《移动通信基站工程与测试教学课件ppt作者高健情景22G系统组成与基站配置》由会员分享，可在线阅读，更多相关《移动通信基站工程与测试教学课件ppt作者高健情景22G系统组成与基站配置（90页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试学习情景学习情景2 2G系统组成与基站配置系统组成与基站配置2.1 GSM2.1 GSM系统组成与基站设备系统组成与基站设备2.2 GPRS2.2 GPRS系统系统2.3 EDGE2.3 EDGE技术与应用技术与应用2.4 CDMA2.4 CDMA系统组成与工作原理系统组成与工作原理2.5 2.5 实训实训 基站设备的现场认知和勘基站设备的现场认知和勘测测1移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试 二十世纪二十世纪8080年代初期，模拟移动通信系统投放市场，这是第一年代初期，模拟移动通信系统投放市场，这是第一代移动通信系统。该系统采用频分复用方式
2、，小区内所有用户共用若代移动通信系统。该系统采用频分复用方式，小区内所有用户共用若干个信道，信道中传输的是模拟话音信号，所以被称为干个信道，信道中传输的是模拟话音信号，所以被称为“模拟移动通模拟移动通信系统信系统”。应用不久，电信运营部门就发现该系统存在诸多缺陷，如。应用不久，电信运营部门就发现该系统存在诸多缺陷，如用户容量小，保密性差，各国制式不兼容等等。用户容量小，保密性差，各国制式不兼容等等。概述概述 面面对对这这一一现现状状，欧欧洲洲电电信信运运营营部部门门于于19821982年年成成立立了了一一个个移移动动特特别别小小组组，开开始始制制定定一一种种全全球球移移动动通通信信系系统统（G
3、lobal Global System System for for MobileMobile，简简称称GSMGSM）的的技技术术规规范范。从从19911991年年开开始始，这这一一系系统统在在德德国国、英英国国和和北北欧欧许许多多国国家家投投入入试试运运行行，吸吸引引了了全全世世界界的的广广泛泛注注意意，使使GSMGSM向向着着全全球球移移动动通信系统的宏伟目标迈进了一大步。通信系统的宏伟目标迈进了一大步。 2移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试 GSMGSM系系统统采采用用频频分分多多址址和和时时分分多多址址结结合合的的方方式式，扩扩大大了了用用户户容容量量，信信道道中中传传输输的
4、的全全部部是是数数字字信信号号，保保密密性性能能提提高高。我我国国参参照照GSMGSM标标准准指指定定了了自自己己的的技技术术要要求求，主主要要内内容容有有：使使用用900MHz900MHz频频段段，即即上上行行频频段段为为890890915MHz915MHz（移移动动台台基基站站），下下行行频频段段935935960MHz960MHz（基基站站移移动动台台），收收发发间间隔隔45MHz45MHz，载载频频间间隔隔200KHz200KHz。共共124124个个载载波波，每每载载波波信信道道数数8 8个个，基基站站最最大大功功率率300W300W，小小区区半半径径0.50.535Km35Km，调
5、调制制类类型型GMSKGMSK，传传输输速速率率270kbit/s270kbit/s。 2.1 GSM系统组成系统组成与基站设备结构与基站设备结构GSM系统使用的频段系统使用的频段GSM900DCS18003移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试 我国最早使用的是我国最早使用的是GSM900GSM900，随着通信网络规模和用户，随着通信网络规模和用户数量的迅速发展，原有的数量的迅速发展，原有的GSM900GSM900网络频率变得日益紧张，网络频率变得日益紧张，为更好地满足用户增长的需求，后期又引入了为更好地满足用户增长的需求，后期又引入了DCS1800DCS1800系系统（统（Digit
6、al Cellular System at 1800MHzDigital Cellular System at 1800MHz，简称，简称DCSDCS），），启用了启用了18001800频段，并采用以频段，并采用以GSM900GSM900网络为依托，网络为依托，DCS1800DCS1800网络为补充的组网方式，构成网络为补充的组网方式，构成GSM900GSM900DCS1800DCS1800双频网双频网，以，以缓和高话务密集区无线信道日趋紧张的状况。缓和高话务密集区无线信道日趋紧张的状况。 GSM900GSM900和和DCS1800DCS1800都是都是GSMGSM标准。两个系统原理和功能标准
7、。两个系统原理和功能相同，主要是频率不同，相同，主要是频率不同，GSM900GSM900工作在工作在900MHZ900MHZ，DCS1800DCS1800工作在工作在1800MHZ1800MHZ，其中上行为，其中上行为171017101785MHz1785MHz，下行为，下行为180518051880MHz1880MHz，双工间隔：，双工间隔：95MHz95MHz，载频间隔：，载频间隔：200KHz200KHz。GSM系统使用的频段系统使用的频段GSM900DCS18004移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.1.1 GSM系统的组成示意图系统的组成示意图 图2-1 GSM系统的组成
8、ISDN-综合业务数字网 PLMN-公用陆地移动网PSTN-公用交换电话网 PDN-公用数据网5移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试1 交换子系统（交换子系统（SSS） 交交换换子子系系统统是是整整个个GSMGSM系系统统的的控控制制和和交交换换中中心心，它它负负责责所所有有与与移移动动用用户户有有关关的的呼呼叫叫接接续续处处理理、移移动动性性管管理理、用用户户设设备备及及保保密密管管理理等等功功能能，并并提提供供GSMGSM系系统统与与其其他他网网络络之之间间的的连连接接。交交换换子子系系统统分分别别由由移移动动业业务务交交换换中中心心（MSCMSC）、访访问问位位置置寄寄存存器器（
9、VLRVLR）、归归属属位位置置寄寄存存器器（HLRHLR）、设设备备识识别别寄寄存存器器（EIREIR）及及鉴鉴权权中中心心（AUCAUC）等等功功能能实实体体所所组组成成。通通常常HLRHLR、AUCAUC合合设设于于一一个个物物理理实实体体中中，而而MSCMSC、VLRVLR、EIREIR合合设设与与另另一一个个物物理理实实体体中中，也也有有将将MSCMSC、VLRVLR、EIREIR、HLRHLR、AUCAUC都设在一个物理实体中的产品。都设在一个物理实体中的产品。6移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试移动业务交换中心（移动业务交换中心（MSC） 它是蜂窝通信网络的核心。在它所
10、覆盖的区域中对它是蜂窝通信网络的核心。在它所覆盖的区域中对MS进行控制，是交换的功进行控制，是交换的功能实体，也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口。它除了完成固定网中能实体，也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口。它除了完成固定网中交换中心所要完成的呼叫控制等功能外，为了建立移动台的呼叫路由，每个交换中心所要完成的呼叫控制等功能外，为了建立移动台的呼叫路由，每个MSC还应完成入口还应完成入口MSC（GMSC）的功能，即查询位置信息的功能。）的功能，即查询位置信息的功能。 7移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试归属位置寄存器（归属位置寄存器（HLR） 它是管理部门用于移动用户管
11、理的数据库。每个移动用户都应在某个它是管理部门用于移动用户管理的数据库。每个移动用户都应在某个位置寄存器注册登记。位置寄存器注册登记。HLR主要存储两类信息，一是有关用户的参数，主要存储两类信息，一是有关用户的参数，二是有关用户当前位置的信息，以便建立至移动台的呼叫路由，例如移二是有关用户当前位置的信息，以便建立至移动台的呼叫路由，例如移动台的漫游号码，动台的漫游号码，VLR地址等。地址等。 8移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试访问位置寄存器（访问位置寄存器（VLR） 它是它是MSC为了处理所管辖区域中为了处理所管辖区域中MS的来话、去话呼叫，所需检索信息的来话、去话呼叫，所需检索信
