基站

基站

無線電台站的一種形式
基站即公用移動通信基站是無線電台站的一種形式,是指在一定的無線電複蓋區中,通過移動通信交換中心,與移動電話終端之間進行信息傳遞的無線電收發信電台。移動通信基站的建設是我國移動通信運營商投資的重要部分,移動通信基站的建設一般都是圍繞複蓋面、通話質量、投資效益、建設難易、維護方便等要素進行。随着移動通信網絡業務向數據化、分組化方向發展,移動通信基站的發展趨勢也必然是寬帶化、大複蓋面建設及IP化。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,其中特别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:基站收發台(BTS)和基站控制器(BSC)。
    中文名:基站 外文名: 用途: 英文名:Base Station 性質:固定高功率無線電發送機 分類:無線通信 有無輻射:有 提供支持:移動電話、路由器等

組成構成

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,其中特别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:基站收發台(BTS)和基站控制器(BSC)。

基站收發台

大家常看到房頂上高高的天線,就是基站收發台的一部分。一個完整的基站收發台包括無線發射/接收設備、天線和所有無線接口特有的信号處理部分。基站收發台可看作一個無線調制解調器,負責移動信号的接收、發送處理。一般情況下在某個區域内,多個子基站和收發台相互組成一個蜂窩狀的網絡,通過控制收發台與收發台之間的信号相互傳送和接收來達到移動通信信号的傳送,這個範圍内的地區也就是我們常說的網絡複蓋面。如果沒有了收發台,那就不可能完成手機信号的發送和接收。基站收發台不能複蓋的地區也就是手機信号的盲區。所以基站收發台發射和接收信号的範圍直接關系到網絡信号的好壞以及手機是否能在這個區域内正常使用。

基站收發台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,實現手機通信信号的收發與移動平台之間通過空中無線傳輸及相關的控制功能。收發台可對每個用戶的無線信号進行解碼和發送。

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号發送;收全向自然就是個方位的接收信号了;定向的意思就是隻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。

由于信号傳輸到基站時可能比較弱,并且有一定的信号幹擾,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。輸入的高頻信号經放大後送入第一變頻器,由變頻器提供的第一本機振蕩信号頻率為766.9125-791.8875MHz,下變頻後,産生123.1MHz的第一中頻信号。第一中頻信号經放大、濾波、混頻後,産生第二中頻信号(21.3875MHz),它經過放大、濾波後送到中頻集成塊。由中頻集成塊(包含第二中頻信号放大器、限幅器和鑒頻器)産生的音頻輸出信号和接收信号強度指示信号(RSSI)送到音頻/控制闆,在音頻信号控制闆内,由分集開關不斷地比較奇數和偶數信号,并選擇其中的較強信号,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的載頻信号與168.1MHz的已調信号,分别經濾波進入雙平衡變頻器,并獲得頻率為935.0125-959.9875MHz的射頻信号,此射頻信号再經濾波和放大後進入驅動級,驅動級的輸出功率約2.4W,然後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号加以穩定再發送出去,這樣可有效地減少或避免通信信号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号放大到10W,不過這也依據實際情況而定,如果小區發射信号半徑較大,也可采用25W或40W的功放模塊,以增強信号的發送半徑。

基站控制器

基站控制器包括無線收發信機、天線和有關的信号處理電路等,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)。一個基站控制器通常控制幾個基站收發台,通過收發台和移動台的遠端命令,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号通道,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,還對本控制區内移動台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号收發範圍時,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,然後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内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。交換網絡将完成接口和接口之間的64kbit/s數據/話音業務信道的内部交換。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)與收發台相連,構成一個簡單的通信網絡。

在整個蜂窩移動通信系統中,基站子系統是移動台與移動中心連接的橋梁,其地位極其重要。整個複蓋區中基站的數量、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。

工作原理

基站的主要功能就是提供無線複蓋,即實現有線通信網絡與無線終端之間的無線信号傳輸。所以基站在通信網絡中的位置如下圖所示。

前向信号傳輸流程如下:

1.核心網側的控制信令、語音呼叫或數據業務信息通過傳輸網絡發送到基站(在2G、3G網絡中,信号先傳送到基站控制器,再傳送到基站)。

2.信号在基站側經過基帶和射頻處理,然後通過射頻饋線送到天線上進行發射。

3.終端通過無線信道接收天線所發射的無線電波,然後解調出屬于自己的信号。

反向信号傳輸流程與前向流程方向相反,但原理相似。

每個基站根據所連接的天線情況,可以包含有一個或多個扇區。基站扇區的複蓋範圍可以達到幾百到幾十千米。不過在用戶密集的地區,通常會對複蓋範圍進行控制,避免對相鄰的基站造成幹擾。

基站的基帶和射頻處理能力,決定了基站的物理結構由基帶模塊和射頻模塊兩大部分組成。基帶模塊主要是完成基帶的調制與解調、無線資源的分配、呼叫處理、功率控制與軟切換等功能。射頻模塊主要是完成空中射頻信道和基帶數字信道之間的轉換,以及射頻信道的放大、收發等功能。

基站建立

工作程序

(1)、已獲權運營的移動通信經營者在設置或增設移動通信基站時,要先填寫《公用移動通信基站站址認定審批表》。

(2)、市無委辦在十五日内對遞交的《公用移動通信基站站址認定審批表》予以答複,同意設置時,核發《公用移動通信基站選址認定書》。

(3)、運營單位建站後,即應報環保局申請《電磁輻射環境合格證》。環保局應在三個月試運期内測試,經驗收後,核發《電磁輻射環境合格證》。

(4)、設台單位憑《公用移動通信基站選址認定書》、《台站技術資料表》、《電磁輻射環境合格證》申辦電台執照。

法律依據

《中國人民共和國無線電管理條例》、《中華人民共和國電信條例》分别從無線電管理、電信設施的角度對基站設置、保護等問題作了較原則的規定,如:《電信條例》中第四十七條規定:"基礎電信業務經營者可以在民用建築物上附挂電信線路或者設置小型天線、移動通信基站等公用電信設施,但是應當事先通知建築物産權人或者使用人。"這為電信業務經營者在民用建築物上設置基站提供了法律依據。

對基站的設施有哪些法律保護措施?

按照《中國人民共和國無線電管理條例》、《中華人民共和國電信條例》和《上海市公用移動通信基站設置管理辦法》的規定,任何組織和個人不得阻撓經營者依法從事基站的設置和維護,違反規定損害基站設施或者妨害移動通信暢通的,應當恢複原狀或者予以修複,并賠償由此造成的經濟損失。

基站天線

1、寬頻段闆狀基站天線

2、雙頻段闆狀基站天線

3、三頻段闆狀基站天線

4、3G單頻段闆狀天線

基站定位

CPS(GSM)GPS+GPRS

工作原理:直接利用網絡基站發出的代碼信息定位利用衛星發出的定位信息由GSM網絡傳到監控。

信息流向:基站+路标---車輛---監控中心衛星—車輛—GSM網絡---監控中心。

傳輸媒介:自身所發出無線指令借助GPRS網絡,

中心和車載直接聯線。

系統容量:由GSM運營網絡容量決定,容量無限制。

複蓋範圍:GSM網絡複蓋的全國範圍自動漫遊GSM網絡複蓋的全國範圍自動漫遊。系統可靠性好,不易受外界各種因素幹擾.隻要手機收得到地方均能定位報警易受天氣、建築物、地形等外界因素幹擾。中心收到要有兩個前提:有衛星信号和手機信号,系統結構手機基站定位、手機GSM短信通訊衛星定位、手機GPRS在線通訊

系統獨立性GSM單一,自身獨立完成通訊功能還依靠GPRS。

性能價格比系統投入少,充份發揮其功能投入也低,單機稍高,使用費用。

一般定位精度:結合路标最高可小于50米,最低1000米,一般5-80米,偶爾有漂移現象。

特點

(1)定位數據庫在各營運中心,易改,費用低。

(2)由于5個基站定位,比移動本身定位要高,一台電腦上網,電子地圖和軟件安裝就可以運作。

(3)不受車輛樹林限制,費用低。

應用事例私家車(防盜報警)、租賃車(跟蹤定位)、公司車輛(防盜調度)運鈔車、營運車(實時跟蹤)、出租車(電召服務)、公交系統調度。

總結:CPS技術大體和GPS一樣,GPS接收衛星定位,CPS接收手機基站定位,兩者都要通過公衆網GSM/GPRS傳輸;GPS要比CPS定位準确度要好一點,但車輛防盜CPS定位已綽綽有餘了,CPS在防盜、防破壞、減少盲點功能要比GPS好。

