1、第三代移动通信技术交流第三代移动通信技术交流无线工程中无线工程中 3G3G与与2G2G的区别的区别目目 录录 一、工作频段及信息速率一、工作频段及信息速率 二、系统目标和基本功能二、系统目标和基本功能 三、三、网络结构网络结构 四、空中接口与信道四、空中接口与信道 五、五、无线设计参数的变化无线设计参数的变化 六、六、电磁干扰电磁干扰 一.工作频段及信息速率1 1）我国）我国2G2G、3G3G工作频段划分工作频段划分 40+151002 602 302（10+30+45）2 252 452 10带宽(MHZ)188019202010202523002400核心:21102170补充:18501
2、880 扩展:2G全频段 .（+5MHZ)93596018051850870880下行(MHZ)188019202010202523002400核心:19201980 补充:17551785扩展:2G全频段89091517101755825835上行(MHZ)TD-SCDMAWCDMA/cdma2000GSM3G一、工作频段和信息速率一、工作频段和信息速率CDMA2G2 2）信息传输速率）信息传输速率GSM-WCDMAGSM-WCDMA一、工作频段和信息速率一、工作频段和信息速率 最高信息速率 GSM 12.2kbps GPRS 171 kbps EDGE 384kbps WCDMA 快速移动
3、 144kbps 步行速度 384kbps 室内 2 Mbps 3 3）信息传输速率）信息传输速率IS-95CDMA-cdma2000IS-95CDMA-cdma2000一、工作频段和信息速率一、工作频段和信息速率 最高信息速率14.4kbps64kbps 307kbps （9.6/19.2/38.4/76.8/153.6）2.4 Mbps5.2 MbpsCDMAone（IS-95A)CDMAone（IS-95B)cdma20001Cdma20001 EV-DOCdma20001 EV-DV 二.系统目标和基本功能1 1）3G3G系统的目标系统的目标二、系统目标和基本功能二、系统目标和基本功能
4、多媒体能力多媒体能力个人化使用个人化使用智能化功能智能化功能多速率和高级业务多速率和高级业务(2Mb/s)固定网的质量固定网的质量更简单的蜂窝结构更简单的蜂窝结构容易进行信道规划和管理容易进行信道规划和管理大容量大容量:60路话路话/小区小区/MHz低的发射功率低的发射功率室外室外300mw,室内室内20mW2）基本功能特征）基本功能特征n提高移动网传输速率以适应高速数据，IP网，视频，多媒体等业务的发展n更高的频谱利用率，增强全球范围的高度兼容性和漫游n多元化终端的应用n平滑过渡和演进二、二、系统目标和基本功能系统目标和基本功能 3）2G向向3G的平滑过渡和演进的平滑过渡和演进第二代第二代第
5、二代第二代+第二代第二代+第三代第三代IMT2000北美北美欧洲欧洲IS-95AIS-95BIS-95Ccdma2000GSMTDMAGSM+GPRS,HSCSDGSM+EDGEWCDMA普通分组数据业务普通分组数据业务高速电路交换数据高速电路交换数据GSM增强数据率增强数据率二、系统目标和基本功能二、系统目标和基本功能RTT技术技术WCDMAcdma2000-1xTD-SCDMA信道间隔5MHz1.25MHz1.6 MHz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3.84Mcps1.2288
6、Mcps1.28Mcps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。二、系统目标和基本功能二、系统目标和基本功能4）三
7、种）三种3G标准的技术比较标准的技术比较 三.网络结构三、网络结构三、网络结构1）从）从GSM-GPRS-WCDMAHLRMAPAPSTNISDNGMSCVMSC GSM BSSInternet等数据网等数据网络络GGSNSGSNGbIMT-2000RANIu3G三、网络结构三、网络结构GSM网结构1）从）从GSM-GPRS-WCDMABSCBTSAbisBSSMSC/VLRGMSC电路域SGSNGGSNGnHLRPSTNPLMNInternetGiGpGbA分组域PCU三、三、网络结构网络结构 从GSM-GPRSGSM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
