移动通信课程讲义 - 图文

移动通信课程讲义

第一部分、移动通信的基本概念 一、特点：

1．无线电波传播环境复杂

2．移动台工作时经常受到各种干扰 3．通道容量有限 4．通信系统复杂 二、发展阶段：

1、模拟（大哥大,贵，信号差）

2、2G数字（便宜、通话质量改善） 3、2.5G数字（可以上网了）

4、3G数字（上网速度大大加快） 第二部分 移动通信的主要技术 一、数字调制技术

概念：给原始的信号（基带信号）加上一个高频载波，使其随着基带信号的变化而变化，就变成了已调信号（频道信号），这就叫调制。在接收端会有对应的解调。

GSM系统一般的调制方式为高斯最小移频键控法。 二、信源编码

信源编码主要完成两大任务：第一是将模拟信号转换成数字信号（也就是实现模拟信号数字化），第二是实现数据压缩。一般就是指PCM。

三、信道编码

信道编码将信源编码的码型变换成适合于信道传输的形式。即加入纠错码。 四、多址技术

多址传输是指在一个信息传输网中不同地址的各用户之间通过一个共用的信道进行的传输，其理论基础仍然是信号分割理论。 多址传输方式也分为频分多址传输（FDMA）、时分多址传输（TDMA）和码分多址传输（CDMA）等几种 FDMA——————根据用户频道的不同，来区分不同用户。

TDMA——————根据用户所占时隙的不同，来区分不同用户。

CDMA——————根据用户所用伪随机码的不同，来区分不同用户。 五、分集接收技术 为了克服多径衰落。

单极化天线一扇区安2个接收天线。（空间分集） 双极化天线一扇区安1个。（极化分集） 六、多信道共用技术

? 任何一个小区内的移动用户可选取小区内的空闲信道，所有信道对用户共用。 ? 很明显，多信道共用技术提高了频率的利用率。 ? 爱尔兰呼损率表

第三部分、移动通信的网络结构

一、大区制采用单无线小区结构，即采用一个基站覆盖某一范围的用户服务区。通常在25～200W之间。覆盖区域半径一般为25～50km，用户容量为几十到几百个。

? 优点：组成简单，投资少，见效快。

? 缺点：服务区内的所有频道（一个频道包含收、发一对频率）的频率都不能重复，频率利用率和通信容量都受到了限制。 ? 适用范围：主要用于专网或用户较少的地域 二、小区制

? 小区：把整个服务区域划分为若干个无线小区（cell)，每个小区分别设置一个基站。半径2至20km，小的1至3km、500m. ? 功率：5至20W.

? 基站作用：负责本区移动通信的联络和控制，又可在移动业务交换中心（ＭＳＣ）的统一控制下，实现小区之间移动用户通信的转接，以及移动用户与市话用户的联系。

基站覆盖区面积越大，通信容量越小，频率利用率越低。

三、同频复用

? 每个小区原则上可以分配不同的频率，但这样做需要大量的频率资源，且频谱的利用率低，为了提高频谱利用率，减少对频率资源的需求，在用户服务区内，需将相同的频率在相隔一定的小区中重复使用，只要使用相同频率的小区（同频小区）之间干扰足够小即可。因此，小区制的频率利用率高。一般把使用一套频率的几个小区称为一个簇或小区群。 上述这种重复利用相同频率的技术称为同频复用。 四、信道的指配和信令

柔性配置法即指各个基站先用等频距配置法得到频道，在某些基站留有一些预留频道，这样就可应付局部业务量的变化，这是一种很实用的方法。

? 信令；在移动通信网中，除了传输用户信息（如话音信息）之外，为使全网有秩序地工作，还必须在正常通话的前后和过程中传输很多其它的控制信号，诸如一般电话网中必不可少的摘机、挂机、空闲音、忙音、拨号、振铃、回铃以及无线通信网中所需的频道分配、用户登记与管理、呼叫与应答、过区切换和发射机功率控制等等信号。这些与通信有关的一系列控制信号统称为信令。

