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重庆邮电大学硕士论文摘要 摘要 最近的五年，是中国电信史上动荡的五年，2 0 0 2 年中国电信南北拆分，2 0 0 6 年即将发放3 g 牌照，而且在3 g 的三大主流标准中，有一项中国人自己的t d - s c d 姒 标准，在这样的背景下，3 g 的这场热战就显得格外精彩，而倍受关注。可在人 们密切关注3 g 这场无声的战役时，在中国的电信领域还有一场热战正在悄然打 响，那就是在无线接入领域，一项名叫p h s 技术与另一项中国人具有完全自主知 识产权的s c d m a 技术之间的战役。 本文将结合作者工作需要，从工程应用经济的角度出发，选取湖北网通s c d m a 项目为研究对象，对无线接入技术做了深入探讨。文章介绍了p h s 技术和s c d m a 技术，并对武汉顺道街、汉正街项目以及宜昌、荆州和襄樊三地市项目，从基站 选址、安装到最后测试的全过程，大到组网的原理，小到终端的烧录都做了详细 阐述。还从工程实践的角度对比两系统的前期的网络建设成本，后期的网络维护 和优化成本最后从对3 g 牌照发放的猜测入手，对低消费、大话务量、有限移 动的无线接入的存在空间做了全面分析，并在此基础之上，再对p h s 和s c d m a 的 未来发展之路进行了分析。 得出了无论是从市场、技术、政策环境还是其他方面的因素来考虑，s c d m a 都将是无线接入的首选产品的结论。 关键词：p h s ，s c d m a ，无线接入，频率 重庆邮电大学硕士论文 a b s t r a c t a b s t r a c t r h er e c e n tf i v ey e a r s 。o nl l i s t o r yo fc h i n a st e l e c o m m u n i c a t i o n , a r et h e t u r b u l e n tf i v ey e a r s 。i n2 0 0 2 。t h ec h i n a st e l e c o m m u n i c a t i o nw a sd i r i d c di n t on o r t h a n ds o u t ht w oc o m p a n i e s 。i n2 0 0 6 。研ug r a n tl i c c n s e so f3 gs o o n , m o r e o v e ri nt h e t h r e em a i n s t r e a ms t a n d a r d s h a v eo n ei sc h i n e s eo w n e d , n a m e dt d s c d m a u n d e r s u c hb a c k g r o u n d , 3 gt h i sa c t i v ew a ra p p e a r se s p e c i a l l ys p l e n d i d l y w h e np e o p l ep a y m o t a t t e n t i o nt o3 ga l s oh a sa n o t h e ra c t i v ew a ri nc h i n a st e l e c o m m u n i c a t i o n d o m a i ni sq u i e t l ys p r e a d i n g , t h a ti si nw i r e l e s sa c c e s sd o m a i n , t h eb o t hs i d e sa r ct w o t e c h n o l o g i e s ，o n es i d ei sn a m e dp h s 。t h eo t h e rs i d ei sn a m e ds c d m a , b u tt h i s t e c h n o l o g y sc o m p l e t e l yi n d e p e n d e n ti n t e l l e c t u a lp r o p e r t yi sc h i n e s eo w n e d c o n s i d e r i n gt h en e e do f w o r k , t h i sp a p e rw i l lf r o mt h ep o i mo f v i e wo f p r o j e c t a p p l i c a t i o ne c o n o m y , s e l e c t s t h es c d m ap r o j e