1、毕业设计文献综述 电子信息工程 基站空调节能控制系统控制模块的设计 前言 基站即公用移动通信基站是无线电台站的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。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。 本文主要介绍了基站的构成 ,以及国内基站节能 降耗的现状和发展。 主题 1基站的构成 一个基站的选择，需从性能、配套、兼容性及
2、使用要求等各方面综合考虑，其中特别注意的是基站设备必须与移动交换中心相兼容或配套，这样才能取得较好的通信效果。基站子系统主要包括两类设备：基站收发台 (BTS)和基站控制器 (BSC)。 1.1 基站收发台 一个完整的基站收发台包括无线发射 /接收设备、天线和所有无线接口特有的信号处理部分。基站收发台可看作一个无线调制解调器，负责移动信号的接收、发送处理。一般情况下在某个区域内，多个子基站和收发台相互组成一个蜂窝状的网络，通过控制收发 台与收发台之间的信号相互传送和接收来达到移动通信信号的传送，这个范围内的地区也就是我们常说的网络覆盖面。如果没有了收发台，那就不可能完成手机信号的发送和接收 1
3、。基站收发台不能覆盖的地区也就是手机信号的盲区。所以基站收发台发射和接收信号的范围直接关系到网络信号的好坏以及手机是否能在这个区域内正常使用。 基站收发台在基站控制器的控制下，完成基站的控制与无线信道之间的转换，实现手机通信信号的收发与移动平台之间通过空中无线传输及相关的控制功能。收发台可对每个用户的无线信号进行解码和发送。 由于信 号传输到基站时可能比较弱，并且有一定的信号干扰，所以要经预选器模块滤波和放大，进行双重变频、放大和鉴频处理。输入的高频信号经放大后送入第一变频器，由变频器提供的第一本机振荡信号频率为 766.9125-791.8875MHz，下变频后，产生 123.1MHz 的第
4、一中频信号 2。第一中频信号经放大、滤波、混频后，产生第二中频信号 (21.3875MHz)，它经过放大、滤波后送到中频集成块。由中频集成块 (包含第二中频信号放大器、限幅器和鉴频器 )产生的音频输出信号和接收信号强度指示信号 (RSSI)送到音频 /控制板，在 音频信号控制板内，由分集开关不断地比较奇数和偶数信号，并选择其中的较强信号，通过音频电路传送到移动控制中心去 3。 基站发射机工作原理是：把由频率合成器提供的频率为 766.9125-791.8875MHz 的载频信号与 168.1MHz 的 已 调 信 号 ， 分 别 经 滤 波 进 入 双 平 衡 变 频 器 ， 并 获 得 频
5、率 为935.0125-959.9875MHz 的射频信号，此射频信号再经滤波和放大后进入驱动级，驱动级的输出功率约 2.4W，然后加到功率放大器模块。功率控制电路采用负反馈技术自动调整前置驱动级或推动级的输出功率以使驱动级的输出 功率保持在额定值上 4。也就是把接收到的信号加以稳定再发送出去，这样可有效地减少或避免通信信号在无线传输中的损失，保证用户的通信质量。功率放大器模块的作用是把信号放大到 10W，不过这也依据实际情况而定，如果小区发射信号半径较大，也可采用 25W 或 40W 的功放模块，以增强信号的发送半径。 1.2 基站控制器 基站控制器包括无线收发信机、天线和有关的信号处理电路
6、等，是基站子系统的控制部分。主要包括四个部件：小区控制罪 (CSC)、话音信道控制器 (VCC)、信令信道控制器 (SCC)和用于扩充的多路端接口 (EMPI)5。一个基站控制器通常控制几个基站收发台，通过收发台和移动台的远端命令，基站控制器负责所有的移动通信接口管理，主要是无线信道的分配、释放和管理。当你使用移动电话时，它负责为你打开一个信号通道，通话结束时它又把这个信道关闭，留给其他人使用。除此之外，还对本控制区内移动台的越区切换进行控制。如你在使用手机时跨入另一个基站的信号收发范围时，控制器又负责在另一个基站之间相互切换，并保持始终与移动交换中心的连接。 GSM 系统越区时采用切换方式，
