淺說GSM基站

相關(guān)專題: 無線
楊彥偉 廖杰




  基站子系統(tǒng)(BSS)是移動(dòng)通信系統(tǒng)中與無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)關(guān)系最直接的基本組成部分。在整個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中基站主要起中繼作用;九c基站之間采用無線信道連接,負(fù)責(zé)無線發(fā)送、接收和無線資源管理。而主基站與移動(dòng)交換中心(MSC)之間常采用有線信道連接,實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶之間或移動(dòng)用戶與固定用戶之間的通信連接。說得更通俗一點(diǎn),基站之間主要負(fù)責(zé)手機(jī)信號(hào)的接收和發(fā)送,把收集到的信號(hào)簡(jiǎn)單處理之后再傳送到移動(dòng)交換中心,通過交換機(jī)等設(shè)備的處理,再傳送給終端用戶,也就實(shí)現(xiàn)了無線用戶的通信功能。所以基站系統(tǒng)能直接影響到手機(jī)信號(hào)接收和通話質(zhì)量的好壞。



  一個(gè)基站的選擇,需從性能、配套、兼容性及使用要求等各方面綜合考慮,其中特別注意的是基站設(shè)備必須與移動(dòng)交換中心相兼容或配套,這樣才能取得較好的通信效果。基站子系統(tǒng)主要包括兩類設(shè)備:基站收發(fā)臺(tái)(BTS)和基站控制器(BSC)。



一、基站收發(fā)臺(tái)



  大家常看到房頂上高高的天線,就是基站收發(fā)臺(tái)的一部分。一個(gè)完整的基站收發(fā)臺(tái)包括無線發(fā)射/接收設(shè)備、天線和所有無線接口特有的信號(hào)處理部分;臼瞻l(fā)臺(tái)可看作一個(gè)無線調(diào)制解調(diào)器,負(fù)責(zé)移動(dòng)信號(hào)的接收、發(fā)送處理。一般情況下在某個(gè)區(qū)域內(nèi),多個(gè)子基站和收發(fā)臺(tái)相互組成一個(gè)蜂窩狀的網(wǎng)絡(luò),通過控制收發(fā)臺(tái)與收發(fā)臺(tái)之間的信號(hào)相互傳送和接收來達(dá)到移動(dòng)通信信號(hào)的傳送,這個(gè)范圍內(nèi)的地區(qū)也就是我們常說的網(wǎng)絡(luò)覆蓋面。如果沒有了收發(fā)臺(tái),那就不可能完成手機(jī)信號(hào)的發(fā)送和接收;臼瞻l(fā)臺(tái)不能覆蓋的地區(qū)也就是手機(jī)信號(hào)的盲區(qū)。所以基站收發(fā)臺(tái)發(fā)射和接收信號(hào)的范圍直接關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的好壞以及手機(jī)是否能在這個(gè)區(qū)域內(nèi)正常使用。



  基站收發(fā)臺(tái)在基站控制器的控制下,完成基站的控制與無線信道之間的轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)手機(jī)通信信號(hào)的收發(fā)與移動(dòng)平臺(tái)之間通過空中無線傳輸及相關(guān)的控制功能。收發(fā)臺(tái)可對(duì)每個(gè)用戶的無線信號(hào)進(jìn)行解碼和發(fā)送。



  基站使用的天線分為發(fā)射天線和接收天線,且有全向和定向之分,一般可有下列三種配置方式:發(fā)全向、收全向方式;發(fā)全向、收定向方式;發(fā)定向、收定向方式。從字面上我們就可以理解每種方式的不同,發(fā)全向主要負(fù)責(zé)全方位的信號(hào)發(fā)送;收全向自然就是個(gè)方位的接收信號(hào)了;定向的意思就是只朝一個(gè)固定的角度進(jìn)行發(fā)送和接收。一般情況下,頻道數(shù)較少的基站(如位于郊區(qū))常采用發(fā)全向、收全向方式,而頻道數(shù)較多的基站采用發(fā)全向、收定向的方式,且基站的建立也比郊區(qū)更為密集。



  由于信號(hào)傳輸?shù)交緯r(shí)可能比較弱,并且有一定的信號(hào)干擾,所以要經(jīng)預(yù)選器模塊濾波和放大,進(jìn)行雙重變頻、放大和鑒頻處理。輸入的高頻信號(hào)經(jīng)放大后送入第一變頻器,由變頻器提供的第一本機(jī)振蕩信號(hào)頻率為766.9125-791.8875MHz,下變頻后,產(chǎn)生123.1MHz的第一中頻信號(hào)。第一中頻信號(hào)經(jīng)放大、濾波、混頻后,產(chǎn)生第二中頻信號(hào)(21.3875MHz),它經(jīng)過放大、濾波后送到中頻集成塊。



