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概述

一、基站的基本功能

移动通信的实现是依靠遍布全网的成百上千个基站将移动台的信号收集起来通过交换网络送至其目的地,同时又可以按照一定的寻呼方法找到移动台并最终由基站将信号发送给移动台。

由此可见基站在移动通信系统中起到了一个接口的作用,即有线通信与无线通信之间的接口,简单的说它的主要功能就是收发信机以及对无线信道的管理。

但需要强调的是由于移动通信有它自己的特点,通信质量受环境影响较大,所以GSM系统采用了很多先进的技术来克服无线信道的不稳定性,例如分集接收技术,包括空间分集、时间分集、频率分集等,功率控制以及越区切换技术,所有这些都要依靠基站来实现,所以基站又不仅仅是一部简单的收发信机,它还有着很强的控制功能,例如在信道的接续和释放时要负责把必要的信令信息传送给移动台;在通话过程中要不断地监测每个无线信道的工作状况,包括上、下行的电平以及干扰情况,并进行分析,判断是否需要进行功率控制或越区切换等。

总之,基站系统工作的正常与否、性能的好坏是移动通信的基础。

现在的移动通信网络是一个庞大、复杂的整体。

它包含有众多的网元。

如移动业务交换中心（MSC）、归属位置寄存器（HLR）、访问位置寄存器（VLR）、鉴权中心（AUC）、设备识别寄存器（EIR）、操作维护中心（OMC）、基站系统（BSS）、移动台（MS）等。

这些网元构成了整个移动通信网络如图。

下面将要向大家介绍的是MOTOROLA基站系统（BSS）的一个重要部分：

基站收发信台（BTS）。

从上面的网络结构图中可以看出，基站收发信台（BTS）是移动通信网络中直接与用户发生关系的部分，网络给用户提供的服务最终是通过BTS实现的，网络质量的好坏，也是由大量的BTS反映出来的。

同时BTS也是在整个网络中数量最多，所处环境最复杂的网元，这里所指的环境包括地理环境、无线环境和网络环境。

因此无论从维护还是从优化的角度看，BTS都是其中一个十分重要的环节。

在后面的几章里，将分别就基站设备、维护软件及常用指令、基站的调测、常见告警的分析逐步向大家介绍MOTOROLA的基站系统。

二、基站的构成

基站的构成包括以下几个部分:

天馈线系统

传输设备

电源系统及备用电池组

基站设备

空调系统

1天馈线系统

基站根据覆盖方式的不同可以分为:

全向站

裂向站

微蜂窝

2传输设备

基站的传输设备为基站（BTS）与基站控制器（BSC）之间提供中继线。

一般一个基站根据配置的大小有一到两条2M。

传输方式有以下几种:

光缆

微波

专线

HDSL

3电源系统

基站的电源一般应独立于所在机房的室电,需要380V的动力电,然后经配电箱变为220V的交流电,再经过整流器变换为机房内各种设备如基站设备、光端机、微波调制解调器、电池组等所需的直流电压。

另外,电池组应定期进行充放电,以保证工作正常工作,其作用是在基站的供电出现中断时维持供电,保证通信不中断。

MOTOROLA基站设备

第一章MOTOROLA基站设备简述

本章将首先对MOTOROLA的基站设备做一个整体的介绍,包括设备类型和基本构成,为后面的详细介绍做好铺垫。

一、MOTOROLA基站的三代设备

MOTOROLA基站设备到现在已经有三代设备了,分别是:

IN_CELL系列

M_CELL系列

HORIZON系列

1.IN_CELL系列是MOTOROLA公司最早推出的一代产品,它体积大,模块多,连接复杂,不易于维护。

IN_CELL系列有三个产品:

BTS、BSC和XCDR。

IN_CELL设备现在主要用于BSC和XCDR,只有个别基站仍在使用IN_CELL设备,大多数基站都以替换为M_CELL或HORIZON设备了,因此本书没有对IN_CELL设备作介绍。