c to f c n c ( c h i n an e t w o r k c o m m u n i c a t i o n ) h u b e ib r a n c ha sr e s e a r c ho b j e c t m a k t h et h o r o u g hd i s c u s s i o no n w i r e l e s s 矾潞t e c h n o l o g y t l l i sp a p e rw i l li n t r o d u c ep h sa n ds c d m at e c h n o l o g y , a n dd e s c r i b es h u n d a os t r e e t , h a n z h e n gs t r e e to f w u h a np r o j e c t ，a n dt h r e ec i t i e sp r o j e c t o f y i c h a n g ，j i n g z h o ua n dx i a n g f a n , f i o mb sl o c a t i o n ss e l e c t i n g , t ob si n s t a l l i n ga n d f i n a l l yt e s t sw h i c ht h ee n t i r ep r o c e s s , f r o ma b s t r u s en e t w o r kp r i n c i p l e , t oe a s y t e r m i n a lb u r n i n gh a v ea l lm a d ee x p a t i a t e d a l s oc o m p a r et h ee a r l i e rn e t w o r k c o n s t r u c t i o nc o s t , a n dt h el a t e rn e t w o r km a i t c n 锄c ea n do p t i m i z a t i o nc o s tb e t w e e n p h ss y s t e ma n ds c d m a s y s t e m f i n a l l ye m b a r kf r o mt h eg i , i e s sw h i c hp r o v i d e st o t h e3 gl i c e n s e ，a n a l y s i sw i r e l e s sa c c e s se x i s t e n c ev a l u ec o m p r e h e n s i v ew h i c hh a v e t h et r a i to fl i m i t e dm o v e ，l o wc o n s u m e ，b u th j 【g h 位喵cu s a g e ，a n do nt h i sf o u n d a t i o n , a n a l y s i st h ef u t u r eo f p h st e c h n o l o g ya n ds c d m at e c h n o l o g y i naw o r d , w ec a nd r a wac o n c l u s i o nt h a ti nw i r e l e s sa c c e s sd o m a i nw h e t h e r 丘o mm a r k e t 、t e c h n i c a la n d p o l i c ye n v i r o n m e n to rw h e t h e rf r o mo t h e r f a c t o r s c o n s i d e r e d , s c d m aa l lw i l lb et h ef i r s tc h o i c e k e y w o r d s ：p h s ，s c d m a ，g r n e l e s s a c c e s s ，f r e q u e n c y n 独创性声明 本人声明所交的学位论文是本人住导师指导卜道 jf f j7 l 阡7 ：【竹次幺f 的研究成果。据我所知，除了文中特别j j f j 以标注和致谢的地h 外，论文一f 小色 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得至区塑鱼盘堂或 其他教育机构的学位或b e 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均己在论文中作了明确的说咀并表示谢意。 