12、息的数据库，的数据库，VLR存储与呼叫处理有关的一些数据，例如用户的号码，处理存储与呼叫处理有关的一些数据，例如用户的号码，处理过程中的识别，向用户提供本地用户的服务等参数。过程中的识别，向用户提供本地用户的服务等参数。 9移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试设备识别寄存器（设备识别寄存器（EIR） 也叫设备身份登记器，是存储有关移动台设备参数的数据库。主要完成对也叫设备身份登记器，是存储有关移动台设备参数的数据库。主要完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能。每个移动台有一个唯一的国际移动设移动设备的识别、监视、闭锁等功能。每个移动台有一个唯一的国际移动设备识别码（备识别码（IMEI）
13、，以防止被偷窃的、有故障的或未经许可的移动设备非法），以防止被偷窃的、有故障的或未经许可的移动设备非法使用本系统。移动台的使用本系统。移动台的IMEI要在要在EIR中登记。中登记。10移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试鉴权中心（鉴权中心（AUC） 负责确认移动用户的身份和密码，产生相应认证参数。这些参数有：随机负责确认移动用户的身份和密码，产生相应认证参数。这些参数有：随机号码（号码（RAND）、签字响应（）、签字响应（SREC）、密钥（）、密钥（KC）等。）等。AUC对任何试图对任何试图入网的移动用户进行身份认证，只有合法用户才能接入网中并得到服务。入网的移动用户进行身份认证，只有
14、合法用户才能接入网中并得到服务。 11移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2 基站子系统（基站子系统（BSS） 根根据据功功能能的的不不同同，BSSBSS可可分分为为基基站站控控制制器器（BSCBSC）和和无无线线基基站站（BTSBTS）两两大大部部分分，无无线线基基站站提提供供无无线线资资源源的的接接入入功功能能。而而基基站站控控制制器器则提供无线资源的控制功能。则提供无线资源的控制功能。12移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试BSC的主要功能的主要功能 对无线基站的监视；对无线基站的监视； 对无线基站资源的管理；对无线基站资源的管理； 处理与移动台的连接；处理与移动台的连接
15、； 定位及切换；定位及切换； 寻呼管理；寻呼管理； BSSBSS的操作与维护；的操作与维护； 对传输网路的管理；对传输网路的管理； 码型变换。码型变换。13移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试BTS的主要功能的主要功能 BTS是无线基站内所有设备的总称，主要包括向移动台提供空中接口的收是无线基站内所有设备的总称，主要包括向移动台提供空中接口的收发信机。发信机。BTS的主要功能有：有线的主要功能有：有线/无线转换、无线转换、RF测量、天线分集、加密、测量、天线分集、加密、跳频、非连续性发射、时间调整、监视和测试。跳频、非连续性发射、时间调整、监视和测试。 14移动通信基站工程与测试移动通
16、信基站工程与测试3 操作维护子系统（操作维护子系统（OMS） OMS用于对通信分系统中的每一个设备实体进行控制和维护，它是网络用于对通信分系统中的每一个设备实体进行控制和维护，它是网络操作者对全网进行监控和操作的功能实体。操作者对全网进行监控和操作的功能实体。OMC完成的网络管理功能主要完成的网络管理功能主要有：用户管理，终端设备管理，计费，业务统计，安全管理，操作与性能管有：用户管理，终端设备管理，计费，业务统计，安全管理，操作与性能管理，网络测量，系统变化控制，维护管理等。理，网络测量，系统变化控制，维护管理等。15移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.1.2 GSM网络接口与信
17、道类型网络接口与信道类型 GSM网络作为公用电话网的一部分，可与其他通网络作为公用电话网的一部分，可与其他通信网相连。其他通信网可以是公用交换电话网信网相连。其他通信网可以是公用交换电话网（PSTN）、综合业务数字网（）、综合业务数字网（ISDN）、分组交换）、分组交换公用数据网（公用数据网（PSPDN）、电路交换公用数据网）、电路交换公用数据网（CSPDN）、公用陆地移动通信网（）、公用陆地移动通信网（PLMN）等。）等。16移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试1 网络接口网络接口MSC与与BSC之间的接口（之间的接口（A接口）接口） A接口主要用于传递呼叫处理，移动性管理、基站管理
18、和移动台管理等接口主要用于传递呼叫处理，移动性管理、基站管理和移动台管理等信息。在信息。在A接口上话音传输采用接口上话音传输采用2Mbit/s数字接口方式。数字接口方式。17移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试MSC与与VLR之间的接口（之间的接口（B接口）接口） 当一个移动台从一个服务区漫游到另一个服务区时，移动台同当一个移动台从一个服务区漫游到另一个服务区时，移动台同MSC建立建立新的位置更新关系，新的位置更新关系，MSC与与HLR之间通过之间通过B接口传递某移动用户相关数据或接口传递某移动用户相关数据或业务信息。业务信息。18移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试MSC与与
19、HLR之间的接口（之间的接口（C接口）接口） 当建立呼叫时，当建立呼叫时，MSC通过此接口从通过此接口从HLR取得选择路由的信息。呼叫结束取得选择路由的信息。呼叫结束后，后，MSC向向HLR发送计费信息。发送计费信息。C接口用于管理和路由选择的信令交换。接口用于管理和路由选择的信令交换。 19移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试HLR与与VLR之间的接口（之间的接口（D接口）接口） 这个接口用于有关移动用户的位置数据和管理用户数据。主要为移动用户这个接口用于有关移动用户的位置数据和管理用户数据。主要为移动用户在服务区内提供收、发话业务，在服务区内提供收、发话业务，VLR负责通知负责通知
20、HLR移动用户的位置，并为移动用户的位置，并为HLR提供移动用户的漫游号码。当移动用户漫游到另一个提供移动用户的漫游号码。当移动用户漫游到另一个VLR控制的服务区控制的服务区时，时，HLR负责通知原先为此移动用户服务的负责通知原先为此移动用户服务的VLR，消除所有有关此移动用户，消除所有有关此移动用户的信息。当移动用户使用附加业务，用户想要改变其相关信息时，也使用此的信息。当移动用户使用附加业务，用户想要改变其相关信息时，也使用此接口。接口。20移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试MSC之间的接口（之间的接口（E接口）接口） E接口主要用于移动用户在接口主要用于移动用户在MSC之间进行
21、越局切换时交换有关信息。当移之间进行越局切换时交换有关信息。当移动用户在通话过程中从一个动用户在通话过程中从一个MSC服务区移动到另一个服务区移动到另一个MSC服务区时，为维服务区时，为维持连续通话，持连续通话，MSC之间需进行信令交换，以确定哪一个小区适合切换。之间需进行信令交换，以确定哪一个小区适合切换。21移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试MSC与与EIR之间的接口（之间的接口（F接口）接口） F接口用于接口用于MSC和和EIR之间的信令交换，之间的信令交换，EIR存储国内和国际移动设存储国内和国际移动设备识别号码，备识别号码，MSC通过通过F接口查询，以核对移动设备的识别码。
22、接口查询，以核对移动设备的识别码。22移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试VLR之间的接口（之间的接口（G接口）接口） 当一个移动用户使用临时移动用户识别号（当一个移动用户使用临时移动用户识别号（TMSI）在新的）在新的VLR中登记时，中登记时，此接口用来在此接口用来在VLR之间传送有关信息，此接口还用于在分配之间传送有关信息，此接口还用于在分配TMSI的的VLR那那里检索该用户的国际移动用户识别号码里检索该用户的国际移动用户识别号码IMSI。当频道切换后，新的。当频道切换后，新的VIR向前向前一个一个VIR查询移动用户的查询移动用户的IMSI。23移动通信基站工程与测试移动通信基站工
23、程与测试BSS与与MS之间的空中接口（之间的空中接口（Um接口）接口） 在公众陆地移动通信网（在公众陆地移动通信网（PLMN）中，）中，MS通过无线信道与网络的固定部通过无线信道与网络的固定部分相连使用户可接入网内得到通信服务。为实现分相连使用户可接入网内得到通信服务。为实现MS和和BS的互联，对无线信的互联，对无线信道上信号的传输必须做出一系列的规定，建立一套标准，这套关于无线信道道上信号的传输必须做出一系列的规定，建立一套标准，这套关于无线信道信号传输的规范是所谓的无线接口，又称信号传输的规范是所谓的无线接口，又称Um接口。接口。24移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试用户与网络之
