（通信与信息系统专业论文）无线市话phs技术体系的评估.pdf

南京邮1 u 学院坝l 。学位论文摘要 摘要 无线市话p h s ( p e r s o n a lh a n d yp h o n es y s t e m ) 从它在我国诞生的那天起就 饱受争议。有的人认为，p h s 在未来3 年内必死无疑，原因是3 g ( t h et h i r d g e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m ) 即将来临，p h s 技术固有的缺陷决定 了其短暂的命运；有的人认为，p h s 将长期存在，因为它依附于固网p s t n ( p u b l i c s w i t c h e d t e l e p h o n e n e t w o r k ) ，而固网是会长期存在的。那么，无线市话p h s 到 底是一项什么样的技术，未来的发展前景又将如何，本课题就是在这样的背景下 产生的。 无线市话p h s 起源于r 本，并根据中国网络的实际情况作了适当的改进， 在我国定位于一种无线接入技术是固网的补充和延伸。无线市话p h s 将市话 传输交换与无线接入技术有机结合在一起，可以充分利用固网的空闲资源，是一 项有中因特色的业务。 本论文从技术的角度对基于p h s 的无线市话体系进行了全面分析。首先， 在简要介绍了p h s 的概念、发展和特点之后，论文深入分析了p h s 的空中接口， 包括空中接口的物理结构、逻辑信道、协议结构、工作机制和信令流程。随后， 论文比较了几种典型p h s 产品的核心网络结构和技术特点，并给出了几种p h s 增值业务的具体实现。最后，在总结p h s 技术各种新进展的基础上，对无线市 话p h s 的技术体系进行了评 m 同时对3 g 到来后的p h s 的前景进行了展望。 南京岍u 学院顺 学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t p h s ( p e r s o n a lh a n d yp h o n es y s t e m ) b a s e dw i r e l e s su r b a nt e l e p h o n ei s f u l lo f d i s p u t e sf r o mi t s b i r t h i n gi nc h i n a s o m e o n et h i n kt h a tt h ep h sw i l lb ed e a di n r e c e n tt h r e ey e a r s ，b e c a u s ew i t ht h ec o m i n go ft h et h i r dg e n e r a t i o nm o b i l e c o m m u n i c a t i o ns y s t e m ( 3 g ) ，t h ep h s si n h e r e n tf a u l t sd e c i d ei t s s h o r t t i m e f a t e ， s o m e o n et h i n kt h a tt h ep h sw i l le x i s tf o ral o n gt i m e ，b e c a u s et h ep h sa d h e r e st o p u b l i cs w i t c h e dt e l e p h o n en e t w o r k ( p s t n ) ，a n dt h ep s t nh a sl o n g t e r ml i f e s o ， h o wak i n do ft e c h n i q u et h ep h si s ，a n dh o wt h ep h s sp r o s p e c ti s ，u n d e rt h e b a c k g r o u n dm yr e s e a r c ht o p i ci sb o r n t h eo r i g i no ft h ep h si si nj a p a n ，a n dt h ep h si sp r o p e r l ym o d i f i e da c c o r d i n gt o c h i n a sc o m m u n i c a t i o nn m w o r kr e a l i t yi nc h i n at h ep h si so r i e n t e dt oak i n do f w i r e l e s sa c c e s st e c h n i q u ea sp s t n ss u p p l e m e n ta n de x t e n s i o n t h r o u g hc o m b i n i n g l o c a lc a l lt r a n s m i s s i o na n de x c h a n g ew i t hw i r e l e s sa c c e s st e c h n i q u eo