学位论文作者签名：糊 签字日期： 。5 年6 月7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完生了解重废整生盔堂有关傈留、使慝学应沦文； 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文 被查阅和借阅。本人授权重迭整电去堂可以将学位论文的全部或部分惠 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇 编学泣论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 导师签名： 毒雾召 签字 期；z _ 年6 月p 蜀 日 ，_ j 础汨豪年 名 吐 缒 砷 作 ： 文 期 沦 一日 位 自f 学 签 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 i 1 课题背景 第一章绪论 目前在中国的无线接入领域，存在着多种技术方式，竞争最激烈的有以下三 种： ( 1 ) 小灵通p i s ( 2 ) c 阴a 4 5 0 ( 3 ) 大灵通s c d m a 这三种技术几乎同时同场竞技，但是由于国内政策环境的管制和变化，市场 情形的发展，以及自身技术的特点，他们却经历着截然不同的发展轨迹。 i i i 小灵通p h s m 埘 p h s 是日本根据国情( 人口密度大，流动性小) 开发研制的，主要用于解决固 定电话终端在有限范围内的移动性问题。从1 9 9 3 年1 0 月，日本邮政省宣布r c r s t d - 2 8 作为p h s 技术标准起，p h s 技术就在日本开始试验并逐步投入商用。自 1 9 9 7 年登陆中国浙江余杭，一路走走停停，生生死死，可谓命运蹉跎。据信息 产业部的最新统计结果显示，截至2 0 0 5 年1 2 月底，全国小灵通用户达到8 4 4 4 万，预计2 0 0 6 年将突破l 亿用户，详细的用户数据参见图1 2 小灵通在中国的 发展情况目前这种技术在日本、新加坡、中国等亚洲国家得到了广泛的应甩。 从技术上讲p h s 实际上是一项数字移动通信，属第二代的通信技术。p h s 与 g s m 、d a m p s 、d e c t 处于同一个技术发展等级，比a h f p s 、t a c s 等模拟技术先进， 而落后于3 g 技术，采用t d m a t d d 多址和双工方式，丌4 - q p s k 调制和3 2 k b s a d p c m 语音编码，微蜂窝和信道动态分配技术，使用1 9 0 0 1 9 2 0 m h 作为空中无 线通信频率这项技术进入中国后，由于信息产业部将其归属为“市话”范围， 因此，u t 斯达康公司又针对我国城市通信实际情况开发出一种无线接入技术， 定义为：本地v 5 2 交换机+ a n 2 0 0 0 + p h s 空中接口，即所谓的p a s 系统。 p h s 具有如下几个特点： 1 ) 功率小、辐射低、绿色环保，其终端只有l o m w 的平均发射功率，仅相当 于一支电视机遥控器，大约是g s m 手机的1 ，是c d m a 手机的5 ；耗电低，电 磁辐射小，电池可提供较长的持续通话和待机时间，一次充电可连续通话5 - - 8 小时，或待机7 2 0 小时，同时体积小重量轻，方便携带。其最大发射功率的基 站也只有5 0 0 r o w ，峰值功率不大于4 w ，因此小灵通也被冠以绿色环保的名字 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 2 ) 基本功能齐全，可提供除语音、短信、彩铃等基本功能外，还可以提供位 置业务由于p h s 基站覆盖范围小，市区典型覆盖范围一般在1 0 0 2 0 0 m ，因此 采用小区标识技术c i ，其精度可与基站的覆盖范围相同 3 ) 存在自身技术缺陷，无法向3 g 技术平滑过渡。由于p h s 自身技术的定位 和局限性，使其有着固有的缺陷，比如没有独立的交换网络，使业务发展受到限 制；在空中接口中没有采用信道编码、交织、功率控制等技术，因而在复杂的无 线环境中对抗各种衰落的能力较差；由于基站覆盖范围小，导致p h s 组网基站数 量多、网络中不同的重叠区复杂以及移动性管理差等特点，引起断话、静音、盲 区多、切换频繁、基站维护困难和维护费用高等一系列问题。 正因为这些特点，我们可以看到，p h s 的先行者日本己经开始缩小p h s 用户规模并准备退出p h s 市场。