7、即当用户到达小区边界时，手机会先与原来的基站切断联系，然后再与新的服务小 区的基站建立联系，当新的服务小区繁忙时，不能提供通话信道，这时就会发生掉线现象 6。因此，用户在使用手机通话时，应尽量避免在四角盲区使用，以减少通话掉线的机率。 控制器的核心是交换网络和公共处理器 (CPR)。公共处理器对控制器内部各模块进行控制管理，并通过 X.25 通信协议与操作维护中心 (OMC)相连接。交换网络将完成接口和接口之间的 64kbit/s 数据 /话音业务信道的内部交换。控制器通过接口设备数字中继器 (DTC)与移动交换中心相连，通过接口设备终端控制器 (TCU)与收发台相连，构成一个简单的通信网 络
8、 7。 2国内基站节能降耗的现状和发展 据统计，基站耗电主要是主设备耗电和配套中的空调耗电。基站节能降耗措施可以从主设备、配套两个方面进行考虑。基站主设备方面 :未来的发展趋势是高集成度、全 IP 化、多载频、高效率数字功放、模块化，这些特征将使新一代基站更省电。譬如采用数字预失真技术，可以提高功放效率及功放的线性特性，减少基站的发热量 8。功放稳定性增强、集成度增加，并且支持更宽的信号频带，配合高集成度的射频器件，为基站收发信机实现多载频技术创造了条件，使基站功能模块变得更小，也使多载频功放的实现 成为可能。采用高集成度的设计和低功耗的芯片，能够降低基站占用空间，减少机柜数量，达到降低功耗的
9、目的 9。 通过基站设备耗电的组成可以看出，随着业务信道载频负荷的变化，基站系统耗电波动很大。运营商通过采用软件控制的闲时载频关断技术、时隙关断技术以及业务量分配优化等措施能够降低能耗。在 GSM 系统中，应把主 BCCH 载频设置为优先级最高，有话务量的时候把TCH 优先指配到主 BCCH 载频上，提高主 BCC 载频利用率，先使用优先级比较高的载频，其他载频可以处于关断状态，可以按照时间段在闲时定时关闭载频，也可以根据业务量变 化，采用一定的算法智能进行载频的开启及关闭 10。在载频关断的基础上，还可以在更细的粒度上进行时隙的关断，达到更精确的控制。这些技术一般适用于新一代的基站，对于已经
10、部署的基站，部分可以通过软件升级的方式实现 11。还有一种方式是在业务量小的时候，可以让一些载频处于待机模式，类似于个人电脑的待机 /激活模式。在保证基站正常工作的情况下，尽量减少能耗、减少热量的产生。 目前比较成熟的分布式基站技术，是把基站分为基带和射频两部分，用光纤代替传统的馈线将射频部分拉远，可以减少由馈线导致的损耗约 3dB，基站消耗的功 率将大幅降低 12。拉远单元可以采用自然散热技术，能够节省温控能耗，占地面积小、安装快捷，可广泛应用于室内覆盖、城区站址困难区域、热点覆盖等场景。 随着城市建设及人员迁徙的变化，对无线通信覆盖的需求也会发生变化，通过网络优化可以提高网络资源的利用率，
11、提高业务服务质量。因此，通过合理的网络规划优化可以降低基站数量，降低设备发射功率，提高设备利用率，从而达到降低基站能耗的目的。 总结 随着我国通信行业的不断发展，在国家倡导可持续发展，绿色 GDP 的大环境下，通信基站的性能及能耗也越来越受到重视。使基站内设备能够 工作在一个更加合理的环境下，提高设备运行的稳定性，减少基站耗电，节约电能，为基站发展奠定了一个基调。 【参考文献】 1沈文， Eagle Lee，詹为前 .AVR 单片机 C 语言开发入门指导 M.北京：清华大学出版社 ,2003. 2先锋工作室单片机程序设计实例 M.北京 :清华大学出版社， 2003 3刘耀浩 .热能与空调的微机
12、测控技术 M.北京 :天津大学出版社， 1995. 4张毅刚 ,彭喜元 ,姜守达 .MCS-51 单片机应用设计 M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社， 2003. 5董晓红 .单片机 原理及接口技术 M.西安 :西安电子科技大学出版社， 2004. 6何希才 .传感器及应用电路 M.北京 :北京电子工业出版社， 2001. 7周泽存 .检测技术 M.北京 :北京机械工业出版社， 1993. 8姜泓 .自动控制原理 M.北京 :北京工业出版社， 1994. 9黄凡，姜周曙，丁强，汪志强，邓军琦，杨维军 .基于 AVR 单片机的行车空调控制器 .机电工程 J， 2008,25(10)： 10-13. 10郑震璇 ,基于 PIC 单片机的汽车空调控制器设计 J.机电技术， 2009,2： 37-40. 11尤佳宁 .用 AVR 控制实现数据采集系统 J.上海华东师范大学分析化学系， 2006,1：26-41. 12解韶峰，李爱莲 .使用空调控制器的单片机实现 J.机械与电子， 2009,21： 85.