? 因此，信令可看作是整个通信网络的神经中枢，其性能在很大程度上决定了一个通信网络为用户提供服务的能力和质量 ? 网络信令称为7号信令系统（SS7）。 五、交换中心系统组成

六、接口：

? Um：移动台与基站收发信机之间的无线 接口，也称无线接口或空中接口。 ? Sm：用户与移动网之间的接口，也称人 机接口。在移动设备中包括键盘、 液晶显示以及实现用户身份识别 功能的部件(SIM卡)。

? A接口：基站与移动交换中心之间的接口， 此接口所传递的主要信息有基 站管理、呼叫处理与移动特 性管理等。

? A-bis：基站控制器(BSC)与基站收发信机 (BTS)之间的接口。此接口支持所 有向用户提供的服务，并支持对

BST无线设备的控制和对无线资源 的分配。

六、移动通信的电波传播与干扰 无线电波是电磁波的一种。

人耳能听到的声音频率在20Hz～20KHz之间，称之为音频，声音的传播速度为340m/s，受环境影响较大，衰减很快，所以不能传送到很远的地方。

电磁波频率高，传播速度与光速一样，可达3×108m/s，具有较强的辐射力和较长的传播距离。

如果将声音通过话筒转换成电信号，装载到具有强辐射力、波长短、频率很高的电磁振荡波上，然后借助天线发射出去。经这样装载的声音就可以传播得很远。

一般我们把音频信号叫做调制信号。将发射机中的振荡电路产生频率很高的电磁振荡，称为载波。音频信号加到“载波”的过程叫做调制，经过调制后的高频振荡信号叫已调信号。已调信号是装载有信息的无线电波，通过天线辐射出去，这种传播信息的方式称为无线电通信。无线电通信就是不用导线的通信。 电磁波是无线通信的载体。 1、无线电波的传播方式

无线电广播采用垂直极化波（电场方向垂直地面）； 电视采用水平极化波（电场方向与地面平行）；

卫星通信采用平面圆极化波（电场振幅不随时间变化，方向以等角速度旋转）。 移动通信以直射和反射为主。 2、衰落

衰落是指信号强度变弱。

快衰落：移动台快速移动造成的衰落。 慢衰落：建筑物的阴影效应，遮挡。

多径衰落：它是由于移动体周围的局部散射体引起的多径传播，使到达接收机输入端的信号相互叠加，其合成的信号幅度表现为快速起伏变化。分集技术就是针对它。 3、干扰

同频 邻频 互调

第七部分、GSM和CDMA移动通信系统 GSM CDMA 多址技术 先频分为124个频道，在时先把信号扩频100倍以上，分为8个时隙 再加入伪随机码 见第三部分 与GSM类似 网络结构 特点 ? 抗干扰能力强！ ? 系统容量大！ ? 保密性极强！ 200mW 绿色手机 手机 600mW 第八部分、RBS2000基站系统 一、基本概念

爱立信GSM基站分为RBS200和RBS2000系列，RBS200是第一代基站产品，RBS2000是目前广泛使用的第二代基站产品，它是一个家族系列，包括广域覆盖、宏蜂窝覆盖、微蜂窝覆盖的基站，适用于GSM900、GSM1800、GSM1900的室内和室外机。 基站系统（BSS）由两部分组成。即无线基站（RBS）和基站控制器（BSC）。

在GSM系统中，基站控制器（BSC）担负着基站控制和话务集中的功能；无线基站（RBS）担负着无线覆盖和话务交换的功能。

RBSBSC/TRCRBSMSCTRCBSCSSBSS

? 上图中的TRC是指负责话音信号码速变换和数据信号速率变换的设备。TRX单个收发信机。TRU是指载波块（硬件）。 ? 总结：基站系统里的组成有两大部分：BSC与RBS。 ? 其中BSC里可能包含了TRC。