基站維護

目前,小靈通用戶的主要感知從原先的對複蓋範圍的要求轉移到對信号穩定的要求。在從2007年第一季度的PHS信号類可以看出,除需優化部分占5%以外,其餘95%主要是由于設備故障尤其是小靈通基站故障而引發的用戶感知下降。

(1)目前各地對于基站故障處理及時率始終停留在一般的“現場看、現場查”的水平,對故障基站的必備相關參數知之甚少(如是否要帶梯子、和誰聯系上樓等等),不能做到“先了解、後查修”,造成故障基站查修時間過長;對于同時多發基站故障,不能夠采用集中資源優先處理、針對性處理等措施來保障話務高的基站恢複運營,造成該重要基站維修時間較長而影響了該基站複蓋區域下的很多用戶的感知。在對2006年最後一個季度的故障處理調查中顯示,基站故障處理及時率最高僅為98.76%。

(2)對于基站基礎維護工作周期、項目一概而論、不分等級,無差異化、針對性的維護,造成重要基站的巡檢周期過長、巡檢内容過于簡單,為重要基站日後出現告警而影響大批客戶埋下了故障隐患。

(3)加強并完善基站基礎維護,從維護周期和維護項目上做到分等級基站維護的針對性和差異性,盡可能排除基站故障隐患;

(4)創新維護辦法改善生産力,提高基站故障處理效率,有效降低因基站故障造成的用戶感知的比例。

基站輻射

移動通信事業的發展日新月異,用戶規模飛速擴張,僅廣東省的手機用戶就已突破6000萬。為了保障移動通信的順暢和實現無縫隙複蓋,電信運營商有時需要在通話需求量較大的寫字樓、居民區增建移動通信基站。

移動通信基站是否會帶來輻射污染?是否會對人體的健康造成危害?為幫助廣大讀者更深入地了解移動通信基站輻射問題,作為高科技的産物之一,移動通信技術對于普通大衆來說是陌生的。而對于移動通信的認知的匮乏,正是基站輻射恐懼産生的根源。再加上學術界不可避免地存在一些争議,國内外媒體又有一些聳人聽聞的報道,以緻在民衆中引起了一些莫名的恐懼和抵觸心理。

每時每刻都生活在電磁輻射中,但隻有電磁輻射超過一定的頻率和功率造成“電磁污染”,才會對人體産生危害。電場和磁場的交互變化産生電磁波,電磁波向空中發射或彙聚的現象,叫電磁輻射。

其實,人類每時每刻都生活在電磁輻射環境中。因為地球本身就是一個大磁場,它表面的熱輻射和雷電都可産生電磁輻射,太陽及其他星球也從外層空間源源不斷地産生電磁輻射。電磁輻射雖然普遍存在,但絕大多數情況下并不可怕。當電磁輻射能量(其大小用場強度表示)被控制在一定限度内時,它對人體、有機體及其他生物體是有益的,它可以加速生物體的微循環、防止炎症的發生,還可促進植物的生長和發育。

電磁輻射是否對人體有害主要取決于兩個因素:一是看電磁輻射頻率的高低,二是看電磁輻射功率的大小。隻有當這兩個因素超過一定的允許值而造成輻射污染時,才有可能會對人體帶來負面影響。因此,電磁輻射還不能直接等同于電磁污染,更不能直接與人體健康直接挂鈎。

基站的輻射頻率約為900兆赫茲,與電視的輻射頻率基本相當。其發出和接收的功率隻有十幾二十毫瓦,不足以構成輻射污染。那麼,生活和工作的環境中哪些地方的電磁輻射比較大呢?

