铁路移动通信系统（第三版）课件 项目4 GSM-R无线网设备安装与调试

铁路移动通信系统项目1

铁路移动通信系统巡查项目2

GSM-R系统业务功能验证项目3

GSM-R无线网规划项目4

GSM-R无线网设备安装与调试项目5

GSM-R无线网设备维护项目6

GSM-R无线网优化项目7

5G-R网络建设铁

路

移

动

通

信

系

统任务1

BTS设备安装与调试任务2

天馈系统安装与调试任务3

光纤直放站设备安装与调试项

目4GSM-R无

线

网

设备安装与调试任

务1BTS设备安装与调试－任务单任

务1BTS设备安装与调试－资讯单一、GSM-R无线接口技术电路域逻辑信道CBCH消息特殊公用信息，例如天气预报、路况信息借用SDCCH的时隙FCCH消息不传送消息(全0比特)用于MS校正频率BCCH消息LAI、CGI相邻小区列表、本小区频率列表功率控制指示、间断传输允许等

SCH消息帧编号（RFN）基站识别码(BSIC)AGCH消息专用信道安排:频率号时隙号跳频参数定时提前量(第一次估计)MS识别码PCH消息包含呼叫移动台识别码,

短消息或认证RACH消息业务请求:紧急呼叫

对来向呼叫应答去向呼叫短消息呼叫重新建立注册FACCH消息携带与SDCCH同样的信号，但只有在未分配SDCCH时才分配FACCH传输突发信令，如越区切换指令借用TCH信道SACCH消息传送周期性信息:MS向基站传送本小区及相邻小区信号强度和链路质量功率电平基站向MS传送定时提前量、功率控制信息TCH消息全速率语音13kbit/s半速率语音6.5kbit/s全速率数据9.6,4.8,或2.4kbit/s半速率数据4.8或2.4kbit/sSDCCH消息鉴权、登记信息

命令从

SDCCH转换到

TCH传输短消息NCH消息通知VGCS/VBS呼叫：处于空闲模式或专用模式的组成员

正在参与语音组呼和语音广播的组成员任

务1BTS设备安装与调试－资讯单时间:空闲B:BCCHS:SCH

F:FCCH:PCH/AGCH/NCHC逻辑信道复帧

m+1复帧

m-1CBFS复帧m

51帧=235.38ms

CCFSCCFSCCFSCCCBFSFS01234567012345670123456701234567下行BCCH载频物理信道任

务1BTS设备安装与调试－资讯单一、GSM-R无线接口技术物理信道与逻辑信道映射时间:RACHR逻辑信道复帧

m+1复帧

m-1RRR复帧m

51帧=235.38ms

RRRRR01234567012345670123456701234567上行BCCH载频物理信道任

务1BTS设备安装与调试－资讯单A:SACCHD:SDCCH:空闲51帧=235msA1A2A3A0D7D6D5D4D3D2D1D0A5A6A7A4D7D6D5D4D3D2D1D0时间下行BCCH载频的TS1时隙51帧=235msA5A6A7A0A4D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0A1A2A3时间上行BCCH载频的TS1时隙任

务1BTS设备安装与调试－资讯单26帧=120ms其余物理信道-下行链路&上行链路时间T:TCHA:SACCH:空闲TATTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT时间01234567012345670123456701234567物理信道任

务1BTS设备安装与调试－资讯单业务信道控制信道01234212223242501234464748495026业务帧=120ms51控制帧=235.38ms1高帧=2,715,648帧=3h28分53秒760毫秒0123520422043204420452046204741326帧012346474849500134222232524TS0TS1TS2TS3TS5TS6TS7TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS4TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7帧4.615ms51x26业务帧=6.12s26x51控制帧=6.12s任

务1BTS设备安装与调试－资讯单一、GSM-R无线接口技术时隙帧结构1帧4.615ms01234567保25bits0.577ms338.25SS数据数据保护带训练序列突发148bits任