24、间的接口（用户与网络之间的接口（Sm接口）接口） 此接口包括用户对移动终端进行的操作程序，移动终端向用户提供显示此接口包括用户对移动终端进行的操作程序，移动终端向用户提供显示信息和信号音等。同时，此接口还包括用户识别卡（信息和信号音等。同时，此接口还包括用户识别卡（SIM）与移动终端）与移动终端（ME）之间的接口。）之间的接口。25移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2 信道类型信道类型 信息传输的通道称为信息传输的通道称为“信道信道”。信道有。信道有物理信道物理信道与与逻辑逻辑信道信道之分。物理信道是按实际物理存在形式对信道进行的之分。物理信道是按实际物理存在形式对信道进行的一种划分
25、，具体划分方式与采用的多址方式有关，如一种划分，具体划分方式与采用的多址方式有关，如FDMA系统中是按频带划分的，系统中是按频带划分的，TDMA系统中是按时隙划分的，系统中是按时隙划分的，CDMA系统中是按码型划分的；而逻辑信道则是按传送的信息内容对信道系统中是按码型划分的；而逻辑信道则是按传送的信息内容对信道进行的一种划分，是虚通道的概念，实际中并不存在这样一条通道。进行的一种划分，是虚通道的概念，实际中并不存在这样一条通道。26移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试物理信道物理信道一个物理信道就是一个时隙（一个物理信道就是一个时隙（Time Slot，TS） 27移动通信基站工程与测
26、试移动通信基站工程与测试逻辑信道逻辑信道 逻辑信道则是根据逻辑信道则是根据BTS与与MS之间之间传递的信息种类传递的信息种类的不同而定义的集合，的不同而定义的集合，这些逻辑信道要映射到物理信道上传送。这些逻辑信道要映射到物理信道上传送。 （1）业务信道（TCH）承载话音或用户数据，在TCH信道上提供以下业务信道。1）全速率话音业务信道（TCH/FS）。2）半速率话音业务信道（TCH/HS）。3）9.6kbit/s全速率数据业务信道（TCH/F9.6）。4）4.8kbit/s全速率数据业务信道（TCH/F4.8）。5）2.4kbit/s全速率数据业务信道（TCH/F2.4）。28移动通信基站工程
27、与测试移动通信基站工程与测试1）广播信道（BCH）。广播信道是从BS到MS的一点对多点的单向控制信道，用于向MS广播各类信息。广播信道可分为3种。 频率校正信道（FCCH），用于MS频率校正。 同步信道（SCH），用于MS的帧同步和BS识别。 广播控制信道（BCCH），用于发送小区信息。2）公共控制信道（CCCH）。公共控制信道是一点对多点的双向控制信道，主要携带接入管理功能所需的信令信息，也可用于携带其他信令，CCCH由网络中各MS共同使用，有3种类型。 寻呼信道（PCH），用于BTS寻呼MS。 随机接入信道（RACH），用于MS随机接入网络的上行信道。 准予接入信道（AGGH），用于给成功
28、接入的接续分配专用控制信道。3）专用控制信道（DCCH）。专用控制信道是点对点的双向控制信道。根据通信控制过程的需要，将DCCH分配给MS使之与BTS进行点对点信令传输，它可分为以下几类。 独立专用控制信道（SDCCH）。 慢速随路控制信道（SACCH）。 快速随路控制信道（FACCH）。29移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试3. 信道组合信道组合将不同类型的逻辑信道映射到同一物理信道上，称为信道组合。将不同类型的逻辑信道映射到同一物理信道上，称为信道组合。 1）TS0时隙的信道组合2）TS1时隙的信道组合3）TS2TS7时隙的信道组合30移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试
29、2.1.3 爱立信爱立信BTS设备结构设备结构 爱立信基站型号是爱立信基站型号是RBS2202RBS2202，工作在，工作在900900或或1800M1800M频段频段, ,单机柜最大载频配置是单机柜最大载频配置是6TRX6TRX，可支，可支持持2 2机柜的串联连接。机柜的串联连接。 对于对于RBS2202RBS2202每个基站模块，爱立信有一个每个基站模块，爱立信有一个RURU（Replaceable UnitReplaceable Unit）的概念，也就是说爱）的概念，也就是说爱立信每一个基站模块都是可以替换的，许多标立信每一个基站模块都是可以替换的，许多标准化的硬件模块（准化的硬件模块（
30、RURU）组合在一起就构成了）组合在一起就构成了RBS2202RBS2202基站的硬件结构。这种特性给日常的维基站的硬件结构。这种特性给日常的维护工作带来了较大的方便。护工作带来了较大的方便。图2-6 RBS2202基站的外观结构图31移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试RBS2202的模块构成的模块构成分布式交换单元（分布式交换单元（DXUDXU）基站发射和接收单元（基站发射和接收单元（TRUTRU）合路器模块（合路器模块（CDUCDU）功率控制模块（功率控制模块（PSUPSU）电源控制单元电源控制单元(ECU)(ECU)32移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试1.分布式交换
31、单元（分布式交换单元（DXU） DXU是基站的中央控制是基站的中央控制模块，有以下功能：模块，有以下功能： 1）管理基站）管理基站Abis接口的接口的链路资源链路资源,有一个有一个G.703的的2M传输线接口；传输线接口； 2）通过）通过Local Bus分配话分配话务信道务信道TS到相应的到相应的TRU上；上； 3）接收）接收BSC传送来的时传送来的时钟同步信号和相应的信令；钟同步信号和相应的信令； 4）存储有关机框配置的数）存储有关机框配置的数据库；据库； 5）操作维护终端接口，通）操作维护终端接口，通过该接口可连接计算机查过该接口可连接计算机查看基站设备状态。看基站设备状态。图2-8 D
32、XU的面板33移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.基站发射和接收单元（基站发射和接收单元（TRU） TRU对话音信号进对话音信号进行数字编码和信号处行数字编码和信号处理，接收和传送手机理，接收和传送手机发射的信号，对信号发射的信号，对信号进行功率放大；此外，进行功率放大；此外，TRU还有对还有对RF射频射频部分做回路测试的功部分做回路测试的功能，从而检查能，从而检查TRU发发射和接收的特性。由射和接收的特性。由于采用了时分多址技于采用了时分多址技术，每个术，每个TRU可以为可以为8个手机用户提供服个手机用户提供服务。每个务。每个TRU有一个有一个发射天线接口和两个发射天线接口和两个
33、接收天线接口。两个接收天线接口。两个天线接收口是用来对天线接收口是用来对无线信号进行接收分无线信号进行接收分集。集。图2-9 TRU的外形图34移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试3 合路器模块（合路器模块（CDU） CDU是是TRU和天线系统的接口，它的作用是将几个和天线系统的接口，它的作用是将几个TRU共享天线系统。共享天线系统。所有的信号在发射和接收之前都经过所有的信号在发射和接收之前都经过CDU中的带通滤波器。主要功能如中的带通滤波器。主要功能如下：下： 发射信号的合路；接收信号的分路；天线系统驻波比的监视功能；发射信号的合路；接收信号的分路；天线系统驻波比的监视功能； 射频信
34、号的滤波。射频信号的滤波。Hybrid型合路器型合路器FILTER型合路器型合路器35移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试4.功率供给单元（功率供给单元（PSU） PSU负责将外负责将外部输入的电压转部输入的电压转化成基站工作所化成基站工作所需的需的+24V直流电直流电压，提供给基站压，提供给基站内部各个工作单内部各个工作单元使用。元使用。PSU支支持持AC（交流）和（交流）和-48V直流两种电直流两种电压输入。实际上压输入。实际上为了避免电压在为了避免电压在高负荷工作时产高负荷工作时产生波动，生波动，PSU输输出的基站工作电出的基站工作电压一般为压一般为27.2V（DC）。）。图2-