8、机架，BTS和Abis均不改动 传输网：BSC至分组网要增加E1电路1）从）从GSM-GPRS-WCDMA从GSM-GPRS三、三、网络结构网络结构1）从）从GSM-GPRS-WCDMABSCBTSMSC/VLCS-MGWGMSC电路域SGSNGGSNGnHLRPSTNPLMNInternetGiGpGbA分组域RNCNodeBRNSPCUBSSRNCIUIU三、网络结构三、网络结构从GPRS-WCDMA1）从）从GSM-GPRS-WCDMAGPRS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
9、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电路三、网络结构三、网络结构从GPRS-WCDMAIucsIupsUuSGSNNodeBNodeB M EUSIMUE CuNodeBNodeBRNCRNCRNSIurIubMSC/VLRCNRNS三、网络结构三、网络结构AmplifierShelfFilterShelf双工器LNA功放单元天线连接UMTSCDMARadio(UCR)UMTSCDMA射频单元UMTSChannelUnit(UCU)UMTS 信道单元UniversalRadioController(URC)通用无线控制器I/OModuleIub
10、用户自定义告警OscillatorModuleClock&TimingUnitBaseband Card Cage三、三、网络结构网络结构1）从）从GSM-GPRS-WCDMA基站部分结构BasebandCard CageFibreInterfaceBoardFibreInterfaceBoardFibreInterfaceBoardFibreInterfaceBoardFibreInterfaceBoardFibreInterfaceBoardUMTS 信道单元UMTSChannelUnitPooledResourcex 12UniversalRadioController2plus1 Re
11、dundant3OMROMQCTU 1CTU 2Tx PathTx PathRx PathRx PathRadioPAFibreInterfaceBoard外部天线接口内置天线 远端RF单元PAFIB-光纤接口板三、网络结构三、网络结构1）从）从GSMGPRS-WCDMA分布型基站2)从从IS-95CDMA-cdma2000 1PDSNMSBTSBSCPCFHAIPAAAVLRMSC/SSPHLR/ACPSTN/ISDNIPSCPSMCWAP 网关CDMA2000-1X与CDMA比较，增加了分组交换核心网三、网络结构三、网络结构 分组交换的核心网分组交换的核心网：包括PCF（分组控制功能）、P
12、DSN（分组数据服务节点）、HA（归属代理）、AAA（认证、授权和计费）。其中：1、PCF负责与BSC配合，完成与分组数据有关的无线信道控制功能。由于与无线接入部分关系密切，大部分厂商将PCF与BSC合设。2、PDSN负责管理用户状态，转发用户数据。当采用移动IP技术的时候，它同时担任FA的功能。3、当采用移动IP技术时，需要使用HA。HA将发送给用户的数据从归属局转发的漫游地。4、AAA负责管理用户信息，其中包括认证、计费和业务管理。其他其他:包括短消息中心、包括短消息中心、WAPWAP网关等。网关等。三、网络结构三、网络结构2)从从IS-95CDMA-cdma2000 1x 四.空中接口与