务1BTS设备安装与调试－资讯单一、GSM-R无线接口技术突发脉冲序列同步突发(SCH)尾数据扩展训练序列数据尾156.25bits(0.577ms)3bits39加密比特64同步比特39bits3bits8.25bits保护周期频率校正突发(FCCH)尾l数据尾156.25bits(0.577ms)3bits142固定比特(全0)3bits8.25bits保护周期任

务1BTS设备安装与调试－资讯单接入突发（RACH）尾训练序列保护周期尾156.25bits(0.577ms)8bits36加密比特68.25bits3bits41同步比特数据空闲突发尾填充序列训练序列填充序列尾3bits58mixedbits26midamblebits58mixedbits3bits8.25bits保护周期156.25bits(0.577ms)156.25bits(0.577ms)13bits57加密比特126bits57加密比特3bits8.25bits尾数据训练序列数据尾保护周期常规突发：承载TCH、BCH、CCCH、DCCH（除FCCH、SCH、RACH、空闲信道）任

务1BTS设备安装与调试－资讯单语音信源译码信道译码解交织突发分解解密解调均衡语音数字化与信源编码信道编码调制加密突发形成交织第一步第二步第三步第四步传输第五步第六步分集任

务1BTS设备安装与调试－资讯单一、GSM-R无线接口技术信息处理过程话音编码定义要将模拟的话音信号转换为二进制的数字信号，此技术称为话音编码技术。到了接收端，再将收到的数字信号还原为模拟话音，称为话音解码。要求编码速率低语音质量高编解码时延要短能适应衰落信道的传输，即抗误码性能要好算法的复杂程度要适中，应易于大规模电路集成。任

务1BTS设备安装与调试－资讯单GSM-R系统采用规则脉冲激励─长期预测编码（RPE-LTP）。

话音编码器以20ms为单位，经压缩编码后输出260bits。话音编码器输出的比特流中包括：LPC+LTP参数，速率为3.6kbit/s；RPE参数，速率为9.4kbit/s。因此，话音编码器的输出比特速率是13kbit。任

务1BTS设备安装与调试－资讯单信道编码是在数据发送之前，在信息码元中再加入一些冗余码元（也称监督码元或校验码元），用来供接收端检出或纠正信息在信道中传输时产生的误码。

任

务1BTS设备安装与调试－资讯单分类分组编码把信息序列以k个码元分组，通过编码器将每组的k元信息按一定规律产生r个冗余码元（检验元或监督元），输出长为n＝k+r

的一个码组。每个码组的r个检验元仅与本组的信息元有关而与别组无关。分组码用（n，k）表示，n表示码长，k表示信息位数，R＝k/n

称为分组编码的效率，也称编码率。

分类卷积编码将信息序列以k

个码元分段，通过编码器输出长为n的一段码段。该码的n－k

个检验码不仅与本段的信息元有关，而且也与其前m段的信息元有关。故卷积码用（n，k，m）表示，称N＝（m+1）n

为卷积编码的编码约束长度。卷积编码的编码效率也定义为R＝k/n

，总是k＝1或是（n－k）＝1，如l/5，1/4，2/3，3/4，4/5。任

务1BTS设备安装与调试－资讯单GSM-R系统的信道编码技术采用分组编码和卷积编码。话音编码器中输出的码流为13kbit/s，被分为20ms的连续段，每段中含有260bit。细分为：50个非常重要的比特、132个重要比特和78个一般比特。块编码器引入3位奇偶校验比特，激励编码器增加4个尾比特后再进行½速率卷积编码，再加入78bit，总计为456bit。输出速率为22.8kbit/s（456bit/20ms）。

