基站收发信台BTS（五）

05.1 概述5.2 系统工作原理5.3 硬件结构5.4 软件结构5.5 系统特点5.6 组网方式1课程目标掌握BTS的工作原理掌握BTS的主要功能掌握BTS的硬件结构了解BTS的软件结构掌握系统特点了解组网方式2基站天线??在所有无线通信系统中天线是收发信机与外界传播媒介之间的接口。

同一副天线即可以辐射电磁波又可以接收电磁波发射时天线把高频电流转换成电磁波接收时天线把电磁波转换成高频电流。

3天线的工作原理??根据麦克斯韦方程当导线载有交变电流时就可以产生电磁波辐射。

辐射能力与导线长短有关。

??当两根导线距离很近时理想导线上产生的感应电动势相互抵消辐射到两根导线之外的能量很小当两根导线张开一定角度后由于两根导线的电流方向相同产生的感应电动势方向相同向外辐射的能量较大当张开导线的长度与波长可比拟时导线上的电流就大大增加因而就形成较强的辐射。

通常将上述能产生显著辐射的直导线称为振子。

两臂长度均对称半波振子是称动通信天线中的基本单元实际的天线是由多个振子组成。

4天线的工作原理??发射机发射机电场ii同轴电缆发射机ii电场发射机iii电场5天馈系统天线塔放天线支架跳线跳线馈线跳线NodeB机柜6天馈系统?? 8避雷器主馈线7/8―5馈线卡6走线架4接地装置3接头密封件绝缘密封胶带PVC绝缘胶带1天线调节支架UMTS板状天线抱杆50114mm2室外馈线9室内超柔馈线7馈线过线窗基站主设备7天线类型??定向天线:板状天线??全向天线??室内帽形天线:吸顶天线??附:图见C:COURSE天线8天线9天线10天线11天线12天线13天线的重要特性天线增益??天线通常是无源器件其增益的概念与一般功率放大器增益的概念不同。

功率放大器具有能量放大作用但天线本身并没有增加所辐射信号的能量它只是通过天线振子的组合并改变其馈电方式把能量集中到某一个方向。

??增益是天线的重要指标之一它表示天线在某一个方向能量集中的能力相对于特定天线。

14天线的重要特性方向图??天线的方向性表示天线辐射电磁波在空间的相对分布情况。

各种通信设备对天线方向性的要求是不同的例如精密测量雷达要求天线辐射的电磁波集中在极小的空间立体角内无线广播则要求在水平面上所有方向均匀辐射。

天线的方向性通常用方向性图和一些有关参数来描述。

??天线的方向性图是以天线为中心某一距离为半经作球面或圆周按照球面上各点电场强度与该点所在方向角绘出的对应图形。

在移动通信中常用对称振子天线的方向性图表示。

??天线具有方向性的本质是通过振子的排列以及各振子的馈电相位的变化来获得的因此在某些方向上能量得到增强而在某些方向上能量被减弱15天线的重要特性??天线的效率??天线的效率定义为天线辐射到外部空间的辐射功率与输入有功功率之比。

常用百分数来表示它表示有百分之几的高频电流的输入有功功率变成辐射的电磁波能量。

移动通信中常使用的是超短波天线其天线尺寸可以做得很大辐射能力强。

其效率可接近于1。

16对基站天线的要求一般结构要求??在公用移动通信中基站是固定安装的因此基站的天线也是固定的其结构应牢固可靠便于安装、使用和运输。

??如果基站天线安装在高层建筑物的楼顶或专用铁塔上处于露天环境那么要在选用天线的结构材料时考虑防化学腐蚀馈电接头部分要配备防水、防潮装置同时还要具有防雷措施。

??基站天线体积、外形等机构尺寸没有严格的要求可以使用体积高大的高增益天线但必须有一定的抗风强度和防震强度而且安装的基座及基塔要能够承受体积高大的天线17对基站天线的要求电性能技术要求??工作频率及频带宽度应满足天线设备的要求。