35、12 PSU的外形图36移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试5.环境控制单元（环境控制单元（ECU）环境控制单元（环境控制单元（ECU）通）通过局部总线和过局部总线和DXU进行通进行通信，控制和管理电源和与信，控制和管理电源和与之相关的设备（如之相关的设备（如PSU单单元、电池、交流连接单元、元、电池、交流连接单元、风扇、加热器、冷气机和风扇、加热器、冷气机和热交换设备），并调节机热交换设备），并调节机箱内的气候情况以保证设箱内的气候情况以保证设备的工作系统能够正常运备的工作系统能够正常运作。作。图2-13 ECU的外形图37移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试 一般交换机的一
36、般交换机的2M传输线首先接到传输线首先接到DXU上的传输接口，上的传输接口，DXU通过通过2M 传输线接收交换机的时钟同步信号，并且将话务信息通过传输线接收交换机的时钟同步信号，并且将话务信息通过Local Bus分配到相应的分配到相应的TRU上。上。TRU将话音信号编码组合和信号处理，然后将将话音信号编码组合和信号处理，然后将处理完的信号通过天线接口传送给处理完的信号通过天线接口传送给CDU。CDU将来自将来自TRU的信号合成，的信号合成，通过带通滤波器对信号进行滤波，最后传送给天线发射出去。而通过带通滤波器对信号进行滤波，最后传送给天线发射出去。而PSU主要为整个基站硬件提供电源，主要为整
37、个基站硬件提供电源，ECU主要是控制主要是控制PSU和风扇的工作。和风扇的工作。 RBS2202信号流程信号流程38移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.1.4 编号方式编号方式 1.1.移动用户的移动用户的ISDNISDN号（号（MSISDNMSISDN） = =门牌号门牌号2.2.国际移动用户识别码（国际移动用户识别码（IMSIIMSI） = =身份证号身份证号3.3.国际移动台识别码（国际移动台识别码（IMEIIMEI） = =机身号机身号4.4.移动用户漫游号码（移动用户漫游号码（MSRNMSRN）5.5.临时移动用户识别码（临时移动用户识别码（TMSITMSI）6.6.位置
38、区识别码（位置区识别码（LAILAI）7.7.全球小区识别码（全球小区识别码（GCIGCI）8.8.基站识别码（基站识别码（BSICBSIC）39移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.1.4 编号方式编号方式 1.1.移动用户的移动用户的ISDNISDN号（号（MSISDNMSISDN） = =门牌号门牌号我国国家号码为86，国内移动用户号码为一个11位数字的等长号码，即国内目的码（NDC）+HLR识别号+用户号码（SN）。其中，中国移动分配的NDC为134139，中国联通分配的NDC为130132，中国电信的NDC为133；HLR识别号表示用户归属的HLR，也用来区别移动业务本地网
39、；SN为4位用户号码。40移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.1.4 编号方式编号方式 2.2.国际移动用户识别码（国际移动用户识别码（IMSIIMSI） = =身份证号身份证号IMSI为总长不超不超过15位数字号位数字号码，结构构为：其中，移其中，移动国家号国家号码（MCC）为3位数，是唯一用来位数，是唯一用来识别移移动用用户所所属国家号属国家号码，我国，我国为460；移；移动网号（网号（MNC）由）由2个数字个数字组成，成，识别移移动用用户所属的移所属的移动通信网，如中国移通信网，如中国移动为00、中国、中国联通通为01、中国、中国电信信为03；移；移动用用户识别码是唯一用于是
40、唯一用于识别国内国内PLMN网中移网中移动用用户的的号号码，其中的，其中的H0H1H2H3和移和移动用用户ISDN号号码中的中的H0H1H2H3可以有可以有对应关系，也可以不关系，也可以不对应，YYYY为自由分配。自由分配。41移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.1.4 编号方式编号方式 3.3.移动用户漫游号码移动用户漫游号码移移动用用户漫游号漫游号码（MSRN）指当移）指当移动用用户漫游到外地后，漫游到外地后，为使使GSM网能再网能再进行路由行路由选择，把呼叫，把呼叫转移到移移到移动用用户当前所登当前所登记的的MSC而由而由VLR临时分配分配给移移动用用户一个号一个号码，该号号
41、码在接在接续完成后完成后即可即可释放放给其他用其他用户使用。使用。MSRN结构如下：构如下：M0M1M2M3为漫游地漫游地MSC端局的号端局的号码，ABC为漫游地漫游地MSC端局端局临时分配分配给移移动用用户的漫游号的漫游号码，范，范围是是000499。42移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.1.4 编号方式编号方式 4.4.临时移动用户识别码临时移动用户识别码 临时移动用户识别码（临时移动用户识别码（TMSI）设置的目的是为了防止非法个人或团体通过）设置的目的是为了防止非法个人或团体通过监听无线路径上的信令交换而窃得移动用户真实的身份识别码（监听无线路径上的信令交换而窃得移动用户
42、真实的身份识别码（即即IMSI）或）或跟踪移动用户的位置。跟踪移动用户的位置。TMSI由由MSC/VLR分配，并不断地进行更换，更换周分配，并不断地进行更换，更换周期由网络运营者设置。更换的频次越快，起到的保密性越好，但对客户的期由网络运营者设置。更换的频次越快，起到的保密性越好，但对客户的SIM卡寿命有影响。每当移动用户用卡寿命有影响。每当移动用户用IMSI向系统请求位置更新、呼叫尝试或向系统请求位置更新、呼叫尝试或业务激活时，业务激活时，MSC/VLR对它进行鉴权。允许接入网络后，对它进行鉴权。允许接入网络后，MSC/VLR产生一产生一个新的个新的TMSI，通过给，通过给IMSI分配分配T
43、MIS的命令将其传送给移动用户，写入其的命令将其传送给移动用户，写入其SIM卡中。此后，卡中。此后，MSC/VLR和移动用户之间的信令交换就使用和移动用户之间的信令交换就使用TMSI，用户，用户真实的身份识别码（真实的身份识别码（IMSI）便不再在无线路径上传送。当移动用户不在该）便不再在无线路径上传送。当移动用户不在该VLR区域流动时，此区域流动时，此TMSI即由此即由此VLR收回。收回。43移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.1.4 编号方式编号方式 5.5.国际移动台识别码国际移动台识别码国际移动台识别码（IMEI）是唯一用于识别一个移动台设备的号码，为一个15位的10进制数
44、字。其结构为：其中，型号批准码（TAC）由欧洲型号认证中心分配；工厂装配码（FAC）由厂家编码，表示生产厂家及其装配地；序号码（SNR）由厂家分配；备用（SP）。44移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.1.4 编号方式编号方式 6.6.位置区识别码位置区识别码位置区识别码（LAI）由3个部分组成：MCC+MNC+LAC。具体格式如下：其中MCC、MNC与前相同；LAC为一个2字节BCD编码，用X1X2X3X4表示（范围为0000FFFF）。全部为0的编码保留不用。X1、X2统一分配，X3、X4的分配由各省市自行分配。45移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.1.4 编号方
45、式编号方式 7.7.全球小区码全球小区码 全球小区识别码（GCI）是在LAI的基础上再加上小区识别码（CI）构成的，其结构为：MCC+MNC+LAC+CI，其中MCC、MNC和LAC同上，CI为一个2字节BCD编码，由各MSC自定。46移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.1.4 编号方式编号方式 8.8.基站色码基站色码基站识别码（BSIC）用于区分不同运营商或同一运营商广播控制信道频率相同的不同小区，为6bit编码，其结构为：其中，网络色码（NCC）用来识别不同国家（国内识别不同的省）及不同的运营商，为XY1Y2。X代表运营商（如中国移动X=1），Y1Y2为统一规定；基站色码（B
46、CC）由运营部门设定，用来唯一识别相邻的采用相同载频的不同BTS。47移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.2 GPRS系统系统 GPRS（General Packet Radio Service）也叫通用分组无线业务，是也叫通用分组无线业务，是GSM系统向第三代移动通信演进的第一步。在这一步中，有两点重要意系统向第三代移动通信演进的第一步。在这一步中，有两点重要意义：一是在义：一是在GSM系统中引入分组交换能力，二是将速率提高到系统中引入分组交换能力，二是将速率提高到100Kbit/s以上。以上。GPRS作为第二代移动通信向第三代过渡的技术是由英国作为第二代移动通信向第三代过渡的技
