GSM基站基础知识.ppt

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1、Nokia GSM基站基础知识 我国GSM网络的工作频段l我国陆地蜂窝数字移动通信 网GSM通信系统采用900MHz与1800MHz频段:l GSM900MHz频段为：890915(移动台发,基站收),935960(基站发,移动台收);l DCS1800MHz频段为：17101785(移动台发,基站收),18051880(基站发,移动台收);GSM 频段规划多址方式lFDMA频分多址lTDMA时分多址lCDMA码分多址GSM FDMA 和TDMA lGSM使用TDMA（时分多址）和FDMA（频分多址）。l这张幻灯片显示其中一个频段。各频段划分被称为ARFCN（绝对射频信道数）的200kHz频率

2、片。除了划分频率外，ARFCN 也把时间分成8个时隙（TS），各TS依次由同MS使用。8个TS即是一帧。幻灯片示出4个TCH（业务信道）。每一个TCH使用特定的ARFCN和时隙。相同ARFCN上的2个TCH使用同的时隙，另两个在同的ARFCN上。TS数和ARFCN的组合即为物信道。GSM FDMA 和TDMA频道间隔 l 相邻两频点间隔为为200kHz，每个频点采用时分多址（TDMA）方式，分为8个时隙，即8个信道（全速率）l意味着每个用户占用的频带带宽 200kHz信道调制方式1.GSM系统采用GMSK(BT=0.3)即高斯最小频移键控2.其实是属于一种相位调制方式3.调制速率为270.83

3、3kbit/s4.使用维特比算法进行解调语音编码l由于GSM系统是一种全数字系统，话音和其它信号都要进行数字化处理，因此移动台首先要将语音信号转换成模拟电信号，以及其反变换，移动台再把这模拟电信号转换成13Kbit/s的数字信号，用于无线传输。l目前GSM采用的编码方案是13 Kbit/s的RPE-LTP（规则脉冲激励长期预测），其目的是在不增加误码的情况下，以较小的速率优化频谱占用，同时到达与固定电话尽量相接近的语音质量。l目前，语音编码可分为全速率，半速率，增强型全速率编码机制l在GSM网络中语音编码在MS和TC中实现信道编码l信道编码用于改善传输质量，克服各种干扰因素对信号产生的不良影响

4、，但它是以增加比特降低信息量为代价的。编码的基本原理是在原始数据上附加一些冗余比特信息，增加的这些比特是通过某种约定从原始数据中经计算产生的，接收端的解码过程利用这些冗余的比特来检测误码并尽可能的纠正误码。如果收到的数据经过同样的计算所得的冗余比特同收到不一样时，我们就可以确定传输有误。根据传输模式不同，在无线传输中使用了不同的码型。lGSM使用的编码方式主要有块卷积码、纠错循环码（FIRE CODE）、奇偶码（PARITY CODE）。块卷积码主要用于纠错，当解调器采用最大似然估计方法时，可以产生十分有效的纠错结果。纠错循环码主要用于检测和纠正成组出现的误码，通常和块卷积码混合使用，用于捕捉

5、和纠正遗漏的组误差。奇偶码是一种普遍使用的最简单的检测误码的方法。l无论如何处理，全速率TCH编码都将在信道编码后,在每20ms内将形成456比特的编码序列。交织技术l移动通信中这种变参的信道上，比特差错经常是成串发生的。这是由于持续较长的深衰落谷点会影响到相继一串的比特。但是，信道编码仅在检测和校正单个差错和不太长的差错串时才有效，为了解决这一问题，希望找到把一条消息中的相继比特分开的办法，即一条消息的相继比特以非相继的方式被发送，使突发差错信道变为离散信道。这样，即使出现差错，也仅是单个或者很短的比特出现错误，也不会导致整个突发脉冲甚至消息块都无法被解码，这时可再用信道编码的纠错功能来纠正

6、差错，恢复原来的消息。这种方法就是交织技术。l交织技术实际上是一种时间分集技术。l在实际网络中要考虑交织深度，虽然交织深度越深，交织效果越好，否则将导致较长的时延。加密l在数字传输系统的各种优点中，能提供良好的保密性是很重要的特性之一。GSM通过传输加密提供保密措施。这种加密可以用于语音，用户数据和信令，与数据类型无关，只限于用在常规的突发脉冲之上。加密是通过一个泊松随机序列（由加密钥Kc与帧号通过A5算法产生）和常规突发脉冲之中114个信息比特进行异或操作而得到的。l在接收端再产生相同的泊松随机序列，与所收到的加密序列进行同或操作便可得到所需要的数据了。调制和解调l调制和解调是信号处理的最后

