基站讲义了解2.docx

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基站讲义了解2

基站设备简介及功能说明

1．基站的概念

1．1基站的分类

1．2基站的工作频率

1．3基站的激励方式

1．4site和cell的概念

1．5基站的配置

2．M-CELL6机柜

2．1M-CELL6机柜介绍

2．2射频部件

2．2．1TCU

2．2．2CBF

2．2．3MPD

2．2．4DLNB

2．2．5IADU

2．3一个射频的流程

2．4数字控制部件

2．4．1μBCU框

2．4．2MCU

2．4．3FOX

2．4．4NIU

2．4．5CIM（T43）/BIM

2．4．6FMUX

2．4．7BPSM

2．5其它部件

2．6一个呼叫在无线部分的流程

3．Horizonmacro机柜

3．1Horizonmacro机柜介绍

3．2射频部件

3．2．1CTU

3．2．2SURF

3．2．3DCF

3．3数字控制部件

3．3．1μBCU框

3．3．2MCUF

3．3．3ALARMMODULE

3．3．4NIU等与M-CELL机柜通用部件

3．4其它部件

3．5一个呼叫在无线部分的流程

4．其它

1．基站的概念

GSM数字蜂窝移动系统基站系统（BSS），又称基站子系统，是GSM数字蜂窝移动系统的主要组成部分。

它主要包括基站控制器（BSC）和基站（BTS）两部分，这里主要讲的是MOTOROLA公司的基站（BTS：

theBaseTranscieverStation）设备。

基站，实际上就是由若干个收发信机组成的设备群，负责将有线信号转化为无线信号，从而实现基站与移动台（手机）的通信。

1．1基站的分类

由于GSM规范成型较早，很多厂家都推出了自己的基站设备，即使是同一厂家，也由于开发时间的先后，或者因为针对不同环境实现不同功能等因素推出了不同型号的基站设备，这里仅介绍MOTOROLA公司在成都地区应用的几种基站类型。

MOTOROLA基站种类繁多，目前正在应用的大致有IN-CELL型基站，M-CELL型基站，Horizonmacro型基站。

其中，IN-CELL型基站是最早在成都推出的GSM基站，由于其集成度不高，体积庞大，支持功能有限等原因，目前已经面临淘汰；M-CELL型基站体积比IN-CELL基站小，集成度较高，功能较齐全，是目前成都地区的主打基站，根据容量的大小，M-CELL基站还分为M-CELL2（二载频）和M-CELL6（六载频）；Horizonmacro型基站是新投入应用的一种型号，它体积更小，重量轻，集成度高，并且在功能上等同于M-CELL基站，是未来GSM基站的主力。

以上介绍的都是射频覆盖范围较大的基站，称为宏蜂窝（macro），除此之外，还有针对话务热点或局部盲区而应用的微蜂窝（micro）系列，如M-CELLmicro、M-CELLcity、Horizonmicro等等。

另外，根据收发信机使用频段的不同，以上的各型基站还分为900M和1800M，它们之间就外型和功能而言没什么区别，不同之处只在于射频器件工作的频率不一样。

根据使用环境的不同，MOTOROLA各型宏蜂窝基站都有相应的放置于室内（INDOOR）和放置于野外（OUTDOOR）的基站，这两者在功能上无太大区别，外观差别也不大，不同的是，OUTDOOR型基站有附加的一个辅助机柜，提供电源和热交换系统（用来改善和控制机柜的温度），密封性能也很强，可以抵御外部的恶劣环境，保护机柜内部不会受到雨水、灰尘、高温等不利因素的侵害。