r g a n i c a l l y ，t h e p h sm a ym a k ef u l lu s eo ft h ep s t n si d l er e s o u r c e s a n db e c o m e sak i n do fs e r v i c e w i t hc h i n a sf e a t u r e t h ep a p e rt h o r o u g h l ya n a l y s e st h ep h sb a s e dw i r e l e s su r b a nt e l e p h o n es y s t e m i nt e r mo ft e c h n i q u e f i r s ta f t e rs i m p l yi n t r o d u c i n gt h ep h s sc o n c e p t ，d e v e l o p m e n t a n dc h a r a c t e r i s t i c s ，t h e p a p e rd e e p l ya n a l y s e st h ep h s sa i ri n t e r f a c e ，i n c l u d i n gi t s p h y s i c a ls t r u c t u r e ，l o g i cc h a n n e l ，p r o t o c o ls t r u c t u r e ，w o r k i n gm e c h a n i s ma n d s i g n a l i n gp r o c e d u r e t h e nt h ep a p e rc o m p a r e ss e v e r a lt y p i c a lp t t sp r o d u c t s n e t w o r k s t r u c t u r ea n dt e c h n i q u ec h a r a c t e r i s t i c s ，a n dg i v e ss o m ep r a c t i c a li m p l e m e n t a t i o no f p h sv a l u e a d d e ds e r v i c e s a tl a s t b a s e do n s u m m a r i z i n gp h s sn e wt e c h n i q u e d e v e l o p m e n t ，t h ep a p e re v a l u a t e st h ep h sb a s e dw i r e l e s su r b a nt e l e p h o n es y s t e m ，a n d t h ep h s sf o r e g r o u n di nc o m i n g3 ge g ei se x p e c t e d v 塑皇! ! ! ! ! ! 些兰堕些兰竺垡堡苎 塑堕堕 缩略语 p h sp e r s o n alh a n dp h o n es y st e m 个人手持机系统 p s t np u b ii cs w i t c h e dt e l e p h o n en e t w o r k 公共电话交换网 i s d n i n t e g r a t e ds er v i c ed ig it a ln e t w o r k综合业务数字网 a d p c m a d a p ti v ed i f f e r e n c i a lp c m 自适应差分脉码调制 g s mg l o b a ls y s t e mo fm o b i l ec o m m u n ic a t i o n 全球移动通信系统 t a m at i m ed i v is i o nm u l t i p l ea c c e s s 时分多址 c d m a c o d ed i v is i o nm u lt i p2 ea c c e ss 玛分多址 t d d t i m ed iv ；s i o nd u p l e x 时分双工 f d d f r e q u e n c yd iv isi o nd u p l e x 频分双工 b c c hb r o a d c as tc o n tr o lc h a n n e l 广播控制信道 p c h p a g i n gc h a n n e j 寻呼信道 t c ht r a f f icc h a n n e l 业务信道 s c c h s i g n a i n gc o n t r o ic h a n n e i信令控制信道 s a c c hs 1 0 wa s s o c i a t e dc o n tr o lc h a n n e l 低速结合控制信道 f a c c hf a s ta s s o c i a t e dc o n tr o ! c h a n n e l 快速结合控制信道 u s p c hu n i v e rs a ls e f