GSM基站原理.ppt

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1、学习内容学习内容l BTS在在GSM网络中的地位网络中的地位l BTS的系统接口的系统接口l BTS的功能及相关硬件的功能及相关硬件BTS在在GSM网络中的位置网络中的位置PSTNOMCOMCNMCOMSSIMMEMSBTSBTSBTSBTSBSCBSCAUmMSCMSCMSCMSCVLRVLRVLRVLRHLRHLRAUCAUCEIREIRBCEFGHDNSSNSSBSSBSSNSSBTS在在GSM网络中的位置网络中的位置BSS系统（基站子系统），系统（基站子系统），是在一定的无线覆盖区中，由MSC控制，与MS进行通信的系统设备，它主要负责完成无线发送接收和无线资源管理等功能。它给MS和NS

2、S之间提供了传输通道并管理这个通道。BSS功能实体可分为BTS、BSC和TC。BTS：无线接口设备，它完全由BSC控制，主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。BSC（基站控制器）：具有对一个或多个BTS进行控制的功能，它主要负责无线网络资源的管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和切换等，是个很强的业务控制点。TC：具有码型转换，速率适配的功能。OMC-R ：操作维护中心：操作维护中心-无线部分无线部分，提供人机界面实现对系统设备的监测和控制功能BTS在在GSM网络中的位置网络中的位置BTSTCBTSBTSBTSBTSBSCTCOMC-RBTS的系统接口的

3、系统接口 空中接口，空中接口，Um接口：接口：Um接口定义为MS和BTS间的通信接口，主要用于传递无线电磁波信号,实现MS和GSM网络固定部分的互通。此接口传递的信息包括无线资源管理、移动性管理和接续管理等。 Abis接口：接口：BTS和BSC间的接口，一般采用有线PCM传输，负责传递基站与基站控制器之间的操作维护信令和用户有关通信的话务与信令。BTS的系统接口的系统接口/Um接口上的信息由各种无线逻辑信道承载MSMS基站Um接口/无线逻辑信道类型：/控制信道/业务信道上行方向：移动台到基站方向下行方向：基站到移动台方向BTS的系统接口的系统接口/控制信道/广播控制信道(BCCH)/公共控制信

4、道(CCCH)/专用控制信道(DCCH)/频率校正信道(FCCH)/同步信道(SCH)/广播信道(BCH)/随机接入信道(RACH)/准许接入信道(AGCH)/寻呼信道(PCH)/独立专用控制信道(SDCCH)/快速随路控制信道(FACCH)/慢速随路控制信道(SACCH)/业务信道(TCH：traffic channel)/小区广播信道(CBCH)BTS的系统接口的系统接口/业务信道（TCH，双向信道，点对点方式） 该信道主要在网络和移动台间传送业务（包括话音、数据等）。/广播信道（BCCH，下行信道，广播方式） 通过在广播信道上广播系统消息，将必要的网络参数通知移动台。BTS的系统接口的系

5、统接口pABIS上传输的信息OML 操作维护链路RSL无线信令链路TCH 业务QMUX 传输 设备监控信令BTSBTSBTSBTSBSCBSCBSSBSSGSM900主频段主频段w上行：890MHz-915MHz（移动台发，基站收）w下行：935MHz-960MHz（基站发，移动台收）w频道号为：1-124频道（或称为频点，载频） DCS1800频段频段w上行：1710MHz-1785MHz（移动台发，基站收）w下行：1805MHz-1880MHz（基站发，移动台收）w频道号为：512-885频道（或称为频点，载频） BTS的系统接口的系统接口BTS的功能及相关硬件的功能及相关硬件 BTS的功

6、能体系的功能体系p电信功能电信功能p操作维护功能操作维护功能p传输功能传输功能p天馈网络天馈网络BTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBSC( M ul t i drop)St ar C onf i gurat i onC hai n C onf i gurat i onSect ori sed C onf i gurat i on( onl y one st at i on)St ar C onf i gurat i onAbi sC l ock I /OExt ernal al arm s I /OBTS Term i nalBTSAnt ennasAbi sAbi sAb