? RBS里包含TRI（接口设备）与BTS。

? BTS就是收发信机子系统(又叫TRS).其中TRS包括收发信机组(TG)和本地维护终端。多个 TRX构成TG。

? MSC与BSC之间的接口是开放性的接口，称为A接口，所以不同厂家的产品都可以互联。BSC与RBS之间的接口是非标准接口，称为Abit接口。不同厂家不能互联。

? 在基站系统中，BSC起控制作用是核心。TRC负责话音速率和数据速率。RBS负责与MS无线通信及通过天线进行无线的覆盖。 RBS的容量

? 室外RBS应支持以下容量

? 全向RBS应支持以下配置:1-3个TRX及2个2Mbit/s端口

? 扇区RBS应支持以下配置: 两扇区BTS,1+1个TRX至2+2个TRX及2个2Mbit/s端口. 三扇区BTS,1+1+1个TRX至2+2+2

个TRX及2个2Mbit/s端口

二.RBS2202

（1）分配交换单元（DXU，Distribution Switch Unit）

DXU是RBS2000的中央控制单元，它具有分配交换的功能；也是BTS面向BSC的Abit接口 （2）无线收发单元（TRU）

? 软件上可大致分为两类：发信模块和收信模块。 发信模块执行信号的调制与放大，并有一个监测功能。 收信模块执行信号的接受与解调功能。

注：2000系列基站可以在TRU内部进行网络测试，测试收发信息的误码率。 硬件上可分为N个载波块，与RBS最大载波数容量相对应。 （3） 合成和分配单元（CDU）

? CDU是TRU和天线系统的接口，它允许几个TRU载波块连接到同一天线（GSM多频天线） 。它合成几部发信机来的发射信号和分配接收信号到所有的收信机，在发射前和接收后所有的信号都必须经过滤波器的滤波。 （4） 能源环境控制单元（ECU，Energy Control Unit） ECU控制和监视电源设备及调整机架内的环境设备。 （5）电源侍服单元（PSU，Power Supply Unit） PSU把230VAC变换为+24VDC。

基站操作维护软件OMT ? OMT软件功能介绍：

? 1、IDB（智能数据库）的操作 ? 2、外部告警设置

? 3、PCM网络参数设置 ? 4、智能天线系统参数设置 ? 5、硬件故障监控与定位

九、无线基站维护 一、选址与安装

? 站址的选择应根据站点布局图进行。首先站址要初选经过房主的同意后，再进行现场勘查，确定站址条件是否满足建站条件，

最后再确定站址。 1、站址设计

初选站址时应考虑到以下基本要求： （1）交通方便，市电可靠，环境安全。

（2）首先选择的站址应保证用户密度大的地区有良好的覆盖。 （3）站址位置不能大于基站布局图半径的四分之一，以便规划。

（4）在勘测市区基站时，对于小蜂窝区（R=1-3km)基站要选高于建筑物平均高度但低于最高建筑物的楼房作为站址；对于微蜂窝区基站则选低于建筑物平均高度的楼房设站。

（5）市区基站应避免天线方向与大街方面一致而造成对前方同频基站的严重干扰；也要避免天线前方近处有高大楼房反射后干扰后方的同频基站。

（6）避免在高山上设站，避免在树林中设站，高于树冠。 （7）对于大楼建站有以下条件： A.楼面负荷

B.楼顶有安装天线的场所 2、现场勘查

基站选址时一般要做现场测试。做现场场强测试时，需要在基站位置设置一个简易的测试发射机，然后利用路测设备对基站附近地区的信号场强进行测量。路测设备通常包括一个测试手机、一个GPS、一台装有测试软件的计算机。结合数字化地图对路测数据进行后台分析，并与理论值相比较，得出的场强差值可为路径损耗参数的调整做出参考。另外，由于现有的网上已有很多基站，通过分析路测数据，还可得出各无线区的边界线。这样做可以在扩容前修正新建站位置、小区范围以及系统结构。 3、机房安装

机房内一般安装有BTS、电力设备、传输设备和蓄电池等。当BTS容量大时，各种设备要分别安装于各自的机房内，对于容量不大的BTS，可将以上设备安装在同一机房内，以减少建筑面积和便于维护管理，并采用免维护蓄电池。 二、GSM基站覆盖设计