  由中頻集成塊(包含第二中頻信號(hào)放大器、限幅器和鑒頻器)產(chǎn)生的音頻輸出信號(hào)和接收信號(hào)強(qiáng)度指示信號(hào)(RSSI)送到音頻/控制板,在音頻信號(hào)控制板內(nèi),由分集開關(guān)不斷地比較奇數(shù)和偶數(shù)信號(hào),并選擇其中的較強(qiáng)信號(hào),通過音頻電路傳送到移動(dòng)控制中心去。



  基站發(fā)射機(jī)工作原理是:把由頻率合成器提供的頻率為766.9125-791.8875MHz的載頻信號(hào)與168.1MHz的已調(diào)信號(hào),分別經(jīng)濾波進(jìn)入雙平衡變頻器,并獲得頻率為935.0125-959.9875MHz的射頻信號(hào),此射頻信號(hào)再經(jīng)濾波和放大后進(jìn)入驅(qū)動(dòng)級(jí),驅(qū)動(dòng)級(jí)的輸出功率約2.4W,然后加到功率放大器模塊。功率控制電路采用負(fù)反饋技術(shù)自動(dòng)調(diào)整前置驅(qū)動(dòng)級(jí)或推動(dòng)級(jí)的輸出功率以使驅(qū)動(dòng)級(jí)的輸出功率保持在額定值上。也就是把接收到的信號(hào)加以穩(wěn)定再發(fā)送出去,這樣可有效地減少或避免通信信號(hào)在無線傳輸中的損失,保證用戶的通信質(zhì)量。功率放大器模塊的作用是把信號(hào)放大到10W,不過這也依據(jù)實(shí)際情況而定,如果小區(qū)發(fā)射信號(hào)半徑較大,也可采用25W或40W的功放模塊,以增強(qiáng)信號(hào)的發(fā)送半徑。



二、基站控制器



  基站控制器包括無線收發(fā)信機(jī)、天線和有關(guān)的信號(hào)處理電路等,是基站子系統(tǒng)的控制部分。主要包括四個(gè)部件:小區(qū)控制罪(CSC)、話音信道控制器(VCC)、信令信道控制器(SCC)和用于擴(kuò)充的多路端接口(EMPI)。一個(gè)基站控制器通?刂茙讉(gè)基站收發(fā)臺(tái),通過收發(fā)臺(tái)和移動(dòng)臺(tái)的遠(yuǎn)端命令,基站控制器負(fù)責(zé)所有的移動(dòng)通信接口管理,主要是無線信道的分配、釋放和管理。當(dāng)你使用移動(dòng)電話時(shí),它負(fù)責(zé)為你打開一個(gè)信號(hào)通道,通話結(jié)束時(shí)它又把這個(gè)信道關(guān)閉,留給其他人使用。除此之外,還對(duì)本控制區(qū)內(nèi)移動(dòng)臺(tái)的越區(qū)切換進(jìn)行控制。如你在使用手機(jī)時(shí)跨入另一個(gè)基站的信號(hào)收發(fā)范圍時(shí),控制器又負(fù)責(zé)在另一個(gè)基站之間相互切換,并保持始終與移動(dòng)交換中心的連接。



  GSM系統(tǒng)越區(qū)時(shí)采用切換方式,即當(dāng)用戶到達(dá)小區(qū)邊界時(shí),手機(jī)會(huì)先與原來的基站切斷聯(lián)系,然后再與新的服務(wù)小區(qū)的基站建立聯(lián)系,當(dāng)新的服務(wù)小區(qū)繁忙時(shí),不能提供通話信道,這時(shí)就會(huì)發(fā)生掉線現(xiàn)象。因此,用戶在使用手機(jī)通話時(shí),應(yīng)盡量避免在四角盲區(qū)使用,以減少通話掉線的機(jī)率。



  控制器的核心是交換網(wǎng)絡(luò)和公共處理器(CPR)。公共處理器對(duì)控制器內(nèi)部各模塊進(jìn)行控制管理,并通過X.25通信協(xié)議與操作維護(hù)中心(OMC)相連接。交換網(wǎng)絡(luò)將完成接口和接口之間的64kbit/s數(shù)據(jù)/話音業(yè)務(wù)信道的內(nèi)部交換。控制器通過接口設(shè)備數(shù)字中繼器(DTC)與移動(dòng)交換中心相連,通過接口設(shè)備終端控制器(TCU)與收發(fā)臺(tái)相連,構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的通信網(wǎng)絡(luò)。



  在整個(gè)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中,基站子系統(tǒng)是移動(dòng)臺(tái)與移動(dòng)中心連接的橋梁,其地位極其重要。整個(gè)覆蓋區(qū)中基站的數(shù)量、基站在蜂窩小區(qū)中的位置,基站子系統(tǒng)中相關(guān)組件的工作性能等因素決定了整個(gè)蜂窩系統(tǒng)的通信質(zhì)量;镜倪x型與建設(shè),已成為組建現(xiàn)代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的重要一環(huán)。




----《現(xiàn)代通信》

   
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