移动通信基站基础知识.pdf

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1、移动通信基站基础知识移动通信基站基础知识 关键词关键词:移动通信基站,GSM 基站,GSM 基站优化 摘要:移动通信基站的建设是我国移动通信运营商投资的重要部分，移动通信基站的建设一般都是围绕覆盖面、通话质量、投资效益、建设难易、维护方便等要素进行。随着移动通信网络业务向数据化、分组化方向发展，移动通信基站的发展趋势也必然是宽带化、大覆盖面建设及 IP 化。本讲座主要介绍移动通信基站基础知识、GSM 基站简介、GSM 基站的优化、GSM 基站的维护及移动通信基站对健康的影响。移动通信基站的建设是我国移动通信运营商投资的重要部分，移动通信基站的建设一般都是围绕覆盖面、通话质量、投资效益、建设难易

2、、维护方便等要素进行。随着移动通信网络业务向数据化、分组化方向发展，移动通信基站的发展趋势也必然是宽带化、大覆盖面建设及 IP 化。本讲座主要介绍移动通信基站基础知识、GSM 基站简介、GSM 基站的优化、GSM 基站的维护及移动通信基站对健康的影响。(一).移动通信基站基础知识 在城市，基地站可以安装在办公楼中；在农村，安装在集装箱内。基地站是一套为无线小区服务的设备，通常是一个全向或三个扇形无线小区。90 年代初中国移动通信市场上竞争的有美国的摩托罗拉、瑞典的爱立信及日本的 NEC公司。三者生产 TACS 制系统均有一定的经验。TACS 制式基地站包括无线收、发信设备及其接口或控制系统。通

3、常基地站有两种控制方式，一种是由移动业务交换中心直接控制，基地站除配备收发信设备外，只有必要的各种接口，爱立信及 NEC 两家公司即采用这种方式；而另一种是基地站具有控制系统(BSC)，即具有一定的智能，摩托罗拉公司即是这种方式。摩托罗拉公司的设备有两种系列。图 1 是一个典型 HC 系列 5 个机架基地站的组合固，从右到左看，第一个是电源架，第二、第三是发信架，第四个是收信架，第五个是基地站控制系统(BSC)及音频架。一个发信架包括 8 个话音信道和一个控制信道。现两个发信架互为主备用状态，自动倒换，即采用所谓冗余式。图 2 是一个典型 LD 系列 3 个机架基地站的组合图，从右到左看，第一

4、个是电源架，第二、三个是收发信架(包括基地站控制系统)。一个收、发信架有 8 个话音信道和两个控制信道。每一个电源架只能提供两个收、发信架的需要，当根据扩容需要增加收、发信架时，电源架也必须相应地增加。每增加一个机架就可增加 10 个话音信道，可根据所需信道数组成多机架，最多可达 13 个。由于摩托罗拉公司的基地站设备具有一定的智能，它可以分担移动业务交换中心的部分功能，所以从基地站到移动业务 交换中心的接续和挂机过程与爱立信及 NEC 两家公司不同，其移动用户被呼过程，如图3 所示。移动用户主呼过程，如图 4 所示。移动用户释放过程，如图 5 所示。图 1.HC 系列 5 机架基地站的组合图

5、 图 2.LD 系列 3 个机架基地站的组合图 图 3.移动用户被呼过程示意图 图 4.移动用户主呼过程示意图 图 5.移动用户呼叫释放过程示意图 下面以爱立信的基地站设备(RBS883)为主进行简要介绍。其基地站主要作用是处理基地站与移动台之间的无线通信，为数据和话音信号，在 MSC 与 MS 之间起中继作用。在通话期间，基地站利用监测音(SAT)和测量接收信号强度的方法，监示无线传输质量。其基地站设备主要由一至多部收发信机架(根据信道的需要)、交换机与无线信道接口机架、电源架及天线等组成。一、收、发信机架(单机架)收发信机架上具有与移动台进行无线通信所需的全部设备。它包括：信道单元、发射机

6、(TX)合成器、接收机(RX)多路耦合器(MC)、信号强度接收机(SR)、参考振荡器(用于CMS8810)、控制信道备用倒换(CCRS)、信道测试器(CT)、功率监视单元(PMU)等功能块，其组成框图及其在机架中的位置，如图 6 及图 7 所示。图 6.无线信道（RCG）功能块框图 图 7.无线柜（架）1、信道单元 控制信道和话音信道的信道单元是相同的。每个信道单元由一个发射机、一个接收机、一个控制单元和一个功率放大器组成。功率放大器有三种，它们的输出功率分别是：10W、25W 及 40W；究竞选年哪一种，取决于小区覆盖半径的大小。为了获得所需的覆盖，在安装时可在三种功率放大器中选择一个。发射