7、i sM SU mAlcatel 第三代基站设备 EvoliumTM标准基站设备A9100微蜂窝基站设备A910BTS的功能及相关硬件的功能及相关硬件Alcatel A9100 基站设备有着极其卓越的无线性能p-111dBm的接收灵敏度，远远超过GSM规范的要求p多种增强型的无线覆盖方案（GSM1800高功率型，扩展范围组合型，低衰耗型）p综合跳频和天线分集接收SIMMEMSBTSBTSBTSBTSBSCBSCUmBSSBSSNSSBTS的功能及相关硬件的功能及相关硬件tEvolium A9100基站按功能分为三层结构p天线耦合层 p发射接收层 p基站控制层 t相对应功能的硬件为pAN板（耦合

8、单元）pTRE板（载频单元）pSUM板（基站控制单元）Antennacoupling levelTRX levelBCF levelStation unit moduleAbis interfaceAbbreviationsBCF Base station Control FunctionTRX TransceiverAntenna network stage ANcAir interfaceCombiner stage (Any)Combiner stage (Any)TRXTRXTRXTRXTRXTRXTRXTRXTRXTRXTRXTRXTRXTRXTRXTRXTRXTRXTRXTRXTR

9、XTRXTRXTRXAntenna network stage ANcBTS的功能及相关硬件的功能及相关硬件t天线耦合层 作为天线和收发层之间的接口，担当射频信号的耦合、收发双工、接收信号的分集、放大滤波等功能。t硬件介绍AN板的主要功能是：板的主要功能是：n设置与不同的TRE对应的LNA的增益。n耦合多路发射机的输出信号，并将它们连接到天线。n将从天线接收到的射频信号馈入到射频前置单元，以便对信号进行放大并送到不同接收机进行处理。n在同一付天线上可以实现收发双工。n带通滤波以分离Rx和Tx的路径。n检测天线的VSWR及其告警报告。ANc可以灵活在低功耗和谐振耦合模式间切换Antenna AT

10、XA - RXA - RXdivBSplitterWBCTRX 1TX RXn RXdTRX 4TXRXnRXdSplitterSplitterLNADuplexerFilterFilterSplitterSplitterWBCAntenna BTXB- RXB -RXdivADuplexerFilterFilterSplitterLNATRX 2TX RXn RXdTRX 3TXRXnRXdANc 耦合模式ANC 结构双工器实现收发共用分路器提供接收分集WBC实现耦合Antenna ATXA - RXA - RXdivBSplitterWBCTRX 1TX RXn RXdTRX 2TXRXn

11、RXdSplitterSplitterLNADuplexerFilterFilterSplitterSplitterWBCAntenna BTXB- RXB -RXdivADuplexerFilterFilterSplitterLNABy-pass functionBy-pass functionANc 低功耗模式低功耗模式低功耗模式天线耦合层天线耦合层-ANC 每一个扇区至少使用一个ANC模块，当载频数超过4个时，必须要配置ANY。此外，在ANC中的宽带耦合器（combiner）还可以工作于旁路模式。天线耦合层天线耦合层-ANYRX0AINRX1AINRX0AOUT1RX1AOUT1RX0A

12、OUT2RX1AOUT2RX0BINRX1BINRX0BOUT1RX1BOUT1RX0BOUT2RX1BOUT2TXAOUTTXAIN1TXAIN2TXBOUTTXBIN1TXBIN2SERIAL NBR LABELMNEMONIC LABELFROM/TOTREFROM/TOANXFROM/TOANXFROM/TOTREFROM/TOTREFROM/TOTRE宽带耦合器模块 (ANY) l 个ANY可以合并最多4路发射机到一对输出，分配两路接收信号到4个接收机.模块结构相同，包含:l - 一个宽带耦合器 (WBC),合并两路发射信号为一个l - 两个功分器，分别将接收信号分为两路输出，分集信

13、号和非分集信号天线耦合层天线耦合层-ANYRX0AINRX1AINRX0AOUT1RX1AOUT1RX0AOUT2RX1AOUT2RX0BINRX1BINRX0BOUT1RX1BOUT1RX0BOUT2RX1BOUT2TXAOUTTXAIN1TXAIN2TXBOUTTXBIN1TXBIN2SERIAL NBR LABELMNEMONIC LABELFROM/TOTREFROM/TOANXFROM/TOANXFROM/TOTREFROM/TOTREFROM/TOTREBTS的功能及相关硬件的功能及相关硬件t发射接收层p执行双频射频信号的调制、解调p天线分集p编码、解码（全速率FR、半速率HR、