v i c ep a c k a g ec h a n n e l 通用、吡务分组信道 l a p d cl j n ka c c es sp r o c e d u r ef o rd i g i t a ic o r d le s s 数字无绳电话接入规程 r tr a d i 0f r e q u e n c ytr a n s m iss i o nr a n a g e m e n t 无线电频率传输管理 洲m o b ilit ym a n a g e m e n t 移动管理 c c c a llc o n tr o l 呼叫控制 u w u n i q u ew o r d 识别字 c r c c y c i icr e d u n d a n c yc h e c k 循环冗余校验 s s 7s ig n a i i n gs ys t e mn o 7 7 号信令系统 p t a f sp h si n t er r i era c e e s sf o r u ms t a n d a r d p h s 因特网接入论坛标准 s 吣 s h o r tm e s s a g es er v i c e 短消息业务 a p i a p p li c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e 应用编程接口 n g nn e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k 下一代孵络 南京邮电学院学位论文独创性声明 7 6 5 0 5 7 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得南京邮电学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：日期 南京邮电学院学位论文使用授权声明 南京邮电学院、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留 本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其 他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布 ( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权 南京邮电学院研究生部办理。 研究生签名： 导师签名：一日期： 南京| | | | ；i u 学院坝- ：学位论文 j 【苦 引言 1 9 9 7 年，一个谁都认为要例闭了的通信设备制造企业，位于浙江杭州，由海 归学人吴鹰，陆弘亮等人创办的企业u t - s t a r c o m ，突然起死回生，种先前 在国内少为人知的电话技术“小灵通”在短短几年内发展到近7 0 0 0 万用户，仅 2 0 0 3 年一年的新增用户高达2 5 0 0h - ，公司年产值达到1 9 8 亿美元。“小灵通” 是一种什么样的技术，为何在中国有这样大的发展空间，他的未来前景如何， u t 斯达康的成功是运气吗，它在3 g ( t h et h i r dg e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u n i c a t i o n s y s t e m ) 来临后还有空间吗，这些问题是促使我研究该课题的动因。 本论文共分六章，从技术的角度对无线市话p h s ( p e rs o n a lh a n d yp h o n e s y s t e f f l ) 进行了全面的分析。第一章是概述，简要地介绍了无线市话p h s 的基 本概念、发展情况、系统结构和技术特点：第二章介绍了无线市话p h s 的无线 网络结构和设备，重点分析了p h s 的空中接口，包括空中接口的物理结构、逻 辑信道、复帧和超帧、工作机制、协议结构和信令流程等；第三章是无线市话 p h s 的核心网络，比较了几种典型的p h s 产品的核心网络结构，并总结了其各 自的技术特点；第四章介绍了无线市话p h s 的增值业务，给出了无线数据业务、 s m s ( s h o r tm e s s a g es e r v i c e ) 、手机上网和无线定位业务的实现方案；第五章在 总结无线市话p h s 技术新进展的基础上，对无线市话p h s 的技术体系进行了详 细的分析和评估；第六章探讨了无线市话p h s 与3 g 融合的策略和方案，并分析 了3 g 后p h s 的可能走向。 v 南京邮t u 学院硕i 。学位论史 第一章无线市讯p h s 概述 第一章无线市话p h s 概述 1 1 无线市话的基本概念 简单讲，无线市话是通过无线接入技术，将用户终端接向本地网交换机而实 现的“市内电话”。因为此“市内电话”的移动性远大于有线电话，故也有人称 它为移动市话。 我国的无线市话p h s 是一种将固定电话传输交换与p h s 无线接入技术有机结 合在一起，利用已有固定电话网的交换、传输及号码资源，以无线方式提供的在 一定范围内具备移动功能的个人通信系统。