? 按照市区的话务密度可分为：1商业区2宾馆、写字楼、娱乐场所 3、经济开发区 4、住宅区、工业区、文教区

? 一般来说 1 2类应设三小区基站，半径取0.5-1KM 3类区也应设三小区基站，半径取1-2KM 4类区可设三小区基站或全向站，半径2-4KM。 主要公路上设二小区基站，站间距离15-25KM。

三、基站的天线系统 1、天线的基础知识 天线的性能指标 （1）天线的增益

天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。 （2）天线的方向

天线的方向性是指天线向一定方向辐射或接收电磁波的能力。天线方向性的获得是通过天线内部加反射板或振子叠放而实现的。 （3）输入阻抗

天线馈电端感应的信号电压与信号电流之比称为天线的输入阻抗。输入阻抗分电阻分量和电抗分量。输入阻抗的电抗分量会减少从天线进入馈线的有效信号功率，所以，最理想的情形是天线输入阻抗是纯电阻（50欧姆）且等于馈线的特性阻抗，这时馈线终端没有功率反射，馈线上没有驻波，天线的输入阻抗随频率的变化比较平缓。

移动通信系统中通常在发射机与发射天线间、接收机与接收天线间用传输线连接，要求传输线与天线的阻抗匹配，才能以高效率传输能量；否则，效率不高，必须采取匹配技术实现匹配。 （4）驻波比

驻波比用来表述端口的匹配性能。

驻波比之值在1到无穷大之间。驻波比为1表示完全匹配；驻波比为无穷大表示全反射，即完全失配，在移动通信系统中，一般要求驻波比小于1．5。 （5）天线倾角

天线下倾是常用的一种增强主服务区信号电平，减小对其他小区干扰的一种重要手段。通常天线的下倾方式有机械下倾、电子下倾两种方式。机械下倾是通过调节天线支架将天线压低到相应位置来设置下倾角；而电子下倾是通过改变天线振子的相位来控制下倾角。

（6）分集接收

在移动通信网络中一般使用极化分集（45°双极化）和空间分集（垂直极化）。 市区用双极化（1跟）。农村用垂直单极化（9跟）。 2、天线的选取

全向天线在移动通信系统中一般应用于郊县大区制的站型，覆盖范围大。

定向天线的水平和垂直辐射方向图是非均匀的

常用于扇形小区，也称扇区天线，辐射功率或多或少集中在一个方向。 智能天线

利用数字信号处理技术，产生空间定向波束，使主波束对准用户信号到达方向，旁瓣或零点对准干扰信号到达方向，充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰。

作用：有效降低同频干扰、多址干扰，在保证服务质量的前提下增加系统容量 但不具有抗多径衰落的能力 。

小结：全向天线在移动通信系统中一般应用与郊县大区制的站型，覆盖范围大 。

? 定向天线在移动通信系统中一般应用于城区小区制的站型，覆盖范围小。一般在市区选择水平波束宽度B为65°的天线，在郊区可选择水平波束宽度B为65°、90°或120°的天线 。机械天线，即指使用机械调整下倾角度的移动天线。机械天线调整天线下倾角度非常麻烦，一般需要维护人员爬到天线安放处进行调整 。

? 电调天线，即指使用电子调整下倾角度的移动天线。电子下倾的原理是通过改变共线阵天线振子的相位，改变垂直分量和水平分量的幅值大小，改变合成分量场强强度，从而使天线的垂直方向性图下倾。 --- 在基站密集的高话务地区，应该尽量采用双极化天线和电调天线；

--- 在边、郊等话务量不高，基站不密集地区和只要求覆盖的地区，可以使用传统的单极化天线和机械天线。

3、天线安装规范

为充分利用资源，实现资源共享，一般采用天线共塔的形式 如何安装才能尽可能地减少天线之间的相互影响？ 工程中一般用隔离度指标来衡量

（1）通常要求隔离度至少大于30dB，需使天线垂直隔离或水平隔离 （2）垂直安装比水平安装隔离度更大，相同距离效果更好。 1.天线支架的安装

在实际情况中，只有铁塔平台的天线安装涉及到天线支架的安装和调整问题，屋顶天线的安装则不涉及天线支架调整（一般用抱杆） ? 天线支架安装时注意：

? 支架安装平面和桅杆应与水平面严格垂直

? 支架伸出铁塔平台时，应确保天线在避雷针保护区域内，同时注意与铁塔的隔离 ? 避雷针保护区域为避雷针顶点下倾45°角范围内 ? 支架与铁塔平台间的固定应牢固、安全 ? 但不固定死，利于优化时天线的调节

