【文章內(nèi)容簡介】 直接影響著 GSM 網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量。GSM 基站是一種技術(shù)要求較高的產(chǎn)品，最初的基站設(shè)備基本都是一些國外的產(chǎn)品。隨著我國一些高科技電信企業(yè)在移動通信領(lǐng)域的不斷深入，一些國內(nèi)的電信企業(yè)如大唐、廣州金鵬等公司也生產(chǎn)出多種型號的基站。GSM 賦予基站的無線組網(wǎng)特性使基站的實現(xiàn)形式可以多種多樣宏蜂窩、微蜂窩、微微蜂窩及室內(nèi)、室外型基站，無線頻率資源的限制又使人們更充分地發(fā)展著基站的不同應(yīng)用形式來增強覆蓋，吸收話務(wù)一遠端TRX、分布天線系統(tǒng)、光纖分路系統(tǒng)、直放站。蜂窩移動通信系統(tǒng)主要是由交換網(wǎng)路子系統(tǒng)(NSS) 、無線基站子系統(tǒng) BSS 和移動臺(MS)三大部分組成。其中 NSS 與 BSS 之間的接口為“A”接口，BSS 與 MS 之間的接口為“Um”接口，即空中接口。 交換網(wǎng)路子系統(tǒng)(NSS) 交換網(wǎng)路子系統(tǒng)由 MSC、VLR、AUC 及 EIR 構(gòu)成。 MSC：對位于它所覆蓋區(qū)域中的移動臺進行控制和完成話路交換的功能實體，也是移動通信系統(tǒng)與其它公用通信網(wǎng)之間的接口。 單基站移動系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計 第 10 頁 共 51 頁 VLR：是一個數(shù)據(jù)庫，是存儲 MSC 為了處理所管轄區(qū)域中 MS(統(tǒng)稱拜訪客戶)的來話、去話呼叫所需檢索的信息。 HLR：也是一個數(shù)據(jù)庫，是存儲管理部門用于移動客戶管理的數(shù)據(jù)。 AUC：用于產(chǎn)生為確定移動客戶的身份和對呼叫保密所需鑒權(quán)、加密的三參數(shù)(隨機號碼 RAND，符合響應(yīng) SRES，密鑰 KC)的功能實體。 EIR：也是一個數(shù)據(jù)庫，存儲有關(guān)移動臺設(shè)備參數(shù)。 基站子系統(tǒng) 基站子系統(tǒng)(BSS)是移動通信系統(tǒng)中與無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)關(guān)系最直接的基本組成部分。在整個移動網(wǎng)絡(luò)中基站主要起中繼作用?；九c基站之間采用無線信道連接，負責無線發(fā)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(xiàn)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(fā)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(shè)備的處理，再傳送給終端用戶，也就實現(xiàn)了無線用戶的通信功能。所以基站系統(tǒng)能直接影響到手機信號接收和通話質(zhì)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(shè)各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?；咀酉到y(tǒng)主要包括兩類設(shè)備：基站收發(fā)臺(BTS)和基站控制器(BSC)。 大家?？吹椒宽斏细吒叩奶炀€。就是基站收發(fā)臺的一部分。一個完整的基站收發(fā)臺包括無線發(fā)射／接收設(shè)備、天線和所有無線接口特有的信號處理部分。基站收發(fā)臺可看作一個無線調(diào)制解調(diào)器，負責移動信號的接收、發(fā)送處理。一般情況下在某個區(qū)域內(nèi)，多個子基站和收發(fā)臺相互組成一個蜂窩狀的網(wǎng)絡(luò)，通過控制收發(fā)臺與收發(fā)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(nèi)的地區(qū)也就是我們常說的網(wǎng)絡(luò)覆蓋面。如果沒有了收發(fā)臺，那就不可能完成手機信號的發(fā)送和接收。基站收發(fā)臺不能覆蓋的地區(qū)也就是手機信號的盲區(qū)。所以基站收發(fā)臺發(fā)射和接收信號的范圍直接關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)信號的好壞以及手機是否能在這個區(qū)域內(nèi)正常使用” ?；臼瞻l(fā)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(zhuǎn)換，實現(xiàn)手機通信信號的收發(fā)與移動平臺之間通過空中無線傳輸及相關(guān)的控制功能。收發(fā)臺可對每個用戶的 單基站移動系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計 第 11 頁 共 51 頁無線信號進行解碼和發(fā)送?；臼褂玫奶炀€分為發(fā)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(fā)全向、收全向方式：發(fā)全向、收定向方式：發(fā)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(fā)全向主要負責全方位的信號發(fā)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(fā)送和接收。