這主要有:

(1)電腦0.6-1.5米的距離内;

(2)居室中電視機、音響等家電比較集中的地方;

(3)工、科、醫電氣設備及VDT周圍;

(4)高壓輸變電線路及設備周圍。

移動通信基站雖然也是通過電磁波傳遞信息的,但是與電腦、家電和專業電氣設備等相比,基站并不屬于較強輻射源之一。特别是基于數字技術運用,現代移動通信輻射強度得到了進一步的控制。

中國的移動通信基站标準主要參照國家環保局和衛生部頒發的《電磁輻射防護規定》與《環境電磁波衛生标準》。具體而言,國家标準要求電場強度小于12伏/米或者說功率密度每平方厘米小于40微瓦。與歐美發達國家相比,這一标準要嚴格得多。

而移動通信基站的輻射頻率約為900兆赫茲,與電視的輻射頻率基本相當。移動通信采取的是微蜂窩技術,無論是發出還是接收的功率都非常低,隻有十幾毫瓦、二十幾毫瓦的能量級,完全不足以造成輻射污染。

基站差别

TD-SCDMA與WCDMA和cdma2000相比,具有如下的特點和優勢:

(1)頻譜利用率高:TD-SCDMA采用TDD方式和CDMA和TDMA的多址技術,在傳輸中很容易針對不同類型的業務設置上、下行鍊路轉換點,因而可以使總的頻譜效率更高。

(2)支持多種通信接口:TD-SCDMA同時滿足Iub、A、Gb、Iu、IuR多種接口要求,基站子系統既可作為2G和2.5G的GSM基站的擴容,又可作為3G網中的基站子系統,能同時兼顧的需求和未來長遠的發展。

(3)頻譜靈活性強:TD-SCDMA第三代移動通信系統頻譜靈活性強,僅需單一1.6M的頻帶就可提供速率達2M的3G業務需求,而且非常适合非對稱業務的傳輸。

(4)系統性能穩定:TD-SCDMA收發在同一頻段上,上行鍊路和下行鍊路的無線環境一緻性很好,更适合使用新興的"智能天線"技術;利用了CDMA和TDMA結合的多址方式,更利于聯合檢測技術的采用,這些技術都能減少了幹擾,提高系統的性能穩定性。

(5)與傳統系統兼容性好:TD-SCDMA支持現存的複蓋結構,信令協議可以後向兼容,網絡不必引入新的呼叫模式,能夠實現從現存的通信系統到下一代移動通信系統的平滑過渡。

(6)系統設備成本低:TD-SCDMA上下行工作于同一頻率,對稱的電波傳播特性使之便于利用智能天線等新技術,這也可達到降低成本的目的;在無線基站方面,TD-SCDMA的設備成本也比較低。

(7)支持與傳統系統間的切換功能:TD-SCDMA技術支持多載波直接擴頻系統,可以再利用現有的框架設備、小區規劃、操作系統、賬單系統等,在所有環境下支持對稱或不對稱的數據速率。

當然,與前兩種标準相比,尤其是與WCDMA比起來,TD-SCDMA也有“尚顯稚嫩”的地方。比如,在對CDMA技術的利用方面,TD-SCDMA因要與GSM的小區兼容,小區複用系數為3,降低了頻譜利用率。又因為TD-SCDMA頻帶寬度窄,不能充分利用多徑,降低了系統效率,實現軟切換和軟容量能力較困難。另外,TD-SCDMA系統要精确定時,小區間保持同步,對定時系統要求高。而WCDMA則不需要小區間同步,可适應室内、室外,甚至地鐵等不同的環境的應用。另外,WCDMA對移動性的支持更加優質,适合宏蜂窩、蜂窩、微蜂窩組網,而TD-SCDMA隻适合微蜂窩,對高速移動的支持也較差。

未來發展趨勢

傳統模拟無線電系統的基帶處理、上/下變頻等功能全部采用模拟方式實現。而随着SDR(SoftwareDefinedRadio,軟件所定義的無線設備)的發展,基站的許多功能都采用軟件來實現。SDR的發展促使了基站的基帶模塊和射頻模塊也開始采用通用的硬件結構,即基帶單元BBU和遠端射頻單元RRU,通過運行不同版本的軟件,實現對各種無線制式的支持。

基站作為無線通信中的核心設備,正在向着更小的體積、更多的頻段支持、全IP化的網絡架構、更綠色環保的發射功率等方向不斷發展。在不久的将來,基站可能會變成更加普通的一個單元融入我們的生活,而不再引起人們的恐懼。

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