14、增强型全速率EFR）p无线跳频p加密算法p射频环路检测p无线信号链路协议RSL的实施发射接收层发射接收层-载频载频TRETRE（载频单元）：（载频单元）：载频层涵盖GSM900或GSM1800的功能, 无线跳频和不同的编码运算. 这些功能被集成在一个单一模块中用于GSM900或GSM1800.每个载频模块内部, 形成无线跳频回路. 作为对自测的补充, 在频率下载到基站后进行环路测试.载频模块也负责处理无线信令链路协议载频模块也负责处理无线信令链路协议.常见常见TRE类型类型 TRGM: GSM900-35W TRAGE: GSM900-45W TAGHE: GSM900-60W TRADE:

15、GSM1800-45W TGT09: GSM900-45W(TWIN) TGT18: GSM1800-35W(TWIN)发射接收层发射接收层-载频载频TRETRE将数字基带和模拟RF功能集于一个模块，所以分成了3个功能块: 数字部分 TRED 模拟部分TREA ，带功率放大器 电源提供 TREPu CUI 传送参考时钟到TRE的模拟部分. u 无线电缆检测接口(RCD)用于将在RFI接口上由TREA检测到的DC信号报告给TREDu I2CA接口到TREA 上的EEPROM ，TREA 存储校准和调整数据u Power and Remote Interface (PRI) 包括TRED 和TRE

16、A，以及其他模块的电源分配发射接收层发射接收层-载频载频TREtTWIN TRM的特点：p等效于两个SINGLE TRXp同标准功率的EDGE载频的无线性能相同TGT09 GMSK 45W TGT18 GMSK 35Wp两种配置模式容量模式（Capacity） 每个TWIN TRM当作两个载频使用，最大能配置成24个TRX的机架，这样必须引入第2路传输，以满足ABIS上的资源需求。覆盖模式（Coverage） 每个TWIN TRM当作1个载频使用，利用发射分级和接收分集的特性提供无线性能，从而改善覆盖t覆盖模式（Coverage）p定义TWIN TRM工作于单载频模式时，一个TWIN TRM只

17、承载1个TRX的业务。对于发射来说有发射分集模式对于接收来说有2个接收分集和4个接收分集的配置发射接收层发射接收层-载频载频TRE发射接收层发射接收层-载频载频TREt覆盖模式p发射分集功能TWIN TRM利用两个发射端口在两个天馈路径上发射相同的信号，使基站得到了3DB的发射增益。如图：利用极化方向实现的发射分集对于接收信号共有2个接收分集t覆盖模式p接收分集功能如图利用两幅天馈实现的是空间上的发射分集对于接收信号能提供4 RX 分集使得上行的接收灵敏度提高了3DB发射接收层发射接收层-载频载频TREBTS的功能及相关硬件的功能及相关硬件t基站控制功用层p主要模块为 SUM (Station

18、 Unit Module 或 Station Unit Sharing)，控制整个基站p不管小区和载频如何划分，每个基站BTS含一个SUMp产生时钟(时钟来源可以自我产生也可以与外部如GPS、PCM、其它BTS同步）p基站的操作维护功能管理O&MpAbis传输链路（多达2路Abis接口，G4BTS含3路Abis接口）pOML和Qmuxp电源管理交直流电源转换的控制（室外型和交流室内型）电池管理、温度管理电池充电时电压和电流的最佳设置BTS的功能及相关硬件的功能及相关硬件目前目前SUM板的类型用：板的类型用：SUMP(旧旧,不支持不支持TWIN TRE,)、SUMA(新新)主要功能：u为所有BT

19、S模块生成时钟:u与外部参考时钟同步，例如 Abis 链路或其他BTSu内部频率产生器本地产生.u保证中央BTS O&M功能u处理Abis传输链路（2路）u处理OML (Operation and Maintenance Link)和Qmux(传输设备监控) BTS的功能及相关硬件的功能及相关硬件TRE TRE TRE TRE TRE TRE ANC Abis interface BSII Duplexer stage Combiner stage (BCF: Base station Control Function) Air interface RFI ANC SUM CA SUMCAI t至少由一个AN+N个TRE组成tTRE的数量决定了小区的容量（一个小区最多可用12TRE）t通常我们讲小区的配置是指小区的TRE数量。t可以由一个或多个小区够成t小区由天线所对方向由正北起顺时针依次命名为1小区、2小区、3小区t由SUM通过ABIS接口与BSC连接BTS的功能及相关硬件的功能及相关硬件Abis：BTS - BSC 接口SUM：站共享单元TRANS：传输模块 Clock ：时钟OMU ：操作维护单元TRE ：收发信机AN：耦合器BTS_TE ：操作维护终端