由于它不能脱离固网而独立生存，所 以目前出我国固定电话运营商中国电信公司和中国网通公司经营。又因为它 的终端辐射小、基站尺寸及功率都小，在低速下可以移动并有较好的话音质量， 待机时间长，话费低廉且单向收费而被广泛地誉为“小灵通”。 1 、无线市话的定位 按照信息产业部的规定，无线市是固定电话的补充和延伸，定位“小范围低 速移动无线接入”。按定位，无线市话只是通过一定的技术手段，将原本只能固 定使用的有线电话从办公室、家庭等有限空间中解放出来，让其在较大空间内移 动使用。无线市话的实质是市话的无线接入，而且它的移动性是受限的。但是， 无论从无线市话目前的发展规模和用户欢迎程度，还是从移动通信技术和市场发 展情况来看，无线市话将和第2 代移动通信( 2 g ) 、第2 5 代移动通信( 2 5 g ) 系统 共存。而且，即使移动通信系统发展到第3 代移动通信( 3 g ) ，无线市话仍会有其 应用。 2 、无线市话的技术来源 无线接入技术，在无线市话的构成中起到了极其重要的作用。无线接入的技 术来源有3 个：一是数字无绳电话系统；二是蜂窝移动通信系统；三是专用无线 接入系统。源于数字无绳电话系统的有日本的个人手持杌系统p h s ( p e r s o n a l h a n d yp h o n es y s t e m ) 、欧洲数字无绳电话d e c t ( d i g i t a le u r o p e nc o r d l e s s t e l e c o m m u n i c a t i o n ) 以及美国的个人接入通信系统p a c s ( p e r s o n a la c c e s s c o m m u n i c a t i o ns y s t e m ) 等，原来主要用于室内慢速移动通信；而4 5 0 m h z c d , m a 、 南京邮i u 学院硕i ：学位论文 第一章无线市插p h s j i 【述 1 9g h zc d m a 、1 8g h zg s m 无线接入技术均源于蜂窝移动通信系统，原束主要 用于室外广域覆盖和高速移动通信系统：1 8g h zs c d m a 系统是专用无线接入技 术，原来就是专门为无线按入网设计和应用的。这3 种技术尽管来源各异，但殊 途同归，都是做了适度改造后应用于接入网领域的。随着实际市场和用户需求的 变化。其应用范围开始逐渐扩展到多个交换区，覆盏了整个本地网，形成所谓的 无线重叠网。从技术的角度来看，它仍然属于无线接入技术中的一种或其延伸： 从业务的角度来看，它被称为无线市话业务。因此，无线市话既不是蜂窝移动通 信业务，也不是数字无绳通信业务，而属于无线接入业务，三者是属于3 个不同 层面上的技术，处于网络中的不同位置。简而言之，无线市话是在一个本地网范 围内，利用固定网的交换、传输和号码资源，结合无线接入技术实现的终端具备 有限移动性的固话通信业务。其底层支撑技术可以有多种，但上层业务属性是类 似的。 我国的无线市话p h s 是在r 本p h s 基础上发展起来的，并根据中国网络的实 际情况作了相应的改进，是一项地地道道有中国特色的业务。 1 2 无线市话p h s 的发展情况 1 2 1p h s 技术在日本的发展情况 p h s 在上世纪9 0 年代初起源于同本，初期定位予个人无绳电话使用范围，是 私用系统，后来在日本逐渐演变为一类公共移动通信系统，与目前广泛使用的 g s m 、窄带c d m a 等移动通信系统同属于第二代移动通信系统。 p h s 技术的发展过程：1 9 9 0 年闩本邮政省的“电信通信技术审议会”会同1 本无线电研发中心r c r ( r e s e a r c h d e v e l o p m e n tc e n t e ro fr a d i os y s t e m ) 7 r 始进行p h s 标准规格的研究。1 9 9 3 年同本邮政省采纳了“电信通信技术审议会” 的最终咨询报告意见，分配了相应的无线电频段，并宣布r c rs t d 一2 8 作为p t l s 的规范标准，同时在北海道开通了第一个实验局。1 9 9 5 年9 月同本p t l s 萨式开 通业务和推向市场，并向海外进行推广。 日本p h s 的网络架构如图1 1 所示，主要存在以下缺点： 南京帅1 u 学院n ! l 学位论立第一辛光线市晡p h s 概述 公众网 i s d n 接口 p h s 网 p s t n 十千十 p s t n ：公共交换电话网i s d n ：综合业务数字网b s ：基站p s ：手机 幽1 , 1 p i t s 系统在日本的网络结构 b s 通过i s d n 与p s t n 直接相连，限制了p t t s 网络的覆盖，增加了建网成本。 初期使用小功率基站，覆盖面积小，影响了网络的通话和服务质量，增加 了维护成本。 p s t x 和p h s 网分属不同的运行商，网间结算成本较高，增加了用户的通话 费用。 