2.M_CELL系列是现网基站主要使用的设备,它相对于IN_CELL设备体积较小,模块集成度较高,比较易于维护,在第二章中将会有详细的介绍。

M_CELL系列包括以下设备:

M_CELL66载频的宏蜂窝设备,功率大、容量大。

M_CELL22载频的宏蜂窝设备,功率大、容量小。

M_CELLMICRO2载频的微蜂窝设备。

M_CELLCITY2载频的微蜂窝设备。

另外M_CELL还分为M_CELLEGSM和M_CELLDCS1800两种,分别用于900MHZ和1800MHZ的。

3.HORIZON系列是MOTOROLA公司的最新产品,它体积更小,集成度最高,将在第四章中加以具体介绍。

HORIZON也有900MHZ和1800MHZ两种设备。

二、MOTOROLA基站设备的构成

MOTOROLA基站可以分为两部分,即控制部分和射频部分。

控制部分负责将基站各部分连为一体,以一块主控板为核心控制整个基站的工作,同时还要将来自BSC的信号变换成适合基站处理的格式,以及完成相反的变换。

射频部分负责基站无线信号的发射和接收、编码和解码。

控制部分和射频部分的结构框图分别如图1-1和1-2。

图1-1基站控制部分框图

图1-2基站射频部分框图

本章小结:

1.MOTOROLA基站的三代产品。

2.MOTOROLA基站的构成。

练习题

1.MOTOROLA基站的三代产品分别是什么?

2.M_CELL系列有哪几种设备?

3.MOTOROLA基站的基本构成。

（提示：

画出MOTOROLA基站控制部分和射频部分的结构框图）

练习题答案：

1.IN_CELL、M_CELL、HORIZON

2.M_CELL系列包括以下设备:

M_CELL66载频的宏蜂窝设备,功率大、容量大。

M_CELL22载频的宏蜂窝设备,功率大、容量小。

M_CELLMICRO2载频的微蜂窝设备。

M_CELLCITY2载频的微蜂窝设备。

3.

控制部分:

射频部分:

第二章M-CELL6/2设备

本章将分四大部分对M_CELLEGSM设备进行详细介绍,分别是机柜介绍、射频部分、控制部分和电源及告警系统,最后介绍一下M_CELLDCS1800设备。

第一节机柜介绍

一、M-CELL6机柜介绍

M-CELL6机柜高1756mm、长710mm、宽470mm。

机柜输入电压可采用+27VDC或-48VDC两种模式,最大消耗功率为2400W。

单个机柜最多支持6个TCU（收发信控制单元）,一个主机柜最多支持三个扩展机柜,最多共支持24个TCU,也就是说一个MOTOROLA基站的最大配置就是4个机柜24个载频。

在机柜内支持二个µBCU（微基本控制单元）,它位于机柜下部。

PDU（电源分配单元）位于两个µBCU机框之间。

6个TCU位于两个µBCU机框和PDU上面。

AB6（M-CELL6设备上的告警板）位于TCU框上面。

在机柜顶部包含射频部件及2M接口、外部告警接口等。

机柜外形如图2-1-1,内部设备位置如图,M-CELL6顶板形状如图2-1-2。

图2-1-1M-CELL6机柜

图2-1-2M-CELL6机柜顶板

二、M-CELL2机柜介绍

M-CELL2机柜高1000mm、长700mm、宽455mm。

机柜输入电压可采用+27VDC或88—264VAC两种模式,最大消耗功率为752W。

单个机柜最多支持2个TCU,一个主机柜最多支持二个扩展机柜,最多支持6个TCU。

在机柜内支持2个TCU,位于机柜前端的左边。

支持二个µBCU机框,µBCU机框位于TCU框的右边。

PDU（电源分配单元）位于机柜右边的前端。

AB2（M-CELL2的告警板）位于底部TCU和µBCU机框前。

在机柜顶部包含射频部件及2M接口、外部告警接口、风扇等元件。

机柜内部设备位置如图2-1-3,M-CELL2顶板形状如图2-1-4。

图2-1-3M-CELL2机柜

图2-1-4M-CELL2机柜顶板

注:

M-CELL2设备与M-CELL6设备的区别仅仅是设备容量较小,而射频部件和控制部件均相同,可互换使用,在下面的详细介绍中将不在区分两种设备。

第二节射频单元

一、TCU（TrancieverControlUnit）收发信控制单元

TCU是一个集成度很高、功能很强的核心单元,可以说GSM系统在无线信道上的多种技术几乎都在TCU里得以实现,主要包括时域均衡、跳频、分集接收等等。

由于在维护中TCU是一个整体,不可分开,所以对其内部的工作原理在这里就不加以详述了,我们只需要掌握它都完成了哪些工作就可以了。

以下就是TCU的主要功能:

.空中接口逻辑信道与物理信道的转换

.在每一时隙均可调谐至EGSM900频带内的任意一个频率

（这样就使跳频技术得以实现）

.对发射信号进行GMSK调制

.对接收信号进行解调和时域均衡

.射频信号的功率放大及功率控制

.完成上行信号的电平测量和信号质量的测量

.通过TCU与CCB（腔体合路器）之间的同轴电缆向CCB传送控制信号,用于控制CCB各腔体调谐至适当的频率。

（后面会有详细介绍）

.通过TCU与IADU（集成天线分布单元）之间的同轴电缆向IADU传送控制信号,用于接收天线的选择。

（后面会有详细介绍）

图2-2-1TCU面板

TCU面板如图2-2-1。

TX端口为发射信号端口,与合路器相连;RX1、RX2为两路分集接收信号端口,与IADU相连;DATAOUT/INA、B四个端口通过光纤分别与主备µBCU机框的FOX相连;TTY端口以及TSM和TEST端口可以通过电缆直连线与微机相连,以供测试和调试时使用;外部告警端口与告警板相连,接收来自告警板的外部告警信息;按动复位开关时可以使此TCU复位重起;TX状态指示灯和RADIO指示灯与TCU工作状态的关系如下表:

LED状态

TCU工作状态

TXSTATUS

熄灭

TCU未发信

固定或闪烁黄色

TCU发信

RADIOSTATUS

熄灭

TCU未加电

闪烁绿色

TCU自举模式

固定绿色

TCU运行模式

固定黄色

TCU睡眠模式

闪烁绿色

TCU测试模式

固定红色

告警存在

表2-2-1

TCU有EGSM900和DCS1800两种,它们除了工作的频率不同外,功能和外形都相同。

还有一种较新的设备名为TCU-B,它与TCU相比功能相同,但重量较轻,面板也略有区别,如图2-2-2。

图2-2-2TCUB面板

二、DLNB（DualLowNoiseBlock）双路低噪声模块

DLNB位于EGSM900机柜的顶板上,一个机柜最多可以放置3个DLNB。

DLNB外观如图2-2-3,它的作用是将基站接收到的移动台发射的信号进行滤波和放大,因为移动台的发射功率很小,而且又经过了复杂的无线传播环境,到达基站的信号已经很微弱,而且夹杂着噪声,不能达到TCU接收端对输入信号的电平要求,经DLNB滤波和放大后TCU才可以对其进行处理。

DLNB的原理图如图2-2-4。

图2-2-3DLNB外观

图2-2-4DLNB原理图

由图中可见,DLNB由2个带通滤波器（EGSM900接收频带）、2个低噪声发大器和双路分离器组成。

可以分别对两路信号进行滤波和放大,因而一个扇区只要有一个DLNB就可以对两路分集接收的信号进行滤波和放大。

每一路有2个输出,其中Outputx经IADU（集成天线分布单元）分路后可以到达本机柜6个TCU的接收输入端;Outputy可以扩展到另一个机柜,这一点在IADU的介绍中会介绍。