7、一步。简单的说GSM所使用的调制是BT=0.3的GMSK技术，其调制速率是270.833Kbit/s，使用的是Viterbi（维特比）算法进行的解调。l调制的功能就是按照一定的规则把某种特性强加到的电磁波上，这个特性就是我们要发射的数据。GSM系统中承载信息的是电磁场的相位，即调相方式。l解调的功能是接收信号，从一个受调的电磁波中还原发送的数据。从发送角度来看，首先要完成二进制数据到一个低频调制信号的变换，然后再进一步把它变到电磁波的形式。解调过程是一个调制的逆过程。GSM网络拓扑结构 GSM 架构ACEIRBTSOMCMSCVLRHLRBSCBTSBTSBTSBTSBSCBSS-Base S

8、tationSubsystemNSS-Network SubsystemNMS-Network Management SystemMSAbisAirAIWFSCPSPDNPSTNISDNTranscoder GSM 架构的诺基亚实现BTSBTSBTSBTSBTSBSS-Base StationSubsystemNSS-Network SubsystemNMS/2000Network ManagementSystemAbisAirAPSPDNPSTNISDNSMSCDX 200MSC/VLRDX 200HLR/AC/EIRDX 200BSCDX 200TCSMNSS SiteBSS in the

9、 GSM networkBSS in the GSM networklNSS：网络交换子系统lBSS：基站子系统lOMC：操作维护中心lControl flow：控制流lUser data flow：用户数据流lPSTN：公众交换电话网lPSPDN：包交换公众数据网lPLMN：公众陆地移动网lCSPDN：电路交换公众数据网lISDN：集成业务数字网网络交换子系统（NSS）NSS系统主要完成话路的交换功能、和BSS等其他网络或网元的信令连接、用户数据与移动性管理、安全性管理等功能。NSS 主要包括：MSC（移动业务交换中心）、VLR（访问位置登记器）、HLR（归属位置登记器）、AUC（鉴权中心）

10、、EIR（设备识别器）。操作维护中心（OMC）OMC是NMS的一部分，主要是与BSS连接，存储着所有BSC以及BTS方面的网络参数，主要功能是对BSS进行网络监控、配置管理、测量统计所有关于BSS方面数据等等。基站子系统（BSS）BSS系统在网络中的主要功能：无线资源的分配与管理（包括无线信道分配、切换、功率控制等）、无线网的监控（包括话音质量、接收电平等）、提供NSS与MS之间的链路连接（A接口和ABIS接口的话务和信令连接）、无线资源数据的统计等。主要包括码型转换器（TC）、基站控制器（BSC）和基站（BTS）TC的功能l话音编码l话务信道速率转换（64K16K)l话音激活检测l将来自MS

11、C的多条2M PCM压缩成一条2M PCM给BSCl提供与MSC/BSC的接口BSC功能BSC是BSS系统的核心单元，主要包括以下功能：l无线资源的配置和管理l无线链路监控l跳频管理l寻呼l对BTS和MS进行功率控制l切换管理l信令管理l呼叫控制处理l测量和观察处理BTSl提供空中接口时间提前量的计算执行跳频信道编码/解码以及交织加密调制/解调制收集空闲信道的质量报告l维持BTS与MS的同步连接l侦听RACHl执行功率控制l负责空中接口信令BSS系统接口A接口lA接口定义为网络子系统NSS与基站子系统BSS间的通信接口。从系统上来讲就是移动交换中心MSC与基站控制器BSC之间的接口。l 物理链

12、路采用标准的2.048Mb/s的数字传输链路。l实现此接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等。lA接口使用七号信令协议lA接口属一种开放的接口Abis接口l Abis接口定义了基站子系统BSS中基站控制器BSC和基站收发信台BTS 之间的通信标准，用于远端互连方式。l图示中的BS接口是Abis接口的特例，用于定义基站控制器BSC与基站收发信台BTS间距离小于10米时的标准。lBSC与BTS之间采用标准的2.048Mb/sPCM数字链路来实现，此接口支持所有面向用户提供的服务，并支持对BTS无线设备的控制和无线频率的分配。l Abis接口采用lapd信令协议l Abis接

13、口是非开放的接口Um接口l空中接口定义为移动台与基站收发信台BTS 之间的通信接口。用于移动台与GSM系统的固定部分之间的互通。l 物理链路是无线链路，此接口传递的信息主要包括无线资源管理信息、移动性管理信息和接续管理信息等。lUm接口采用lapdm信令协议lUm接口是开放性接口BTS配置类型全向 BTSf1,f2,f33 扇区 BTS2 扇区 BTSf2f1,f2f5,f6f1f3,f4系统组网方式 l星型l链型l环形l混合型GSM 蜂窝小区规划l组网结构与频率复用l大区制l小区制l高速公路l多层网l双频网大区制*可加上塔放小区制高速公路全向小区与扇形小区lO型站点：全向性小区。全向性小区。