一般情況下，頻道數(shù)較少的基站(如位于郊區(qū))常采用發(fā)全向、收全向方式，而頻道數(shù)較多的基站采用發(fā)全向、收定向的方式，且基站的建立也比郊區(qū)更為密集。由于信號傳輸?shù)交緯r可能比較弱，并且有一定的信號干擾，所以要經(jīng)預(yù)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(jīng)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下變頻后，產(chǎn)生第一中頻信號。第一中頻信號經(jīng)放大、濾波、混頻后，產(chǎn)生第二中頻信號，它經(jīng)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(chǎn)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(nèi)，由分集開關(guān)不斷地比較奇數(shù)和偶數(shù)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(fā)射機工作原理是：把由頻率合成器提供的載頻信號與已調(diào)信號，分別經(jīng)濾波進入雙平衡變頻器，并獲得射頻信號，此射頻信號再經(jīng)濾波和放大后進入驅(qū)動級。驅(qū)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(shù)自動調(diào)整前置驅(qū)動級或推動級的輸出功率以使驅(qū)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(wěn)定再發(fā)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(zhì)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(jù)實際情況而定，如果小區(qū)發(fā)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(fā)送半徑?；究刂破靼o線收發(fā)信機、天線和有關(guān)的信號處理電路等，是基站子系統(tǒng)的控制部分。主要包括以下四個部件：小區(qū)控制器(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?？刂茙讉€基站收發(fā)臺，通過收發(fā)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(jié)束時它又把這個信道關(guān)閉，留給其他人使用。除此之外，還對本控制區(qū)內(nèi)移動臺的越區(qū)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(fā)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。 單基站移動系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計 第 12 頁 共 51 頁GSM 系統(tǒng)越區(qū)時采用切換方式，即當用戶到達小區(qū)邊界時，手機會先與原來的基站切斷聯(lián)系，然后再與新的服務(wù)小區(qū)的基站建立聯(lián)系，當新的服務(wù)小區(qū)繁忙時，不能提供通話信道，這時就會發(fā)生掉線的現(xiàn)象。因此，用戶在使用手機通話時，應(yīng)盡量避免在四角盲區(qū)使用，以減少通話掉線的機率。 控制器的核心是交換網(wǎng)絡(luò)和公共處理器(CPR)。公共處理器對控制器內(nèi)部各模塊進行控制管理，并通過 x．25 通信協(xié)議與操作維護中心(OMC)相連接。交換網(wǎng)絡(luò)將完成接口和接口之間的 64kbit／S 數(shù)據(jù)／話音業(yè)務(wù)信道的內(nèi)部交換?？刂破魍ㄟ^接口設(shè)備數(shù)字中繼器(DTC) 與移動交換中心相連，通過接口設(shè)備終端控制器(TCU)與收發(fā)臺相連，構(gòu)成一個簡單的通信網(wǎng)絡(luò)。 在整個蜂窩移動通信系統(tǒng)中，基站予系統(tǒng)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(qū)中基站的數(shù)量、基站在蜂窩小區(qū)中的位置，基站子系統(tǒng)中相關(guān)組件的工作性能等因素決定了整個蜂窩系統(tǒng)的通信質(zhì)量?；镜倪x型與建設(shè)，已成為組建現(xiàn)代移動通信網(wǎng)絡(luò)的重要一環(huán)。 3 單基站移動系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計 用戶需求分析 為了滿足我市郊區(qū)周圍的一個居民小區(qū)中居民移動通信的方便，我市移動公司 單基站移動系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計 第 13 頁 共 51 頁決定在該開發(fā)區(qū)附近建立一個 GSM 基站。經(jīng)相關(guān)人員的考察和統(tǒng)計，該開發(fā)區(qū)有居民大約 400 多戶，一共 1500 人左右，按 99%手機持有率，其中按照移動用戶比例 85%來規(guī)劃。為了減小基站輻射給居民日常生活帶來的影響，所以基站選址應(yīng)當選擇遠離該居民區(qū)的地方。 