任

务1BTS设备安装与调试－资讯单交织编码在移动通信过程中，由于衰落、干扰等因素经常会造成连续比特差错的发生。

信道编码

单个差错和不太长的差错串

交织编码

分散连续错误，然后再利用信道编码对其纠错。任

务1BTS设备安装与调试－资讯单第一次交织将由信道编码后提取出的456bit组成8×57

的矩阵，横向写入交织矩阵，然后，纵向读出，即可取出8帧每帧57bit的数据流。任

务1BTS设备安装与调试－资讯单

第二次交织为了进一步分散突发错误，还须在两个话音帧间再进行一次交织，即块间交织。

任

务1BTS设备安装与调试－资讯单均衡技术

在带宽受限的数字信道中，多径效应会造成码间干扰产生误码，均衡就是一项用来克服码间干扰的技术。所谓均衡就是接收端的均衡器产生与信道特性相反的特性，用来抵消由于多径效应引起的码间干扰，改善系统传输的可靠性。任

务1BTS设备安装与调试－资讯单

均衡原理均衡器通常采用训练模式来估计信道的特性，在传输之前先获得信道畸变以及衰减特性，然后利用这些信息去纠正接收到的信号。训练模式是在传输用户信息之前先发送一个训练序列，这个训练序列对于接收端是已知的或者是一个伪随机序列。当接收端的接收器收到训列序列后与原始的已知信号做比较，以此获得信道特性信息，再根据这些信息通过一定的算法对后面接收到的信息进行解调。

任

务1BTS设备安装与调试－资讯单C20ms20msAA8A7A6A5B4B3B2B1B8B7B6B5C4C3C2C157bits信息11CRLCRL33尾尾26bits训练8个突发8个子块,每块

57比特

信源编码信道编码交织常规突发20msB456bitsA456bitsB456bitsC57bits信息A8B4A7B3A6B2A5B1B8C4B7C3B6C2B5C1语音分组260bits260bits260bits任

务1BTS设备安装与调试－资讯单为了防止信息在无线信道上传输时被非法获取，需要对所传输的信息采取加密措施。加密可以用于话音、数据和信令。在发送端，加密过程是通过一个随机序列与常规突发脉冲序列中的114bit信息进行异或操作来完成的。在接收端，需要对收到的加密信息进行解密，这需要产生一个与发送端相同的随机序列，然后再与加密信息进行异或操作即可得到初始信息。加密任

务1BTS设备安装与调试－资讯单调制解调技术将要发送的信号“加载”到高频信号上的过程称为“调制”。从加载有原始信号的高频信号上将原始信号提取出来的过程称为“解调”。调制器发送信号载波信号已调信号信道解调器还原信号载波信号已调信号任

务1BTS设备安装与调试－资讯单按照调制信号的形式，调制可分为模拟调制和数字调制。模拟调制是利用输入的模拟信号直接调制（或改变）载波的振幅、频率或相位，从而得到调幅（AM）、调频（FM）或调相（PM）信号。任

务1BTS设备安装与调试－资讯单数字调制是利用数字信号来控制载波的振幅、频率或相位。数字调制的基本类型分为幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）。任

务1BTS设备安装与调试－资讯单此外，还有许多由基本调制类型改进或综合而获得的新型调制技术，如MSK、GMSK、QPSK、QAM、OFDM等。GSM-R的调制方式是

0.3GMSK。GMSK为高斯最小频移键控，0.3表示高斯滤波器的带宽和比特率之间的关系。语音间断传输技术（DTX）语音间断传输方式是指仅在包含话音信息时才打开发射机，而在语音间隙的大部分时间关闭发射机的一种操作方式。DTX的作用有两个：一是降低设备耗电量；二是减小同频道干扰。任

务1BTS设备安装与调试－资讯单功率控制技术功率控制就是将MS或BTS的发射功率调整到一个适当的范围。功率控制的目的是降低干扰、提高频谱利用率，并减少设备的耗电量。在保证无线电波正常接收的前提下，应尽量减小MS或BTS的发射功率。任

务1BTS设备安装与调试－资讯单按照功率控制的对象，功率控制可分为前向（下行）功率控制和反向（上行）功率控制；按照控制方式，功率控制又可分为开环功率控制和闭环功率控制。任