d o c o m o 公司已正式宣布，从2 0 0 5 年4 月3 0 目 起停止受理p h s 服务申清，并在2 3 年内完全退出p h s 市场，主要在东京地区 提供p h s 服务的日本鹰山( y o z a n ) 公司，己正式宣布退出该服务的业务计划，p h s 服务将于2 0 0 6 年上半年停止，但是，在中国具有庞大用户的p h s ，其发展情形 和命运仍然值得关注和研究。 。| | 。j | | 。| | 一| | 一。| | | | j 。| | 。| | j j | | j 。j 一 小灵通在中国的发展 r 4 4 4 最；0 0 0 0 0 0 6 4 9 2 一q 6 u o u o u 0 3 6 0 0 籁3 0 0 0 i 皿2 0 0 0 1 口o n _ 一 一 5 2 0 = = _ 暖1 0 0 0 4 0 。”_ _ _ v 1 9 9 92 0 0 02 0 0 12 0 0 22 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 年度 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 c d m a 4 5 0 完全遵从i t u 关于i m t - 2 0 0 0 的3 g 建议。其工作频段大致位于4 1 1 4 9 3 删z 之间，属于c d m a 2 0 0 0 所规定的b a n dc l a s s 5 ( 即n m t 一4 5 0 ) 频段。它有8 个子频段，每个子频段都对应于一个特定的系统指示不同子频段的载波中心频 率相差2 0k h z 或2 5k h z ，移动终端的发射中心频率比基站的中心频率低1 0m h z 标准规定支持b a n dc l a s s 5 的移动终端应可以至少支持8 个子频段之一对于可 以支持多个子频段的移动终端，其中一个子频段将被指定为主予频段，用做终端 所归属的系统。 c d _ i a 4 5 0 有如下3 个特点： 1 ) 技术成熟，可以沿用大部分c d m a 2 0 0 0 在8 5 0m h z 蜂窝频段和1 9 0 0m h zp c s 频段的开发设计成果，只需对射频部分做一些改动，比如更换射频收发模块，目 前华为、中兴、朗讯等通信设备制造企业都能提供系统设备； 2 ) 系统工作频率更低，属于低频( 一般低于5 0 0 m h z ) ，根据电磁传播理论， 频率越低，电磁波视距损耗就越小，相应的绕射能力也越强，覆盖面也就越广， 在开阔的农村地区，其无线覆盖半径可达5 0k m 以上，一个基站可在无任何线路 的情况下，不受地理条件限制，覆盖方圆几千平方公里的农村地区。 3 ) 可向3 g 网络进行平滑无缝的演进，就c d m a 4 5 0 的未来发展而言，从c d m a 4 5 0 演进到i x r t t 和i xe v - d o 乃至e v - d v 是一条清晰的3 g 发展道路。其数据速率在 c d m a 4 5 0i x 网络中可以达到1 5 3 6 k b i t s ，而在c d m a 4 5 0i xe v d o 系统中可以 达到2 4 m b i t s 由于拥有较高的数据速率和数据吞吐量，许多高级的应用以及 增值应用都可以在c d m a 4 5 0 平台上顺利实现。从技术上来讲，c d m a 4 5 0 系统完成 与在其他频段上运营的基于c d m a 技术的系统之间的国内和国际漫游也是完全可 行的。 c d m a 4 5 0 因为以上特点，在一些国家被广泛的应用，不幸的是，也因为这些 特点，c d h a 4 5 0 容易跨越本地交换机构成单独组网，而被定为不属于“无线市话” 的范畴，同时国家考虑到我国3 g 牌照制式发放、频率方面以及战略发展等问题， 电信主管部门一直没有批准c d m a 4 5 0 作为无线接入技术手段在“小灵通”领域 的发展。就在年初信息产业部再次发文强调不得开展c d m a 4 5 0 ，对已建c d i a 4 5 0 要立即关闭 c d m a 4 5 0 因信息产业部的明文禁止，存在诸多政策风险。在国内的发展也因 此困难重重，现除西藏和已建网络的省份外，基本没有新建，相信c d m a 4 5 0 会逐 步退出中国的通信市场。 1 1 3 大灵通s c d 帆”“3 “7 1 s c d m a 无线接入通信系统是由北京信威通信技术股份有限公司自主研制和开 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 发生产的集同步码分多址s c d m a 、智能天线( s m a r ta n t e n n a ) 、软件无线电 ( s o f t w a r er a d i o ) 、同步无线接入协议s w a p 等核心技术为一体的同步码分多址 综合无线接入通信系统，s c d 姒的名字，也正是因为由于上述4 项技术的头一个 字母都是s 而来。