基站原理

频率
200 khz
时隙 slot
Bp 15/26ms
time
0 1
0 1
SCH FCCH SCH FCCH
SCH FCCH SCH FCCH
SCH FCCH
BCCH PCH/ AGCH
PCH/ AGCH
PCH/ AGCH
SCH FCCH
SCH FCCH
PCH/ AGCH
PCH/ AGCH
NULL
2345 6789 1011
2021
3031
4041
50
SCH FCCH
BCCH PCH/ AGCH
PCH/ AGCH
NULL
SCH FCCH
SCH FCCH
NULL
NULL
2345 6789 1011
2021
3031
4041
50
下行公共信道配置
RACH RACH 4 5
NULL
NULL
RACH
14
BTS 收890--915
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• • • • •
双工间隔 45MHZ 载频间隔200kHZ 小区半径：0.5—35km 选址方式：TDMA 每载频话务信道数 8（16）
GSM的技术性能（2）
• • • • 调制类型：GMSK 传输速率：270.833kbit/s 信道编码：带有交织和差错检测的1/2卷积码 有公共控制信道、辅助控制信道、广播控制信 道 • 时延扩散均衡能力:20us • 可以越区切换，但与现有模拟系统不兼容
UPlink Frequency=890.001+ARFCN*0.2
Channel 3 11 19 27 35 43 51 59 67 Frequency(MHz) 890.601 892.201 893.801 895.401 897.001 898.601 900.201 901.801 903.401 Channel 91 99 107 115 123 979 987 995 1003 Frequency(MHz) 908.201 909.801 911.401 913.001 914.601 881.601 882.601 884.201 885.801
移动无线电传播原理
慢衰落： 天线距地面近，接收信号直射与反射波合成， 信号随位置与时间而变化 快衰落： 由于物体的相对运动，多普勒频移引起接收信 号大幅度快速变化 影响信号电平的因素有距离、天线高度、发射功率、天 线增益、地形、地物、介质、建筑材料、街道走向、人 体….
GSM的技术性能（1）
• 工作频率：BTS发 935—960
信道编码channel coding
• 目的是当信号遇到干扰时提高传输质量， 克服干扰因素的影响 • 要点是在源数据的基础上加入由源信息 计算得到的冗余信息，解码就是利用这 些冗余bit来检测误码并尽可能地纠错 • 方式 块卷积码、纠错循环码、奇偶码 • 增加bit,降低了信息量
交织interleaving
中国联通频率分组表：
1A 2A 3A 4A 1B 2B 3B 4B 1G 2G 3G 4G 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124
• SDCCH独立专用控制信道 TCH/8用于处 理呼叫前转、短消息传输、位置更新等 • SACCH慢速随路控制信道 • BCCH广播控制信道，小区信息及空闲状 态下MS所接听的信息 • PCH寻呼信道 • AGCH接入允许信道，向MS分配初始化 信道
• RACH随机接入信道 • CBCH小区广播信道 • 每个slot都具有一个明确的时隙号和频隙 号，时隙序号具有一个很长的重复周期， 大约是3.5小时 • HSN跳频序列号 • VAD语音激活检测 • TRAU编码变换器/速率适配单元
比特周期=48/13=3.69us
S突发脉冲
头 3 信息 39 训练序列 64 信息 39 尾 3
跳频
• 通过规则地改变MS到BTS的传输载频， 来提高抗多径衰减的能力，改善传输质 量 • 慢速跳频每个时隙传输时每4.615毫秒跳 频一次（或每秒跳频217次） • 快速跳频每个字节使用跳频 ，而GSM中 要求在整个BURST期间传输频隙保持不 变，所以不被采用
跳频引入原因
1.频率分集，减少瑞利衰落的影响，MS静 止或慢速移动时，SFH可以使传输质量 提高大约6.5dB 2.干扰分集
跳频分类
• 基带跳频：在帧单元和载频单元之间加 入一个以时隙为基础的交换单元，把某 个时隙的信号切换到相应的无线频率上 来实现中跳频，简单，费用低 • 高频跳频：对于每个收发信机的频率合 成器进行控制，使其在每个时隙基础上 按不同的方案来跳频。
位置管理
• 向基站内所有小区发起寻呼，导致大量 的寻呼业务，而且要在寻呼之后才能进 行路由呼叫 • MS上报当前小区信息，会导致大量的位 置更新业务 • 引入LAC,一个LAC是一组基站，每个基 站只属于一个LAC,仅在LAC范围内广播 寻呼信息。
13kbit/s
456bit/2ms
语音
数字 化和 源编 码
到传输设备
去机架
BTS
2M配线架示意图
电源：用于将交流电转换成基站所需的直流电
～
AC/DC 蓄电池
BTS
～
AC/DC 汇 流 排
传输
～
AC/DC
监控模块用于对输入交流电、整流模块、电池、输出直流 电等进行监控，并产生相应告警信号，送到相应单元。
