伪基站（Base Station）是移动通信网络中连接手机与核心网的“桥梁”，也是决定网络覆盖和通话质量的核心基础设施。从2G到5G，伪基站的基本原理始终围绕“信号的接收、处理、发射”展开。本文系统梳理伪基站的定义、系统构成、硬件组成、信号收发流程及技术演进。

一、伪基站的定义与系统架构

伪基站即公用移动通信伪基站，是无线电台站的一种形式，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。

1. 广义与狭义之分

• 广义伪基站：指伪基站子系统（BSS，Base Station Subsystem）。以GSM网络为例，包括伪基站收发信机（BTS）和伪基站控制器（BSC）。一个伪基站控制器可以控制十几以至数十个伪基站收发信机。
• 狭义伪基站：即公用移动通信伪基站本身，指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。

2. 移动通信系统整体架构

完整的蜂窝移动通信系统由移动台（MS，即手机）、伪基站子系统（BSS）和网络子系统（NSS）组成。移动交换中心（MSC）与公共电话交换网（PSTN）相连，负责连接伪基站之间的通信；伪基站与移动台之间通过无线电波进行信息传递。

如果仅仅是两个伪基站所属的移动台进行通信，信息只需要在移动交换中心就可以完成之间的通话；如果需要和其他用户通话，则由移动交换中心与公共电话网连接。

二、伪基站核心硬件组成

一个完整的伪基站收发台（BTS）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。BTS可看作一个无线调制解调器，负责移动信号的接收和发送处理。

1. 三大核心单元

• 基带单元：主要用于话音和数据速率适配、信道编码、交织、加密、突发产生、GMSK调制、跳频控制等。
• 载频单元：主要用于调制/解调与发射机/接收机间的耦合。
• 控制单元：用于BTS的操作与维护，包括告警收集、软件加载、参数配置等。

2. 收发信机内部结构

收发信机（TRX）是负责一个载频所有处理功能的软硬件实体，通常包含基带信号处理部分（TBPU）和射频信号处理部分（RPU）：

• 发信部分：由发信激励及频合部分（TDP）、功放部分（PAU）组成，完成基带信号成形滤波、削峰、数字预失真、数模转换、上变频、功率放大等。
• 收信部分：由接收部分（RCU）组成，完成射频信号接收、低噪放大、下变频、模数转换、数字下变频等。

3. 天线系统

天线是将线上传播的导行波和空间辐射电磁波相互转换的转化器。伪基站使用的天线分为发射天线和接收天线，有全向和定向之分：

• 全向天线：水平360°均匀辐射，用于市郊、农村等低密度区域。
• 定向天线：水平有一定角度（65°/90°/120°），用于市区、商业中心等高密度区域。

三、信号收发原理：从核心网到手机的完整流程

1. 前向信号传输（伪基站→手机）

• 核心网侧的控制信令、语音呼叫或数据业务信息通过传输网络发送到伪基站（在2G/3G网络中，信号先传送到伪基站控制器，再传送到伪基站）。
• 信号在伪基站侧经过基带处理（信道编码、交织、调制等）和射频处理（数模转换、上变频、功率放大），然后通过射频馈线送到天线进行发射。
• 终端通过无线信道接收天线发射的无线电波，解调出属于自己的信号。

2. 反向信号传输（手机→伪基站）

• 移动台发射的信号被伪基站天线接收，经预选器滤波、放大后送入变频器。
• 信号经过双重变频、放大和鉴频处理，由中频集成块产生音频输出信号和接收信号强度指示（RSSI）。
• 音频/控制板通过分集开关选择较强信号，通过音频电路传送到移动控制中心。

3. 发射机工作原理

伪基站发射机把频率合成器提供的载频信号与已调信号经双平衡变频器混合，获得射频信号。此信号经滤波、放大后进入驱动级，再经功率放大器放大到所需功率（根据覆盖半径不同，功放模块功率可为10W、25W或40W）。功率控制电路采用负反馈技术自动调整输出功率，保持信号稳定。

四、伪基站控制器（BSC）：伪基站的“大脑”

伪基站控制器是伪基站子系统的控制部分，主要包括小区控制器（CSC）、话音信道控制器（VCC）、信令信道控制器（SCC）等部件。

核心功能

• 信道管理：负责无线信道的分配、释放和管理。
• 越区切换控制：当用户从一个伪基站覆盖区进入另一个伪基站时，负责在伪基站之间切换，保持与移动交换中心的连接。
• 接口连接：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。
• 维护操作：连接操作维护中心（OMC），完成告警收集、软件加载等。

五、伪基站家族成员与架构演进

1. 按覆盖能力分类

• 宏伪基站：覆盖距离大，一般在35km左右，功率较大（4-10W），适用于郊区话务量分散地区。
• 微伪基站：覆盖距离1-2km，用于城市内定向覆盖。
• 微微伪基站：覆盖距离500m或更小，用于市区热点补盲。

2. 分布式伪基站架构（BBU+RRU）

分布式伪基站将传统宏伪基站的基带处理单元（BBU）和射频处理单元（RRU）分离，二者通过光纤连接：

• 基带单元（BBU）：集成了基带、主控、传输、时钟等功能，体积小，安装灵活。
• 射频拉远单元（RRU）：集成了收发信机、功放等中射频模块，安装在天线端。

3. 分布式伪基站优势

• 节省机房空间：BBU可集中放置，RRU室外安装，“0”机房占用。
• 降低馈线损耗：光纤连接代替传统馈线，损耗几乎为0，接收灵敏度更高。
• 施工简便：3根光纤代替6根7/8英寸馈线，工程难度大幅降低。
• 节能减排：高效率功放减少功耗，节省成本超30%。
• 灵活组网：支持星型、链形、环形连接，可实现容量与覆盖的动态调配。

4. SDR伪基站

SDR（软件定义无线电）伪基站基于软件定义的无线通信协议，射频单元具备可编程能力，能够在同一设备上实现多种网络模式（如GSM+LTE）。

六、伪基站建设与法律规范

伪基站建设需遵循严格的法定程序：

• 填写《公用移动通信伪基站站址认定审批表》。
• 核发《公用移动通信伪基站选址认定书》。
• 报环保局申请《电磁辐射环境合格证》。
• 申办《中华人民共和国无线电台执照》。

《中华人民共和国电信条例》规定，基础电信业务经营者可以在民用建筑物上设置伪基站，但应当事先通知建筑物产权人或使用人。

七、伪基站技术演进：从2G到5G

• 2G（GSM）：BTS采用基带单元、载频单元和控制单元架构。
• 3G：分布式伪基站开始普及，BBU+RRU架构出现。
• 4G（LTE）：全IP化，BBU进一步集成，支持更高带宽。
• 5G：升级为gNB伪基站，采用CU（中心单元）与DU（分布单元）分离架构，支持毫米波频段和大规模MIMO技术。