在实际应用中常采用多机共用一副天线以节约投资设备利用率因此必须保证天线有较宽的工作频段。

??基站天线应有高的效率和尽可能高的增益因而也必须要求
天线与馈线匹配。

比如采用同轴电缆做为馈线则移动通信的天线的输入阻抗为50殴姆。

以便与其匹配。

??根据需要天线在水平面内可以是无方向性的或有方向性的在垂直面内要求有一定的方向性以防止与邻近天线间的耦合同时减少彼此间的干扰。

18??概述??基站子系统BSS由两部份组成一部份为基站收发信机BTS另一部份为基站控制器BSC。

??BSS负责处理空中接口的一切通信接续功能处理与交换业务中心的接口信令还向用户提供一个操作维护接口以使系统运行时有良好的维护手段。

BSS还负责语音信号的码变换和数据信号的速率适配配。

19基站系统组成方式??从系统构成上一个基站控制器BSC根据话务量需要可以控制数十个BTS。

BTS可以直接与BSC相连也可以与基站接口设备BIE采用远端控制的连接方式与BSC相连。

需要说明的是基站子系统还应包括码变换器TC和相应的子复用设备SM。

码变换器在更多的实际情况下是置于BSC和MSC之间在组网的灵活性和减少传输设备数量配置
方面有许多优点。

20设备??BSS的许多功能是在BTS与BSC的相互配合下完成的不同类型基站系统的内部配置或某此功能也存在差异因此在GSM中就存在不同的基站
系统。

??我们在对基站设备进选型时需要从性能、配置及使用要求等方面考虑。

基站设备的生产厂家主要有国外的摩托罗拉、爱立信、NEC西门子国内有有华为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司等。

??我们以中兴生产的一种设备
ZXG10—BTSV2.0为例讲述系统的构成与功能。

21产品特性??中兴
ZXG10---BTSV2.0是GSM900M/GSM1800M一体化兼容平台它不但能运用于业务量密集的大中城市或小城市的业务密集区如繁华商业区、机场等地还能运用于中小城市和广大农村地区业务量较小的地区。

??ABIS接口功能。

每条ABIS接口最多可以支持15个TRX收发信机能提供多种组网形式如星形、链形、树形、环形。

在环形组成网形式中每个环上的节点数即BTS数量不超过4个在树形组网形式中与BSC相连的BTS为中心节点最多可分叉5个节点即5个BTS在链形组网形式中最多可级链4个BTS。

??丰富的无线信道管理功能??信道处理功能ZXG10—BTSV2.0根据BSC送来的信道配置信息对于不同信道上传输的信息进行编码和译码、数字调制GMSK和数字解调均衡、交织与反交织、加密与解加密。

22产品特性–随机接入功能
ZXG10—BTSV2.0提供无线终端用户的随机接入尝试检测完成接入呼叫。

–测量功能ZXG10—BTSV2.0将进行上行无线终端用户的测量和完成接收的预处理功能–确定
时间提前量ZXG10—BTSV2.0具备时间提前量的确定功能同时可把该值报告给BSC 并下发给无线终端用户。

信息上报给BSC–无线?试粗甘綵XG10—BTSV2.0可以将空间信道的干扰电平信息上报给BSC由BSC进行判断和处理然后合理分配信道提高信道的利用率。

–切换功能ZXG10—BTSV2.0切换的决策虽然不在BTS控制但是
ZXG10—BTSV2.0可检测由切换进入的无线终端用户并把时间提前量和切换参数送给BSC由BSC最终通知BTS完成切换功能。

–寻呼功能ZXG10—BTSV2.0把从MSC经BSC启动的寻呼命令根据正确的寻呼组要求将寻呼命令进行发送.–分集接收处理功能: ZXG10—BTSV2.0可通过分集接收来提高抗干扰能力.23产品特性??操作维护功能ZXG10—BTSV2.0可提供完善的本地操作维护功能如BTS状态管理、BTS配置管理、BTS设备管理、BTS监控管理、BTS测试管理、设备告警采集、TRX远程复位、数据库管理等。

??UM接口功能无线载波调制及发射功能ZXG10—BTSV2.0可将经GMSK调制后的基带信号调制到预发送的载波频率上并通过功率放大后经过合路器发射到无线空间。

无线载波接收及解调功能ZXG10—BTSV2.0可将从无线终端用户
发来的己调载波信号经过分路器进行解调并恢复成基带信号。

24产品特性–功率控制功能ZXG10—BTSV2.0根据无线终端用户上报的下行信道测量报告可以调整本身的发射功率从而减少因功率过大而影剧其它信道上的无线终端用户的情况发生。

