3G技术及应用

•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•3G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(3GPartnershipProject)–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CDMATDD(TD-SCDMA和UTRATDD融合技术)为无线接口的标准。3GPP2–由美国的ANSI（TIA）、日本ARIB、TTC、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LCDTDD（TD－SCDMA）•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•cdma20001x由IS-95演进，支持307kbps•1xEV/DO采用HDR，已经完成标准，支持2.4Mbps•1xEV/DV正在选择方案，支持高于5Mbps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：3GPPWCDMA：未来GSM的主要演进技术；3GPPTD-SCDMA：非对称TDD频段的利用，特别适合于高速数据业务3GPP2cdma2000：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RTT技术WCDMAcdma2000-1xTD-SCDMA信道间隔5MHz1.25MHz1.6MHz多址方式单载波直接序列扩频CDMA多址单载波直接序列扩频CDMA多址单载波直接序列扩频时分多址＋同步CDMA多址双工方式FDDFDDTDD码片速率3.84Mcps1.2288Mcps1.28Mcps基站同步异步（无GPS）可选同步同步（需GPS）同步（主从同步，需GPS）帧长10ms20ms10ms越区切换软切换，频间切换与GSM间的切换软切换，频间切换与IS-95B间的切换接力切换，频间切换，与GSM间的切换语音编码自适应多速率可变速率可变速率功率控制内环、外环控制速率1500Hz开环、闭环控制速率800Hz内环、外环支持可变数据速率最高为2.048Mbps1X最高307kbps，1XEV支持2.4Mbps最高为2.048Mbps业务特性适合于对称业务。适合于对称业务。支持对称业务，支持不对称业务具有突出的表现。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：1885~2025MHz和2110~2200MHz3G频段划分其中FDD：下行：2110~2170MHz上行：1920~1980MHzMSS：卫星移动空对地：2170~2200MHz地对空：1980~2010MHzTDD：1885~1920，2010~2025共50MHz我国3G频段划分1、核心频段频分双工（FDD）方式：1920~1980MHz/2110~2170MHz共2×60MHz时分双工（TDD）方式：1880~1920MHz/2010~2025MHz共55MHz2、补充工作频段频分双工（FDD）方式：1755~1785MHz/1850~1880MHz共2×30MHz时分双工（TDD）方式：2300~2400MHz共100MHz新频段3、卫星移动工作频段1980~2010MHz/2170~2200MHz4、扩展频段825~835MHz/870~880MHz；885~915MHz/930~960MHz；1710~1755MHz/1805~1850MHz3G频段划分（续1）17101725174517551755178518051820184018501880192019802010202521102200CM上UN上FDD上CM下UN下FDD下TDDFDD上卫星上TDDFDD下卫星下FDD下23002400TDD2170MHzGSM18003G核心频段及补充频段3G频段划分（续2）我国3G频段划分（续）第二代第二代+第二代++第三代IMT2000北美欧洲CDMAIS-95ACDMAIS-95BCDMA2000-1xCDMA2000GSMTDMAGSM+GPRS,HSCSDGSM++EDGEWCDMA普通分组数据业务高速电路交换数据GSM增强数据率2G向3G的过渡、网络结构过渡第一阶段（从2G~2.5G）GSMGPRS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BSCBTSAbisBSSMSC/VLRGMSC电路域SGSNGGSNGnHLRPSTNPLMNInternetGiGpGbA分组域PCUGSM网络向3G的过渡第二阶段（从2.5G~3G）GPRSWCDMAGPRS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（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BSCBTSMSC/VLRGMSC电路域SGSNGGSNGnHLRPSTNPLMNInternetGiGpGbA分组域RNCNodebRNSPCUBSSRNCIUIU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的过渡第三代移动通信（IMT2000）=核心网络+无线接入网络无线接入网络移动台移动台移动台基台基台基台无线网络控制器无线网络控制器核心网络宽带（移动）综合业务交换中心和VLR归属位置寄存器(HLR)其它网络：PSTN，ISDN，B-ISDN，IP-Net.IUIUR3G通信网3G容量计算3G下行容量计算假定：Cellload=50%GP=处理增益=W/RW：带宽R：速率η（小区干扰）=0.625α下行正交因子为0.6=-3dBs：需要信号n：系统内热噪声和其他信号总和三扇区效率85%NP（极限容量）=1+[（）—]Na=NP×Cellload×0.85snEb/NoGPsn1—α+η1步行3km/h,Ber=10-6业务速率(kbit/s)GP（W/R）Eb/No（dB)Eb/No（Lin)Np（pole容量)Na（User)12.2314.756.84.79642764601.91.55381614426.71.61.45288384101.11.29833G容量计算3G下行容量计算车速120km/h,Ber=10-6业务速率(kbit/s)GP（W/R）Eb/No（dB)Eb/No（Lin)Np（pole容量)Na（User)12.2314.756.44.37703064603.72.34261114426.73.52.24125384103.22.1523G容量计算3G下行容量计算CDMA2000-1XCDMAIS-95（8kbps）CDMA2000-1X（8kbps）呼损2%2%信道带宽1.25MHz1.25MHz频率利用系数11话音呼叫/每扇区/每载频20CH35CHErl/每扇区/每载频13.226.43G容量计算WCDMA/每扇区/每载频5MHz上行链路（CH）下行链路（CH）话音12.2kb/s71.158.7CS64kb/s16.17.1PS64kb/S15.58.2PS128kb/S4.9PS384kb/s1.3流量57.6kb/s20.310.2市区极限信道数3G容量计算注：1个TRX（0.2MHz带宽）提供7个9.6kbit/s话音2G（GSM）与3G（WCDMA）容量比较BTS天线Ts0：Ts1~7：BCCH+SDCCHTCH1（a）GSM下行信道2G与3G容量比较1.2G（GSM）与3G（WCDMA）信道容量比较3G容量计算注：1个TRX（5MHz带宽）提供64个速率为12.2kbit/s的业务信道NodeB天线导频信道1（b）WCDMA下行信道同频信道寻呼信道前向业务信道64个（业务速率12.2kbit/s)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4×3复用模式A3A1A2B3B1B2D3D1D2C3C1C22G与3G容量比较3G容量计算GSM小区4×3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A1B1C1D1A2B2C2D2A3B3C3D31234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556575859606162636465666768697071727374757677787980818283848586878889909192939495969798991002G与3G容量比较3G容量计算WCDMA小区1×3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64×4×3=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。f1f1f1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。混频LOPnoisePminEb/NtNf解码射频滤波器LNAVGAA/D变换、DSP处理3G接收机灵敏度WCDMA接收机灵敏度的计算进入接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(KT0·BW)，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。则：Pnoise=10Log(KT0)+10Log(BW)=-174dBm+10Log(BW)(2)—BW：系统信道带宽3G接收机灵敏度