其基本业务功能包括无线市话( 可提供便携移动终端和固 定终端等多种终端产品) 和宽带数据接入等s c d m a 从2 0 0 3 年开始投入公网商 用，截止2 0 0 5 年5 月底，现已在四川、江苏、广东、河北、湖北、山东、广西、 重庆等2 0 个省份建网，网络覆盖地市1 1 6 个，放号规模达到1 5 0 万户 s c d m a 系统是中国第一个拥有自主知识产权的无线通信标准和产业，第一个 商业用户超百万的国内无线通信标准，第一款芯片完全国产的无线通信终端，第 一次实现中国自主知识产权的通信系统规模化“走向海外”，第一次在宽带无线 通信领域处在世界领先水平，同时还是第一个使用国际最新标准“全质量话音 编码技术”的，这样有着“6 个一”的实用化无线通信系统。主要产品及使用频 率见表1 1 表1 is c d t l a 主要产品及使用频率表 麓蕊黝嚼诱搠瓣懿黝镤魏鬻鞭獬 1 8 0 0 m1 7 8 5 1 8 0 5 主要用于城市 4 0 0 m 4 0 6 5 4 0 9 5主要用于农村 m c w i l l 宽带产品3 3 3 0 3 枷已批准该频率用于宽带无线接入业务试验 s c d 姒系统具有如下4 个特点： ( 1 ) 系统的覆盖范围大在保证电话话音质量的前提下，s c d m a 无线市话系统 基站在城区的覆盖半径为l 3 k m ，郊区为3 5i 【l n ，农村使用固定终端为3o 45l 【m ，专用于农村通信的4 0 0 删zs c d m a 系统基站的覆盖半径可达到5 5k m 。 ( 2 ) 组网灵活、建设维护方便可根据具体环境和应用，采取灵活多样的组网 形式。并且由于基站覆盖距离远，降低了基站使用数量，工程量减少，项目建设 启动快，建设周期大幅缩短，维护成本和工作量大大降低 ( 3 ) 政府支持，拥有专门的频率，频谱利用率高。其占用的4 0 6 5 4 0 9 5 m n z 和1 7 8 5 1 8 0 5 m l l z 两个频段均由国家无委专门划拨，分别适用于农村和城市市 场而且这个频段不与3 g 使用频率相冲突，不存在占用第三代移动通信预留频 带的问题。 ( 4 ) 拥有完整的自主知识产权，安全保密用信威总裁陈卫的话来说就是： “s c 0 m a 每一个b y t e 都是中国人自己的”，s c d m a 系统从底层芯片、核心算法到 应用系统都具有自主知识产权。掌握核心技术，可以按照要求很方便地进行加密， 显著提高通信的交全性。 s c d m a 作为一种全新的无线接入系统，与欧洲的d e c t 和日本的p h s 相比，有 女i。llg r*，：i 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 着后者无法比拟的优势，同时抓住中国电信南北拆分相互渗透的机会，已经实现 商用，并且成为了提供无线市话、数据接入以及各种增值服务的最佳方式 1 2 课题的提出 综上所述，无论3 g 牌照今年发放与否，在我国，在将来一段时间内，p h s 和s c d m a 技术将并存，正是基于上述背景，尤其是在我国第一代手机没有发言权， 第二代手机完全没有核心技术，第三代提出了自己的技术标准( t d - s c d m a ) 并逐步 产业化的前提下，深入研究无线接入技术，对比研究p h s 和s c d m a ，对于探讨无 线接入技术的发展方向就具有重要的理论和现实意义。 1 3 硕士期间完成的主要工作 在学习和加深必要的理论知识后，为深入了解s c d m a 无线接入系统，本人前 往重庆信威通信技术有限公司实习，从最基础的电路、最基本的测试仪器入手， 先后参与了重庆信威技术部绩效数据库项目、n i ( n a t i o n a li n s t r u m e n t ) 测试台 软件修改项目、终端测试项目以及自制1 2 8 码条码库编写及打印项目，后为进一 步学习s c d m a 无线接入系统，又进入北京信威通信技术股份有限公司，在湖北先 后参与了4 0 0 m 系统容量测试、1 8 0 0 m 系统d t ( d r i v i n gt e s t ) 测试和c q t ( c a l l i n g q u a l i t yt e s t ) 测试，襄樊、荆州篮特商贸城、宜昌长江大市场和武汉汉正街网 络规划项目，以及武汉顺道街网络优化项目等 1 4 本论文结构安排 通过在重庆信威技术部对产品的认识和学习，以及在湖北参与多项现场测试 的磨练与摔打，对s c d m a 无线接入系统本人已具有较深的理论知识和丰富的实践 经验，本文将从工程应用和经济的角度，对s c d m a 和p h s 无线接入系统做详细论 述，特对论文结构做如下安排： 第一章“绪论”，介绍无线接入技术发展的背景及趋势，并引出本课题，以 及硕士期间完成的主要工作和论文结构安排； 第二章“无线接入技术的理论基础”，介绍接入网以及接入网的意义和发展 历程。 