3G、GPRS、天线基础知识

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3G、GPRS、天线等基础知识

3G是英文3rd Generation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2000年5月确定W-CDMA、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-CDMA 具有先天的市场优势。

CDMA2000

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、Lucent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。但目前使用CDMA的地区只有日、韩和北美,所以CDMA2000的支持者不如W-CDMA多。不过CDMA2000的研发技术却是目前各标准中进度最快的,许多3G手机已经率先面世。

TD-SCDMA

该标准是由中国大陆独自制定的3G标准,1999年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CDMA、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。

GPRS(General Packet Radio Service,通用无线分组业务)GPRS(General Packet Radio Service,通用无线分组业务)作为第二代移动通信技术GSM向第三代移动通信(3G)的过渡技术,是由英国BT Cellnet公司早在1993年提出的,是GSM Phase2+ (1997年)规范实现的内容之一,是一种基于GSM的移动分组数据业务,面向用户提供移动分组的IP或者X.25连接。GPRS在现有的GSM网络基础上叠加了一个新的网络,同时在网络上增加一些硬件设备和软件升级,形成了一个新的网络逻辑实体,提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗地讲,GPRS是一项高速数据处理的科技,它以分组交换技术为基础,用户通过GPRS可以在移动状态下使用各种高速数据业务,包括收发E-mail、进行Internet浏览等。---- GPRS是一种新的GSM数据业务,在移动用户和数据网络之间提供一种连接,给移动用户提供高速无线IP和X.25服务。GPRS采用分组交换技术,每个用户可同时占用多个无线信道,同一无线信道又可以由多个用户共享,资源被有效的利用。GPRS技术160Kbps的极速传送几乎能让无线上网达到公网ISDN的效果,实现"随身'携带'互联网"。使用GPRS,数据实现分组发送和接收,用户永远在线且按流量、时间计费,迅速降低了服务成本。

wlmGPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称,是在现有的GSM系统上发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是一种分组交换系统。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,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1~3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8~10秒甚至更长的时间。

4)高速传输

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,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比现有的GSM 在速度上占有很大优势。

5)自如切换

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GPRS就类似于固定电话的ISDN的概念,电话上网两不误

天线性能的主要参数有方向图,增益,输入阻抗,驻波比,极化方式等

1、天线的输入阻抗

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。天线与馈线的连接,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50Ω。驻波比:它是行波系数的倒数,其值在1到无穷大之间。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,但实际应用中VSWR应小于1.2。过大的驻波比会减小基站的覆盖并造成系统内干扰加大,影响基站的服务性能。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0dB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