淺說GSM基站

2019-11-03 09:13:19

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供稿：網友

楊彥偉廖杰

　　基站子系統(BSS)是移動通信系統中與無線蜂窩網絡關系最直接的基本組成部分。在整個移動網絡中基站主要起中繼作用。基站與基站之間采用無線信道連接，負責無線發送、接收和無線資源管理。而主基站與移動交換中心(MSC)之間常采用有線信道連接，實現移動用戶之間或移動用戶與固定用戶之間的通信連接。說得更通俗一點，基站之間主要負責手機信號的接收和發送，把收集到的信號簡單處理之后再傳送到移動交換中心，通過交換機等設備的處理，再傳送給終端用戶，也就實現了無線用戶的通信功能。所以基站系統能直接影響到手機信號接收和通話質量的好壞。

　　一個基站的選擇，需從性能、配套、兼容性及使用要求等各方面綜合考慮，其中特別注意的是基站設備必須與移動交換中心相兼容或配套，這樣才能取得較好的通信效果。基站子系統主要包括兩類設備：基站收發臺(BTS)和基站控制器(BSC)。

一、基站收發臺

　　大家常看到房頂上高高的天線，就是基站收發臺的一部分。一個完整的基站收發臺包括無線發射/接收設備、天線和所有無線接口特有的信號處理部分。基站收發臺可看作一個無線調制解調器，負責移動信號的接收、發送處理。一般情況下在某個區域內，多個子基站和收發臺相互組成一個蜂窩狀的網絡，通過控制收發臺與收發臺之間的信號相互傳送和接收來達到移動通信信號的傳送，這個范圍內的地區也就是我們常說的網絡覆蓋面。如果沒有了收發臺，那就不可能完成手機信號的發送和接收。基站收發臺不能覆蓋的地區也就是手機信號的盲區。所以基站收發臺發射和接收信號的范圍直接關系到網絡信號的好壞以及手機是否能在這個區域內正常使用。

　　基站收發臺在基站控制器的控制下，完成基站的控制與無線信道之間的轉換，實現手機通信信號的收發與移動平臺之間通過空中無線傳輸及相關的控制功能。收發臺可對每個用戶的無線信號進行解碼和發送。

　　基站使用的天線分為發射天線和接收天線，且有全向和定向之分，一般可有下列三種配置方式：發全向、收全向方式；發全向、收定向方式；發定向、收定向方式。從字面上我們就可以理解每種方式的不同，發全向主要負責全方位的信號發送；收全向自然就是個方位的接收信號了；定向的意思就是只朝一個固定的角度進行發送和接收。一般情況下，頻道數較少的基站(如位于郊區)常采用發全向、收全向方式，而頻道數較多的基站采用發全向、收定向的方式，且基站的建立也比郊區更為密集。

　　由于信號傳輸到基站時可能比較弱，并且有一定的信號干擾，所以要經預選器模塊濾波和放大，進行雙重變頻、放大和鑒頻處理。輸入的高頻信號經放大后送入第一變頻器，由變頻器提供的第一本機振蕩信號頻率為766.9125-791.8875MHz，下變頻后，產生123.1MHz的第一中頻信號。第一中頻信號經放大、濾波、混頻后，產生第二中頻信號(21.3875MHz)，它經過放大、濾波后送到中頻集成塊。

　　由中頻集成塊(包含第二中頻信號放大器、限幅器和鑒頻器)產生的音頻輸出信號和接收信號強度指示信號(rssI)送到音頻/控制板，在音頻信號控制板內，由分集開關不斷地比較奇數和偶數信號，并選擇其中的較強信號，通過音頻電路傳送到移動控制中心去。

　　基站發射機工作原理是：把由頻率合成器提供的頻率為766.9125-791.8875MHz的載頻信號與168.1MHz的已調信號，分別經濾波進入雙平衡變頻器，并獲得頻率為935.0125-959.9875MHz的射頻信號，此射頻信號再經濾波和放大后進入驅動級，驅動級的輸出功率約2.4W，然后加到功率放大器模塊。功率控制電路采用負反饋技術自動調整前置驅動級或推動級的輸出功率以使驅動級的輸出功率保持在額定值上。也就是把接收到的信號加以穩定再發送出去，這樣可有效地減少或避免通信信號在無線傳輸中的損失，保證用戶的通信質量。功率放大器模塊的作用是把信號放大到10W，不過這也依據實際情況而定，如果小區發射信號半徑較大，也可采用25W或40W的功放模塊，以增強信號的發送半徑。

二、基站控制器

　　基站控制器包括無線收發信機、天線和有關的信號處理電路等，是基站子系統的控制部分。主要包括四個部件：小區控制罪(CSC)、話音信道控制器(VCC)、信令信道控制器(SCC)和用于擴充的多路端接口(EMPI)。一個基站控制器通常控制幾個基站收發臺，通過收發臺和移動臺的遠端命令，基站控制器負責所有的移動通信接口管理，主要是無線信道的分配、釋放和管理。當你使用移動電話時，它負責為你打開一個信號通道，通話結束時它又把這個信道關閉，留給其他人使用。除此之外，還對本控制區內移動臺的越區切換進行控制。如你在使用手機時跨入另一個基站的信號收發范圍時，控制器又負責在另一個基站之間相互切換，并保持始終與移動交換中心的連接。

　　GSM系統越區時采用切換方式，即當用戶到達小區邊界時，手機會先與原來的基站切斷聯系，然后再與新的服務小區的基站建立聯系，當新的服務小區繁忙時，不能提供通話信道，這時就會發生掉線現象。因此，用戶在使用手機通話時，應盡量避免在四角盲區使用，以減少通話掉線的機率。

　　控制器的核心是交換網絡和公共處理器(CPR)。公共處理器對控制器內部各模塊進行控制管理，并通過X.25通信協議與操作維護中心(OMC)相連接。交換網絡將完成接口和接口之間的64kbit/s數據/話音業務信道的內部交換。控制器通過接口設備數字中繼器(DTC)與移動交換中心相連，通過接口設備終端控制器(TCU)與收發臺相連，構成一個簡單的通信網絡。

　　在整個蜂窩移動通信系統中，基站子系統是移動臺與移動中心連接的橋梁，其地位極其重要。整個覆蓋區中基站的數量、基站在蜂窩小區中的位置，基站子系統中相關組件的工作性能等因素決定了整個蜂窩系統的通信質量。基站的選型與建設，已成為組建現代移動通信網絡的重要一環。

----《現代通信》