移动通信基站原理

移动通信基站基础知识关键词: 移动通信基站, GSM 基站,GSM 基站优化摘要: 移动通信基站的建设是我国移动通信运营商投资的重要部分，移动通信基站的建设一般都是围绕覆盖面、通话质量、投资效益、建设难易、维护方便等要素进行。随着移动通信网络业务向数据化、分组化方向发展，移动通信基站的发展趋势也必然是宽带化、大覆盖面建设及IP 化。本讲座主要介绍移动通信基站基础知识、GSM 基站简介、GSM 基站的优化、GSM 基站的维护及移动通信基站对健康的影响。

移动通信基站的建设是我国移动通信运营商投资的重要部分，移动通信基站的建设一般都是围绕覆盖面、通话质量、投资效益、建设难易、维护方便等要素进行。随着移动通信网络业务向数据化、分组化方向发展，移动通信基站的发展趋势也必然是宽带化、大覆盖面建设及IP 化。本讲座主要介绍移动通信基站基础知识、GSM 基站简介、GSM 基站的优化、GSM 基站的维护及移动通信基站对健康的影响。(一).移动通信基站基础知识

在城市，基地站可以安装在办公楼中；在农村，安装在集装箱内。基地站是一套为无线小区服务的设备，通常是一个全向或三个扇形无线小区。90 年代初中国移动通信市场上竞争的有美国的摩托罗拉、瑞典的爱立信及日本的NEC 公司。三者生产TACS 制系统均有一定的经验。TACS 制式基地站包括无线收、发信设备及其接口或控制系统。通常基地站有两种控制方式，一种是由移动业务交换中心直接控制，基地站除配备收发信设备外，只有必要的各种接口，爱立信及NEC 两家公司即采用这种方式；而另一种是基地站具有控制系统(BSC)，即具有一定的智能，摩托罗拉公司即是这种方式。摩托罗拉公司的设备有两种系列。图1 是一个典型HC 系列 5 个机架基地站的组合固，从右到左看，第一个是电源架，第二、第三是发信架，第四个是收信架，第五个是基地站控制系统(BSC)及音频架。一个发信架包括8 个话音信道和一个控制信道。现两个发信架互为主备用状态，自动倒换，即采用所谓冗余式。图 2 是一个典型LD 系列3 个机架基地站的组合图，从右到左看，第一个是电源架，第二、三个是收发信架(包括基地站控制系统)。一个收、发信架有8 个话音信道和两个控制信道。每一个电源架只能提供两个收、发信架的需要，当根据扩容需要增加收、发信架时，电源架也必须相应地增加。每增加一个机架就可增加10 个话音信

道，可根据所需信道数组成多机架，最多可达13 个。由于摩托罗拉公司的基地站设备具有一定的智能，它可以分担移动业务交换中心的部分功能，所以从基地站到移动业务交换中心的接续和挂机过程与爱立信及NEC 两家公司不同，其移动用户被呼过程，如图 3 所示。移动用户主呼过程，如图 4 所示。移动用户释放过程，如图 5 所示。

图1. HC 系列5 机架基地站的组合图

图2. LD 系列3 个机架基地站的组合图

图3. 移动用户被呼过程示意图

图4. 移动用户主呼过程示意图

图5. 移动用户呼叫释放过程示意图下面以爱立信的基地站设备(RBS883)为主进行简要介绍。其基地站主要作用是处理基地站与移动台之间的无线通信，为数据和话音信号，在MSC 与MS 之间起中继作用。在通话期间，基地站利用监测音(SAT)和测量接收信号强度的方法，监示无线传输质量。其基地站设备主要由一至多部收发信机架(根据信道的需要)、交换机与无线信道接口机架、电源架及天线等组成。一、收、发信机架(单机架) 收发信机架上具有与移动台进行无线通信所需的全部设备。它包括：信道单元、发射机(TX)合成器、接收机(RX)多路耦合器(MC)、信号强度接收机(SR)、参考振荡器(用于CMS8810)、控制信道备用倒换(CCRS)、信道测试器(CT)、功率监视单元(PMU)等功能块，其组成框图及其在机架中的位置，如图 6 及图7 所示。

图6. 无线信道（RCG）功能块框图

图7. 无线柜（架）1、信道单元控制信道和话音信道的信道单元是相同的。每个信道单元由一个发射机、一个接收机、一个控制单元和一个功率放大器组成。功率放大器有三种，它们的输出功率分别是：10W、25W 及40W；究竞选年哪一种，取决于小区覆盖半径的大小。为了获得所需的覆盖，在安装时可在三种功率放大器中选择一个。发射机的输出功率受软件(SW)和硬件(HW)控制。硬件是装在收发信盘(TRM)面板上的一个电位器，可用人工进行调整，调节范围可从最大输出功率下调20dB。软件调节有7 个档次，每档4dB 调低输出功率。硬件和软件控制后的最小输出功率为100mW。收发信盘(TRM)装在一个双面铝／锌合金材料铸成的盒子里。发信机(除功率放大器外)、接收

机和电源装在一边，控制单元(CU)装在另一边，功率放大器(PA)单独地用螺丝固定在收发信盘的后面，并配有一个温控电扇。一个基地站可以由一个或几个收发信机架组成，最多96 个信道单元。在同一个机架中的信道单元，可由MSC 指令分配给本基地站的不同无线小区。同样，信道单元也能指定为话音信道、控制信道或作信号强度接收机。通常CMS8810 机第一信

道为控制信道，2~8 信道为话音信道单元，第二信道(Ch2)为备用控制信道单元。控制单元由微处理机组成，为信道单元的智能部分，它负责管理送向MSC 的信令过程和送向MS 的信令，并负责对收发信单元的控制，同时也负责测量来自MS 话音信道的质量和整个收发信单元的故障监测。2、接收机多路耦合器(MC) 单机架(A 机架)的接收机多路耦合器，用于把接收信号分配给二个功率分配器。每个分配器所引入的6dB 衰耗，由多路藕合放大器的增益(前置放大器)来补偿。功率分配器是无源的，没有截止频率，输出端口之间的隔离大于30dB。多路耦合器由带通滤波器、放大器和功率分配器等组成。放大器的电流是受到监视的，如果出现故障，有告警信号指示，并把告警信号送到配线单元(DBU)。不同频段使用不同形式的多路耦合器(MC)。当收发信单元的数量超过16 时，需要配置一个主功率分配器(MPS)，它可以把功率分配给四个功率分配器；当数量超过32 个时，需要增加第二个主功率分配器。因此，在多个机架的情况下，一个接收机多路耦合器最多可容纳48 个信道接收机和 2 个信号强度接收机。3、信号场强接收盘(SR) SR 由接收机和控制单元组成，其性能指标与信道收信单元相同。SR 按照MSC 的指令，连续地、逐路地对邻近无线小区的信道进行扫描，并把测量结果送到MSC；MSC 根据测量结果，判断一个行进中正在通话的移动台是否需要进行交换(信道转换)，即是否转换到所考虑的邻近无线小区中。4、参考振荡器(ROU) ROU 是一个高稳定度的振荡器，可产生一个31．250kHz，具有0．25ppm 频率稳定度的信号。此信号分配给所有信道单元发射机、接收机的频率发生器中，作本机振荡器锁相环的参考信号。该信号具有两种形式：一种是数字形式(采用PCM 方式)，用于MSC 的交换机与无线接口机架之间；另一种为模拟形式，用于模拟信令时的调制与解调。当采用PCM 连接时，ROU 的输出信号作为PCM 的外部基准。当交换机与无线信道接口机架(ERl)收到一个来自MSC 的时钟信号(2048000 土