13、信道1）WCDMA和和GSM空中接口的主要区别空中接口的主要区别四、空中接口与信道四、空中接口与信道WCDMAGSM多址方式码分时分载波间隔1.25/5/10/20MHZ200KHZ频率复用系数1318功率控制频率1500HZ 2HZ服务质量控制无线资源管理算法网络（频率）规划分集可用Rake接收机进行多种分集*跳频分组数据基于负荷的分组调度GPRS中基于时隙的调度下行链路发射分集提高下行链路容量不支持2）WCDMA与与IS-95CDMA空中接口的主要区别空中接口的主要区别四、空中接口与信道四、空中接口与信道WCDMAIS-95CDMA载波间隔5MHZ1.25MHZ码片速率3.84Mchip/
14、s1.2288Mchip/s功率控制频率1500HZ上下行链路都有上行：800HZ下行：慢速功率控制基站同步不需要（GPS）需要（通常用GPS）多径分集路径长度差78m250m频率间切换需要，使用分槽方式测量可以采用，但未规定测量方法有效的无线资源管理方法支持，提供所请求的QoS不需要，因为话音为主要业务分组数据基于负荷的分组调度把分组数据作为短时电路交换呼叫来处理下行链路发射分集支持，以获得更高的下行链路容量标准不支持3）信道）信道四、空中接口与信道四、空中接口与信道l 公共控制信道l 广播控制信道（BCCH）l 前向接入信道（FACH）l 寻呼信道（PCH）l 随机接入信道（RACH）l
15、专用信道l 专用控制信道l 专用业务信道WCDMA逻辑信道3）信道）信道nWCDMA共有两类专用物理信道，即专用物理数据信道（DPDCH）和专用物理控制信道（DPCCH）。nDPDCH用于运送第二层和更高层的专用逻辑信道产生的数据。DPCCH用于运送第一层所需的控制信息。控制信息包括导频长度，功率控制（TPC）命令和明晰速率指示（TFI）。四四.空中接口与信道空中接口与信道WCDMA专用物理信道3）信道）信道lcdma2000物理信道分为公用物理信道（CPHCH）和专用物理信道（DPHCH）两类。l公用物理信道又分为前向公用信道（F-CPHCH）和反向公用信道（R-CPHCH）两类。l前向公用
16、物理信道用于移动台的捕获、同步及跟踪等，或用于向移动台传送广播消息或针对某个移动台的寻呼消息。l反向公用物理信道由反向接入信道（R-ACH）和反向公用控制信道（R-CCCH）组成。l专用物理信道（DPHCH）也分为前向专用物理信道（F-DPHCH）和反向专用物理信道（R-DPHCH）两类。四、空中接口与信道四、空中接口与信道cdma2000 1物理信道3）信道信道lcdma2000-1x前向导频信道、同步信道和寻呼信道结构与IS-95 CDMA系统基本相同。lcdma2000-1x前向信道的调制与IS-95CDMA系统略有差别，采用了QPSK正交扩频方式，而非BPSK扩频方式。lcdma200
17、0反向信道中不再使用IS-95 CDMA系统的正交多进制调制，代之于反向专用导频信道，以使得基站接收端能够使用相干方法进行接收。四、空中接口与信道四、空中接口与信道Cdma2000 1x 物理信道 五.无线设计参数的变化n 通常宏小区采用Cost231 Hata扩展模型，其路径损耗的计算公式为：n上述模型将OkumuraHata模型的工作频率从1500MHz延伸至2300MHz，而频率衰减系数从26.16增加到33.9，这表明，3G频段相对800900MHz的2G频段，其路径损耗增加值约为1012dB,仅此一项，意味着当其他条件相同时，3G的覆盖半径将只有2G系统的40左右。1）传播模型传播模
18、型五、无线设计参数的变化五、无线设计参数的变化）减因子：校正因子（大城市衰：；：；：）（）（BCMHCBLd3m m20030hbm101hm km201:dz23001500f mlogdloghb55.69.44 hmaloghb82.13logf9.333.46)dp五.无线设计参数的变化n1)传播模型传播模型 通常微小区采用Walfisch-Ikegami模型(cost-W/I 模型),其计算公式为:Lp=42.6+26Logd +20Logf LOS =32.4+20Logd +20Logf+Lm NLOS Lm:附加散射损耗 n反向链路开环功率控制n为手机提供到达BTS所需的传输功