? 支架伸出平台时，应考虑支架的承重和抗风性能

? 支架的安装方向应确保不影响定向天线的收发性能和方向调整 ? 如有必要，做些吊装措施，避免日久天线支架变形

2.天线安装

（1） 全向天线的安装

? 安装：

a.安装时天线馈电点朝下，安装护套靠近桅杆，护套顶端应与桅杆顶部齐平或略高出桅杆顶部，以防止天线辐射体被桅杆阻挡 . b.用天线固定夹将天线护套与桅杆两点固定，松紧程度应确保承重与抗风，且不松动，也不过紧，以免压坏天线护套

? 注意（桅杆上安装）：

? 检查全向天线的垂直度

? 检查全向收发天线的空间分集距离 一般要求大于4米

? 尽量避免铁塔对全向天线在覆盖区域的阻挡

? 全向天线的塔侧安装时，为减少天线铁塔对天线方向图的影响，原则上天线铁塔不能成为天线的反射器

（2） 定向天线的安装

? 安装及注意：

? 按照工程设计图纸确定天线的安装方向

? 在用指南针确定天线的方位角时要远离铁塔，避免铁塔影响测量的准确度 ? 方位角误差不能超过±5°

? 用角度仪调整天线的俯仰角，俯仰角误差不能超过±0.5° ? 检查收发天线的空间分集距离，有效分集距离要大于4米

? 对传统垂直单极化天线，由于天线间（RX-TX,TX-TX）隔离度（≥30dB）和空间分集技术的要求，一般垂直距离约为50cm，水平距离约为4.5m，须扩大安装平台； ? 对于±45°双极化天线，由于极化正交性可以保证两副天线间隔离度要求，空间间隔仅需20～30cm，可不建铁塔，只需架一根直径20cm的铁柱，按相应覆盖方向固定即可

总结--- 离开铁塔平台距离： >1M --- 天线间距：

? ---垂直距离约为50cm

? --- 同一小区分集接收天线： >3M ? --- 全向天线水平间距： >4M ? --- 定向天线水平间距： >2.5M ? --- 不同平台天线垂直间距： >1M

? --- 收发天线除说明书特别指明不可倒置安置。 ? --- 处于避雷针保护范围内。

? --- 天线方位：对于定向天线，第一扇区北偏东60度，第二扇区正南方向，第三扇区北偏西60度。 ? --- 天线倾角：保证天线实际倾角符合SE设计要求，误差小于2度。

? --- 天线垂直度：除有天线倾角的基站外，保证天线的垂直度不大于2度。

3、移动通信系统天线参数调整 ? 天线高度的调整 ? 天线俯仰角的调整 ? 天线方位角的调整 ? 天线位置的调整 四、天馈系统的维护

? 天线数据测量 ? 天线端的处理 ? 馈线两端标识检查 ? 馈管长度测量 ? 馈管卡子检查 ? 馈线整理

? 跳线及馈管接头检查 ? 扎带检查 1、天线数据测量

? 天线数据是网优部门进行调整的原始数据支撑，测量和记录时必须保证其准确性，天线方位角的允许偏差为±5°，天线俯仰角允许偏差±0.5°。全向天线水平间距必须大于4米，所有天线对地最小距离必须大于4米。 ? 检查数量：全部

检查方法：目测、俯仰角测试仪、罗盘。

? 俯仰角的测量：检测员携带测量工具上塔后，首先系好安全带，做好保护措施，在测量时，应保持身体的稳定性，将坡度仪与天线背面紧贴一起，保持坡度仪与天线的垂直水平，然后将水准气泡微调到中间查看对应的数据，并记录到维护日记本上。 2、天线端的处理