7、机的输出功率受软件(SW)和硬件(HW)控制。硬件是装在收发信盘(TRM)面板上的一个电位器，可用人工进行调整，调节范围可从最大输出功率下调 20dB。软件调节有 7 个档次，每档 4dB 调低输出功率。硬件和软件控制后的最小输出功率为 100mW。收发信盘(TRM)装在一个双面铝锌合金材料铸成的盒子里。发信机(除功率放大器外)、接收机和电源装在一边，控制单元(CU)装在另一边，功率放大器(PA)单独地用螺丝固定在收发信盘的后面，并配有一个温控电扇。一个基地站可以由一个或几个收发信机架组成，最多 96 个信道单元。在同一个机架中的信道单元，可由 MSC 指令分配给本基地站的不同无线小区。同样，

8、信道单元也能指定为话音信道、控制信道或作信号强度接收机。通常 CMS8810 机第一信道为控制信道，28 信道为话音信道单元，第二信道(Ch2)为备用控制信道单元。控制单元由微处理机组成，为信道单元的智能部分，它负责管理送向 MSC 的信令过程和送向 MS 的信令，并负责对收发信单元的控制，同时也负责测量来自 MS 话音信道的质量和整个收发信单元的故障监测。2、接收机多路耦合器(MC)单机架(A 机架)的接收机多路耦合器，用于把接收信号分配给二个功率分配器。每个分配器所引入的 6dB 衰耗，由多路藕合放大器的增益(前置放大器)来补偿。功率分配器是无源的，没有截止频率，输出端口之间的隔离大于 3

9、0dB。多路耦合器由带通滤波器、放大器和功率分配器等组成。放大器的电流是受到监视的，如果出现故障，有告警信号指示，并把告警信号送到配线单元(DBU)。不同频段使用不同形式的多路耦合器(MC)。当收发信单元的数量超过 16 时，需要配置一个主功率分配器(MPS)，它可以把功率分配给四个功率分配器；当数量超过 32 个时，需要增加第二个主功率分配器。因此，在多个机架的情况下，一个接收机多路耦合器最多可容纳48个信道接收机和2个信号强度接收机。3、信号场强接收盘(SR)SR 由接收机和控制单元组成，其性能指标与信道收信单元相同。SR 按照 MSC 的指令，连续地、逐路地对邻近无线小区的信道进行扫描，

10、并把测量结果送到 MSC；MSC 根据测量结果，判断一个行进中正在通话的移动台是否需要进行交换(信道转换)，即是否转换到所考虑的邻近无线小区中。4、参考振荡器(ROU)ROU 是一个高稳定度的振荡器，可产生一个 31250kHz，具有 025ppm 频率稳定度的信号。此信号分配给所有信道单元发射机、接收机的频率发生器中，作本机振荡器锁相环的参考信号。该信号具有两种形式：一种是数字形式(采用 PCM 方式)，用于 MSC 的交换机与无线接口机架之间；另一种为模拟形式，用于模拟信令时的调制与解调。当采用 PCM 连接时，ROU 的输出信号作为 PCM 的外部基准。当交换机与无线信道接口机架(ERl

11、)收到一个来自 MSC 的时钟信号(2048000 土 0000005Hz)时，把它转换成收发信单元的本地振荡器锁相环所需的参考信号。这个参考振荡单元中，还有一个稳定度为 15ppma 的普通温度补偿晶体振荡器，作为 PCM 外部基准的备用。模拟方式不设外部基准，但配以具有晶体恒温箱的高稳定度内部振荡器，它的稳定度可达到 025ppma。所有的收发信机均有自己的石英晶体振荡器。当ROU系统发生故障时，例如锁相环(PLL)失锁，在参考振荡单元(ROU)发出告警信号的同时，它们自动投入运行。使用 ROU 系统的优点是，每年维护时只需对一个振荡器核对即可，而无需涉及每一信道单元的各振荡器。ROU 通

12、过配线单元(DBU)把参考信号分配到每个收发信单元、信号场强接收盘、信道测试盘等。它最多可供 6 个机架。5、信道测试盘(CT)CT 是受 MSC 操作人员控制的设备，用来测试基地站内的无线信道设备，并把测试结果通过数据线送回 MSC。信道测试盘是由收发信机和控制单元组成，其接收机用同轴电缆与收发信单元的发信机相连，同时与星形联结器上的测试结点相连，其发射机通过多路耦合器的测试结点与收发信单元的接收机连接。它能连接 9 个发射机和 3 个接收机天线。6、功率监测单元(PMU)它联接在功率合成器的输出端，通过定向耦合器获取信号，测得天线馈线电缆上的前向和反射的功率，以达到监视前向和反射功率的目的

