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什么是3g

2021/08/04
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硬件型号:华为mate40Pro

系统版本:EMUI11.0

3G即第三代移动通信技术,3G规范是由国际电信联盟(ITU)所制定的IMT-2000规范的最终发展结果,其代表特征是提供高速数据业务,速率一般在几百kbps以上。原先制定的3G远景,是能够以此规范达到全球通信系统的标准化,目前国内支持国际电联确定三个无线接口标准,分别是中国电信的CDMA2000,中国联通的WCDMA,中国移动的TD-SCDMA。

3G最大的优点即是高速的数据下载能力。相对于2.5G(GPRS/CDMA1x)100kbps左右的速度,3G 随使用环境的不同约有 300k-2Mbps 左右的水平。

(图片来源于互联网)

3G核心技术

1、Rake接收技术

窄带蜂窝系统中,存在严重的多径衰落。但是在宽带CDMA 系统中,不同的路径可以独立接收,从而可以对分辨出的多径信号分别进行加权调整,使其合成后的信号得以增强,从而可以降低多径衰落所造成的负面影响。这种技术称为Rake接收技术。为实现相干形式的Rake接收,需发送未经调制的导频符号,以使得接收端能够在确知已发信号的条件下估计出多径信号的相位,并在此基础上实现相干方式的最大信噪比合并。WCDMA采用用户专用的导频信号,而CDMA2000下行采用公用导频信号。用户专用的导频信号仅作为备选方案用于使用智能天线的系统,上行信道则采用用户专用的导频信道。

Rake分集接收技术的另外1种体现形式是宏分集和越区软切换技术。当移动终端处于越区切换时,参与越区切换的基站向该移动终端发送相同的信息,移动台则把来自不同基站的多径信号进行分集合并,从而改善移动终端处于越区切换时的接收信号质量,并保证越区切换时的数据不丢失。这种技术称为宏分集和越区软切换。WCDMA系统和CDMA2000系统都支持宏分集和越区软切换。

2、信道编译码技术

第三代移动通信系统的另外1项核心技术是信道编译码技术。在第三代移动通信系统的主要提案中,除了采用IS-95CDMA系统相类似的卷积编码技术及交织外,还采用了Turbo编码技术及RS卷积级联码技术。卷积码具有记忆能力,可以采用维特比译码,具有很高的编码增益。而交织技术可将信道传输中的突发性错误变成随机性错误,这有利于对付信道传输中因突发性干扰而引起的长连串错误。交织不会引入冗余码,所以不会降低频谱利用率。Turbo编码器采用2个并行相连的系统递归卷积编码器,并加上1个交织器。2个卷积编码器的输出经过串并变换及打孔操作后输出。相应的解码器由首尾相连、中间由交织器和解交织器隔离的2个以迭代方式工作的软判输出卷积解码器组成。这种Turbo编码方式一般用于第三代系统中的高速数据业务传输。RS编码是1种多进制编码技术,适用于存在突发错误的通信系统。

3、功率控制技术

在移动通信中,移动终端到基站的链路上容易出现“远近效应”问题,也就是说,离基站近的移动终端的路径损耗比远方移动终端的路径损耗低。如果所有的移动终端都使用相同的发射功率,附近的移动终端必然要干扰远方的移动终端,因此需要采用功率控制来解决这个问题。

常用的CDMA功率控制技术可分为开环、闭环和外环功率控制3种类型。在WCDMA 和CD-MA2000系统中,上行信道采用了开环、闭环和外环功率控制技术,下行信道则采用了闭环和外环功率控制技术。当然,功率控制技术也存在一些缺点,首先是不能从根本上消除多址干扰,其极限是各个用户的接收功率都相同时的接收性能;其次是占用信道传递功率控制信息,存在算法收敛速度、性能与用户移动速度有关和系统复杂等。

4、多用户检测技术

多用户检测是CDMA系统中抗干扰的关键技术。在实际的CDMA系统中,各信号间存在一定相关性,这是多址干扰(MAI)存在的根源,由个别用户产生的MAI虽然很小,但随着用户数的增长或信号功率的增大,MAI就成为WCDMA通信系统的1个主要干扰。传统检测技术完全按照经典直接序列扩频理论对每个用户的信号分别进行扩频码匹配处理,因而抗MAI能力较弱。多用户检测技术是在传统检测技术的基础上,充分利用造成MAI的所有用户信号信息对单个用户进行检测,从而具有优良的抗干扰能力,解决了远近效应问题,降低了系统对功率控制精度的要求,因此可更有效地利用上行链路的频谱资源,显著提高系统容量。

5、智能天线

智能天线是1种自适应阵列天线。它由天线阵、波束形成网络、波束形成算法三部分组成,通过各阵元信号的加权幅度和相位来改变阵列的方向图形状,具有测向和调零功能,能够把主波束对准入射信号并自适应实时跟踪信号,同时将零点对准干扰信号,从而抑制干扰信号,提高信号的信噪比,改善整个通信系统的性能及能够识别不同的入射方向的直射波和反射波。智能天线实现了所谓的空分多址(SDMA)方式,其突出优点是能够减少或滤除同道干扰和多址干扰,能显著提高通信系统的容量。我国提出的TD-SCDMA系统中,就采用了先进的智能天线技术。

6、软件无线电

在1个可编程的通用硬件平台上,装载相应的软件就可以适应不同标准的移动终端和基站,从而保证各种移动设备之间的无缝互联。我国提出的TD-SCDMA标准就采用了软件无线电技术。软件无线电是随着计算机技术的发展、大规模集成电路技术的进步和芯片处理速度的不断提高特别是数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)等可编程数字器件的快速发展而产生的1种新的无线通信技术。传统的基于专用集成电路(ASIC)的无线通信系统的全部功能由硬件实现,只能工作于单一频段、单一调制方式,不同体系结构的通信系统难以相互沟通。软件无线电是在1个通用、开放的硬件平台上采用软件技术通过可编程的DSP、FPGA实现无线通信系统的各种功能。在移动通信系统采用软件无线电技术,有益于实现与不同频带、带宽和调制方式的通信系统的互联、互通;系统的升级和嵌入新技术更方便;便于开发新的增值业务;能更充分地利用有限的频谱资源。

(图片来源于互联网)

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