3G Femtocell基站的实现

分享到:

         3GPP定义第三代移动通信的目的是要为客户提供全方位的移动多媒体体验。但很多条件下,这一目的并未实现,尤其是在边远地区或居民聚集区。 

         一个可行的解决方案是在家庭范围内部署无需宏node-B基站即可提供最大移动数据速率的家用基站,根据功率它们被称为“毫微微蜂窝(Femtocell)”基站。 

         * +45dBm:能够覆盖室外大约5km的宏基站 

         * +30dBm:能够覆盖大约0.5km的微蜂窝基站 

         * +15dBm:能够覆盖室内大约50米范围的Femtocell基站 

         Femtocell家用基站通过公共交换电话网与整个网络相连,这通常可利用入户的DSL。手机仅同家中的Femtocell基站通讯,从而可将该用户与宏蜂窝完全断开。 

         在后面的段落里,我们将回顾部署Femtocell家用基站的依据,并介绍Maxim射频解决方案的诸多关键优势。 

         提高蜂窝覆盖范围的一般性考虑 

         移动通信系统设计必须在手机电池工作时间、手机计算能力、基站用户负载之间作一定的权衡。另外,移动通信标准也在随移动终端DSP计算性能持续进步而发生变化,移动运营商紧跟这一趋势,不断提供更多更好的多媒体服务,以期带来更多的用户并增加收入。而用户最终也将获得“无处不在”的移动接入能力。例如,在每年新增1亿手机客户的利益驱动下建立的新型供应链具有极强的竞争力,并有助于保持极高的性价比。 

         宽带无线与蜂窝移动通信 

         与蜂窝移动通信同时发展的还有宽带无线网,开始是一些咖啡屋为在附近停车或停留的客户提供802.11互联网接入的Wi-Fi服务,后来,一些城市建立了实验性的城域Wi-Fi网为城市核心区提供宽带无线接入。这一模式的成功导致2004年出现了另一个更好的宽带无线系统,即802.16 WiMAX (韩国叫作WiBro),希望提供“城域宽带无线接入”服务。 

         由于采用OFDM代替单载波,这些宽带系统能够克服城市中的多径干扰,但却需要4倍的发射功率。这是由于采用了OFDM的802.16d的峰均值比(pk-avg)为大约11dB,而WCDMA 3GPP的pk-avg仅为5dB。Intel?支持将WiMAX作为超便携PC (UMPC)的无线连接方式,超便携PC的外形尺寸大概相当于6个手机,所以可以使用WiMAX服务,但对于超薄/翻盖手机来说,WiMAX需要的电池太大了。 

         发射塔的建设 

         对于蜂窝移动通信系统和WiMAX来说,发射塔的建设和占地都是一个问题。征地费用和市政规划对“丑陋”基站的限制意味着建设新发射塔的速度对两种系统都是一样的。但是,蜂窝移动通信的运营商在WiMAX出现前20年就已开始建设发射塔了,所以在发射塔覆盖和新建发射塔方面拔得头筹。 

         那里适合宽带有线接入 

         宽带有线接入服务与固定接入的WiMAX直接竞争,宽带有线接入通常包括光纤到户(PON),电话线DSL,以及有线电视互联网接入系统。在“第一世界”国家,这些服务可从以前建立的复杂的基础设施中受益,PON是一个新技术,但由于区域性电信运营商(LEC)已经投入了大量资金进行基础设施建设,只有在旧的铜缆系统需要更换时才考虑使用光纤系统。 

         对于Femtocell基站的部署来说,这些接入服务是必需的,但却可以免费获得,关于这一点,我们将在下面的章节中作更多的讨论。 

         Femtocell基站的实现

图1将通过node-B宏基站接入的传统蜂窝移动通信系统与Femtocell基站进行了对比。



         图1左侧是传统从手机到基站的直连方式。在这里我们用一个木屋进行示意,其对射频信号损耗相对较低,同时假设其离宏基站的距离相对较近。 

         图1右侧是混凝土高层公寓,公寓中安装有Femtocell基站。Femtocell基站通过有线DSL接入网络。如图中所示,宏基站到高层公寓的信号很弱,Femtocell基站作为“私有、专用基站”,不与宏基站进行通信。 