14、lS型站点：扇区性小区。扇区性小区。扇形小区组网BTS主要分为l基带部分l射频部分基带部分做什么？l信源编码（RPE-LTP语音编码，13kb/s)l信道编码（块编码，卷积编码）l加密l交织l帧形成射频部分做什么？l射频单元包括发射部分和接收部分；l主要功能是将TDMA帧基带信号调制到载频上，并发射出去，以及从收信前端电路接收高频调制信号并解调出基带信号。基站的跳频l跳频是指载波频率在某一频率范围内按照某种图案进行跳变。l基站调频能够起到频率分集和干扰源分集的作用。lGSM系统中，每秒跳频217次，属于慢跳频。基带跳频和射频跳频l基带跳频 1，基带跳频中每个载频的频点不变，时隙在各个载频之间跳

15、变。2，BCCH所在时隙不参加调频（但BCCH所在的频点的其它时隙可以参加跳频）3，RTC,RT,AFE，都支持基带跳频l射频跳频 1，射频跳频中载频的频点随时间不断跳变 2，BCCH所在的频点不参加跳频 3，AFE支持射频跳频，RTC,RT不支持射频跳频。基站的分集技术应用l空间分集 天线分集接收l时间分集 交织l频率分集 跳频基站类型l二代站 DE21/DF21l三代站 DE34/DF34 Intratalk（室内大站），Citytalk（室外大站）Flexitalk（mini站）lDE45/DF45 Primesite（微蜂窝）lUltrasitelMetrositelConnectsi

16、te二代站组成l主架和扩展架l传输单元l接口单元lSUPA/XUPAlOMUlMCLXlFQHUlRTClRFTElTRANSCEIVER DSPU,FUCC,TXUA,RXUADE34 Intratalk基站组成lBCFAlTRUAlRTCClAFEXlRMUJlTRXA/TRXDlCSUAlPSUA/PSUBlCCFXl机架（主机架和扩展机架）及各种连线DE34 MINI基站组成lPSUA/PSUBlBCFAlTRUAlTRXAlAFEJl机架及各种连线Primesite组成l一各单元集成整个基站的功能l一个基站只有一个频点l可以用几个Primesite串接构成包含多个频点的基站Ultra

17、site组成lBOI控制及操作维护单元lTSG载频射频单元lBB2载频基带单元lM2L2路接收耦合单元lM6L6路接收耦合单元lRTJ远端调谐合路单元lWCG宽带合路单元lDVJ2路双工滤波单元lPWSA交流供电单元lPWSB直流供电单元l机架，背板及各种连线Metrosite组成l机框和背板及连线l电源单元l接口单元VIFl传输单元（VXT,FC-STM等）l载频单元（最多4个载频）l风扇单元BCF的显示l0001 初始化l0002 连接到abisl0003 用户测试l0004 执行BCF-TRUA环路测试l0005 等待lapd link的建立l0006 下载软件，硬件数据库l0007 配

18、置l0008 oklBcfa ok，但是之前有故障发生过TRX的显示lINIT 初始化l00 频点号lHOP 跳频模式lLOOP 环路测试lPOFF 发射功率失败l00-POFF 没有激活TRX LOOP TEST步骤lBlock基站l中断传输lReset sitelUse current sw packetlSend bcch carrierlTrx loop testlStop bcch carrier基站传输类型（按传输介质分）l光缆 SDH设备 PDH设备l微波lHDSL 基站传输类型（按传输阻抗分类）l75欧姆l120欧姆基站的软件构成l基站运行软件包l基站硬件数据库基站开通步骤(D

19、E34)l硬件安装l检查无误后通电(拔掉传输）l编辑硬件数据库并下载到基站l传输参数设置（包括2M端口设置，Branching Table表设置等）l下载基站运行软件包基站（可以从本地下载，也可以从BSC下载）l重启基站进行本机调测l连接传输并解开基站l进行拨打测试基站开通步骤（Ultrasite)l硬件安装l检查无误后通电(拔掉传输）l打开BTS Hardware Congfigurator编辑硬件数据库并下载到基站l打开BTS Hub Manager 设置传输参数l运行Comission Wizard 对基站做调测（Comissioning过程）l接上传输Unlock 基站l进行拨打测试基站开通步骤（Metrosite)l硬件安装完毕后，打开电源（拔掉传输）l运行BTS Managerl运行Comissioning Wizardl传输端口及同步设置lTraffic manager设置l接上传输并解开基站l进行拨打测试谢谢大家！