13、。当反射功率太高时，就会启动告警。每个发射天线需要一个功率监测单元。7、控制信道备用倒换单元(CCRS)CCRS 由高频(RF)同轴继电器和控制逻辑电路组成。它有两种工作状态：正常和倒换。当处于正常状态时，控制信道(CC)作为控制信道使用，而备用控制信道(CCR)作为话音信道使用。一旦控制信道(CC)出现故障，不能工作时，它在接到 MSC 指令后，处于倒换状态。此时，控制信道(CC)的输出为开路，备用控制信道(CCR)代替原控制信道起控制信道的作用。8、配线单元(DBU)配线单元由安装在印刷电路板上的 14 个连接器组成。机架内部和相互之间所有的告警、信息分配器连接、收信连接、发信连接和参考振

14、荡单元时钟告警信号都与配线单元连接起来。每个收发信盘、信号场强接收盘和信道测试盘均分别使用一个连接器。这样，一个机架的信道盘共需 10 个连接器。剩下的 4 个连接器，一个用来与话音信道(VC)收发信单元的所有音频线连接起来；一个连接器把来自多路耦合器(MC)和功率监测单元(PMU)的告警信号连接起来，它也把控制信号分配给控制信道备用倒换单元。最后的两个连接器，用来连接相邻机架间的各种信号。9、电源配线(PCB)输入十 26V 直流的电源，通过两对导线与机架顶部位于分配单元后面的电源连接板相连。在机架底部的电源配线条 PD1 与电源连接板上的其中一对电源输入线相连；在机架顶部的 PD2 与另一

15、对输入线相连。PD1 供给：多种耦合器 A、功率监视单元(PMU)、控制信道备用倒换(CCRS)、信号场强接收盘(SRM)、收发信单元 2、Ch3、Ch4、Ch5。PD2 供给：多路耦合器 B、功率监视单元(PMU)、信道测试盘(CTM)、Chl、Ch6、Ch7、Ch8、参考振荡单元(ROU)。如此安排即使 0 其中一对输入电源支路发生故障，其单元仍可以维持工作；当然系统的话音信道数减少了，并无接收分集。二、交换机与无线信道接口机架 接口设备是连接基地站和移动业务交换中心的纽带，起信号交换的作用。为此，首先介绍一下 MSC 和 BS 间信号的传输情况。1、MSC 和基地站间的数据传输 当 MS

16、C 经控制信道或话音信道向移动台发送报文时、MSC 接收 BS 请求越区信道转换的报文时或为了定位 MSC 向 BS 发送请求测量报文时都需要在移动业务交换中心和基地站间传送数据。其数据传输的硬件框图，如图 8 所示。图 8.MSC-BS 数据通信（一条 32 路 PCM 线路）图中采用了 3032PCM 线路(也可采用 24 路 PCM 线路或模拟传输线)。为分析方便，图中只画出一条 PCM 线路。为了增强可靠性，控制设备处理机(CUs)通常装备一对区域处理机扩充模块(EMRP)一个EMRP 处于工作状态；而另一个备用。EMRP 为主控，每 10 毫秒对所有 CUs 扫描一次。如果发现任何

17、CUs 中有报文等待处理，它就立即取出。区域处理机扩充模块(EMRP)最大控制(寻址)能力是：8 个控制信道、32 条话音信道和 8 个信号强度接收机。下面以 MSC 发送到指定控制单元(CU)的报文为例，来说明数据传输的过程。1中央处理机向相关基地站的中央信号终端 STC 发送报文。2中央信号终端 STC 处理报文标记，标记包含控制 CU 接收报文的区域处理机扩充模块的确切地址和符合 CCITTNo7 协议的公共信道信号框图的报文内容。3中央信令终端(STC)经由交换机终端电路(ETC)组成的传输媒介、PCM 链路的 16 时隙(称为控制链路或信号链路)和复用器(MUX)将报文发给区域信号终

18、端(STR)。ETC 和 MUX保证在发送和接收时，将 64kbits 数据流正确地插入 16 时隙和从 16 时隙中提取出来。4区域信号终端(STR)接收报文后，首先检验传输报文是否正确，在证实无差错后，对信号报文重新格式化，最后把报文送到 EMRP 总线上相应的区域处理机扩充模块(EMRP)。5区域处理机扩充模块计算控制单元地址，把报文送到报文分配器(MD)，由 MD 把并行数据流转换成串行数据流，这是因为串行数据流对无线电干扰不敏感，以满足高级数据链路控制规程(HDLC)的要求。6当 CU 在数据总线上监视数据流时，它能确认自己的地址，并检索报文，从而实现了MSC 向指定 CU 发送报文

19、的全过程。2、MSC 和 BS 间的话音传输 在基地站话音信道单元和 MSC(经 ETC)的选组器之间，每个无线话音信道有一条专用的、双向的话音线路，如图 9 所示。图 9.MSC-BS 间的话音线路 图中表明，信道接收机(RX)将收到的移动台话音按模拟方式送到复用器，在复用器中进行模拟数字变换。然后将数字化的话音信号插入相应的 PCM 数字信道(时隙)中。一般地说，32 路 PCM 线路，0 号时隙用来传送同步和告警信息，16 号时隙用来传输数据，所以一条 32 路 PCM 线路只能为 30 条话音信道服务。在 MSC 中，由 ETC 接口的话音信道直接连到选组器，通过选组器将话音信道交换到