1．2基站的工作频率

GSM规范中规定了三个频段作为工作频率，一是900MHZ，我们称之为GSM900，另一种是1800MHZ，我们称之为GSM1800，也叫DCS1800。

还有一种是1900MHZ，我们称之为PCS1900。

由于频率资源的紧张，GSM规范又扩展了在900MHZ的频率范围，称为EGSM900。

GSM的频率间隔（工作频点的带宽）为200K。

GSM900中，基站的收信机工作于890MHZ~915MHZ，称之为上行频率，也就是移动台（手机）发射、基站接收的频率。

基站的发信机工作于935MHZ~960MHZ，称之为下行频率，也就是基站发射、手机接受的频率。

GSM900共有124组工作频点。

EGSM900中，上行频率是880MHZ~915MHZ，下行频率是925MHZ~960MHZ。

可以看出，900MHZ扩展频段就是在GSM900工作的上下行频率各扩展了10MHZ。

EGSM900共有174个频点。

GSM1800中，上行频率是1710MHZ~1785MHZ，下行频率是1805MHZ~1880MHZ。

GSM1800共有374个频点。

PCS1900，目前在中国还没有应用，只在美国等少数地区应用。

1．3基站的激励方式

GSM蜂窝移动电话系统的蜂窝，指的是基站覆盖范围的形状。

实际上，由于无线电波的特点，理想状态下基站的覆盖范围是个圆形或扇形，若干个圆形或扇形的覆盖区域在一起，形同蜂窝状，因此得名。

那么，如果基站位于该基站覆盖范围的中央位置，则称该基站的激励方式为中心激励，也就是说，该基站向四周都发射无线信号，它是一个全向站；如果基站位于该基站覆盖范围（扇形）的顶角位置，则称该基站的激励方式为顶点激励，也就是说，该基站朝着一个或多个区域发射无线信号，它是一个定向站。

通常，一个定向站都是由三个扇区组成，这三个扇区构成了一个完整的圆。

室内覆盖系统的基站对于覆盖方式没有明显的规律，它主要是根据需求来决定覆盖范围和形状。

可以是若干个吸顶圆盘天线阵组成的与建筑结构相一致的形状，也可以是泄露电缆形成的条状。

1．4site和cell的概念

site，从字面意义上来讲，似乎可以理解为一个“站”，实际上site的意义是：

由同一个控制总线连接的所有的设备的集合。

cell，是“小区”的意思，是一组设备的简称，这组设备提供了一个特性等相同的覆盖范围。

因此，一个site可能是一个cell，也可能是若干个cell，实际应用中，通常是三个cell。

因为我们的基站通常分为三个小区（或一个、两个），而这三个小区（一个基站）实际上只有一个控制中心，即三个cell被一条控制总线控制，所以，大多数情况下我们的基站实际上就是一个site。

1．5基站的配置

我们以基站的收发信机（即载频）的容量来表征这个基站支持通信的能力，我们称之为基站的配置。

基站的配置可以是五花八门的，例如：

对于定向站来说1-1-1，是指该基站有三个小区，每个小区一个载频，依次类推。

对于全向站和微蜂窝来说，2，表示该基站只有一个扇区，它的载频数是2。

MOTOROLA的一个site（基站）最大支持24个收发信机（载频），一个cell最大支持12个载频。

2．M-CELL6机柜

2．1M-CELL6机柜的介绍

M-CELL6机柜高1768mm、长710mm、宽470mm。

机柜重150kg（无TCU，包括附件），每个TCU（载频）重9.8kg。

机柜输入电压可采用+27VDC或–48VDC两种模式，最大消耗功率为1800W；工作温度范围为–5摄氏度至45摄氏度，相对湿度5%至95%。

单个机柜最多支持6个载频，一个主机柜最多支持三个扩展机柜，最多支持4ⅹ6=24个载频。

M-CELL6机柜内部设备位置图

2．2射频部件

射频部件，顾名思义就是调制、解调、接收和发射无线信号的部件，包括收发控制单元（TCU）、合成器（CBF）等等。

2．2．1TCU

TCU（TransceiverControlUnit）：

收发信控制单元，俗称载频。

TCU提供BSS和移动系统间的空中接口。

TCU采用分集接收，当信号衰落时，提供更一致的接收信号。

TCU可在基础时隙上改变频率，实现跳频和设备共享。

1个TCU提供1个RF信道，共8个时隙。

TCU900最大发射功率40W，TCU1800最大发射功率32W。

TCU位于机柜上部，在BCU框上面。

2．2．2CBF

CBF（CombingBandpassFilter）：

合成带通滤波器，简称合成器。

CBF包括一个集成混合藕荷器，一个负载和发射带通滤波器。

CBF将两路TCU输出信号合成一路输出（到MPD，双工器）。

CBF位于EGSM机柜顶板上，一个M-CELL6机柜可以使用3个CBF。

一个M-CELL2机柜可以使用2个CBF。

CBF的衰耗大约4dB。

还有一种CBF，是3输入CBF，它有两个输入端是直接来自于两个TCU，另一个输入端来自于一个定向耦合器（HCOMB：

HybridCOMBiner），而HCOMB又有两个输入端，直接来自于另两个TCU，这样，3输入CBF和HCOMB作为一组器件共同使用，可以接4个TCU，实现四个发射信号的宽带混合，然后在一个天线上同时发射。