         需要指出的一点是现在许多基带DSP供应商都可提供成熟方案,使Femtocell基站能够克服宏基站和其它Femtocell基站信号的干扰,这一点对Femtocell基站来说很重要。 

         Femtocell基站可以克服蜂窝移动通信系统的许多缺点 

         容量限制 

         传统的宏蜂窝基站在很多用户都试图打电话的时通常是容量受限的,系统按统计学原理设计,采用了流量排队算法来处理既定时间内的既定呼叫数。因此,长时间的通话将会降低繁忙通话时间的呼叫总数。 

         另外,当基站为位于边界附近的手机提供服务时,宏基站将不得不增加发射功率, 这会影响为其他客户服务的动态范围。所以,边界附近的手机呼叫也会降低总呼叫容量因为他们会压缩基站发射的动态范围(见图2)。



         这两个因素限制了宏基站的用户容量,因此,也会影响运营商的收入,并最终导致新用户的减少。 

         基于DSL的家用基站 

         根据统计,大约有一半的手机呼叫来自于室内,很多用户都抱怨在混凝土结构的公寓中接收信号不理想。 

         图3所示为两类建筑的路径损耗,由于许多3G手机需要高于-110dBm的接收功率才能实现可靠的IP数据服务,可以看出,在混凝土建筑中,接收灵敏度已经低至无法为客户提供数据服务的程度。



         与此同时,大家可以看到DSL在欧洲已经被采纳,在美国已经非常成熟了,在包括中国的亚太地区也被广泛的应用,新型的DSL调制解调器能够与此服务配套。 

         许多美国和欧洲的手机用户家中都有无绳电话(POTS或IP电话), DSL或cable modem计算机互联网接入, TV, Wi-Fi等。3G手机运营商希望推出最有竞争力的多媒体服务与这些服务竞争。 

         图4所示为Femtocell基站与家庭Wi-Fi共存,取代无绳电话的情景。

继续阅读
潘石屹回应丁磊“5G言论”:生活在4G的人理解不了5G

昨日,SOHO中国与中国移动北京公司在望京SOHO签署战略协议,会上,潘石屹回应丁磊“5G言论”,生活在4G的人理解不了5G,千万不能呆在井底下发表议论,最好把自己变得无知,这样才能有一个学习的状态。

5G给智能机的未来市场会带来冲击吗?

每个新一代的移动技术都会造成巨大的破坏性,市场领导者磕磕绊绊,失去地位,在大多数情况下永远无法恢复昔日的辉煌。5G会有什么不同吗?Strategy Analytics智能手机顾问表示,可能不会。

RF滤波器到底有多重要?

移动无线数据和 4G LTE 网络的快速增长导致了对新频段以及通过载波聚合来组合频段的需求不断增长,以容纳无线流量。3G 网络只使用了大约五个频段,LTE 网络现在使用的频段有 40 多个,随着 5G 的到来,频段的使用数量还会进一步增加。

无限流量之后,运营商面对的是天堂还是地狱?

无限量(全文均指无限数据用量)并不是新鲜事物,国外在3G时代已经兴起一轮无限量的市场活动。但对于国内市场,无限量带来的不仅仅是新鲜感,更多的是惊讶与疑惑。

关于无线电的主要组成部分,你知道多少?

我们所有人都知道无线电(Wifi 2.4 GHz,Wifi 5 GHz,GSM 2G,3G,LTE 4G,蓝牙,RFID等)。所有这些都提供了一种彼此沟通的方式,包括实时分享信息,娱乐等。问题是无线电需要一个介质和资源来共享这些信息,并将其从一个地方传送到另一个地方,简单的说它们具有频率,空间和时间特性。我们来看看我们最宝贵的频谱资源。我们有很多这样的频谱可以使用吗?