20、需要的方面。在基地站，由复用器(MUX)把通过 PCM 相应时隙传过来的数字话音信号变换成模拟形式，直接送到相应的信道发射机(TX)，然后经无线信道发往移动台。如果 PCM 传输线路的传输质量及某些维护工作不能满足要求时，交换机终端电路(ETC)将通知区域处理机发出告警。不难看出，当 MSC 与 BS 间仅一条 PCM 线路时，一旦 PCM 线路发生故障，基地站就被切断，使它所控制的无线小区内所有的移动台处于瘫痪状态。为此，通常要求基地站具有双份 PCM 线路。这意味着 STC、ETC、MUX 和 STR 也需要双份，如图 10 所示。图 10.双份 PCM 传输线路 是否采用双份 PCM 线

21、路，要从可靠性和成本两个方面来考虑。当然，如果基地站话音信道数量超过 30 条时，则 PCM 线路将多于一条。在此情况下，从提供优质服务的观点来看，外加设备(STC 和 STR)的成本就可忽略了。在双份控制结构中，当一条 PCM 传输线路发生故障时，只是发生故障的 PCM 话音信道停止工作，其数据将由另一条 PCM 的 16 时隙继续进行传输。由图 10 还可看出，根据需要，在基地站信道数增加到一定数量之后，如果一对区域处理机扩充模块(EMRP)不能满足要求时，可将另一对 EMRP(或更多)与现有总线相连接来实现扩充。一般情况下，一条控制链路(STC，16 时隙和 STR)控制奇数 EMRP

22、对，而另一条控制链路则控制偶数 EMRP 对，但当其中一条控制链路发生故障时，另一条就负担整个负荷。3、交换机和无线信道间接口(ERI)ERI 是基地站功能单元之一。它是由专供数据传输的单元组成。图 11 表示了 TSG30机架的情况。本架设备由双份控制系统构成。图 11.TSR30 架 由于基地站用 24VDC，而接口设备需一 48VDC(电话设备的标准值)，所以在机架上需配备 DCDC 变换器。4、扩充模块组(EMG)EMG 是为控制基地站而设计的，位于 ERI 机架中。由 STR(或一对 STR)和大量的 EMRP组成。每个 EMRP 对或单一个 EMRP看作为一个扩充模块(EM)。因此

23、人们常称之为扩充模块组。由扩充模块来控制相应的控制单元(CU)或打字机等。一个扩充模块组，通常用于控制一个基地站，即一个全向性无线小区或三个扇形无线小区，如图 12 所示。图 12.控制链路和 EMGS 例子 因此，当连接一个新基地站进行数据传输时，必须指定 EMG 的名字和号码、以及所有的 EM 和被 EM 控制的设备。还必须说明控制链路的构成，是单一还是双份的。三、电 源 基地站的配电电压为 264v。通常是由主干电力线路经 ACDC 变换器得到的，如图13 所示。当主干线路发生故障时，备用电池将能在一定时间内向基地站供电。图 13.供 电(二).GSM 基站简介 基站在网络中起着重要的作

24、用，直接影响着网络的通信质量。基站是一种技术要求较高的产品，最初的基站设备基本都是一些国外的产品。随着我国一些高科技电信企业在移动通信领域的不断深入，一些国内的电信企业如大唐、广州金鹏等公司也生产出多种型号的基站。GSM 赋予基站的无线组网特性使基站的实现形式可以多种多样-宏蜂窝、微蜂窝、微微蜂窝及室内、室外型基站，无线频率资源的限制又使人们更充分地发展着基站的不同应用形式来增强覆盖，吸收话务-远端 TRX、分布天线系统、光纤分路系统、直放站。一、系统结构 1系统的组成 蜂窝移动通信系统主要是由交换网路子系统（）、无线基站子系统和移动台（）三大部分组成.其中与之间的接口为接口，与之间的接口为接

25、口。注：鉴权中心：移动业务交换中心：入口：基站控制器：基站收发信台：归属位置寄存器：拜访位置寄存器 2交换网路子系统（）：对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路交换的功能实体，也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口。：是一个数据库，是存储为了处理所管辖区域中（统称拜访客户）的来话、去话呼叫所需检索的信息。：也是一个数据库，是存储管理部门用于移动客户管理的数据。：用于产生为确定移动客户的身份和对呼叫保密所需鉴权、加密的三参数（随机号码，符合响应，密钥）的功能实体。：也是一个数据库，存储有关移动台设备参数。3无线基站子系统（）系统是在一定的无线覆盖区中由控制，与进行通信的系统设备，它主