第三章“p h s 系统及相关技术”。介绍p h s 无线接入系统的关键技术和各种 应用： 第四章“s c d m a 系统及相关技术”，介绍s c d m a 无线接入系统的关键技术和 各种应用： ： ； 玺 ； l 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 第五章“无线接入系统的工程应用研究”，通过对s c d m a 系统的d t 和c q t 测 试，对武汉汉正街项目、顺道街项目、顺道街网络优化项目的阐述，从工程应用 经济的角度，来探讨无线接入技术的发展方向。 第六章“无线接入技术及发展方向探讨”，首先对3 g 牌照的发放情况做出猜 想，然后对3 g 牌照发放以后，对无线接入业务的影响做出分析，最后对无线接 入的未来之路提出一些想法和值得注意的问题。 第七章“结论”，总结了上面各章节所从事的工作和所作的理论研究，并对 下一步的工作作了一些说明。 重庆邮电大学硕士论文第二章无线接入的理论基础 第二章无线接入技术的理论基础 2 1 接入网的定义啪 国际电信联盟i t u - t 已经颁布了关于用户接入网的定义、定界和功能的建议 g 9 0 2 和接入网的接口建议g 9 0 4 g 9 6 5 。我国也制定了接入网的相应标准。 a n 是业务接点接口s n i 和用户网络接口u n i 之间的一系列传送实体组成的、 为传送电信业务提供所需传送承载能力的实施系统，并经由网络管理接口q 3 进 行指配和管理，传送实体只提供必要的传送承载能力，对用户信令是透明，不做 任何处理。换言之，接入网是由网络侧v 或z 参考点与用户侧t 或z 参考点之间 的所有机线设备组成。 a n 的覆盖范围由三个接口定界：网络侧经由业务节点接口s n i 与业务节点 s n 相连，用户侧经由用户网络接口u n i 与用户的终端设备t e 相连，网络管理侧 经由q 3 接口与电信管理网t m n 相连。接入网的定义和定界可参见图2 1 图2 1 接入网的定义和定界 2 2 接入网的作用帕 随着我国经济的腾飞和电话业务的高速发展，用户不断增加，提高电话普及 率的要求给电信行业带来了长期的压力，从现实情况来看其关键是接入网的建设 跟不上需要局域网和互联网的不断普及，对通信网的接入能力提出了强烈的挑 战，首要问题是接入网从数量和质量上不能满足要求。可以看到，用户需求会由 电话业务向多媒体业务发展，现在计算机数据、静止和半静止图像、活动图像等 业务已经提上日程，接入网的建设和改造将是瓶颈 不断增长的宽带业务和多媒体业务的需求，使我国接入网面临普及和提高的 双重任务，并将它推向接入网建设的新阶段。所以，加强发展现有接入网，同时 赋予它向宽带网平滑过渡的可能性，是当前接入网建设面临的新课题。 随着电信业务市场的逐步开放，它将面临国内外运营商的挑战与竞争，形式 将会愈演愈烈。竞争的主要焦点将反映在接入网的建设和发展水平上。显然，运 行商要赢得用户份额，就必须在连接用户的多种多样的接入设备和方式占优势； 运营商要控制通信网的命运，就必须掌握维系千家万户的数字化、宽带化、移动 化和智能化的接入网 itltf 重庆邮电大学硕士论文第二章无线接入的理论基础 总之，接人网的建设和发展直接影响通信的持续发展、新业务的开拓，运营 质量的提高，以及关系到网络建设投资高低它的技术经济意义和重要性今天已 经得到了通信界的共识。 2 3 无线接入技术的发展历程0 1 进入9 0 年代以来，随着无线通信技术的发展，用无线代替交换机到用户电 话之间的连接，即无线用户环路w l l 亦称无线接入，成为通信领域的一个新的热 点8 0 年代以前，用于无线用户环路的主要技术是各种用户无线电系统。由于 技术落后，成本高，因此使用极为有限。而9 0 年代的蜂窝移动通信和各种无线 接入技术给它注入了新的生命。无线接入技术吸收了数字蜂窝移动通信和无绳电 话系统中飞速发展的各种新技术，特别是码分多址( c d i l a ) 技术的采用，使之在提 高频谱利用率、话音质量以及降低设备成本等方面取得显著进展，为替代有线奠 定了技术和经济基础再者，为了个人通信的必需，实现“任何时间任何地点可 同任何人通信”的个人通信理想目标，无线接入已是个人所持终端与通讯网连接 的唯一方式。 