19、率估值n反向链路闭环功率控制n基于在BTS接收到的Eb/No，和在BSC接收到的FERn通过由BTS每1.25毫秒向手机发送 1 dB指令来完成 n要注意到抗衰落的问题 n前向链路功率控制n根据来自手机的FER报告对每个前向信道进行功率调整（50赫兹）n不如反向链路关键，因为所有的信道（一个扇区）是在一个公共的集合信道中并一起衰减。2）功率控制）功率控制 五、无线设计参数的变化五、无线设计参数的变化IS-95CDMA 功率控制2）功率控制）功率控制l上行链路功率控制1)闭环功率控制：调节上行链路的发送功率，保证基站接收机具有设定的目标SIR。2）外环功率控制（目标SIR的调节）：外环功率控制的
20、目的是调节上述闭环控制中的目标SIR。根据不同连接的QoS，其目标SIR将独立地调节。3）开环功率控制：当上行链路没有建立时，调节物理随机接入信道的发射功率。l下行链路功率控制1）闭环功率控制：调节下行链路的发送功率，以使得移动台能达到所设定的目标SIR。2）外环（目标SIR的调节）：与上行链路相同。五、无线设计参数的变化五、无线设计参数的变化WCDMA功率控制不同数据速率：对应不同数据速率：对应Eb/No+Io -(motorola)9.6Kb/s 5.6dB 19.2Kb/s 3.5dB 38.4Kb/s 3.0dB 76.8Kb/s 2.5dB153.6Kb/s 2.1dB3)接收灵敏度
21、接收灵敏度 五、无线设计参数的变化五、无线设计参数的变化不同数据速率对应软切换增益不同数据速率对应软切换增益 9.6Kb/s 3.5dB 19.2Kb/s 3.5dB 38.4Kb/s 3.5dB 76.8Kb/s 3.5dB153.6Kb/s 0dB3)接收灵敏度接收灵敏度 五、无线设计参数的变化五、无线设计参数的变化 接收灵敏度与接收机噪声系数,带宽、信息速率、移动速度及目标误码率指标要求有关n对GSM系统n对CDMA系统 3）接收灵敏度）接收灵敏度 五、无线设计参数的变化五、无线设计参数的变化md102108d159d53d4md174/md174vBBBBBNCBNBS）（md2.12
22、3d7d8.39d4md174o/bbmd174vBBBBBNERNBSn对WCDMA或cdma2000 1 系统 n当Rb从12kbps384kbps时，Eb/No随Rb变化和移动速度的变化将在8dB1dB内变化。3）接收灵敏度）接收灵敏度 五、无线设计参数的变化五、无线设计参数的变化dBmdBmNERBNERNBS108124o/md170o/md174vbbbb3）接收灵敏度）接收灵敏度业务速率接收机噪声指数(dB)热噪声密度(dBm/Hz)信息速率(dBHz)目标Eb/No(dB)接收机灵敏度(dBm)12Kbit/s话音64Kbit/s数据144Kbit/s数据384Kbit/s数据
23、4.04.04.04.0-174.0-174.0-174.0-174.04.82.41.61.340.948.151.655.8-119.5-124.3-116.8-112.9注：GSM基站接收机灵敏度为热噪声密度+噪声系数+带宽+C/N =-174+4+53+(915)=-108-102dBm上行、步行3km/h,Ber=10-6 五、无线设计参数的变化五、无线设计参数的变化WCDMA接收灵敏度（一）接收灵敏度（一）3）接收灵敏度接收灵敏度业务速率接收机噪声指数(dB)热噪声密度(dBm/Hz)信息速率(dBHz)目标Eb/No(dB)接收机灵敏度(dBm)12Kbit/s话音64Kbit/
24、s数据144Kbit/s数据384Kbit/s数据4.04.04.04.0-174.0-174.0-174.0-174.06.83.83.12.940.948.151.655.8-118.3-122.3-115.3-111.3上行、车速120km/h,Ber=10-6 五、无线设计参数的变化五、无线设计参数的变化WCDMA接收灵敏度（二）接收灵敏度（二）3）接收灵敏度接收灵敏度业务速率接收机噪声指数(dB)热噪声密度(dBm/Hz)信息速率(dBHz)目标Eb/No(dB)接收机灵敏度(dBm)12Kbit/s话音64Kbit/s数据144Kbit/s数据384Kbit/s数据7.07.07.