26、要负责完成无线发送接收和无线资源管理等功能。功能实体可分为基站控制器（）和基站收发信台（）。：具有对一个或多个进行控制的功能，它主要负责无线网路资源的管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和切换等，是一个很强的业务控制点。：无线接口设备，它完全由控制，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。二、结构 包括下列主要的功能单元：收发信机无线接口（）、收发信机子系统（）。其中包括收发信机组（）、本地维护。具有交换功能，它可使和之间的连接非常灵活；包括基站的所有无线设备；包括连接到一个发射天线的所有无线设备；是操作维护功能的用户接口，它可直接连接到收发信机。发信机子

27、系统包括基站所有无线设备，主要有收发信机组（）和本地维护终端（）。一个收发信机组是由多个收发信机（）组成，连接同一发射天线。三、的配置及分类 1配置应符合以下要求：室内应支持以下容量 全向应支持以下配置：个及个端口。扇区应支持以下配置：两扇区，个至个及个端口。三扇区，个至个及个端口。*室外应支持以下容量 全向应支持以下配置：个及个端口。扇区应支持以下配置：两扇区，个至个及个端口。三扇区，个至个及个端口。*室外小型应支持以下容量 全向应支持以下配置：个及个端口。对以上配置，在运营者需要时，还应能在记录减小对实际运行影响的情况下扩容到更大的配置，且能在现场对进行扩容。*发射机合路器 将一系列发射机

28、的输出组合到一根天线上。*接收机多路复用器 接收机多路复用器应将天线的信号输出到一个小区内的所有中。*天线 任何类型天线应能承受风速为的风力负载，天线的连接头处一般应在天线的下面。天线应有防结冰性能。GSM 移动通信基站天线具有如下特殊技术:*采用压低上半球近旁瓣和零值填充技术实现完美的方向图赋形。*天线阻抗设计为带内良好匹配,带外急剧恶化,从而提高抗干扰性。*关键辐射部件采用优良的导电材料和三防措施,确保天线电性能的稳定性。*馈电网络采取直流接地技术,提供良好的雷电保护。*馈电系统无导致交调干扰的接点。*通过特殊处理和避免不同金属材料连接,以防电耦腐蚀。*采用低损耗高屏蔽的馈线以提高天线电性

29、能。*采用高精密的模具生产,确保批生产的一致性。*采用抗紫外线辐射、耐高低温、韧性高、密封性好的护罩,提高天线的使用寿命。*天线安装架设方便,调整灵活。2.BTS 的分类 在 GSM 基站设备的开发上各公司都推出了系列化的基站产品-从宏蜂窝的室内室外型基站到微蜂窝的室内室外型基站以及各种微微蜂窝基站产品，有些厂商还推出了远端 TRX形式的设备以达到具有丰富灵活的 GSM 无线网络组网方案，能够满足不同国家移动网络运营商的不同需求，提供全面的无线网络解决方案。各厂家的室外型基站设备设计思路相同，都是在各自室内型设备的设计方案基础上改造，增加适应恶劣环境所需的电源系统和环境调节及防护系统。从容量上

30、分一般有小容量和大容量两种，典型的载频数为 2TRX 和 6TRX。随着 DCS1800 频段的使用，单机柜载频数也开始出现 4TRX、8TRX 和 12TRX。四、的测试指标 就 GSM 基站测试而言，测试的主要依据为 GSM05.05 系列及 11.20 系列技术规范中所定义的有关 GSM 基站定型验证测试的条款.其中 05.05 系列侧重于基站及手机收发信机的指标要求;而 11.20 系列则侧重于基站系统的测试需求与测试方法。对于系统运营管理人员来说，依据 GSM05.05 及 11.20 系列逐项对基站进行测试既无此必要也极不现实。通常采用的方法是从整个规范中选择出十分关键的相关指标，

31、针对这些指标进行相应的测试。这些指标包括：*平均载波功率*相位和频率误差*功率与时间关系*输出 RF 频谱*互调衰减*杂散辐射*合路器调谐(三).GSM 基站的优化建设 GSM 数字移动通信发展非常迅速，从早期规划的大区制，到后来的小区制，直到现在的微蜂窝、微微蜂窝，相对应的天线从早期架设在屋面铁塔上，到后来天线降到屋面上，直到现在要把天线设置在屋面下的外墙侧面上。所有的这些变化都说明，对 GSM 基站站点的优化在不同阶段要有不同的思路，只有不断更新思想，才能建设和优化好 GSM 无线网络的通信质量。在 GSM 建设初期，建设基站的主要目的是为了扩大无线覆盖面，尽可能力移动用户提供较为满意的连

32、续覆盖，所以基站数量相对较少，无线网络也相对简单。随着 GSM 移动电话用户数量的飞速增长，GSM 基站只有不断地进行扩容与新建，才能满足用户的需求。随着无线网络的不断扩大，网络资源配置不合理现象日益突出，因此，在 GSM 基站进入快速发展阶段。应重视对基站的优化。下面以福州市区 GSM 基站为例，从 3 个方面阐述影响移动通信质量的原因，并提出采取优化的方法。一、预测模型的影响及其优化一、预测模型的影响及其优化 1.预测模型的影响1.预测模型的影响 根据所使用的频率不同，通常有两种不同数学模型预测 GSM 基站无线覆盖范围。（1）Okumura 电波传播衰减计算模式（1）Okumura 电波