山于p h s 具有通话音质好、绿色环保等优点，1 9 9 7 年在目本其用户数发展到 顶峰( 7 0 0 力- ) ，但随后在与p d c ( p e r s o n a ld i g i t a lc o m m u n i c a ti o n ) 等移动通信 系统的竞争中由于p h s 无论在网络覆盖还是通话费用等方而均不占优势，所以 用户数逐渐减少，目前在网用户数约6 0 0 万，仅为蜂窝移动用户的1 1 0 ，p h s 在 r 本的发展并不理想。 1 2 2p h s 技术在中国的发展情况 我瞳在1 9 9 7 年底引进p h s 技术，并将其嫒范为一种无线接入技术，定位于 同定 u i 爵的延伸和补充，并根据中国网络的实际情况作了榭应的改进。但由于各 个 _ - l - j 2 厂商技术水平高低刁i 同、对p h s 标准的理解刁：同以及性能改进的程度不 同，又派生出多种系统，如中兴的z x p c s ( p e r s o n a lc o m m u n ic a t i o ns y s t e m ) 系统、朗m 的c w s ( p h s ) 和斯达康的p a s ( p e r s o n a la c c e s ss y s t e m ) 等。 在具体网络实现上，不同设备供应商实现的网络架构有所不同，但初期都采 用了图1 2 所示的结构，其中p h s 网与p s t n 之间采用标准的v j 接口相连，可充 分利用p s t n 现有的空闲资源，简化网络设计，有利于网络升级降低成本：网 南京邮l u 学院顺j j 学位论文 笫一章无线市诉p h s 概述 内采用b s c 和b s 分层结构可增加网络的覆盖面积。当然，随着技术的发展，p h s 的网络结构也在不断演迸，在后面的第三章有详细介绍。 公众网 v 52 接口 p h s 网 p s t n ：公共交换电话网b s c ：基站控制器 b s ：基站p s ：手机 图1 2p h s 在中国初期的网络结构 可见，我国无线市话p h s 与日本的p h s 有显著的区别。我固无线市话定位于 固定电话网络的延伸和补充，没有专门为之建立的交换和传输资源，在中国由固 定电话运营商经营：而同本的p h s 属于移动通信系统范畴，运营商为移动运营商， 其运营需要建立专门的交换传输、计费、运维系统或者向固定运营商租用传输线 路，所以r 本的p f t s 系统相对我们国内的无线市话来说成本要高一些。也正是这 一区别使得p h s 技术在日本与中国遭遇了不同的命运。 p h s 在我国早期的发展并不理想，从1 9 9 7 年12 月在浙江余杭市开通我国第 一张p t l s 试验网，经历了3 年多的成长期，到2 0 0 0 年底大约只有1 0 0 万用户。不 过，跨入2 l 世纪后，p h s 市场终于“如梦初醒”，持续迅猛发展，到2 0 0 4 年底， 在全吲4 0 0 多个城d r r 放了业务，p h 5h j 户总数已接近7 0 0 0 万，详情参见表1 l ， p t t s ， i 我幽进入成熟期。 表1 1 我国p i s 无线市话用户数的发展 i年份 2 0 0 02 0 0 l2 0 0 22 0 0 3 2 0 0 4 p t l s 用户数( 万) 1 0 0 5 0 01 1 0 0约3 6 0 0 接近7 0 0 0 无线市话p f t s 在我国的发展是多种因素结合的结果，既有一定的偶然性，又 南京眦t u 学院颤i 学位论文茹一帚尢线市听p h s 雠述 有一定的必然性。首先，无线业务高速增长必然引起市场竞争，但电信监管部门 对各运营商业务范围是严格界定的，固话业务运营商不能坐视传统业务领地的削 弱，在3 g 牌照推迟发放的情况下，小灵通就成了他们手中唯一可用的一张竞争 无线业务的牌照；其次由我国经济发展和人民消费的实际水平决定了电话业务 仍然是电信运营商的杀手级业务移动通信高昂的费用为以p h s 为基础的无线市 话的发展提供了干载难逢的机遇，使其得以迅速发展。 随着3 g 的曰益临近，从2 0 0 4 年第四季度开始p h s 发展的脚步已显著放缓， u t 斯达康出现了七年来的首度亏损，但据易观国际预测，小灵通只是过了它的 快速上升期，目前并未止步，到2 0 0 7 年，我国p h s 用户可达1 亿。 1 3 无线市话p h s 的系统结构 我国的无线市话p h s 从本质上看是原有p s t n ( p u b i cs w i t c h e dt e l e p h o n e h el w o r k ) 固话网络的无线延伸，兼有中低速漫游功能，从结构上可以分成两大部 分：核心网络和无线网络，两者之问通过e l q 9 3 l 接口连接，如图1 3 所示。 i 划1 3 丸线市活p h s 的系统结构 核心网络负责与p s t n 网络或其他业务网络联系，无线网络负责业务覆盖。 我国的无线市话是由只本的p | i s 技术改迸而来，无线网络结构基本相同都是由 基站和基站控制器组成，空中接口采用r c rs t d 一2 8 标准，但在核心网络结构上 不同厂家的产品差距很大。有关无线市话p h s 的无线网络和核心网络将在第二章 5 南京 1 1 l ； u 学院坝l 学位论文第一幸无线市诱p h s 概述 和第三章作详细介绍。 1 4 无线市话p h s 的特点 与蜂窝移动通信系统和固定电话系统相比，无线市话系统有如下特点。 