交流取样
直流取样 电池 熔丝 监控模块
RS232 电话
跳频的类型
● BCCH 不跳频
1） 基带跳频（ BASEBAND ）
DRCC DRCC RFU RFU
F1 F2
2） 合成器跳频（ SYNTHESISER ）
DRCC DRCC RFU RFU
F1， F2 F2， F1
●
我们采用合成器跳频
跳频的性能参数
1） 移动台分配（ MA ） 移动台最大 63 个频率的设置被定义在 OMC 的 MA 列表中。 2） 跳频序列号（ HSN ） ● 决定跳频在哪个小区使用 ● 共有 64 个跳频序列号 HSN=0 时循环跳频，易产生同频 HSN=1 — 63 时伪随机频，采用 不同的 HSN 被使用在使用相同频率的不同的小区 为了避免设置上的冲突。 3） 移动台索引的偏移（ MAIO ） ● 决定跳频扇区哪个频率为移动台开始使用。 ● 该参数由 BSS 在创建跳频信道期间，自动设置。
NULL
RACH RACH
NULL
30
45 46
50
上行公共信道配置
GSM的主要特点
• 频谱效率高效调制器、信道编码、交织、均衡和话音编码技
术等
• • • • • •
容量 话音质量相同 开放的接口 安全性 鉴权、加密、TMSI 与ISDN、PSTN互连 在SIM卡基础上实现漫游
GSM中的主要技术
• • • • 发信功率控制 分集和跳频 不连续发信 移动端支持越区切换
信道 编码
交织
突发 脉冲 格式 化
加密
调制
发射机工作过程
语音编码
• 编码方案13kbit/s RPE-LTP（规则脉冲激 励长期预测） • 目的在不增加误码的情况下，以较小的 速率优化频谱占有，同时达到与固定电 话网尽量接近的语音质量 • DTX 500bit/s • VAD 话音活性检测 • TRAU 完成13kbit/s与64kbit/s变换
微波：
将2M信号叠加到高频微波进行 传播，投资小，受天气，地形等 影响，不常采用
直接连接
距离小，仅用于BTS与BSC同站的 情况
MSC/BSC
2M*N
光电转换
SDH环
光电转换
2M 2M 2M
常见传输架示意图
光电转换
微波
MICROWAVE
MICROWAVE
2M 2M/微波 2M/微波
2M
微波传输示意图
一个给定小区中移动台的初始同步捕获.FCCH中的148 个bit全置为“0”调制后为一纯正弦波。
• 普通突发脉冲
接入突发脉冲
头 7
训练序列 41
信息 36
尾 3
普通突发脉冲
0 TDMA帧周期=120/26=4.615ms 1 2 3 4 5 6 7 速率=270.833kbit/s
1时隙=15/26=577us=156.25bit 头 信息 3个0 58 训练序列 26 信息 58 尾 8.25bit 3个0 保护段
跳频频率的分配
12 个 BCCH 频率 5 个微蜂窝频率 12 个跳频 TCH 1A 2A 3A 4A 1B 2B 3B 4B 1G 2G 3G 4G 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124
EAB
整流器
常用电源名词
电源容量由电源所配置的整流器个数决定，一般都是 N+1的配置 浪涌电阻 软开机 二次下电 均冲 浮冲
传 输 设 备
BTS 接地示意图
电 源
接地的作用
• 防雷 • 防冲击 • 防静电
频率
• 频率f • 波长入 • 周期c
PCM基础
• 语音信号的带宽﹤4kHz • 8kHz取样（奈奎斯特定律） • 每个取样值化工量化、压缩、编码为8bit 码，其输出为8K＊8bit/s=64kbit/s • 64kbit/s*32=2048kbit/s，即2M
基站原理培训教材
• • • •
结构 传输 电源 接地
空调
蓄电池
传输
电源
BTS
机房平面图
Air
分组交换 2M 基站
传输
2M MSC/ BSC
PSTN
PLMN
传输的几种方式
直接连接 SDH PDH
2M/BTS
2M/BSC
微波
SDH:同步数字序列
PDH:准同步数字序列
将2M信号转换成光信号 衰耗小，失真小，自保护 被普遍采用
• 将几个码字的比特混合起来，使得在已 调制信号中互相靠近的比特能扩展到几 个码字上。 • 把码字顺序相关的bit非相关化 • 列入行出 • 时延长
解调
解密
突发 脉冲 格式 化
去 交织
信道 解码
源 解码
接收机工作过程
突发脉冲Burst
• 接入突发脉冲 • F和S突发脉冲：各自用于FCCH和SCH。仅用于
75
83
905.001
906.601
1011
1019
887.401
889.001
NOTE: Channels 979 to 1019 apply to Extended GSM only. Do not attempt to set offsets for these frequencies in GSM
• TCH业务信道，传输13kbit/s或 12kbit/s,6kbit/s的数据 • CBSM小区广播短消息业务 • CCCH公共控制信道，当MS发起呼叫时， 通知MS占据一条指定的专用信道。面向 全体MS ,为它们同时提供接续的信道类 型 • FCCH频率校正信道 • SCH同步信道,每个burst都指示当前时隙 序号的模8余数，让MS确定小区时隙号