33、传播衰减计算模式 GSM900MHz 主要采用 CCIR 推荐的 Okumura 电波传播衰减计算模式。该模式是以准平坦地形大城市区的中值场强或路径损耗作为参考，对其他传播环境和地形条件等因素分别以校正因子的形式进行修正。（2）Cost-231-Walfish-Ikegami 电波传播衰减计算模式（2）Cost-231-Walfish-Ikegami 电波传播衰减计算模式 GSM 1800 MHz 主要采用欧洲电信科学技术研究联合推荐的Cost-2-Walfish-Ikegami电波传播衰减计算模式。该模式的特点是：从对众多城市的电波实测中得出的一种小区域覆盖范围内的电波损耗模式。不管是用哪一

34、种模式来预测无线覆盖范围，只是基于理论和测试结果统计的近似计算。由于实际地理环境千差万别，很难用一种数学模型来精确地描述，特别是城区街道中各种密集的、下规则的建筑物反射、绕射及阻挡，给数学模型预测带来很大困难。因此。有一定精度的预测虽可起到指导网络基站选点及布点的初步设什，但是通过数学模型预测与实际信号场强值总是存在差别。2.采取的优化方法2.采取的优化方法 （1）福州市区 GSM 基站电波传播的环境福州市区内的地理环境是：（1）福州市区 GSM 基站电波传播的环境福州市区内的地理环境是：有山（于山、乌山等）、有湖（西湖公园、左海公园等）、有江（闽江等），还有参差不齐的高校大厦。福州市区现有

35、GSM 900 MHz 基站 198 个，GSM 1800 MHz基站也有 70 个左右（截至 1999 年底）。这些基站遍布在全市各主要商业区、住宅小区、行政办公大楼、学校以及邮电局（楼）等场所，基站与基站之间最小间距己小于 300m。因此，电波传播环境是错综复杂的。（2）优化的方法（2）优化的方法 根据福州市区的地理环境和基站分布情况，要得到真实的电波场强覆盖情况，需借助于场强测试仪进行现场实测（路恻）。优化时主要分高话务量密集区和中低话务量区两种情况进行：高话务量密集区的场强测试和优化高话务量密集区的场强测试和优化 所谓高话务量密集区是指福州市的五四路、东街口、五一广场等区域。这些区域每

36、平方公里的爱尔兰数一般在 120 以上（即 120Erlkm2）；场强值设置应下低于-65dB，以保证在高话务量区内的所有 GSM 手机都处在强场强覆盖状况。借助场强测试仪进行现场测试（包括室内、室外覆盖），重点了解并记录各基站覆盖区、重叠区、弱场强值区（小于-65 dB。尤其是小于-75 dB）分布情况。然后对这个区域内的场强值调整及优化。a.弱场强值区的调整及优化a.弱场强值区的调整及优化 主要是室内区域的调整及优化，因为电波穿过各种墙体进入室内约有 15 dB一 20dB 的衰减值，因此需加强室内区域的场强值。对建好且已投入使用的高楼大厦、宾馆（一般是三级以上）等如果在技术上可采取室内分

37、布系统的，应优先考虑建设室内覆盖点：如果在技术上不能采取室内分布系统的（有些物业管理部门不同意施工），则应考虑建设微蜂窝站点；对于在建或拟建的建筑物（尤其是高档大厦）应积极与业主联系，争取在建设阶段就布好室内分布系统。根据实际情况，对室内覆盖站可独立增加频点建站，也可利用原有室外站频点建站（通过天线分路器共享室外、室内载频）；可建成定向无线分布式的室内覆盖，也可建成全向式天线分布式的室内覆盖。以上是改善繁华地段弱场强值区的有效方法，解决得好一方面可以解决高层建筑干扰问题，另一方面可提高接通率，吸收话务量。目前在福州市区的省政府新大楼、省邮电管理局、省移动公司大厦、福州电信枢纽大楼、大利嘉城、双

38、子星大楼等基站均采用室内覆盖，在邮电公寓等基站建设了微蜂窝站。b.场强重叠区的调整及优化b.场强重叠区的调整及优化 场强重叠区主要是相邻多基站无线电波重叠覆盖区域。由于多基站的多扇区对某一特定区域进行无线电波重叠覆盖，必然使进入该特定区域的移动手机出现频繁切换。掉活率上升。因此，必须减少这类区域的重叠覆盖区域的面积。对场强重叠区的优化可考虑采用增大下倾角的方法或换成电调下倾角的天线，使覆盖重叠区减小，并减少干扰。通过调低周围相关基站的天线挂高、发射功率或使用更低增益（如 8dB）的无线等方法，也可改善场强重叠覆盖带卒的负面影响减少掉话率。目前在福州市的五四路、东街口、五一广场、三叉街等地段上的