47、术是由英国BT Cellnet公司早在公司早在1993年就已经提出，是一种基于年就已经提出，是一种基于GSM的移动分组数据业的移动分组数据业务，面向用户提供移动分组的务，面向用户提供移动分组的IP或者或者X.25连接。连接。 1G1G2G2G3G3GGSMWCDMAIS-95N-CDMAcdma2000TD-SCDMAGPRS4G4GTD-LTELTE FDD48移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.2.1 GPRS背景与特点背景与特点 GPRS最显著的优点就是能够提供比现有GSM的9.6kbit/s更高的数据速率，可达171.2kbit/s。数据速率的提升改变了以前单一的面向文本的
48、无线应用，使得包括图片、话音和视频的多媒体业务成为现实。移动用户再也不必通过拨号到专门的ISP来接收Email和浏览WEB网页，GPRS提供了无缝、直接的互联网连接。GPRS支持X.25协议和对互联网具有深远影响的IP协议。对于GSM网现有电路交换数据业务（CSD）和短消息业务（SMS）来说，GPRS是一种补充而不是替代。GPRS根据用户需要灵活地动态分配无线资源，从而实现多用户共享，提高频率利用率。同时计费也将由传统的按时方式改为根据用户数据的传输量来计费。GPRS不仅被欧洲的第2代移动通信系统 GSM支持，同时也被北美的IS-136支持。它的高数据率能够提供第3代中的部分多媒业务且在时间进
49、程上提前几年，并且当第3代真正到来时候，对于那些没有第3代经营权的运营商来说，GPRS仍不失为一种竞争业务，因此GPRS也被称为是第2.5代移动通信系统。49移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.2.1 GPRS背景与特点背景与特点 GPRSGPRS的优点：的优点：1）速率高容量大。GPRS能够提供的传输速率最高可达171.2kbit/s。这改变了以往单一的文本数字形式的数据，各种图片、话音和视频在内的多媒体业务也可实现。2）永远在线。当用户访问互联网时，手机就在无线信道上发送和接收数据；若没有数据传送时，手机就进入休眠状态，手机所在的无线信道会让给其他用户使用，但手机与网络之间仍保
50、持着逻辑连接，一旦用户再次访问，手机立即向网络请求无线信道，不像普通拨号上网那样断线后还要重新拨号上网。3）收费合理。GPRS手机的计费是根据用户传输的数据量而不是上网时间来计算。因此只要用户不在网络之间传输数据，即使一直“在线”，也无需付费。50移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.2.2 GPRS系统结构系统结构 图2-14 GPRS网络结构图51移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试GPRS网络结构网络结构52移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试1.分组控制单元（分组控制单元（PCU） PCU 是在是在BSS侧增加的一个处理单元，主要完成侧增加的一个处理单元，主要
51、完成BSS侧的分组业务处理和分组无线信道资源的管理。侧的分组业务处理和分组无线信道资源的管理。目前，目前，PCU一般实现在一般实现在BSC和和SGSN之间。之间。53移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.业务支持节点（业务支持节点（SGSN） SGSN主要是负责传输主要是负责传输GPRS网络内的数据分组，它扮演的角色类似通信网络内的数据分组，它扮演的角色类似通信网络的路由器，将网络的路由器，将BSC送出的数据分组路由到其他的送出的数据分组路由到其他的SGSN，或是由，或是由GGSN将分组传递到外部的互联网，除此之外，将分组传递到外部的互联网，除此之外，SGSN还包括所有管理数据传输有
52、还包括所有管理数据传输有关的功能。关的功能。54移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试3.网关支持节点（网关支持节点（GGSN） GGSN是是GPRS网络连接外部互联网的一个网关，负责网络连接外部互联网的一个网关，负责GPRS网络与外网络与外部互联网的数据交换。在部互联网的数据交换。在GPRS标准的定义内，标准的定义内，GGSN可以与外部网络的可以与外部网络的路由器、路由器、ISP的服务器或是企业单位的的服务器或是企业单位的Intranet等等IP网络相连接，也可以网络相连接，也可以与与X.25网络相连接，不过全世界大部分的移动运营商都倾向于只将网络相连接，不过全世界大部分的移动运营商都
53、倾向于只将GPRS网络与网络与IP网络连接。网络连接。55移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.2.3 主要网络结构主要网络结构GPRS网络中的主要接口如图2-15所示。图2-15 GPRS网络中的主要接口56移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.3 EDGE技术与应用技术与应用 EDGE是英文是英文Enhanced Data Rate for GSM Evolution的缩写，即增强型数据速率的缩写，即增强型数据速率GSM演进演进技术。技术。EDGE是一种从是一种从GSM到到3G的过渡技术，它的过渡技术，它主要是在主要是在GSM系统中采用了一种新的调制方法，系统中采用了一
54、种新的调制方法，即最先进的多时隙操作和即最先进的多时隙操作和8PSK调制技术。由于调制技术。由于8PSK可将现有可将现有GSM网络采用的网络采用的GMSK调制技术调制技术的信号空间从的信号空间从2扩展到扩展到8，从而使每个符号所包含，从而使每个符号所包含的信息是原来的的信息是原来的4倍。倍。57移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试 之所以称之所以称EDGEEDGE为为GPRSGPRS到第三代移动通信的过渡性技术到第三代移动通信的过渡性技术方案，主要原因是这种技术能够充分利用现有的方案，主要原因是这种技术能够充分利用现有的GSMGSM资源。资源。因为它除了采用现有的因为它除了采用现有的G
55、SMGSM频率外，同时还利用了大部分频率外，同时还利用了大部分现有的现有的GSMGSM设备，而只需对网络软件及硬件做一些较小的设备，而只需对网络软件及硬件做一些较小的改动，就能够使运营商向移动用户提供诸如互联网浏览、改动，就能够使运营商向移动用户提供诸如互联网浏览、视频电话会议和高速电子邮件传输等无线多媒体服务，即视频电话会议和高速电子邮件传输等无线多媒体服务，即在第三代移动网络商业化之前提前为用户提供个人多媒体在第三代移动网络商业化之前提前为用户提供个人多媒体通信业务。由于通信业务。由于EDGEEDGE是一种介于现有的第二代移动网络与是一种介于现有的第二代移动网络与第三代移动网络之间的过渡技
56、术，比第三代移动网络之间的过渡技术，比2.52.5代技术代技术GPRSGPRS更加更加优良，因此也有人称它为优良，因此也有人称它为2.752.75代技术。代技术。58移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.3.1 EDGE出现的背景出现的背景 语语音音通通信信是是第第二二代代移移动动系系统统的的主主要要服服务务，但但随随后后，移移动动通通信信设设备备则则在在大大大大增增强强对对数数据据通通信信的的支支持持能能力力，一一些些标标准准的的移移动动通通信信设设备备可可以以提提供供速速率率达达9.6kbit/s9.6kbit/s的的数数据据服服务务。但但是是，这这样样低低的的数数据据通通信信速
57、速率率显显然然无无法法满满足足移移动动设设备备多多媒媒体体数数据据通通信信的的需需求求，因因此此，厂厂商商们们纷纷纷纷在在开开发发新新的的、速速率率更更快快的的移移动动数数据据通通信信技技术术，其中最典型的就是其中最典型的就是GPRSGPRS和和EDGEEDGE。 GPRSGPRS通通过过多多时时隙隙操操作作实实现现了了较较高高的的比比特特速速率率，是是一一种种面面向向非非连连接接的的技技术术，用用户户只只有有真真正正在在收收发发数数据据时时才才需需要要保保持持对对网网络络的的连连接接，因因此此大大大大提提高高了了无无线线资资源源的的利利用用率率。但但是是因因为为这这些些技技术术是是基基于于高