ThefollowingshowsaCBFmodule:

CombinetwoTCUstooneantenna

3输入CBFHCOMB

2．2．3MPD

MPD（MediumPowerDuplexer）：

中功率双工器，简称双工器。

双工器将一路发射信号和一路接收信号组合成一路射频信号，共用一组天馈系统，这样可以减少天线和馈线的使用。

一个MPD有三个端口，其中一个端口供一个CBF使用（输入），另一个供DLNB使用（输出），还有一个端口接一路馈线（输入/出）。

MPD位于EGSM900机柜顶板上，一个M-CELL6机柜可以使用3个MPD，一个M-CELL2机柜可以使用两个MPD。

MPD有1dB的衰耗。

Thefollowingshowsatypicalmediumpowerduplexermodule:

2．2．4DLNB

DLNB（DualLowNoiseBlock）：

双低噪模块。

DLNB包括2个带通滤波器，2个低噪声放大器和双路分离器。

DLNB传输EGSM接收频段的接收信号。

DLNB将一对天线收到的两路上行信号经过带通滤波器和低噪声放大器，输送至IADU，分配到相应的TCU。

当DLNB与IADU连接时，最多可分配到6个TCU，未使用的输出口自动接50欧姆负载。

DLNB位于EGSM900机柜的顶板上。

一个M-CELL6机柜可以使用3个DLNB，一个M-CELL2机柜可以使用2个DLNB。

每个DLNB一对天线接口，支持一个cell。

DLNB可以放大接收信号+14dB。

ThefollowingshowsthetwotypesofDLNBmodule:

2．2．5IADU

IADU（IntegratedAntennaDistributionUnit）：

集成天线分配单元。

IADU与DLNB输出端和TCU输入端相连，将DLNB来的信号分配到相应的TCU上。

IADU提供附加放大、无源分离、矩阵转换和设备扩展功能（将接收到的信号扩展至其它机柜，实现每个扇区配置12个TCU——EGSM定义的最大配置）。

IADU仅限与M-CELL6机柜使用，位于顶板下。

M-CELL6机柜必须使用IADU。

IADU可以放大接收信号+3dB。

2．3一个射频的流程:

2．4数字控制部件

数字控制部件，是控制射频部件进行工作的部件。

2．4．1μBCU框

μBCU框（MicroBaseControlUnitCage）：

微基本控制单元框。

μBCU框分为M-CELL6和M-CELL2两种。

M-CELL6机柜的μBCU框包括一块背板，二条垂直的全尺寸数字模块插槽和六条垂直的半尺寸数字插槽。

μBCU框位于M-CELL6机柜下部，在电源模块架上。

M-CELL2机柜的μBCU框包括一块背板，二条垂直的全尺寸数字模块插槽和二条垂直的半尺寸数字插槽。

μBCU框位于M-CELL2机柜中部，在TCU架右边。

一个机柜可使用二个μBCU框，为主备用。

M-CELL6μBCU框外形

2．4．2MCU

MCU（MainControlUnit）：

主控单元。

它是BTS的核心部件。

它实现与BSC进行话务和控制信息的交换，提供参考时钟并且保持与网络时钟的同步，它进行呼叫的处理，通过各种接口（如光纤）控制相应的射频部件工作，它也是对BTS进行操作和维护的平台。

Fiberopticconnection:

这两对接口支持与两个TCU相连。

Calport：

通过此端口，可以进行时钟的校准。

TTYport：

此端为人机接口，是9针串行接口，符合RS232标准。

Resetbutton：

有两个复位按纽。

按软复位纽，MCU重新初始化，但代码不重新下载；按硬复位纽，MCU重新初始化，代码重新下载。

MCU是全尺寸板，位于μBCU框中，外形如图所示：

2．4．3FOX

FOX（FiberOpticExtender）：

光纤扩展板。

MCU通过μBCU框背板与FOX连接，通过FOX的6对光纤口与TCU相连，使MCU控制6个TCU。

FOX是全尺寸板，位于μBCU框中，外形如图所示：

2．4．4NIU

NIU（NetworkInterfaceUnit）：

网络接口单元。

NIU提供网络终端所须的的多种接口。

这个功能从MCU中分离出来，是为了支持未来各种各样诸如ISDN,HDSL,fibreoptic等的接口。

MCU控制NIU配置和管理网络接口，NIU从所选择的E1/T1链路中提供LAPD的编、解码和时钟同步。

NIU是半尺寸板，位于μBCU框中。

每个μBCU框可用两块NIU。

位于槽位0的NIU可提供2条E1/T1链路，位于槽位1的NIU可提供1条E1/T1链路。

外形如下：

2．4．5CIM（T43）/BIM

CIM（CoaxialInterfaceModule）：

同轴接口模块，又称T43板。

BIM（BalancedInterfaceModule）：

平衡接口模块。

CIM和BIM均提供6对E1/T1链路。

CIM板使用同轴电缆，BIM使用平衡线。

CIM/BIM位于顶板上，通过37针D型接口与μBCU框背板相连。

CIM和BIM板外形如图：

CIMBIM

2．4．6FMUX

FMUX（FiberOpticMultiplexer）：

光纤多路复用器。

FMUX为扩展机柜所用，它可将6路全双工TCU链路复用为一路信号，也可将一路信号分离为6路全双工TCU链路，MCU也通过FMUX对其它机柜取得控制。

FMUX是半尺寸板，位于μBCU框中。

每个μBCU框可用三块FMUX。

FMUX外形如图：

2．4．7BPSM

BPSM（BCUSupplyModule）：

BCU电源供给模块。

BPSM将机柜的+27VDC转换为+3.3V,+5V,+12V,-12V，提供给μBCU框中所有的模块和告警板。

BPSM外形如图：

2．5其它部件

一个M-CELL6机柜里除了上述主要部件外，一些辅助部件也是必不可少的。

如PPSM（PositivePowerSupplyModule）：

正电源供应模块，负责提供机柜所须稳定的+27VDC电源。

AB（AlarmBoard）：

告警板，负责监视机柜的一些诸如风扇告警、门告警、低电压告警等和外部告警（提供外部告警设备接口），并将告警信息传送到OMC。

FAN：

可调速风扇，用于降低机柜内部温度，改善各个部件工作环境。

2．6一个呼叫在BTS中的流程

3．Horizonmacro机柜

3．1Horizonmacro机柜的介绍

Horizonmacro机柜高850mm、长700mm、宽400mm。

机柜重125kg（满配置）。

机柜输入电压可采用+27VDC或–48VDC两种模式，在选用特别部件（ACPM）的情况下，亦可以采用88~264VAC。

平均消耗功率1400W，最大消耗功率为1700W；工作温度范围为–5摄氏度至45摄氏度，相对湿度5%至100%。

单个机柜最多支持6个载频，一个主机柜最多支持三个扩展机柜，最多支持4ⅹ6=24个载频。

单个机柜内，除发射射频电缆外，全部采用背板连线，取消了光纤连线（扩展机柜的情况除外）。

支持双频，支持合成器跳频和基带跳频，支持话音的增强全速率模式。

Cabinetwithcomponentsidentified（doorandhoodremoved）

3．2射频部件

Horizonmacro机柜的射频部件就形状而言与M-CELL6机柜有了很大的不同，但其设计思路和原理仍然如出一辙。

3．2．1CTU

CTU（CompactTransceiverUnit）：

紧凑型收发信单元，即载频。

CTU在功能上与TCU基本相同，外观上，CTU更小更轻，CTU通过背板与MCU联系，而TCU则通过光纤与MCU联系。

CTU900最大发射功率40W，CTU1800最大发射功率32W，这一点与TCU是一样的。

ViewofCTUshowingmainexternalfeatures

3．2．2SURF

SURF（SectorisedUnifiedReceiverFront-end）：

该部件等同于M-CELL6机柜的“IADU+3xDLNB”，支持三个扇区六只天线，支持分集接收。