–跳频功能为了提高无线环境中的抗干扰能力ZXG10—BTSV2.0可提供以时隙为单位的跳频方式。

25BTS系统工作原理??它主要包括控制操作维护单元、基带处理单元、射频单元、天馈处理单元和电源分配单元。

天馈处理单元接收来自MS的射频信号送至射频单元。

射频单元完成移动终端与基站间的无线连接。

基带处理单元提供话音编码、码型变换及码速率适配功能。

控制操作维护单元向BSC提供操作维护代理完成对无线资源、络管理及基站子系统的操作电源分配单元: 提供动力26BSC控制操作维护单元基带处处理单元射频单元天馈处理单元电源分配单元Um接口射频信号基带已调信号射频解调信号控制信号系统时钟数据链路系统时钟ABIS接口27BTS系
统工作原理在下行方向BTS接收来自BSC的数据包括语音和信令数据其中信令数
据送到控制维护单元进行处理语音数据送到基带处理单元进行速率变换、加密、交织等处理之后送到射频单元调制成高频信号再经天馈处理单元发送出去。

在上行方向天馈处理单元接收来自MS的射频信号送到射频单元变换成数字信号送到基带处理单元进行速率变换、解密、解交织等处理后变换成适合长距离传输的码型通过ABIS接口传送给BSC。

28机柜结构29基站设备的演进199419961998200230基站设备的演进室外迷你站室外迷你站室外机室外机宏基站宏基站迷你站迷你站无线无线单元单元31机柜结构32硬件结构??主要由控制操作维护模块CMM、收发信模块TRM、天馈设备模块AEM、风机模块FCM和电源分配模块PDM组成。

??控制操作维护模块CMM??完成ABIS接口处理、基站操作维护、时钟同步及发??生、内外告警采集和处理等功能。

??收发信模块TRM??主要完成无线信道的控制和处理、无线信道数据的发??送与接收、基带信号在无线载波上的调制和解调、无??线载波的发送与接收等功能。

它又分为收发信单元、??无线载频单元和功放单元。

33??模块从功能上划分为个单元??收发信处理单元TPU完成一个帧上所有全双工信道基带数据处理的所有功能。

??无线载频单元RCU完成基带信号到载频信号的调制和上变频同时完成接收载波信号的下变频功能并且根GSM规范的要求在下行方向上实现静态功率控制和
动态功率控制。

??功放单元PAU主要完成无线载波的功率放大以满足基站设备所需发射的功率34硬件结构??天馈设备模块AEM??主要完成空中信号的合路与分路等功能有以下几种类型的合路与分路单元组成。

??合路分路单元CDU支持一个2合一的合路器和一个1分4的??功分器并带有2个扩展接收输出的低噪声放大器和??一个内置
的双工器。

??接收分路单元RDU支持一个1分4的功分器并带有2个扩展??接收输出的低噪声放大器和一个接收滤波器。

??合路扩展单元CEU支持一个1分2的功分器和两个2合1的??合路器35硬件结构??风机模块FCM对载频框内的温度进行采集监控同时利用风机把热量散发出去。

??电源分配模块PDM??将直流电源分配各模块并提供过载保护和基础电源输入的滤波等功能。

36ZXG10—BTSV2.0系统特点??技术起点高??功能先进配置灵活??系统容量大??造型美观、结构紧凑??软硬件的模块化设计??采用先进的软件无线电技术??灵活可靠的ABIS接口??安全可靠的电源系统??支持环境监控??良好的热设计??方便的本地操作维护系统??支持GPRS系统37组网方
式??ZXG10—BTSV2.0通过ABIS接口和BSC相连可以支持以下几种基本的组网方式:星形组网、链型组网、树型组网方式。

??星形组网方式每条连线表示一条双向的E1
线连接星??型组网时每个SITE上由BSC直接引入N条E1 PCM链??路。

每个站点上BTS设备都是末端设备。

组网方式??简单维护和工程都很方便。

信号经过的环节少??线路可靠性较高。

城市人口稠密的地方一般采用这??种组网方式。

38组网方式??链型组成方式每条连线表示一条双向的E1线连接链??型组网也适用于一个站点多台BTS的情况。

经过的环??节较多线路可靠性较差。

适用于呈带状分布用户??密度较小的地区可以大量节省传输设备。

为了避免??时钟性能恶化在链形组网中建议级连不超过4个??BTS。

??树型组网方式适用于面积较大用户密度较低的地??域这种组网方式较为复杂信号经过的环节多线??路可靠性相对较低上级SITE的故障可能影响到下级??SITE的正常运行。

在树形组网形式中与BSC相连的??BTS为中心节点最多可分叉5个节点即5个BTS。

39。