58、高斯斯最最小小移移频频键键控控（GMSKGMSK）调调制制技技术术的的，因因此此每每个个时时隙隙能能够够得得到到的的速速率率提提高高是是有有限的。限的。 59移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试 爱立信公司于爱立信公司于1997年第一次向年第一次向ETSI提出了提出了EDGE的概念。的概念。同年，同年，ETSI批准了批准了EDGE的可行性研究，这对以后的可行性研究，这对以后EDGE的的发展铺平了道路。尽管发展铺平了道路。尽管EDGE仍然使用了仍然使用了GSM载波带宽和时载波带宽和时隙结构，但它也能够用于其他的蜂窝通信系统。隙结构，但它也能够用于其他的蜂窝通信系统。EDGE可以可以被视为
59、一个提供高比特率、并且因此促进蜂窝移动系统向第被视为一个提供高比特率、并且因此促进蜂窝移动系统向第三代功能演进的、有效的通用无线接口技术。在此基础上，三代功能演进的、有效的通用无线接口技术。在此基础上，统一无线通信论坛（统一无线通信论坛（UWCC）评估了用于）评估了用于TDMA/136的的EDGE技术，并且于技术，并且于1998年年1月批准了该技术。月批准了该技术。 在现有的在现有的GSM网络中引进网络中引进EDGE技术必然会对现有的网络技术必然会对现有的网络结构和移动通信设备带来影响。要使结构和移动通信设备带来影响。要使EDGE易于被网络运营易于被网络运营商接受和推广，商接受和推广，EDGE
60、必须将它现有的网络结构的影响降到必须将它现有的网络结构的影响降到最低，并且最低，并且EDGE系统应该允许运营商再次利用现有的基站系统应该允许运营商再次利用现有的基站设备。此外，使用设备。此外，使用EDGE，运营商应该不需要修改它们的无，运营商应该不需要修改它们的无线网络规划，而且线网络规划，而且EDGE的引入也不能影响移动通信的质量。的引入也不能影响移动通信的质量。60移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.3.2 EDGE的技术的技术特点特点 1.接入业务方面接入业务方面 (1)带宽得到明显提高带宽得到明显提高,单点接入速率峰值为单点接入速率峰值为2Mbit/s，单，单时隙信道的速率
61、可达到时隙信道的速率可达到48kbit/s，从而使移动数据业务的，从而使移动数据业务的传输速率在峰值可以达到传输速率在峰值可以达到384kbit/s，这为移动多媒体业务，这为移动多媒体业务的实现提供了基础。的实现提供了基础。 (2)更为精准的网络层提供位置服务。更为精准的网络层提供位置服务。 2.网络建设方面网络建设方面 (1)EDGE是一种调制编码技术，它改变了空中接口的速率。是一种调制编码技术，它改变了空中接口的速率。 (2)EDGE的空中信道分配方式、的空中信道分配方式、TDMA帧结构等空中接口帧结构等空中接口特性与特性与GSM相同。相同。 (3)EDGE不改变不改变GSM或或GPRS网
62、的结构，也不引入新的网网的结构，也不引入新的网络单元，只是对络单元，只是对BTS进行升级。进行升级。 (4)核心网络采用核心网络采用3层模型。层模型。 (5)引入了媒体网关引入了媒体网关(MGW)。 (6)EDGE的速率高的速率高, 在移动环境中可以稳定达到在移动环境中可以稳定达到384kbit/s， (7)EDGE同时支持分组交换和电路交换两种数据传输方式。同时支持分组交换和电路交换两种数据传输方式。61移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试 3.信道管理方面信道管理方面 引入引入EDGE以后，一个信元将包括两类收发机：标准以后，一个信元将包括两类收发机：标准GSM收发机和收发机和ED
63、GE收发机。信元中的每个物理信道（时收发机。信元中的每个物理信道（时隙）一般至少具有以下四种信道类型：隙）一般至少具有以下四种信道类型： (1)GSM语音和语音和GSM电路交换数据（电路交换数据（CSD）；）； (2)GPRS分组数据；分组数据； (3)电路交换数据、增强电路交换数据（电路交换数据、增强电路交换数据（ECSD）和）和GSM语音；语音； (4)EDGE分组数据（分组数据（EGPRS），它允许同时为），它允许同时为GPRS和和EDGE用户提供服务。用户提供服务。2.3.2 EDGE的技术的技术特点特点62移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.3.3 EDGE对网络结构的影
64、响对网络结构的影响 无线数据通信速度的提高对现有无线数据通信速度的提高对现有GSM网络结构提网络结构提出了新的要求。然而，出了新的要求。然而，EDGE系统对现有系统对现有GSM核心网核心网络的影响非常有限，并且由于络的影响非常有限，并且由于GPRS中的节点中的节点SGSN和网关和网关GGSN或多或少地独立于用户数据通信速率，或多或少地独立于用户数据通信速率，因此，因此，EDGE将不需要部署新的硬件。将不需要部署新的硬件。 1.无线网络规划无线网络规划 一个决定一个决定EDGE能否取得成功的重要条件是应该能够允能否取得成功的重要条件是应该能够允许网络运营商逐步引入许网络运营商逐步引入EDGE。具
65、有。具有EDGE功能的收发机功能的收发机最早应该部署在最需要最早应该部署在最需要EDGE覆盖的地方，以补充现有的覆盖的地方，以补充现有的标准标准GSM收发机，因此，在一个相同的频段，电路交换、收发机，因此，在一个相同的频段，电路交换、GPRS和和EDGE用户服务将同时存在。为了将运营商的投用户服务将同时存在。为了将运营商的投资和成本降到最低，与资和成本降到最低，与EDGE相关的实现不应该要求对现相关的实现不应该要求对现有无线网络规划做广泛修改，包括信元规划、频率规划、有无线网络规划做广泛修改，包括信元规划、频率规划、功率级和其他信元参数的设置等。功率级和其他信元参数的设置等。63移动通信基站工
66、程与测试移动通信基站工程与测试 2.覆盖范围规划覆盖范围规划 非透明无线链路协议的一个重要特点是，较差的无线非透明无线链路协议的一个重要特点是，较差的无线链路质量会导致更低的比特率。与语音通信不同的是，低链路质量会导致更低的比特率。与语音通信不同的是，低载波载波-噪声比并不会导致数据会话的丢失，而只会临时地噪声比并不会导致数据会话的丢失，而只会临时地减少用户通信速度。在减少用户通信速度。在GSM信元中不同的用户间存在的信元中不同的用户间存在的载波干扰，一个载波干扰，一个EDGE信元将同时包括具有不同通信速率信元将同时包括具有不同通信速率的用户，在接近信元中心的地方通信速率高，在接近信元的用户，
67、在接近信元中心的地方通信速率高，在接近信元边界的地方通信速率限制在标准边界的地方通信速率限制在标准GPRS的范围内。的范围内。 在覆盖范围的问题上，如果网络运营商能够接受在信在覆盖范围的问题上，如果网络运营商能够接受在信远边界只具有标准远边界只具有标准GPRS数据通信速率，那么现有的数据通信速率，那么现有的GSM站点已经提供了站点已经提供了EDGE足够使用的覆盖范围。对于足够使用的覆盖范围。对于一般需要持续比特率的透明数据服务来说，则必须使用链一般需要持续比特率的透明数据服务来说，则必须使用链路自适应技术来分配满足比特率和错误比特率（路自适应技术来分配满足比特率和错误比特率（BER）需求时的时
68、隙数量。需求时的时隙数量。2.3.3 EDGE对网络结构的影响对网络结构的影响64移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试 3.频率规划频率规划 在绝大多数成熟的在绝大多数成熟的GSM网络中，频率的平均再使用次网络中，频率的平均再使用次数在数在9-12之间，未来的移动通信系统将向着更低的频率再之间，未来的移动通信系统将向着更低的频率再使用方向发展。事实上，随着跳频技术的引进，多重再使使用方向发展。事实上，随着跳频技术的引进，多重再使用方式用方式(MRP)和非连续传输（和非连续传输（DTX）将频率的再使用次数）将频率的再使用次数降到降到3是可行的，这就是说每是可行的，这就是说每3个基站就会发
69、生频率被重个基站就会发生频率被重新使用的情况。新使用的情况。 EDGE支持频率再使用的这种发展趋势。事实上，由于支持频率再使用的这种发展趋势。事实上，由于采用了链路自适应技术，采用了链路自适应技术，EDGE可以被引入到任何频率计可以被引入到任何频率计划，包括划，包括EDGE可以被引入到现有的可以被引入到现有的GSM频率规划中，频率规划中，为未来更高速率的数据通信打下良好的基础。为未来更高速率的数据通信打下良好的基础。2.3.3 EDGE对网络结构的影响对网络结构的影响65移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.4 CDMA系统组成与工作原理系统组成与工作原理 第二代移动通信系统产生于二
70、十世纪第二代移动通信系统产生于二十世纪80年代末期，使用数字调年代末期，使用数字调制技术，网络采用数字信令，除提供语音业务外，还含有少量短制技术，网络采用数字信令，除提供语音业务外，还含有少量短消息服务。前面介绍的消息服务。前面介绍的GSM系统就属于第二代移动通信系统，它系统就属于第二代移动通信系统，它采用的是采用的是TDMA方式。在第二代移动通信系统中，还有一种系统方式。在第二代移动通信系统中，还有一种系统采用的是码分多址（采用的是码分多址（Code Division Multiple Access ）方式，简称）方式，简称CDMA系统。系统。 1G1G2G2G3G3GGSMWCDMAIS-