1 优点 与蜂窝移动通信系统相比，无线市话的优势主要表现在： 第一，信道密度高，基站部署方便。无线市话p h s 由于具有微蜂窝覆盖和动 态信道分配功能，因此，实际上没有用户密度限制，在任何时候都可以通过增加 基站的数量来实现扩容，无需涉及复杂的频率规划。 第二，物美价廉。与固定电话一样采用单向收费，比蜂窝电话的双向收费便 宜很多。这也是“小灵通”无线市话在中圈大受欢迎的主要原因。 第三，话音质量高，支持高速数据通信。由于话音采用3 2 k b it s 的a d p c m ( 自 适应差分脉冲编码调制) 编码，因此能够获得与有线电话相媲美的话音质量，并 可支持话音带内高达6 4 k b i t s 1 2 8 b n s 的传真和数据传输。 第四，可以充分利用固网的交换和传输资源，投资小，见效快。 第五，p h s 手机可以与家用电话或办公电话共用一个号码，还可以拥有一个 虚拟号码，使固定电话与p h s 手机互相通话，使用灵活方便。 第六，手机功率小，电磁辐射低，绿色环保，电池寿命长。基站发射功率仅 有5 0 0 毫瓦，手机发射功率10 毫瓦，长时问使用对人体无伤害，符合人们的健 康要求，被誉为绿色环保通信工具。 与固定电话系统相比，无线市话的优势主要体现在蕊个方瑶： 一是移动性。无线市话系统向用户提供可移动使用的手机，使用户可以在较 大范瞪【超域f f j 旺一地方以几乎与固话槲同的代价享受无线电话业务。 i 是安全性两和保密性好。通过设胃鉴权密码，系统可以捉供很高的安全性， 防止r u 话号码外泄。另外，通过对数字f 乜话信道的编码加密，可以有效防止窃听。 2 缺点 无线市话系统的缺陷主要有以下荫个方面： 首先，山于采用1 9 9 h z 的微波频段，信号穿透能力比较差，加上基站功率 相对较小，所以室内覆盖能力较差。这一点在大城市尤为突出，城市水泥建筑较 6 南京邮l 乜学婉硕i 学位论文 第一争光线市话p h s 概述 多，基站布放往往无法实现很好的覆盖，导致通话质量下降。 其次，由于采用微蜂窝技术，每个基站半径仅为几百米，因此，在移动中的 通话要经常进行越区切换，切换时会产生短时间的无音，影响通话。虽然通过技 术改进+ 切换时间大大缩短，移动速度有了较大的提高，值系统本身不支持快速 移动是其固有的弱点。 总之，无线市话为用户提供了价格低廉、话音质量良好的移动通信手段，让 用户有了更多的选择。虽然它在技术上没有多大优势，但随着网络规模的扩大和 技术上的不断改进，在我国通信领域已经占有了一席之地。 南京i 也学院坝i 学位论叟 第二章无线市衍p h s 臼勺光线 叫络 第二章无线市话p h s 的无线网络 p h s 无线市话由核心网络和无线网络两部分构成，无线网络部分包含基站和 基站控制器，其空中接口采用r c rs t d 一2 8 标准，是最能体现小灵通技术特色之 处，本章将重点对其进行详细介绍。 r c rs t d 一2 8 标准经历了几个版本的发展过程，以版本2 ( v 2 ) 和版本3 ( v 3 ) 比较常见，本章有关p h s 空中接口的内容均以r c rs t d 一2 8v 3 2 为蓝本。 2 1p h s 的无线网络结构及设备 2 1 1p h s 的无线网络结构 早期的p h s 无线网络中的基站发射功率为l o m w ，称为r p ( r a d i 0p o r t ) 。因此 其上层控制设备称为r p c ，即基站控制器。r p 负责业务覆盖，r p c 负责管理r p ， 并担当与核心网络的接口。 基于r p 的无线网络固然有其特有的优点，如布设简单、对安装环境要求低、 可以远程供电等，但在使用中也发现由于r p 发射功率低，覆盖效果不够理想。 因此，后期的无线网络引入了c s ( c e lls t a t i o n ) ，参见图2 1 。 i 芏l2 1 无线市话p h s 的两种无线网络结构 c s 也是基站，其发射功率提高到5 0 0 m w 。c s 的上级没备为c s c ，即基站控制 器。c s 负责业务覆盖，c s c 负责管理c s ，并担当与核心网络的接口。 南京1 l l 5r e 学院硕士学位论文第二章无线市请p h s 的无线恻络 由于c s 的发射功率比r p 高。因此利用c s 做大范围的覆盖效果远远超过r p 覆盖的效果，而且c s 加强了信号的穿透能力，对室内的覆盖效果也有了很大的 改进。当然，e s 相对于r p 而言，对安装环境要求高，布设相对复杂、需要本地 供电，在某些环境下，如室内、无本地供电情况下，r p 还是有用武之地的。 目前，p h s 系统的无线网络是r p 和c s 结合的网络，c s 是无线网络业务覆盖 的主干，r p 作为无线网络业务覆盖的补充。 2 1 2p h s 的无线网络设备 基站是p h s 系统无线网络的重要组成部分，负责与用户终端的联系，一个基 站可提供3 个a d p c m 无线业务信道和1 个3 2 k b i t f s 速率的无线控制信道，称为 1 c 3 t ( 1 c o n t r o l3 t r a f f i c ) 。常见的基站按输出功率分为三种类型：5 0 0 m w 的基 站c s 、2 0 0 m w 的基站r p 、1 0 r o w 的基站r p 。