它有一对扩展口，用于将本机柜的无线信号扩展至另一机柜，达到扩容的目的。

SURF的扩展口ExtA/B永远只能将RX0A和

RX0B口的信号扩展出去，这与M-CELL6是不同的。

3．2．3DCF

DCF（DuplexedCombiningFilter）：

该部件等同于M-CELL6机柜的“CBF+Duplexer”，既是合成器，也是双工器。

它可以合成两路发射信号（来自于CTU），通过天线口Ant输出至天线，还可以从Ant口接收到手机发来的信号，输送至接收口Rx，DCF的Rx口与SURF的Rx口相连，从而将收到的信号输送至CTU中。

发射衰耗4.5dB。

Horizon机柜中，类似与DCF功能的还有以下一些器件：

TDF：

TwinDuplwxerFilter，相当于TBF+2xDuplexer。

损耗约1.5dB。

DDF：

Thedual-stageduplexedcombiningfilter（DDF），支持3个CTU的Tx输入，相当于3输入DCF。

HCUplate：

TheHybridCombiningUnitplate，相当于M-CELL6机柜的HC（HybridCombining），支持2个CTU的发射，与DDF配合使用，一共可以支持4个CTU。

3．3数字控制部件

3．3．1mBCU框

mBCU框（MicroBaseControlUnitCage）：

微基本控制单元框。

同M-CELL机柜的mBCU一样，它是基站的本地控制中心，它提供两个MCUF槽位（一主一备）、一个告警板槽位、两个FMUX槽位（一主一备）、四个NIU槽位和两个BPSM（一主一备）。

3．3．2MCUF

MCUF（theMainControlUnitwithdualFMUX）：

带FMUX接口的MCU。

它相当于M-CELL机柜的“MCU+2xFMUX+FOX”，是本地控制中心的中心处理器。

它的外形尺寸同MCU一样，功能类似。

MCUF可以用于M-CELL的机柜中，但MCU不能用于Horizon机柜。

ViewoftheMCUF

3．3．3ALARMMODULE

ALARMMODULE，告警板，功能类似于M-CELL机柜的AB（AlarmBoard），是全尺寸板。

它收集所有机柜告警，如高温、烟雾、门告警等信息，通过CTU传送至MCUF，再由MCUF送至OMC。

告警板可以进行热插拔。

theviewofALARMMODULE

3．3．4与M-CELL机柜通用的部件

Horizon基站的数字控制部件有许多是与M-CELL基站通用的，比如NIU、FMUX、BPSM、CIM（T43）等，实现的功能也完全一样。

下表是两种机柜所用部件的异同：

Table1-1 MaincomponentsofHorizonmacroandM-Cell6

Function

Horizonmacrocomponent

M-Cell6equivalent

Inputpowerconversionunits

PSM

PSM（different）

PowertoradiosandBPSM

Backplane

Cables

Transceiver

CTU

TCU/TCU-B

Mainprocessorboard（formerlyGPROC,KSWandGCLKboardsinBTS4/5/6（pre-M-Cell）equipment）

MCUF

MCU

ConnectionradiotoMCU

Backplane

FOX

ConnectionMCUtotransceiversinanothercabinet

MCUFinternalFMUX（two）orexternalFMUX（one）

FMUX

Rxcomponentsanddistribution

SURF

DNLB&IADU

RadiotoRxcomponents

SURFHarness

Cables

Txcomponents

DCF,TDF,DDF,HCUandCCB

CBF,MPDM,HPDMHCandCCB

Linkstoterrestrialnetwork

NIU

NIU

E1/T1links

T43/BIB

T43/BIB

Powerfordigitalboards

BPSM

BPSM

3．4其它部件

Hrizon机柜还有一些其它部件，支持整个机柜的正常工作。

如提供机柜所需稳定电源的PPSM/NPSM/ACPM，控制各部件供电的开关阵CBM（CircuitBreakerModule），为机柜降温的风扇组FAN等。

3．5一个呼叫在BTS中的流程

4．其它

以上几章介绍的都是基站的主设备——收发信机机柜，基站要进行工作，还离不开配套设备，例如天馈系统、高频开关电源系统、蓄电池组、传输设备、甚至调节机房环境温度的空调设备、监测机房环境的监控系统等等。

（本章完）