用戶容量規(guī)劃 話務(wù)量是電話負荷大小的一種度量，一般指電話用戶在某段時間內(nèi)所發(fā)生的負荷量。其單位通常以愛爾蘭（Erlang）表示（一個愛爾蘭是指一條通話電路被百分只百的連續(xù)占用 1 小時的話務(wù)負荷，或兩條通話電路各被連續(xù)占用半小時的話務(wù)負荷） 。每個用戶的平均話務(wù)量 ρ0 可表示為：ρ0 =λμ。式中，λ 是平均每用戶單位時間內(nèi)發(fā)出呼叫的次數(shù)，μ 為每用戶平均通話時間（單位為小時） 。 在現(xiàn)實環(huán)境中，話務(wù)量會隨著時間的變化而變化。通常將話務(wù)量最大的一小時稱為忙時，相應(yīng)此小時的呼叫次數(shù)為“忙時呼叫次數(shù)” ，縮寫為 BHCA。同樣地，忙時話務(wù)量可以由下式給出：ρBH =BHCA*μ。 在一個通信系統(tǒng)中，造成呼叫失敗的概率稱為呼叫損失概率，簡稱為呼損率，也稱為服務(wù)等級（GOS） 。呼損率的物理意義是損失話務(wù)量與呼叫話務(wù)量之比。顯然，呼損率越小，成功呼叫的概率越大，用戶就越滿意；但是呼損率小，則說明系統(tǒng)容量的利用率低?？梢姺?wù)等級與信道利用率是矛盾的。一般可根據(jù)服務(wù)區(qū)域的特征設(shè)定GOS=2%（重點區(qū)域）和 GOS=5%（非重點區(qū)域） 。根據(jù)服務(wù)等級（GOS）的要求，再利用 ErlandB 公式： B=P（N，A，N）=A**N/N!(1+A+A**2/2!+A**3/3!+…+A**N/N!) 其中 B：GOS ， N：Ch， A：Erl（ITUT 標準，專用以計算蜂窩系統(tǒng)話務(wù)量）就可算出 N 個信道在其服務(wù)范圍內(nèi)能提供的話務(wù)量，如下表。 表 31 愛爾蘭呼損計算表 GOSN2% 5% 單基站移動系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計 第 14 頁 共 51 頁1 0．020 0．0532 0．223 0．3813 0．602 0．8994 1．092 1．5255 1．657 2．2186 2．276 2．9607 2。935 3．7388 3．627 4．5439 4．345 5．37010 5．084 6．21611 5．842 7．07612 6．615 7．95013 7．402 8．83514 8．200 9．73015 9．010 10．633 注：N 個信道在其服務(wù)范圍內(nèi)能提供的話務(wù)量并不是簡單相乘。 P（N，A，N）表示有 N 個信道的小區(qū)，流入的話務(wù)量為 A，則同時有 N 個用戶在通話的概率。由 GOS=2%或 GOS=5%就可分別得到 P（N，A ，N ）=2%或P（N，A，N）=5% 。就可分別得到相應(yīng)的話務(wù)量 A。在呼損率（GOS=5% ） 、單用戶忙時話務(wù)量為 的條件下，基站的話務(wù)處理能力和最大用戶數(shù)如下表所示。表 32 話務(wù)處理能力和最大用戶數(shù)關(guān)系表 1RP 2RP 3RP 4RPTCH 數(shù) 3 7 11 15話務(wù)處理能力(Erl) 0．899 3．738 7．076 10．633最大用戶數(shù) 30 125 236 254 單基站移動系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計 第 15 頁 共 51 頁單 TCH 用戶數(shù) 10 17 此小區(qū)用戶數(shù)：1500*99%*85%=1262 ，按每用戶忙時話務(wù)量為以 ，則小區(qū)內(nèi)高峰期忙時總話務(wù)量為：1262＝。根據(jù)愛爾蘭 B 表得出：由于該區(qū)域話務(wù)量比較高，考慮到基站的話務(wù)容量，該站點在話務(wù)高峰期需要調(diào)用 3 載波以上才能滿足該小區(qū)的話務(wù)要求。表 33 愛爾蘭 B 表載頻數(shù) 1BCCH1BCCH1TCH1BCCH2TCH1BCCH3TCH1BCCH4TCH1BCCH5TCH1BCCH6TCH1BCCH7TCHERL 覆蓋設(shè)計 小區(qū)的覆蓋設(shè)計是衡量 GSM 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的重要指標之一，一套好的設(shè)計覆蓋方案包括很多參數(shù)指標，比如通信概率，覆蓋半徑，天線參數(shù)，發(fā)射機功率的參數(shù)等等。影響覆蓋的也有很多因素，比如無線傳播中的衰落和損耗，以及傳播環(huán)境。 當移動臺和基站的距離逐漸增加時，所收到的信號會越來越弱，這就是發(fā)生了路徑損耗。路徑損耗不僅與載頻頻率、傳播速度有關(guān)，而且還與傳播地形和地貌有關(guān)。(1)自由空間信號強度的傳播衰落自由空間是指相對于介電參數(shù)和相對導(dǎo)磁率均為一的均勻介質(zhì)所存在的空間 它是一個理想的無限大的空間，是為了減化問題的研究而提出的一種科學(xué)的抽象。在自由空間的傳播衰落我們不考慮其它衰落因素，僅考慮由能量的擴散而引起的損耗。通過研究我們發(fā)現(xiàn)該衰落符合以下公式的規(guī)律：Pr=Pt(λ/4πd)2 G1G2其中，Pr 為接收機的接收功率，Pt 為發(fā)射機的發(fā)射功率（單位為瓦或毫瓦） ，λ為波長（即 c/f） ，d 為接收機和發(fā)射機之間的距離，G1 為發(fā)射機的天線增益，G2 為接收機的天線增益。 單基站移動系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計