71、95N-CDMAcdma2000TD-SCDMAGPRS4G4GTD-LTELTE FDD66移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试 CDMA起源于扩频技术。由于扩频技术具有抗干扰能力强、保密起源于扩频技术。由于扩频技术具有抗干扰能力强、保密性能好的特点，性能好的特点，80年代就在军事通信领域获得了广泛的应用。为了年代就在军事通信领域获得了广泛的应用。为了提高频率利用率，在扩频的基础上，人们又提出了码分多址的概念，提高频率利用率，在扩频的基础上，人们又提出了码分多址的概念，即在同一频带内，利用不同的地址码来区分无线信道。尽管人们已即在同一频带内，利用不同的地址码来区分无线信道。尽管人们已
72、经看到这种技术的诸多优越性，但实现起来的难度较大。经看到这种技术的诸多优越性，但实现起来的难度较大。1990年，年，美国的高通公司在曼哈顿区进行了小型实验，虽然只有三个基站和美国的高通公司在曼哈顿区进行了小型实验，虽然只有三个基站和两个原始的移动台，但已证明许多性能都是成功的。两个原始的移动台，但已证明许多性能都是成功的。1993年，美国年，美国通信工业协会（通信工业协会（TIA）正式通过）正式通过CDMA的空中接口标准（的空中接口标准（IS-95），），高通公司已经设计开发了用于高通公司已经设计开发了用于CDMA系统的超大规模集成电路芯片系统的超大规模集成电路芯片作为系统用户设备和基站的元件
73、，并于作为系统用户设备和基站的元件，并于1995年生产出年生产出CDMA的基础的基础设备和配套设备。目前，设备和配套设备。目前，CDMA作为新兴的蜂窝移动通信技术，已作为新兴的蜂窝移动通信技术，已被众多的通信设备制造商和移动通信运营商看好。被众多的通信设备制造商和移动通信运营商看好。67移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.4.1 CDMA基本原基本原理理1.扩频通信的基本概念扩频通信的基本概念 扩频通信的全称是扩展频谱通信，它代表一种信息传输方式，在发端采扩频通信的全称是扩展频谱通信，它代表一种信息传输方式，在发端采用扩频码调制，使已调信号所占的频带宽度远大于所传信息的带宽，在收端
74、用扩频码调制，使已调信号所占的频带宽度远大于所传信息的带宽，在收端采用相同的扩频码进行相关解调来解扩以恢复所传送的信息。采用相同的扩频码进行相关解调来解扩以恢复所传送的信息。68移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试用户信息的处理过程用户信息的处理过程用户信息的处理过程用户信息的处理过程69移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.扩频通信的理论扩频通信的理论基础基础 长期以来，人们总是想方设法使信号所占频谱尽量窄，长期以来，人们总是想方设法使信号所占频谱尽量窄，以充分提高十分宝贵的频率资源的利用率。为什么要用宽以充分提高十分宝贵的频率资源的利用率。为什么要用宽频带信号来传输窄带信
75、息呢？简单的回答就是，主要为了频带信号来传输窄带信息呢？简单的回答就是，主要为了通信的安全可靠。这一点可以用信息论和抗干扰理论的基通信的安全可靠。这一点可以用信息论和抗干扰理论的基本观点加以说明。本观点加以说明。 信息学家香农在其信息论中得出带宽与信噪比互换的关信息学家香农在其信息论中得出带宽与信噪比互换的关系式，即著名的香农公式：系式，即著名的香农公式：式中，式中，C为信息传输速率（或信道容量），单位为为信息传输速率（或信道容量），单位为bit/s；B为信号带宽，单位为为信号带宽，单位为Hz；S为信号平均功率，单位为为信号平均功率，单位为W；N为噪声平均功率，单位为为噪声平均功率，单位为W。
76、70移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试3.扩频方式扩频方式 最常使用的扩频方式是最常使用的扩频方式是直接序列扩频直接序列扩频，另外也可采用，另外也可采用跳频或跳时方式进跳频或跳时方式进行扩频行扩频。 所谓直接序列扩频就是在发送端用高速率的扩频码与数字信号相乘，由所谓直接序列扩频就是在发送端用高速率的扩频码与数字信号相乘，由于扩频码的速率比数字信号的速率大得多，因而扩展了信息的传输带宽。于扩频码的速率比数字信号的速率大得多，因而扩展了信息的传输带宽。在接收端，用相同的扩频码与接收信号相乘，进行相关运算，将信号解扩，在接收端，用相同的扩频码与接收信号相乘，进行相关运算，将信号解扩，还原出
77、原始信号。还原出原始信号。71移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试直接序列扩频方案直接序列扩频方案图2-18 直接序列扩频系统的构成方案一图2-19 直接序列扩频系统的构成方案二72移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试4.地址码类型地址码类型 在在CDMA系统的无线信道中使用的地址主要有以下四类。系统的无线信道中使用的地址主要有以下四类。 用户地址：用户地址：用于区分不同移动用户。随着移动用户数骤增，用户地址码用于区分不同移动用户。随着移动用户数骤增，用户地址码数量是主要矛盾，但也必须满足各用户之间正交特性，以减少用户间干扰。数量是主要矛盾，但也必须满足各用户之间正交特性，以减
78、少用户间干扰。 多速率业务地址多速率业务地址：用于多媒体业务中区分不同类型速率的业务。数量要：用于多媒体业务中区分不同类型速率的业务。数量要求不多，但质量要求高。求不多，但质量要求高。 信道地址信道地址：用于区分每个小区内的不同信道。质量要求高，它是多用户：用于区分每个小区内的不同信道。质量要求高，它是多用户干扰的主要来源。干扰的主要来源。 基站地址基站地址：用于区分不同基站与扇区。对地址码数量的要求没有用户地：用于区分不同基站与扇区。对地址码数量的要求没有用户地址那样大。址那样大。 73移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试5.扩频码速率的选择扩频码速率的选择 CDMA蜂窝系统扩频码的
79、速率规定为蜂窝系统扩频码的速率规定为1.2288MHz，这个规定考虑，这个规定考虑了频谱资源的限制、系统容量、多径分离的需要和基带数据速率等了频谱资源的限制、系统容量、多径分离的需要和基带数据速率等多个因素。多个因素。 为了取得高的系统处理增益，从而获得高的系统容量，扩频码速为了取得高的系统处理增益，从而获得高的系统容量，扩频码速率应尽可能高。通常陆地移动通信环境的多径延迟为率应尽可能高。通常陆地移动通信环境的多径延迟为1100us，为了充分发挥扩频码分多址技术，实现多径分离的作用，要求扩频为了充分发挥扩频码分多址技术，实现多径分离的作用，要求扩频码序列的持续时间应小于码序列的持续时间应小于1
80、us，也就是扩频码速率应大于，也就是扩频码速率应大于1MHz。选择选择1.2288MHz的另一个原因是，这个速率可以被基带数据速率的另一个原因是，这个速率可以被基带数据速率9.6kbit/s整除，且除数为整除，且除数为2的幂指数。的幂指数。 74移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试6.CDMA系统的主要优点系统的主要优点 1）大容量。根据上述理论计算以及现场试验表明，CDMA系统的信道容量是FDMA系统的20倍，是TDMA系统的4倍。CDMA系统的高容量很大一部分因素是由于它的频率复用系数远远超过其他制式的蜂窝系统。2）软容量。在FDMA和TDMA系统中，当小区服务的用户数达到最大信道
81、数后，已满载的系统绝对无法再增添一个用户。此时若有新的呼叫，该用户只能听到忙音。而在CDMA系统中，用户数目和服务质量之间可以相互折中，灵活确定。例如系统经营者可以在话务量高峰期将误帧率稍微提高，从而增加可用信道数。同时，当相邻小区的负荷较轻时，本小区受到的干扰减少，容量就可适当增加。体现软容量的另一种形式是小区呼吸功能。所谓“小区呼吸功能”就是指各个小区的覆盖大小是动态的，当相邻两个小区负荷一轻、一重时，负荷重的小区通过减小导频发射功率，使本小区的边缘用户由于导频强度不够，切换到相邻小区，使负荷分担，相当于增加了相邻小区容量。3）软切换。是指当移动台需要切换时，先与新的基站连通再与原基站切断