目前最为广泛使用的是5 0 0 r o w 的基站 c s 和1 0 m w 的基站r p 。 1 、1 0 m w 的基站r p 1 0 m w 的基站分为室内型和室外型两种，通称r p 。r p 由于发射功率低，可以 由线路供电，不需要本地的电源，称为远端供电。因此r p 安装地点非常灵活 基本没有什么限制。 r p 通过对双绞线与r p c 连接，接收从r p c 传送过来的信号及电源馈电， 信号格式为4 b + d + k ，其中b 代表一个3 2 k b it sa d p c m 的话路，d 代表信令。 2 、5 0 0 m w 的基站c s 5 0 0 m w 的基站和1 0 m w 基站相比，发射功率增加了1 7 d b ，适合大面积覆盖。出 于用户终端发射功率只有1 0 r o w ，上下链路出现了不平衡。为此5 0 0 m w 基站普遍采 用了天线分集技术。接收灵敏度有很大提高，实现了上下链路的平衡。由于5 0 0 r o w 基站的发射功率较高，因此需要提供本地供电，在柿设和安装时要加以考虑。 5 0 0 m w 基站与基站控制器c s c 之间采用i s d n 的u 接口相连。接口上传递的 是2 b + d 信号，其中b 代表6 4 k b i t sp c m 信道。d 代表1 6 k b i t s 的信令信道。 3 、基站控制器 基站控制器是p h s 无线网络的控制设备。使用q 9 3 1 协议，通过e l 接口与 p h s 无线市话核心网络相连，主要完成话路集线控制、协议转换等功能。 9 南京邮也学院碰i j 学位论文第二章无线市“p h s 的光线m 络 无线市话p h s 的基站控制器有r p c 和c s c 之分，二者的功能基本相同，区别 之处在于与各自基站的接口信号不同，r p c 除完成6 4 k b i t sp c m 信号与3 2 k b i t s a d p c m 信号转换外，还要向r p 提供1 1 6 v 的直流电源，进行远程供电，c s c 则不 需要。 2 2p h s 的无线特性 2 2 1p h s 空中接口的主要参数和载波频率 p h s 采用r c rs t d - 2 8 协议作为空中接口标准，其主要参数如表2 1 所示。 表2 1p h s 空中接口参数表 项目 参数 使用频段 1 8 9 3 5 m h z 1 9 1 9 6 m h z 载波间隔 3 0 0 k h z 频点数 8 7 频点带宽 2 8 8 k h z 多址方式 t d m a 工作方式 t d d 调制方式4 一q p s k 语音编码3 2 k b i t sa d p c m 每载波信道数 4 传输速率 3 8 4 k h i t s 比特时长 2 6 u s p h s 采用j 9 g h z 的频段。频点分成控制载频和通信载频两类。控制载频承 载信令，通信载频主要承载业务。公用系统的控制载频可以由运营商自行确定。 同本p h s 分配了7 1 、7 3 、7 5 和7 7 号频点作为公用系统的控制载频。 我国无线市话系统使用第1 8 载频( 1 9 0 0 2 5 删z ) 第5 6 载频( 1 9 11 6 5 m h z ) 范围内的3 9 个频点。其中，中国电信使用第2 6 载频( 1 9 0 2 6 5 m h z ) 作为其系统的 控制载频，第2 5 、2 7 载频为保护载频，中国网通使用第2 8 载频( 1 9 0 3 2 5 , 、j h z ) 1 0 南京邮f a 学院硕士学位论文第二章尤线市磊p h s 的光线嘲络 作为其系统的控制载频，第2 7 、2 9 载频为保护载频，其他3 4 个载频作为公用的 业务载频。 2 2 2p h s 的发射功率 r c rs t d 一2 8 规定了基站和终端的最大射频发射功率，如表2 2 。最大射频发 射功率允许有十2 0 一5 0 的误差。 表2 2p h s 的发射功率表 类型频率范围频点范围最大功率 1 8 9 3 6 5 m h z 1 9 0 5 9 5 m h zn o 1 3 7 n o 2 5 1 2 5 52 0 m w 以下 公用c s 1 9 0 6 2 5 m h z 1 9 1 5 5 5 m h zn o 3 8 6 95 0 0 m w 以下 1 9 1 5 8 5 m h z 1 9 1 8 2 5 m h zn o 7 0 7 82 w 以下 1 9 1 8 5 5 m h z 1 9 1 9 4 5 m h zn o 7 9 8 25 0 0 m w 以下 私用c s1 8 9 3 6 5 m h z 1 9 0 5 9 5 m h zn o 1 3 7 n o 2 5 1 2 5 5l o m w 以下 p s 1 8 9 3 6 5 m h z 1 9 1 9 4 5 m h zn o 1 8 2 n o 2 5 1 2 5 5l o m w 以下 2 2 3 空中接口参数对比 表2 3 列举了常见的空中接口参数，可以看出p h s 空中接口在主要参数上与 其它移动通信系统的空中接口都有一定的差异。