25、07.0-174.0-174.0-174.0-174.06.81.91.61.140.948.151.655.8-117-119.4-113.8-110.1下行、步行3km/h,Ber=10-6 五、无线设计参数的变化五、无线设计参数的变化WCDMA接收灵敏度（三）接收灵敏度（三）3）接收灵敏度接收灵敏度业务速率接收机噪声指数(dB)热噪声密度(dBm/Hz)信息速率(dBHz)目标Eb/No(dB)接收机灵敏度(dBm)12Kbit/s话音64Kbit/s数据144Kbit/s数据384Kbit/s数据7.07.07.07.0-174.0-174.0-174.0-174.07.93.73.5
26、3.240.948.151.655.8-115.2-118.2-111.9-108下行、车速120km/h,Ber=10-6 五、无线设计参数的变化五、无线设计参数的变化WCDMA接收灵敏度（四）接收灵敏度（四）4 4）全链路预算全链路预算上行各系统路径链路预算（室外）各元素上行各系统路径链路预算（室外）各元素允许最大路径损耗=手机发射功率 -基站接收灵敏度-干扰储备 覆盖(慢)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 -归一化频率衰落 五、无线设计参数的变化五、无线设计参数的变化上行各系统路径链路预算上行各系统路径链路预算WCDMA2系统GSM900话音GS
27、M1800话音33384Kbit/s数据144Kbit/s数据64Kbit/s数据12Kbit/s话音项目手机发射功率(dBm)基站接收机灵敏度(dBm)50%负荷干扰储备(dB)95%覆盖衰落储备(dB)人体损耗(dB)基站天线增益(dBi)软切换或分集增益(dB)基站馈线损耗(dB)手机天线增益(dBi)归一化到3G频段衰落(dB)允许路径损耗(dB)3021212121-104-104-124.3-119.5-116.8-112.9003.03.03.03.05.65.65.65.65.65.6222221618181818183355553555550000001010000155.4
28、143.4152.7147.9145.2141.3室外步行3km/h,Ber=10-64 4）全链路预算全链路预算 五、无线设计参数的变化五、无线设计参数的变化上行各系统路径链路预算上行各系统路径链路预算室外车速120km/h,Ber=10-6系统GSM900话音GSM1800话音WCDMA33384Kbit/s数据144Kbit/s数据64Kbit/s数据12Kbit/s话音项目手机发射功率(dBm)基站接收机灵敏度(dBm)50%负荷干扰储备(dB)95%覆盖衰落储备(dB)人体损耗(dB)基站天线增益(dBi)软切换或分集增益(dB)基站馈线损耗(dB)归一化到3G频段衰落(dB)允许路
29、径损耗(dB)3021212121-104-104-122.3-118.3-115.3-111.3003.03.03.03.05.65.65.65.65.65.62222221618181818183355553555551010000155.4145.4150.7146.7143.7139.74 4）全链路预算全链路预算 五、无线设计参数的变化五、无线设计参数的变化室外步行3km/h,Ber=10-6系统GSM900话音GSM1800话音WCDMA43384Kbit/s数据144Kbit/s数据64Kbit/s数据12Kbit/s话音项目基站每信道发射功率(dBm)手机接收机灵敏度(dBm)
30、50%负荷干扰储备(dB)95%覆盖衰落储备(dB)人体损耗(dB)基站天线增益(dBi)软切换或分集增益(dB)手机天线增益(dBi)归一化到3G频段衰落(dB)允许路径损耗(dB)432426.22932-102-102-119.4-117-113.8-110.1003.03.03.03.05.65.65.65.65.65.62222221618181818183355553555551010000163.4154.4150.8150.6150.2149.5基站馈线损耗(dB)000000下行各系统路径链路预算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
31、容量=（20W-4W）/极限容量4 4）全链路预算全链路预算 五、无线设计参数的变化五、无线设计参数的变化系统GSM900话音GSM1800话音WCDMA43384Kbit/s数据144Kbit/s数据64Kbit/s数据12Kbit/s话音项目基站每信道发射功率(dBm)手机接收机灵敏度(dBm)50%负荷干扰储备(dB)95%覆盖衰落储备(dB)人体损耗(dB)基站天线增益(dBi)软切换或分集增益(dB)手机天线增益(dBi)归一化到3G频段衰落(dB)允许路径损耗(dB)4323.727.930.533-102-102-118.2-115.2-112.9-109.3003.03.03.