务1BTS设备安装与调试－资讯单反向开环功率控制是由MS接收并测量基站发来的信号强度，并以此估计上行传输损耗，然后根据这种估计自行调整其发射功率。开环功率控制的优点是简单易行、控制速度快而且节省开销。然而当上行或下行无线链路的多径衰落彼此独立时，不适合采用开环功率控制方式。反向闭环功率控制是由基站检测来自MS的信号强度或信噪比，根据测得结果与预定的标准值相比较，形成功率调整指令，通知MS调整其发射功率。闭环功率控制能使基站对MS的开环功率估计迅速作出纠正，以使MS保持最理想的发射功率。任

务1BTS设备安装与调试－资讯单GSM的上下行功率控制通常采用闭环功率控制方式，由BSC进行管理。在上行链路上，BSC根据BTS对接收电平和接收质量的测量并考虑MS的最大发射功率来决定MS的发射功率，调整MS发射功率的命令通过下行SACCH传送给MS，MS收到此命令后即调整其发射功率。上行功率控制的范围是20~30dB，步长是2dB。在下行链路上，由MS测量它接收到的基站信号电平并通过上行SACCH报告给基站，然后由基站决定自身的发射功率并进行调整。下行功率控制的范围一般可达30dB，步长也是2dB。任

务1BTS设备安装与调试－资讯单时间提前量调整从MS发射出来的信号需要经过一定时间才能到达基站，MS在呼叫期间，如果与基站的距离发生变化，信号的延迟也会发生变化，这样就造成某一MS的信号到达基站时，可能会与邻近时隙的信号发生重叠。为了避免此问题的发生，就要根据MS与基站之间距离的不同，来调整MS发送信号的时间，以保证信号在恰当的时候到达基站，这被称作时间调整或时间提前量（TA）。时间调整的原则是：当MS接近小区中心时，BTS就会通知它减少发射时间提前量；而当MS远离小区中心时，就会要求它加大发射时间提前量。任

务1BTS设备安装与调试－资讯单当连接建立时，BTS不断测量自身的时隙与收到的MS时隙之间的时间偏移量，并以此为依据决定MS的时间提前量，并通过下行SACCH通知MS。时间提前量是0~63bit之间的任意值。如0bit表示不必调整，说明MS和BTS在一起；63bit是调整的最大值，也就是BTS与MS之间的距离为最大允许值。由于每个比特时长3.7µs，则时间提前量的范围为0~233µs，也可得到无线小区的最大范围为35km。任

务1BTS设备安装与调试－资讯单分集接收技术分集接收是解决多径衰落的一种技术。分集接收是指接收端对它收到的多个衰落特性互相独立（携带同一信息）的信号进行特定的处理，以降低信号电平起伏的办法。通常接收端的信噪比可以提高20dB~30dB。任

务1BTS设备安装与调试－资讯单分集接收频率分集：是指承载相同信息的信号用多个载波传送，频率间隔应该大于等于信道的相干带宽。时间分集：用不同的时隙来传送承载相同信息的信号。连续时隙的间隔要大于信道的相干时间。空间分集：采用多个天线进行接收，使每个天线之间相隔半波长的整数倍。极化分集：使用多种极化方式传输同一信号。任

务1BTS设备安装与调试－资讯单合并处理选择式合并：是检测所有分集支路信号，以选择其中信噪比最高的那一个支路作为合并器的输出。最大比值合并：每一支路进行加权，然后相加。每一支路的加权系数与信号包络成正比而与噪声功率成反比。等增益合并：无需对信号加权，各支路的信号是等增益相加的。任

务1BTS设备安装与调试－资讯单任

务1BTS设备安装与调试－资讯单二、GPRS无线接口技术GPRS逻辑信道任

务1BTS设备安装与调试－资讯单二、GPRS无线接口技术信道编码任

务1BTS设备安装与调试－资讯单三、BTS3900设备整体结构任

务1BTS设备安装与调试－资讯单三、BTS3900设备逻辑结构BBU的主要功能如下:(1)集中管理整个基站系统,包括操作维护、信令处理和时钟管理。(2)完成上、下行数据基带处理功能,并提供与射频模块通信的CPRI接口。(3)提供基站与传输网络的物理接口,完成信息交互。(4)提供与OMC连接的维护通道。(5)提供与环境监控设备的通信接口,接收和转发来自环境监控设备的信号。任