另外，由于p h s 采用微蜂窝覆盖， 其空中接口与其它移动通信系统的空中接口在发射功率上也有明显差别，典型的 基站功率差别在4 0 5 0 倍。由于发射功率不同，必然导致基站覆盖范围不同， 因此也影响了空中接口的特性和处理方式。 基站覆盖范围不同，对应系统性能中不同的延迟时l 口j 。延迟时i 、日j 是空叶】接口 的关键指标，可以分成两种：下行链路的信号延迟和上行链路的信号延迟。 由于多径效应，反射波路径要长于直射波路径，从基站到终端传输同样的信 号，反射波花费的时间要多一些。如果反射波路径多3 0 0 m ，传输时间要多花l 譬s ，因此p h s 空中接口下行链路豹信号最大延迟在0 1 s 到l 扛s 之闯。而6 s m 和c d m a 的下行链路的信号的最大延迟远远超过1ps ，最大延迟时间可以达到3 南京l | 1 1 t u 学院坝上学位论文第二章无线市话p h s 的无线网络 表2 3 常见空中接口参数一览表 【项目 p h s g s mc d m ac d m a 2 0 0 0 w c d m a ( i s 一95 a ) ( 1 r t t ) 频率范围1 9 g 9 0 0 m ， 8 0 0 m1 9 g1 9 g ( h z )1 8 0 0 m 多址方式t d m at d m ac d m ac d m ac d m a 双工方式 t d d f d d f d df d df d d 频点间隔 3 0 0 k2 0 0 k1 25 m1 25 m5 m ( h z ) 传输速率 3 8 4 k2 7 0 8 k1 23 m1 23 m3 8 4 m ( b i t s ) 比特时长2 63 7o 8o 80 2 ( us ) 调制( 下 n 40 3 g m s k q p s kq p s kq p s k 行) q p s k 调制( 上n 40 3 g m s k o q p s k h p s kh p s k 行) q p s k 语音编码a d p c m r p e - l t pc e l pc e l pa m r 方式 语音码率 3 2 kl3 k8 k8 k1 2 2 k ( b i t s ) 滤波方式平方根升0 3 高斯 f i rf i r平方根升余 余弦滚降弦滚降 数扼码率 6 4 k1 4 4 k1 4 4 k3 0 7 2 k3 8 4 k ( b i t s ) 终端最大1 0 m w0 8 w 或 1 宵 功率2 w 南京枷j 1 乜学院烦l 学位论殳 第二幸无线市诵p h s 的无线l 卅络 上行链路的信号延迟是由于终端到基站的距离不一样，这样即使终端与基站 严格同步，不同终端的信号到达基站的时间也会有差异。此外。如果在考虑多径 效应，延迟时间更加可观。因此p h s 空中接口上行链路信号的最大延迟在0 3u s 到1us 之i 、b j ，而g s m 和c d m a 的上行链路的信号的最大延迟远远超过1ps ，典 型的城市环境，g s m 和c d m a 的延迟时间约为3 5us 。 信号的延迟时间会造成码间干扰，从而限制了空中接口的传输速率。一般空 中接口的传输速率要低于延迟时间的倒数。为了对抗码间干扰，空中接口需要做 很多额外的处理，例如g s m 采用了卷积、交织技术，c d m a 采用了卷积、交织、 循环冗余校验和扰码技术。 p h s 空中接口的一个比特时长是2 6 “s ，相对最大延迟时间lus 而言，延 迟时间对p h s 空中接口影响不大。由于延迟时间不是p h s 系统的考虑重点，因此 p h s 空中接口大大简化了信号处理过程，只是使用了循环冗余校验和扰码，没有 使用卷积、交织技术。而且由于最大延迟时间短，因此信号的传输速率可以提高， 为提供高速率的数据业务打下了一个良好的基础。 总之，p h s 空中接口考虑到覆盖范围有限对空中接口设计做了针对性的处 理，很有特色。 2 3p h s 空中接口的结构 2 3 1p h s 空中接口的物理结构 2 3 1 ip h s 空c i - 接口的帧结构 p h s 系统卒中接口物理信道采用频分多j ；i k ( f d m a ) 与r 于分多h i ( t d m a ) # n 结 合的多址力式，即p h s 系统的空中接【 将整个p h s 系统的工作频段划分为若干 个频道( 频_ i ) m 赴每个频道中采厂 时分多址方式将每个无线帧划分为8 个时隙。 p h s 系统无线链路的上下行采川时5 ) - ) c x 工( t d d ) 模式，即将无线帧8 个时隙 的前4 个时隙用于下行( 基站至终端) 无线链路，后4 个时隙用于上行( 终端至基站) 无线链路。返样一个载波( 频点) 可提供4 对双向无线信道其中一对时隙用于控 制信道，三对时隙用于业务信道称为i c 3 t ( 1 c o n tr o l4 t r a f f i c ) 。 p h s 系统空中接口的帧( 空中帧或p h s 帧) 结构如图2 2 所示，帧重复频率为 南京邮l 乜学院硕i 。学位论义第二章无线市话p h s 的无线网络 2 0 0 帧，秒，重复周期为5 m s 。每帧包含8 个时隙，时隙重复周期为6 2 5 u s 。前4 个时隙用于下行物理信道