DLNB的通过增益为+14dB,因此DLNB必然是个有源器件,它的直流电源是通过第二路的两个输出同轴电缆由机柜内部提供的。

三、IADU（IntegratedAntennaDistributionUnit）集成天线分布单元

IADU位于机柜顶板的背部,它连接DLNB输出端和TCU的输入端,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、设备扩展等功能,实现每个扇区配置12个TCU（EGSM定义的最大配置）。

IADU的外观如图2-2-5。

图中放大处是扩展开关,共8个开关,其中4-8总设为OFF,1-3的设置需要看要将哪一路DLNB的信号扩展到另外一个机柜,扩展哪一路就把哪一路的开关设为ON。

IADU的扩展信号需要连接到一个叫做CEB（CabinetExtensionBlock）的模块后再通过机架间的电缆连到扩展机架上去。

CEB也位于机架的顶部,外观如图2-2-6。

IADU仅限于M-CELL6机柜使用,M-CELL2机柜不使用IADU,它是根据需要将两个TCU的输出直接与DLNB相连。

一个M-CELL6机柜只能使用一个IADU。

IADU的通过增益为+3dB。

图2-2-5IADU外观

图2-2-6CEB外观

我们已经介绍过，一个M-CELL6机柜最多可使用3个DLNB（由右至左编号为0、1、2），而机柜内的6个TCU有可能由于不同配置的不同要求而选用不同位置DLNB的信号，IADU可以在3个DLNB的输出与6个TCU的输入间任意地建立交叉连接。

IADU会按照基站DATABASE的定义来建立连接，所以DATABSE中定义每个TCU的天线选择时要注意与硬件实际情况的吻合,否则TCU会接收到其他小区的信号甚至收不到信号,对系统造成严重影响。

下面两图分别是IADU的原理图和扩展连接的示意图。

图2-2-7IADU原理图

图2-2-8IADU扩展示意图

四、（CombiningBandpassFilter）带通合路滤波器

CBF位于机柜顶部,它由一个集成混合耦合器、一个负载和一个带通滤波器组成,它是一个无源器件。

CBF将两路TCU的发射信号合成一路,输出信号经双工器至天线。

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的外观如图2-2-9,原理图如图2-2-10。

图2-2-9CBF外观

图2-2-10CBF原理图

CBF中的混合耦合器的衰减是-3dB,带通滤波器的带宽范围是EGSM900的发射频段,衰减是-1dB,所以CBF的通过衰减是-4dB。

需要注意的是CBF是一个宽带合路器,它支持基带跳频和合成器跳频,而且它只能提供一级合路,所以当小区的配置较大时（多于4个TCU）就不能使用CBF合路了。

五、CCB（CavityCombingBlock）腔体合路滤波器

CCB与CBF的位置相同,它与CBF的作用都是对TCU的发射信号进行合路,所不同的是CCB内有3个可调的腔体震荡器,它们都是窄带的,只能通过某一个频点的信号。

然后再将3路信号通过耦合器进行合路,输出到一个宽带滤波器,最终完成合路。

CCB的原理图如图2-2-11。

图2-2-11CCB原理图（单个）

图2-2-12CCB外观（两个连用）

CCB只应用于M-CELL6机柜,通常是两个连用,如图2-2-12（上面的是宽带滤波器）,这样可以把最多6个TCU的发射信号合路输出到一个天线上。

所以当小区需要较大配置时,例如5个或6个TCU,就可以用CCB,而这是用CBF无法作到的。

CCB的控制信号是由TCU经过同轴电缆提供的,CCB将根据控制信号的信息将腔体调谐于适当的频率。

CCB在进行3合路时的通过衰减为-2.7dB,6合路时为3.5dB。

CCB属于窄带合路器,不支持合成器跳频,只支持基带跳频。

六、三输入CBF及HCOMB和non-HCOMB

3输入CBF及HCOMB和non-HCOMB均位于机柜顶部,与CBF和CCB的位置相同。

3输入CBF完成三个发射信号的宽带混合,但需要与HCOMB或non-COMB配合使用。

3输入CBF为五端口器件（如图2-2-13）:

底部是两个输入口,来自TCU的发射端;侧面是另一输入口（来自HCOMB或non-COMB的输出）和负载口;顶部是输出天线端口。

3输入CBF是一个两级的合路器，它先将两个TCU合为一路，再与侧面的另一输入合路，所以3输入CBF的通过衰减约为-6.5dB。

HCOMB（HybridCOMBiner）为四端口器件,如图2-2-14:

底部是两个输入口;侧面是一个输出口,连接到3输入CBF;顶部是负载。

HCOMB将两路输入信号（来自TCU）合为一路送到3输入CBF,在同一根天线上发射。

non-COMB为两端口器件,如图2-2-15,有两个TCU馈穿孔和两个负载。

它将两路输入信号分别的输出到两个3输入CBF,而不经过合路。

3输入CBF是宽带合路器,基带跳频和合成器跳频都支持。

图2-2-133输入CBF

图2-2-14HCOMB

图2-2-15non_HCOMB

七、双工器

M-CELL机柜可使用两种双工器：

MPD（MediumPowerDuplexer）中功率双工器、HPD（HighPowerDuplexer）高功率双工器。

MPD位于机柜顶部，一个机柜最多可使用3个MPD。

MPD只能为两个收发信盘提供双工功能，每个收发信盘发射功率可为25W。

因此，MPD只能与CBF或3输入CBF（3输入CBF多了一级衰减，所以功率较小）一同使用。

HPD不能放置在机柜上，需要另立一个专门的架子放置它。

HPD可以为6个收发信盘提供双工功能，每个收发信盘发射功率可为25W。

HPD应与CCB一同使用。

MPD和HPD的通过衰减均为-1dB。

图2-2-16MDP

图2-2-17HDP

图2-2-18双工器原理图

八、小结

以上将M-CELL设备使用的射频单元全部介绍过了,在了解了各个射频部件的原理和用途后,更重要的是掌握信号在收发通路上必须要经过哪些环节,在基站是经过怎样的一个处理过程而发射或接收的。

图2-2-19是装上射频单元后的顶板图。

图2-2-19M-CELL6顶板（安装射频部件后）

对射频通路可总结为下图:

将以上介绍的射频器件总结为下表:

表2-2-2

功能

设备名称

发射OR接收

增益（dB）

频带

有源OR无源

CBF

发射

-4.0

宽带

无源

合路器

3输入CBF

发射

-6.5

宽带

无源

CCB

发射

3.5

窄带

有源

低噪声

DLNB

接收

14.0

宽带

有源

发大器

分路器

IADU

接收

3.0

宽带

有源

双工器

MPD

双工

-1.0

宽带

无源

HPD

双工

-1.0

宽带

无源

另外,在掌握了射频通路的原理后,还要能够运用到实际中去,即在新开基站或对基站进行扩容、减容工作时,要能够根据实际情况灵活、合理地使用不同的设备,满足不同配置的要求,这其中的难点有两个:

一是合路器的选择;二是接收支路扩展的连接方法。

下图是一个典型4/4/4结构基站（3个小区,每个小区配置4个收发信盘）的射频连接图。

若将图中的TCU由右至左编号为1-12,则TCU1-4为第一小区,5-8为第三小区,9-12为第四小区。

每个小区都使用了两个双工器、两个CBF和两个DLNB,两副天线也都为收发共用。

以第一小区为例,1、2号TCU经CBF0合路后送到天线,3、4号TCU经CBF1合路后送到另一副天线。

两路分集接收的信号分别经两副天线、两个双工器]两个DLNB后都进入IADU,最后分路到TCU。

值得注意的是第二小区的4个TCU分别在两个机柜内,请注意连接方法,尤其是接收扩展的连接方法,这是在实际运用中容易混淆的地方。

图2-2-204/4/4基站射频部件连接示意图

第三节控制单元

一、µBCU（MicroBaseControlUnit）机框

µBCU机框分为M-CELL6和M-CELL2两种。

M-CELL6机柜的µBCU机框包括一块背板,二条垂直的全尺寸数字模块插槽和六块垂直的半尺寸数字模块插槽。

µBCU机框位于M-CELL6机柜的下部,在电源模块架上。

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

µBCU机框位于MCELL2机柜的中部,在TCU架的右边。

一个机柜可使用二个µBCU机框（一主一备）,至少使用一个µBCU机框。

两种µBCU机框外形分别如图2-3-1和2-3-2。

图2-3-1M-CELL6µBCU机框

图2-3-2M-CELL2µBCU机框

二、MCU（MainControlUnit）主控单元

MCU是基站的主控单元，它可以看作是一个单片机，有微处理器，也有内存和EPROM。

基站工作所必需的软件和基站数据都要储存在MCU里。

MCU内还有一块晶体震荡器,产生基站的本地时钟信号。

在MCU的面板上有一个插孔和一个可调旋钮,用来定期对MCU的时钟基准信号进行校准（输出为8000Hz）。

MCU还提供一个PCMCIA插槽,它的作用是可以将基站的工作软件（SoftwareCode）储存在PCMCIA卡里。

由于MOTOROLA基站在新开站或断电重起时需要从BSC下载工作软件和基站数据,这一过程大约需要30分钟,有了PCMCIA卡后,基站可以从PCMCIA卡内直接获得工作软件,只需从BSC下载基站数据即可,非常方便、快捷。

MCU的面板如图。

图2-3-3MCU

光纤接口:

使MCU可以直接与TCU相连。

CALPORT:

通过此端口进行时钟信号的校准。

TTYPORT:

此端口为人机接口,是9针串行口（RS232标准）。

软复位钮:

按软复位钮,MCU重新初始化,但不需重新下载工作软件和DATABASE。

硬复位钮:

按硬复位钮,MCU重新初始化,需重新下载工作软件和DATABASE。

MCU的功能总结如下:

储存基站的工作软件和基站数据。

指配空中接口的业务信道和信令信道。

支持6个E1/T1链路的控制。

可以最多控制24个TCU。

提供时钟参考信号。

保持与网络时钟信号的同步。

基带跳频的控制。

支持多个基站以菊花链方式串联。

MCU与TCU之间距离的测量和补偿,目的是为了保证所有TCU之间保持同步。

处理基站的各种告警信息（包括设备告警和外部告警）并向OMC汇报。

LAPD链路控制。

呼叫处理。

支持MMI（人机接口）,便于操作和维护。

三、NIU（NetworkInterfaceUnit）网络接口单元

NIU是半尺寸模块,它为基站提供E1或T1的接口,同时它还有LAPD编码和解码以及从2M链路上提取时钟的功能。

一个µBCU机框最多可以有两个NIU,位于槽位0的NIU可以提供二条E1/T1链路,位于槽位1的NIU可以提供一条E1/T1链路。

而主备µBCU机框共4块NIU,则一个基站最多可有6个E1/T1的接口。

四、FOX（FiberOpticExtender）光纤扩展板

FOX是全尺寸模块。

MCU通过µBCU机框的背板与FOX相连,FOX进行光电转换后通过其面板上的6对光纤与机柜内的6个TCU相连,使MCU能控制6个TCU。

一个µBCU机框只能有一块FOX。

五、FMUX（FiberOpticMultiplexer）光纤多路复用器

FMUX是半尺寸模块,它可以将6路全双工TCU链路复用为一路信号,同时也可以将一路信号分离为6路全双工TCU链路。

FMUX的作用是使MCU可以对主机柜（有MCU的机柜是主机柜）以外的机柜进行控制。

FMUX通过µBCU机框的背板与MCU连接,在使用时必须成对使用,即一个在主机柜与MCU一起工作,一个在扩展机柜与FOX一起工作,这样主机柜的MCU就可