度的比值，又称为解调门限，相当于模拟FM调制的C/I（载干比），是衡量数字调制和编码方式品质因素的标准。Eb/Nt 的值取决于该系统的调制方式和解调算法。 Pnoise：接收机输入口处的热噪声信号，又称本底噪声，其数值为Pnoise=10Log(KT0BW)，其中K是波尔兹曼常数，K=1.3810-23J/K；T0为标准噪声温度，T0=290K

11、。则： Pnoise=10Log(KT0)+10Log(BW)=-174dBm+10Log(BW) (2) BW：系统信道带宽,3G接收机灵敏度,WCDMA接收机灵敏度的计算,对于WCDMA系统而言，BW=3.84MHz，由式（1）、（2）可以推出WCDMA基站接收机理论上静态参考灵敏度Pmin为： Pmin = -174dBm+10Log(BW)+ Nf+ Eb/Nt = -108.15+ Nf+ Eb/Nt (3) 静态参考灵敏度是在静态传播情况下测得的数值，是衡量接收机性能好坏的一个重要指标。,在实际工作中，由于接收机所处的环境非常复杂，移动通信信道不可能是一个静态信道，有用信号不可能无

12、衰减、无干扰地通过空间介质到达接收机。 事实上，它是一个多径衰落信道，发射的信号要经过直射、发射、散射等多条传播路径才能到达接收端，而且随着移动台的移动，各条传播路径上的信号幅度、时延及相位随时随地地发生变化，因而接收信号的电平是起伏和不稳定的，这些多径信号相互叠加形成衰落。,3G接收机灵敏度,除有用信号能进入接收机外，干扰信号（如同频、邻频干扰信号）也会进入接收机，造成对有用信号的干扰。所有这些不利因素都会降低接收机的接收效果。 为了改善接收机在多径、频率干扰传播环境的接收能力，使它能达到静态信道下的接收效果，在移动通信系统中采取了许多措施，例如分集接收、基带跳频、射频跳频、均衡算法等，这一

13、系列措施都是为了保证基站接收机在复杂的多径、频率干扰环境里灵敏度仍能接近或达到静态参考灵敏度的数值。,3G接收机灵敏度,WCDMA系统基于直接序列扩频通信技术，具有扩频增益，它的解调门限（Eb/Nt）较低，可以为负值，这样有利于提高接收机的灵敏度，同时也降低了对射频前端本身的噪声要求。 WCDMA系统中，基站和移动台之间的信息交换是以幀为基本单位的。每幀包含业务信道（语音或数据）、寻呼信道、导频信道和同步信道的信息。因此，对于WCDMA基站性能的评价都是建立在一定的幀误码率（FER）的基础上。,3G接收机灵敏度,WCDMA接收机整机静态噪声系数的计算,根据WCDMA规范，在采用BPSK数据调制

14、及12.2Kbps全速率语音编码和静态高斯噪声信道传输条件下，满足输入信号为Pmin=-121dBm时FER=0.01要求的最低Eb/N0为5.1dB，在此基础上增加2 dB的设计余量，则要求Eb/N07.1dB。由扩频系统方程， Eb/N0= Eb/Nt+Gp （dB） (4) 其中，Gp为系统扩频增益 Gp = 10Log(BW/RINFO) = 10Log(3.84Mcps/12.2Kbps) = 25dB (5) 则解调门限为Eb/Nt=-17.9dB,3G接收机灵敏度,WCDMA接收机整机静态噪声系数的计算,由此，为了得到在满足FER=0.01条件下接收机输入灵敏度为-121dBm，

15、接收机射频模拟前端的最大噪声系数为： Nf= Pmin-(-108.15)-Eb/Nt = -121+108.15+17.9 = 5.05 dB 也就是说，按照3GPP规范要求，我们所设计的接收机射频模拟前端的静态噪声系数必须满足 Nf 5.05 dB,3G接收机灵敏度,WCDMA接收机整机静态噪声系数的计算,建议 以上计算静态参考灵敏度是在静态传播情况下测得的数值，对我们设计射频前端接收机电路有一定的指导意义。但如前所述，移动通信信道是一个多径衰落信道，此时接收机的解调门限要高于静态传输条件下的值。 因此，在多径衰落条件和满足同样误码率和接收灵敏度的情况下，对接收机模拟前端噪声系数的要求要高

16、，即噪声系数要低。,3G接收机灵敏度,灵敏度 灵敏度 （50%负载） （静态） 1、WCDMA： -118.5dBm（话音） -121.5dBm ； 2、CDMA2000： -118.5dBm （话音） -121.5dBm ； 3、TD-SCDMA： -105dBm （话音） -108dBm 。,3G接收机灵敏度,接收机灵敏度 = 热噪声 + 接收机噪声系数 + 接收机干扰余量 + 信息速率 + 所需Eb/Nb,3G（WCDMA）接收机灵敏度的计算,上行、步行3km/h,Ber=10-6,3G接收机灵敏度,上行、车速120km/h,Ber=10-6,3G接收机灵敏度,下行、步行3km/h,Be

17、r=10-6,3G接收机灵敏度,下行、车速120km/h,Ber=10-6,3G接收机灵敏度,3G链路预算,上行各系统路径链路预算（室外）,允许最大路径损耗= 手机发射功率 - 基站接收灵敏度-干扰储备 - 快衰落储备 - 人体损耗+基站天线增益+软切换增益 - 馈线损耗+手机天线增益 + 归一化增益,室外步行3km/h,Ber=10-6,3G链路预算,室外车速120km/h,Ber=10-6,3G链路预算,室外步行3km/h,Ber=10-6,下行各系统路径链路预算,注：WCDMA下行每信道发射功率为：（P总-P信令）/极限容量=（20W-4W）/极限容量,3G链路预算,室外车速120km/

18、h,Ber=10-6,3G链路预算,种类系列： 1、无线直放站 有34个功率级别：0.20.5W、2W、10W、20W。 2、光纤直放站（含室内分布） 有34个功率级别：10W、20W室外直放站 0.2 0.5W、2W室内分布,Comba 3G产品,3、塔顶系列 无源混合网络。 塔顶放大器：TTLA、TTPA。 大功率塔顶光纤直放站TTFR：10W、20W二个级别。 4、多频段兼容系统 双频段直放站：900/2100、1800/2100、800/2100等。 双扇区直放站。 多运营商直放站。,Comba 3G产品,5、室内分布产品 宽带无源器件：功分器、耦合器、天线。 功率放大器Booster：12W。6、基站天线 17102170MHz基站天线。7、传输设备 PDH高频段数字微波。 SDH高频段数字微波。,Comba 3G产品,技术规格。 关键器件选用： 功率器件、SAW