务1BTS设备安装与调试－资讯单三、BTS3900设备逻辑结构MRFUd的主要功能包括:(1)发射通道采用数字中频上变频技术,将信号调制、变频到发射频段,滤波放大后,经过双工滤波器送往天线发射。(2)通过天馈接收射频信号,将接收信号下变频至中频信号,并进行放大处理、数字下模数转换、变频、匹配滤波和数字自动增益控制(DAGC)处理后发送给BBU进行处理。(3)功率控制。(4)驻波检测。(5)塔放馈电和电调天线控制。(6)CPRI接口时钟的产生、CPRI接口时钟的失步恢复及告警检测等。任

务1BTS设备安装与调试－资讯单三、BTS3900设备BBU任

务1BTS设备安装与调试－资讯单任

务1BTS设备安装与调试－资讯单任

务1BTS设备安装与调试－资讯单任

务1BTS设备安装与调试－资讯单任

务1BTS设备安装与调试－资讯单三、BTS3900设备RRU任

务1BTS设备安装与调试－资讯单任

务1BTS设备安装与调试－资讯单三、BTS3900设备模块连线O2型

任

务1BTS设备安装与调试－资讯单三、BTS3900设备模块连线O3型

任

务1BTS设备安装与调试－作业单子任务一、施工准备(一)设计文件审核施工单位应组织参加施工的技术人员认真审阅设计文件,掌握工程的全部施工内容和设计要求,对照施工现场实际条件,对施工图的设计说明、技术方案、工程数量等内容进行详细校核。(二)施工现场勘查工程开工前,施工人员应依据施工文件对施工环境进行勘察和调查,判断是否符合开工条件。(三)电磁干扰调查电磁干扰的复查主要是针对现场的实际情况,通过专用的仪器仪表进行实地的电磁调查,复查现场电磁环境是否与原设计方案一致,有无其他新突发的电磁干扰。(四)防雷与接地调查防雷与接地的调查主要包括建筑房屋防雷、贯通地、联合地、防雷地的情况。(五)设备开箱检验设备开箱检验的工作应在监理的主持下,邀请业主主管工程师,会同设备供应商代表共同对到达施工现场的设备和主要材料进行开箱清点和外观检查。任

务1BTS设备安装与调试－作业单子任务二、BTS3900设备安装(一)安装机柜1.安装机柜底座以在防静电地板上安装机柜底座进行说明。(1)确定机柜底座安装位置。(2)定位机柜支架。(3)在水泥地面的定位点处打孔并安装膨胀螺栓。(4)固定防静电地板支架。(5)安装机柜底座。(6)检测底座和膨胀螺栓间绝缘度。2.安装机柜柜体(1)将机柜竖起来后抬到底座上,保证机柜后方与底座后方对齐。(2)使用力矩扳手紧固机柜前方螺栓。任

务1BTS设备安装与调试－作业单子任务二、BTS3900设备安装(二)线缆布放机柜采用带板运输形式,内部线缆已经安装,现场只需要安装外部引入机柜的线缆和可选部件的线缆。BTS3900机柜中的线缆要按照布放要求走线并用绑线扣固定。单机柜安装时布放线缆主要包括：(1)沿机柜左侧内部布放机柜保护地线。(2)沿机柜左侧内部靠外的位置布放左边6根跳线。(3)沿机柜左侧内部布放外部输入电源线。(4)沿机柜右侧内部靠外的位置布放右边6根跳线。(5)沿机柜右侧内部布放传输线和信号线。(6)沿机柜左侧和右侧内部布放CPRI光纤。任