32、03.05.65.65.65.65.65.62222221618181818183355553555551010000163.4154.4149.3150.5151.8149.7基站馈线损耗(dB)000000下行各系统路径链路预算下行各系统路径链路预算室外车速120km/h,Ber=10-64 4）全链路预算全链路预算 五、无线设计参数的变化五、无线设计参数的变化4）链路预算小结）链路预算小结 五、无线设计参数的变化五、无线设计参数的变化n由P38P41各表可见，允许的路径损耗差值在312dB(上行)和1224dB(下行)之间。也就是说，当3G系统工作在384kbps的速率时，其覆盖半径只有
33、GSM900话音时的50。相当于一个GSM900的覆盖面积在3G系统中需要4个基站来覆盖。n链路预算的目的是:1.验证链路参数设置的合理性 2.验证上/下行链路的平衡 3.验证不同业务(同等QoS)链路的平衡 六.电磁干扰六、电磁干扰六、电磁干扰2G3G楼宇内2G/3G各系统共存的干扰问题上行（MHz）下行（MHz）3G2G六.电磁干扰 1.CDMA800对GSM900的干扰按信部无200265号文规定 2.WCDMA对GSM系统的干扰亦可参照此文规定 3.同频段不同3G运营商主要应分析邻道干扰 4.GSM/PHS TDMA 系统对WCDMA的干扰分析可归结为系统容量的变化 详见“码分多址系统
34、的抗干扰分析”移动通信2004年11期pp257 261六、电磁干扰六、电磁干扰 CDMA800CDMA800对对GSM900 GSM900 六、电磁干扰六、电磁干扰 表表 一一 干扰限值及天线间距干扰限值及天线间距CDMA在885915MHz频段带外杂散辐射限值两天线之间水平距离需加装滤波器衰减值-67dBm/100KHz50m以上不需加装滤波器2050m10dB1020m15dB 要求要求 ACLR=45dB 当信道间隔为当信道间隔为5MHz时时 六、电磁干扰六、电磁干扰 要求要求 ACS=33dB 当信道间隔为当信道间隔为 5MHz时时 六、电磁干扰六、电磁干扰六、电磁干扰六、电磁干扰
35、Ib值随干扰源的技术指标和插入滤波器的衰减特性而异。我们来计算所需滤波器的隔离度LF是多少dB？灵敏度值）带宽转换因子干扰源杂散辐射电平(G10lgdB)CI(dBLpbF 六、电磁干扰六、电磁干扰 GSM1800与WCDMA共址时，GSM1800的下行发射功率电平最高为+40dBm，其杂散辐射电平为30dBm，带宽为200KHz。也就是说，要求滤波器的隔离度指标在7985dB时，Ib影响才不会使系统容量下降大于1个信道。上述计算还表明，随着信号传输速率的增大，扩频增益将下降，此时，Ib干扰的影响也将增加。例如：当Rb384kb/s时，Gp下降为10.3dB，此时，将要求达近90dB。时）当2
36、1dBG79dB()dB117(G200409610lgdB30CILpmpmbFPAS与WCDMA共址时，PAS最大发射功率电平36dBm,杂散辐射电平90dBc。则当 0 dB时，即允许PAS干扰使WCDMA损失一个信道时，要求LF=53dB。当不允许容量损失一个信道时，则至少应6dB。此时，要求LF59dB。也就是说当合路用的滤波器（例如POI）阻带衰减特性达60dB以上时，PAS的杂散辐射不会影响WCDMA系统的信道容量。53dB)117dB(21300409610lg90dB36dB)CI(LmmbFCIb六、电磁干扰六、电磁干扰谢谢人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。