2 4 无线接入的意义伸潮 自2 0 0 2 年国务院批准了中国电信南北拆分的方案后，中国电信集团公司、 中国网络通信集团公司不仅各自雄霸南北，而且已凭借固线网络全部业务的经营 权，开始了新一轮渗透竞争的角逐但面对新进入的省份，两个运营商都遇到了 同样的困难，没有充足的光缆、电缆资源，最后一公里接入的限制严重影响到业 务的发展。 如果按传统方式建立以线缆为主的有线通信网络，所需的投资额、工程量及 周期等，无异于高耸壁垒，主要的困难包括： ( 1 ) 线缆成本高新建一个城市的有线接入网需用的线缆繁多，而且需要考 虑线缆的布局，对地形、地貌的依赖较大，成本高昂。 ( 2 ) 施工周期长由于现有建筑物及城巾的市政建设要求，不可能让营运商 随便挖沟架杆和铺设搭建线缆，需要另辟新径，这就加大了施工难度，延长了施 工周期。 ( 3 ) 审批手续繁杂冗长即使有挖沟架线的可能，但由于需要涉及市政，物 业等部门，审批手续繁琐在较发达地区，干道管线的铺设难度就更大了 为了解决这此矛盾，无线接入网的建设受到了电信营运商的广泛关注。无论 是对于电信营运商而言，为了尽快将服务送到用户手中，还是对于城市建设和投 #<bi-tltl#tii 重庆邮电大学硕士论文第二章无线接入的理论基础 资而言，避免重复施工、破坏环境，无线接入都是一种理想和现实的选择因此 无线接入具有重要意义 2 5 本章小结 本章介绍了接入网的定义、作用以及接入网的发展历程，最后对无线接入的 意义做了总结。 重庆邮电大学硕士论文 第三章p h s 及相关技术 第三章p h s 系统及相关技术 3 1p h s 系统概述瓯7 1 据信息产业部的最新统计结果显示，截至2 0 0 5 年6 月底，全国小灵通用户达 到7 9 8 0 万，预计2 0 0 6 年将突破l 亿用户，目前这种技术在日本、新加坡、中国等 亚洲国家得到了广泛的应用 适合中小城市的覆盖本地的p h s 系统由移动管理中心( 删c ) 、操作维护中心 ( o m c ) 、接入网络单元( 删) 、本地交换机( l e ) 、基站控制器( c s c ) 、基站( c s ) 和 移动终端( p s ) 组成。而适合大中城市组网的p h s 系统则比上述系统增加了互联互 通网关( i g w ) 和归属位置寄存器鉴权中心( h l r a u c ) 作为无线接入使用的p h s 系统框架与s c d m a 的系统框架结构类似，其系统框架图参见图4 1 它可以实现跨 地市，跨省份大规模覆盖范围内的网络互联系统采用标准的m a p 协议和成熟 的交换机技术，能够满足网络互联互通的需求同时由于采用标准的n 0 7 信令， 使其与智能网的结合成为可能，便于开展多种增值业务 3 1 1p h s 系统结构和接口简述阻一“町 图3 1 是p h s 系统结构图图中p s 被称为用户终端，相当于手机；c s ( c e l l s t a t i o n ) 是p h s 系统的基站；r s ( r e l a ys t a t i o n ) 是p h s 系统中继站p h s 交换 中心具有呼叫、交换、切换等功能；业务控制点具有位置登记、鉴权等功能 幅t n i s 州 口l 接口i 图3 ip i s 系统结构图 u ，p h s 系统可以与p s t n 、。邸d 弦等其他通信网络互连。p i i s 系统定义了如表3 1 ， 所示的四种标准化的接口。p h s 空中接口的规范称为s t d - 2 8 标准，该标准经历 了三个版本的发展过程，以版本2 ( v 2 ) 及版本3 ( v 3 ) 比较常见。 ；：_， 重庆邮电大学硕士论文 第三章p h s 及相关技术 裹3 1p h $ 系统接口一览袁 3 1 2 附s 空中接口的物理结构嘲 1 1 帧结构 p h s 空中接口采用t d d 的工作方式，物理通道分成下行通道和上行通道两种。 p h s 空中接口采用t d m a 的多址接入方式，空中接口的物理通道以帧为单位， 一帧的长度为5 m s ，包括8 个时隙( 每个时隙6 2 5 u s ) 下行通道占用其中连续的4 个时隙其余4 个时隙保留给上行通道。帧结构如图3 2 所示 0 1230l23 2 4 0 b i t s ( 6 2 5 u s ) d l ：下行链路，l 】l t 上行链路 圈3 2p h s 的帧结构图 p h s 帧的每个时隙都有编号，下行和上行对应时隙( 间隔2 5 m s ) 编号相同。0 代表第一号时隙，1 代表第二号时隙，2 代表第三号时隙，3 代表第四号时隙。 p h s 帧的每个时隙包含2 4 0b i t 的数据，因此p h s 空中接口的传输速率为： 2 4 g b i t s o 6 2 5 m s = 3 8 4 k b i t s 每个p h s 帧的时隙可以看作一个物理通道，根据所使用的载频分成两种：使 用控制载频的称为控制时隙，用于信令的传输；使用通信载频的称为通信时隙。 