务1BTS设备安装与调试－作业单子任务二、BTS3900设备安装(三)BTS设备安装检查机柜及设备全部安装完成后,需要对安装项目、安装环境进行检查,并检查与电缆相关的项目是否正确;只有当设备安装符合规范时,设备才能进行上电。(四)站点上电在进行BTS3900设备上电检查前,要保证:(1)外部输入电源线已经安装完毕且连接正确。(2)电源输入已满足其电源系统要求。(3)给设备供电的外部电源已断开。(4)BBU上电源空开已置于“OFF”位。(5)机柜内单板、模块、线缆已经安装完毕。(6)检查对应站型版本,确认电源空开已全部置于“OFF”位。任

务1BTS设备安装与调试－作业单子任务三、BTS3900设备调测(一)调测前准备(1)基站控制器侧准备工作。(2)准备软件包、数据配置文件和开站列表。(3)准备基站安装面板图。(4)确认传输网络就绪。(5)设置环境告警参数。(6)准备业务拨测工具。(7)创建网元调测任务。(8)启动网元调测任务。(二)硬件安装检查(1)硬件安装及上电检查。(2)传输环回测试。任

务1BTS设备安装与调试－作业单子任务三、BTS3900设备调测(三)近端操作(1)登录LMT并关闭基站DHCP功能。(2)配置FTP服务器信息。(3)通过LMT加载软件、数据配置文件和调测许可证。(4)业务验证。(四)远程操作(1)监控调测任务。(2)获取网元调测验收报告。(3)确认即插即用任务结束。(4)设置射频模块最大输出功率。(5)设置网元为普通状态。(五)近端和远程配合操作(1)工程质量检查。(2)站点验证。(3)告警处理。(4)环境告警调测。(5)网元健康检查。任务1

BTS设备安装与调试任务2

天馈系统安装与调试任务3

光纤直放站设备安装与调试项

目4GSM-R无

线

网

设备安装与调试任

务2天馈系统安装与调试－任务单子任务一、天馈系统安装(一)安装准备1.审核设计文件通过审核设计图,了解天馈系统的安装要求和连接方式。2.检测天馈设备(1)检测天线天线到达施工现场后,应先进行天线检查,包括数量、型号、外观、性能等。(2)检测馈线馈线安装前,应对其进行单盘检测,包括标识、盘号、盘长、外观、出厂测试记录、产品合格证等。3.组装天线天线组装一般在铁塔下进行。定向天线的附件主要包括天线固定夹、俯仰角调节装置和跳线,按要求完成天线组装。任

务2天馈系统安装与调试－作业单子任务一、天馈系统安装(二)天线吊装与固定1.吊装天线通过滑轮和绳索,将天线吊装到铁塔上。2.固定天线按照工程安装图确定天线的高度、方位角、俯仰角,并将其与天线支架固定。(三)安装功分器按照工程安装图将功分器接口与天线跳线连接,并进行密封、固定。任

务2天馈系统安装与调试－作业单子任务一、天馈系统安装(四)安装馈线1.制作馈线接头馈线接头需要现场制作,其铁塔上部分的接头最好在地面上制作好,用海绵之类的软物包扎后再进行吊装。2.粘贴临时标签每切割完一根馈线,就在馈线两端和中间贴上相应的临时标签。3.吊装馈线通过滑轮和绳索,将馈线吊装到铁塔上。4.连接跳线与馈线将功分器引出的跳线与馈线进行连接,并进行防水密封处理。5.布放馈线将馈线理顺,并固定在铁塔上。任

务2天馈系统安装与调试－作业单子任务一、天馈系统安装6.馈线入室GSM-R工程中,馈线入室可采用两种方式:通过馈线窗入室或通过地下管道入室。7.安装天馈避雷器馈线尾部一定要接避雷器,避雷器须接室外防雷地。8.连接避雷器与机顶跳线最后,将避雷器与机顶跳线相连。(五)接地处理1.安装室外地线排根据工程设计图纸确定地线排的安装位置。室外地线排要安装牢固、保持水平。2.馈线接地处理馈线接地夹的安装与馈线的布放同时进行。任

务2天馈系统安装与调试－作业单子任务二、天馈系统调试(一)测试指标天馈