39、基站就应降低天线高度或使用更低增益天线或调低基站输出功率。中低话务量区的场强测试和优化中低话务量区的场强测试和优化 所谓中低活务量区是指除了高话务量区外的其它区域，一般指福州市的二环路以外（行政区域划分的三、四级及以下的区域）。该区域场强值最低可放宽到-90 dB100 dB。借助场强测试仪进行现场测试（包括室内、室外覆盖），重点了解并记录各基站覆盖区、重叠区、弱场强值区（小于-90 dB，尤其是小于-100 dB）分布情况。然后对这个区域内的场强值调整及优化。由于这类区域场强重叠区并不像密集区域场强重叠区那样影响移动用户（掉话率），因此应把优化的重点放在改善弱场强值区，最简单、最直接的方法就

40、是增设室外基站，加大场强值，改善覆盖。总之，因预测不准确，对 GSM 基站进行调整优化，主要是通过增设室内站、微蜂窝站、室外站，调整基站无线参数以及发射功率等方法，改善无线电波的传播及覆盖，使区域内的无线覆盖更接近数学模式电波传播模型，为用户提供良好的通话质量。二、环境变化及其优化二、环境变化及其优化 1环境变化1环境变化 GSM 发展非常迅速，基站遍布城市各个角落与街道，另一方面城市的规划与建设不断地更新和发展，一座座高楼大厦拔地而起。这样，早先建设的基站在某扇区或多个扇区就有可能被后来建设的高楼所阻挡，基站电波传播环境急剧恶化，因此必须对基站进行优化，使基站的资源配置始终处于最优状态，产生

41、出最大经济效益。2采取的优化方法2采取的优化方法 （1）基站天线调整（1）基站天线调整 最有效且简单的办法是对基站天线进行调整，即把被阻挡的扇区天线移到该楼其它位置，避开阻挡建筑物，这种方法适用于无线及馈线调整相对比较容易的基站。例如 福州市电信枢纽 GSM 基站建设于 1995 年，当时该基站第一扇区（朝北面）没有阻挡物，但是在 1998 年城市规划中，位于该基站第一扇区的正前方新建了一座科技大厦，与枢纽大楼相隔不到 15 m，完全阻挡了枢纽站第一扇区的无线覆盖，该扇区话务量直线下降。为了使该扇区的资源能得到有效利用，优化时，对该扇区的两副收发分集接收天线作了及时调整，移到靠西面的北侧，避开

42、阻挡建筑物。（2）搬迁基站或扇区（2）搬迁基站或扇区 当天线及馈线调整较为困难且基站因阻挡，实际利用率大大降低时，可采用两种优化方法。优化方法之一，搬迁基站。当然采取这种方法，在人员、时间、资金等方面要付出代价，应慎重考虑，尽量少采用。优化方法之二，去掉被阻挡的扇区，在周围适当的区域内另设站点。城市中的重要基站往往处于城市的中心，而随着城市现代化建设步伐的下断加快，旧城改造、城市重新规划在所难免，基站所处的周围环境也处于不断更新和改变中。基站周围的无线电波环境也随之改变。因此对城市内基站进行优化应适应城市环境的改变。使无线电波处于较佳覆盖，资源配置处于较合理状态。值得一提的是上述调整是动态的而

43、不是静态的。三网络扩建及其优化三网络扩建及其优化 1网络建设的发展1网络建设的发展 在网络建设初期，往往把基站各相关的参数设置在有利于扩大基站覆盖面的位置上。随着 GSM 用户增多，网络下断扩建，基站越建越多，GSM 无线网络不断向小蜂窝-微蜂窝结构发展，原先的基站参数（如基站的输出功率、无线高度、无线增益、无线倾角等）设置已不适应现在无线网络的发展需要，必须进行调整。由这个因素引起的基站优化工作量最大，涉及面也最广，而且也是最迫切需要解决的问题，因为这直接关系到整个无线网络能否顺利扩容、增加无线网络容量、满足用户对 GSM 移动通信的需求等问题。2采取的优化方法2采取的优化方法 -这种因素引

44、起的基站优化可从两个层面进行：（1）对设在市内高层建筑上基站的优化（1）对设在市内高层建筑上基站的优化 毫无疑问，这类基站（一般是指天线离地挂高在 30m 以上）在 GSM 建设初期起到了重要的作用，在基站数不断增加的情况下，这类基站正面作用越来越小、反面作用越来越突出，它阻碍基站的进一步发展（建设、扩容），特别是给频率复用造成困难。-在对福州市内早期建设在高层建筑物上的一些基姑进行优化时。可采取以下方法：如果无线能降高的，就采取降低天线高度的办法，便于在其周围建设新基站，提高频率复用率。例如，目前福州市内的邮电公寓基站由原先天线挂在 14层屋面的 50mn 铁塔上，降到现今 14 层屋面上（