? 巡检要点：必需保证天线设备与天线支架的连接可靠 ? 保证其外观的整洁、完好、保证其与主馈线连接可靠。 维护步骤： ? （1）、检测员需对每一扇区的天线进行表面检查和清洁处理如发现由异常且无法修复的现象需立即报告给移动相关部门。

? （2）、需对天线支架与天线设备的连接进行可靠性检查和处理、需对天线与主馈线间的连接进行可靠性检查与处理。 ? 重点检查部位

? 维护人员上塔后，首先对天线进行整体的检查，查看是否有异常情况，如果存在异常应现场进行整改，现场无法整改需上报移动相关部门，其次对天线的抱箍进行检查，查看螺栓是否单帽，锈蚀、有无松动现象及支架抱箍连接可靠性等，最后对天线下端或中部）小跳线与主馈线连接头头进行防渗水、防老化、防松动检查

? 天线表面整体清洁、完好;天线抱箍螺栓无锈蚀、松动现象;平台支架U型抱箍连接可;设备与主馈线连接可靠。

3、馈线两端标识检查

? 馈线两端标识的检查是网络维护和优化的必要措施，保证扇区与馈线连接的标识正确，对于故障排除的及时性、判断故障馈线的正确性有很大的帮助

? 具体维护或检查步骤：检测员（一般两人同时进行）从上至下或从下至上的对馈线进行摸底检测，如从上至下，查看一扇区天线（另外一人就查看二扇区）相连的馈线连入到机房后是否对应的接入一扇区的载频上，如不符，应现场通知移动监控中心，将扇区锁掉，然后将馈线进行正确的连接。 ? 检查数量：全部 检查方法：目测 4、馈管长度测量

? 巡检要点

? 馈管长度测量是网优部门进行下阶段调整时的数据支撑，比如：新增扇区、全改定或者是当前使用的馈线发生故障需更换时直接就可以从数据库中调出，免去再去测量的时间，提高了工作效率，同时也可以有效的避免馈管使用中形成的浪费

? 维护步骤

? 检测员与巡视员进行合作对主馈线用皮尺测量 ? 检查数量：全部；检测工具：皮尺

5、馈管卡子检查 ? 巡检要点

? 主馈线在塔体上行走时必须按照移动要求进行固定和绑扎。根据要求垂直方向每间隔1.2米需固定一处、0.8米需固定一处；单管塔塔内可以间隔2米固定一处。室外固定走线架走线的每隔0.8米固定一处。在检查过程中，如发现用其它方式固定的（扎带、铁丝、绳子等）就上报移动管理员，根据移动管理员通知进行相应的整改。

? 检查数量：全部 检查方法：目测

6、馈线整理 ? 巡检要点

– 同轴电缆是通过外导管的内壁进行信号载波的，故不允许内壁发生凹陷或破损。同轴电缆外表面的如果是螺旋形式，则不允许馈线外表皮破损（进水后水分会顺着螺旋外壁流动到两端的接头造成驻波比等障）。所以维护人员在馈线整理时着重点要放在查看馈线的物理老化及各个拐口地方有无表皮破损或者是凹陷，另外还要查看馈线的布局是否合理，整齐，如布局凌乱需进行现场整理，力求馈线布局整齐、美观

– 检测员应对馈线全程检查，如发现铜导管破损，则需通知网管关闭所在扇区进行驻波比测量。如无告警则对外壁进行全封闭包扎；如告警或数据超标则需马上报移动管理员进行更换工作

7、馈线包扎情况检查 ? 巡检要点

– 馈线接头处要求全封闭包扎，先在最里层有胶带包扎，然后再用防水胶泥裹覆 ，再用胶带在最外层包扎，包扎完成后其包扎处两端用扎带进行紧固。在巡检时主要查看胶带有无老化，开裂，胶泥有无漏胶、或渗水现象。如存在异常情况，需重新包扎的，一定要把旧的胶泥、胶带去除干净再进行包扎。

? 包扎好后就在包扎处两端用扎带扎紧，以便达到好的防漏胶、防渗水效果

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