82、联系，而不是先切断与原基站的联系再与新的基站连通。软切换只能在同一频率的信道间进行，因此，FDMA和TDMA系统不具备这种功能。软切换可以有效地提高切换的可靠性，大大减少切换造成的掉话，因为据统计，FDMA和TDMA系统无线信道上的掉话90发生在切换中。同时，软切换可以提供分集，从而保证通信的质量。但是软切换也相应带来了一些缺点：导致硬件设备的增加，降低了前向容量等。75移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试6.CDMA系统的主要优点系统的主要优点 4）高质量和低功率。由于CDMA系统中采用有效的功率控制和强纠错能力的信道编码，以及多种形式的分集技术，从而使基站和移动台以非常节约的功率发
83、射信号，延长手机电池使用时间，同时获得优良的话音质量。5）话音激活。典型的全双工双向通话中，每次通话的占空比小于35，在FDMA和TDMA系统里，由于通话停等时重新分配信道存在一定时延，所以难以利用话音激活因素。CDMA系统因为使用了可变速率声码器，在不讲话时传输速率降低，减轻了对其他用户的干扰，这即是CDMA系统的话音激活技术。6）保密性好。CDMA系统的信号扰码方式提供了高度的保密性，使这种数字蜂窝系统在防止串话、盗用等方面具有其他系统不可比拟的优点。CDMA的数字话音信道还可将数据加密标准或其他标准的加密技术直接引入。76移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.4.2 CDMA系
84、统的无线逻辑信道系统的无线逻辑信道 无线信道用来传输无线信号，包括：基站发往移动台的前向无线信道，无线信道用来传输无线信号，包括：基站发往移动台的前向无线信道，也叫前向链路；移动台发往基站的反向无线信道，也叫反向链路。也叫前向链路；移动台发往基站的反向无线信道，也叫反向链路。77移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试前向链路的逻辑信道组成前向链路的逻辑信道组成 在在CDMA系统中，前向链路最多可以有系统中，前向链路最多可以有64条同时传输的信道。除条同时传输的信道。除了传输业务信息的业务信道之外，还有传输控制信息的控制信道。了传输业务信息的业务信道之外，还有传输控制信息的控制信道。 78
85、移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试 反向链路信道有两种：接入信道和业务信道。反向链路信道有两种：接入信道和业务信道。 后向链路的逻辑信道组成后向链路的逻辑信道组成 图2-22 后向链路的逻辑信道组成的结构图79移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试CDMA系统的技术规范系统的技术规范1)工作频率：上行频率为工作频率：上行频率为824849MHz（移动台发（移动台发 射）射）,下行频率为下行频率为869894MHz（基站（基站 发射），一对上下行频率的间隔为发射），一对上下行频率的间隔为 45MHz，带宽，带宽1.25MHz。2)调制方式：基站调制方式：基站QPSK，移动台，移动
86、台OQPSK。3)码片速率：码片速率：1.2288Mchip/s。4)帧长度：帧长度： 20ms。5)功率控制：上行采用开环快速闭环，下行采用慢功率控制：上行采用开环快速闭环，下行采用慢 速闭环。速闭环。6)扩频码：扩频码： Walsh长长m序列。序列。7）RAKE接收：移动台接收：移动台3个，基站个，基站4个。个。8）话音编码器：）话音编码器：QCELP 8kbit/s，EVRC 8kbit/s，ACELP 13kbit/s。2.4.3 CDMA系统结构系统结构80移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试CDMA系统结构系统结构 图2-23 CDMA蜂窝移动通信系统的结构图81移动通信基
87、站工程与测试移动通信基站工程与测试 网络子系统处于市话网与基站控制器网络子系统处于市话网与基站控制器（BSC）之间，它主要由移动交换中心）之间，它主要由移动交换中心(MSC)、本地用户信息寄存器本地用户信息寄存器(HLR)、来访用户信息寄、来访用户信息寄存器存器(VLR)、操作管理中心、操作管理中心(OMC)以及鉴权中以及鉴权中心（心（AUC）等模块组成。）等模块组成。1.网络子系统网络子系统82移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试MSC结构示意图结构示意图 83移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.基站子系基站子系统统 基站子系统基站子系统(BSS)包括基站控制器包括基站控
88、制器(BSC)和基站收发和基站收发信机信机(BTS)。每个基站的有效覆盖范围即为无线小区，。每个基站的有效覆盖范围即为无线小区，简称小区。小区可分为全向小区和扇形小区。全向小区简称小区。小区可分为全向小区和扇形小区。全向小区采用全向天线，扇形小区采用定向天线，常见的作法是采用全向天线，扇形小区采用定向天线，常见的作法是将小区分为将小区分为3个扇形区。个扇形区。84移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试BSC结构简化图结构简化图 85移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试单个扇区单个扇区BTS设备的组成设备的组成 86移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试3.移动台移动台 CD
89、MA系统中的移动台由射频电路与基带电路组成。系统中的移动台由射频电路与基带电路组成。 射频电路把基带电路处理后的信道数据向上转换为射射频电路把基带电路处理后的信道数据向上转换为射频信号发送，把接收到的射频信号向下转变为基带信号。频信号发送，把接收到的射频信号向下转变为基带信号。 基带电路由基带电路由CPU、存储器、声码器、存储器、声码器、CDMA基带信号基带信号处理芯片等组成。处理芯片等组成。87移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.5 实训实训 基站设备的现场认知和现场勘测基站设备的现场认知和现场勘测1基站设备的现场认知（1）实训目的1）了解基站设备的结构及型号。2）熟悉基站设备面
90、板与指示灯含义。（2）实训设备与工具爱立信BTS设备RBS2202。（3）实训内容与步骤1）现场参观移动通信基站机房。2）观察并记录基站设备的结构和型号。3）观察并记录BTS机架中各模块的面板结构及接口标记，面板指示灯含义。4）记录观察结果并对结果进行分析和总结，说明从BSC传过来的话音信号经过BTS中各模块时的先后顺序。2基站现场勘测（1）实训目的1）熟悉基站勘测步骤。2）掌握现场数据的记录方法。3）能够编制基站勘测的输出文档。88移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.5 实训实训 基站设备的现场认知和现场勘测基站设备的现场认知和现场勘测（2）实训设备与工具数码相机、手机（带GPS
91、功能）、皮尺、指南针和站点地图。（3）实训内容与步骤1）到达备选站点附近，选择合适角度，拍摄站点所在建筑物或铁塔的全景照片12张，用文字简单描述建筑物整体情况（包括结构、高度和用途等）及周围环境（如是否有高压线、建筑施工情况等），将有关内容填入基站勘测记录表中。若周围有更佳站点，请在此描述并说明理由。2）在备选站点建筑物的楼顶天台，从天台两面至少各拍摄1张照片，画出天台草图，同时标出天线和机箱位置。3）站在机箱位置，用手机或GPS接收机采集GPS坐标（注意要将GPS的坐标格式选为WGS-84坐标，使经纬度显示格式为xx.xxxx度），将坐标值及海拔高度填入表2-1中。4）根据指南针的指示，从0
92、（正北方向）开始，以30为步长，顺时针拍摄12个方向的照片，同时在手绘的天台平面图上注明每张照片的拍摄位置及拍摄方向。记录基站周围500m范围内各个方向上，与天线高度差不多或者比天线高的建筑物（或自然障碍物）的高度和到本站的距离。填写在表2-1中的相关栏目。5）确定天线和馈线的各项数据，并填入表2-1中。89移动通信基站工程与测试移动通信基站工程与测试2.6 习题习题1GSM是什么意思，包含哪两个频段？是什么意思，包含哪两个频段？2GSM系统和系统和CDMA系统使用什么多址方式？系统使用什么多址方式？3GSM系统由哪些单元构成？系统由哪些单元构成？4Abis接口是哪两个功能单元之间的接口，它是通用接口吗？接口是哪两个功能单元之间的接口，它是通用接口吗？5鉴权和加密有什么作用？鉴权和加密有什么作用？6TMSI和和IMSI分别指什么？分别指什么？7叙述位置更新的基本流程。叙述位置更新的基本流程。8假设一个全向基站配置假设一个全向基站配置3个载频，请问能允许多少个用户同时通话？个载频，请问能允许多少个用户同时通话？9画出画出GPRS网络结构图，并解释各模块的功能。网络结构图，并解释各模块的功能。10EDGE是什么意思？采用什么调制方式？是什么意思？采用什么调制方式？90