45、还是太高，优化时应调整到 8层外侧墙上）。如果无线不能降高或降高很困难的基站，有两种办法：a.对这些高层站使用的频率重新分配（规划），使之与大部分市内低层基站使用的频率不重复，形成福州市内高层建筑物群覆盖和低层建筑物群覆盖两个层面，例如福州市邮政大厦、江滨等基站可调整为高层覆盖区。b.由于市内高层站也不能设置太多，那样会浪费宝贵的频率资源，因此对一些多余的基站（特别是市中心、繁华地段的高层基站）则应拆除，像福州市闽江饭店基站就应拆除。（2）对设在低层建筑物上基站的优化（2）对设在低层建筑物上基站的优化 对这类基站（一般指10层以下民用住宅楼，天线离地挂高在15m30m之间），如果是基站无线覆盖

46、半径要求控制在 500m 左右时，这样的无线离地挂高是比较合适的。随着基站小区的不断分裂，小区半径间隔越来越小（已达到 300m，甚至更小）,这时就要对天线进行调整。由于对这类基站进行优化，主要是把基站无线覆盖小区半径控制在一个更小的范围内，因此，通常采用调整无线倾角的办法来加以控制。一方面，调整天线下倾角方法简单、施工方便、周期短，且又能使天线在干扰方向上的增益减小：另一方面无线下倾后，提高了本覆盖区内的信号强度，既改善了本覆盖区的场强，又增加了抗同频干扰的能力，因此能有效地对服务区进行控制。当通过调整天线倾角无法达到预期的目的时，就要通过更换小增益天线、调整基站的发射功率，或者降低天线的离

47、地高度等方法来控制小区信号强度。-在实际工程中对天线下倾角调整不是越大越好，这是因为随着天线下倾角的增大，水平方向传播特性图将变成扁平。一般下倾角超过 10，水平方向图就会出现失真。因而天线下倾角在 010之间选择较为合理。另外，有些厂家在设计天线时，把主瓣与旁瓣交界处的场强值设地成 0 dB，且天线内部本身又没有设置下倾角度，为了抑制该 0dB 场强值落在最想覆盖的基站小区内（造成近距离覆盖效果不好），因而无线下倾角至少也要下倾 12。如果运营商选择这类天线，则天线下倾角建议在 110之间选择为宜。当然，影响 GSM 基站通信质量的因素是非常复杂的，如智能跳频技术运用的好坏、配套传输和电源质

48、量稳定的情况、工程施工质量的好坏等因素都会直接影响到基站通信质量，限于文章的篇幅。这里不再一一论述。(四).移动通信基站的维护 移动通信系统中的基站主要负责与无线有关的各种功能，为 MS（移动台）提供接入系统的 UM 接口，直接和 MS 通过无线相连接，系统中基站发生故障对整个移动网的影响是很大的。引起基站故障的原因很多，但大多可归为以下四类：一.因传输问题引起的故障一.因传输问题引起的故障 移动通信虽属于无线通信，但其实际为无线与有线的结合体。移动业务交换中心（MSC）与基站控制器（BSC）之间的 A 接口以及基站控制器（BSC）与基站收发信台（BTS）之间的 ABIS 接口其物理连接均为采

49、用标准的 2.048MB/S 的 PCM数字传输来实现。另外基站的各部件的稳定工作离不开稳定的时钟信号，而基站的时钟信号是从 PCM 传输中提取的，爱立信的基站不提供外部时钟输入的端口,这些基站设备是基于采用传统的 PDH 组网方试而设计的。目前传输设备正从PDH向SDH逐步过度,而按照SDH的传输体制,由于指针调整的原因,其传送时钟是通过线路码传输,由分插复用器(ADM)专门的时钟端口输出。如果采用从 SDH 的随路码流中提取时钟的方法,将会带来诸如失步,滑码,死站的问题。如新桥站原采用爱立信 RBS200 设备，传输采用 SDH 系统，此站自开通以来一直不稳定，后经爱立信工程师到现场检查发

50、现为基站同步不好，建议采用 PDH 传输系统，或基站采用 RBS2000 设备，（RBS2000 对同步要求较 RBS200低），后用 RBS2000 设备替换原 RBS200 设备，基站工作正常至今。日常维护中经常有基站所有或部分载频不稳定，时而退服时而工作的现象，BSC 侧对 CF 测试结果为 BTS COMMUNICATION NOT POSSIBLE 或 CF LOAD FAILED。此类故障大都为传输不稳定有误码，滑码而引起的。当传输误码积累到一定时，BSC 无法对基站进行控制，数据装载，此时可在本地模式下通过 OMT 对 IDB 数据从新装载，复位后可恢复正常。二，因基站软件问题引