主要用于业务p h s 帧中必须有一对控制时隙，其余三对为通信时隙。 控制时隙下行采用广播方式，由一个基站向其覆盖范围内所有的终端广播， 即一对多的模式；控制时隙上行由多个终端分时占用，即一对一的模式。 通信时隙由基站和指定的终端进行点对点的通信，即一对一的模式。 2 ) 时隙的结构 p h s 空中接口的控制时隙和通信时隙在结构上有明显的区别，其结构如图3 3 所示 重庆邮电大学硕士论文第三章p h s 及相关技术 控翻时骧 图3 3 控制时隙和通信时隙结构图 时隙的各个组成部分如表3 2 所示 表3 2 时隙的组成列表 麓鬻愿豳缝鲤 邻时隙缓冲间隔，终端和基站开启发射机所需的时间，可取 r 上升厂f 降 任意值，也可取4 位全+ o s s初始码元帧同步码字，供调制解调器建立相位，用于帧同步，为”1 0 ” p r前导码元用于位时钟同步，可取1 0 1 0 1 0 1 0 。 一组特定码元，与c r c 一起作为接收情况的指标，此外终 u w单一字 端还可以区分控制时隙和通信时隙 c i信道类别给出各功能信道标识符 c r c 循环冗余校验为检错编码产生的监督位 用于防止同步不良时相邻时隙数据的重叠，取1 6 个0 ，持 g t保护时间 续时间为4 1 7 u s 3 1 3p h s 的逻辑信道伍刀 在控制时隙和通信时隙两种物理通道上可以承载多种逻辑信道，换句话说， 就是不同的逻辑信道复用同一物理信道。逻辑信道是指具有某种功能的数据组 合，如用于传递用户信息的信道和呼叫控制的信道。为了完成通信任务，需要多 个逻辑信道的相互配合 1 ) 逻辑信道种类 p h s 空中接口的逻辑信道可以根据其功能分为如表3 3 所示的类型。 重庆邮电大学硕士论文第三章p h s 及相关技术 表3 3p h s 的逻辑信道种类及其功能 c s 至p s ，单向传送用于校正c s 频率、c s 的识别码 广播控制( b c c h ) 等公用信息 寻呼( p c h )用于寻呼p s ( 寻呼的范围基于寻呼区的大小) 专用控制( s c c h ) c s 与p s 双向通信，用于呼叫建立过程中双向传送 控制时隙( c c h )系统信令，如登记、鉴权、信道分配等 p s 至c s ，用于p s 主叫的建立，请求分配一个s c c h 用户寻呼g p c h ) 信道等 c s 与p s 双向通信，使双向通信时隙同步，给出同 同步( s c h ) 步码字、复帧的组合方式，复帧中的帧号等信息 单独( i c h ) c s 与p s 双向通信，双向传输用户信息 c s 与p s 双向通信，占用部分通信时隙，双向传输 底速结合控制( s a c c h )与某信道有关的功率控制、用于微蜂窝切换的小区 通信时隙( t c h ) 信号强度信息等 c s 与p s 双向通信，占用全部通信时隙，双向传输 快速结合控制( f a c c h )与某信道有关的信令，如进行小区切换时，因点用 时间短，不妨碍通话 业务f r c h ) c s 与p s 双向通信，语音业务和数据业务 2 ) 分段与逻辑信道 在通信任务中，逻辑信道是按照特定的顺序使用的为了处理方便，p h s 空 。中接口将一个通信过程分成链路信道建立、业务信道建立和通信三个阶段，每个 阶段所使用的逻辑信道各不相同。 链路信道建立阶段负责在基站和终端之间建立联系，是整个通信过程的起始 阶段。链路信道建立阶段是实现业务的第一步链路信道建立阶段着重解决基站 和终端之间要不要联系的问题。 业务信道建立阶段根据业务要求，选择合适的业务通道和系统参数。在这个 阶段，基站和终端需要利用前一阶段建立的链路信道来联系业务信道建立阶段 着重解决基站和终端之间怎样联系的问题 通信阶段负责基站和终端之间通信内容的传送，基站和终端之间通过业务信 道传送信息。通信阶段着重解决基站和终端之间联系什么的问题 在链路信道建立阶段使用的信道称为逻辑控制信道( l o c h ) ，在业务信道建立 阶段使用的信道称为链路信道( l c h ) ，在通信阶段使用的信道称为业务信道 ( t c h ) 。具体使用的逻辑信道见图3 4 一 。从图中可以看出逻辑控制信道所使用的逻辑信道都在控制时隙上，链路信 道和业务信道所使用的逻辑信道基本上都在通信时隙上因此，看到逻辑控制信 道，必然会联想到控制时隙，而看到链路信道和业务信道，就会想到通信时隙。 ：；。+、 ， lq鞋苎争目鳞挚b# 重庆邮电大学硕士论文 第三章p h s 及相关技术 图3 4 逻辑信道示意图 3 1 4 复帧与超帧的结构住” 建立逻辑控制信道是终端与基站联系的第一步，也是后续的建立链路信道和 业务信道的前提为了建立终端与基站的联系，关键就是终端与基站的同步，同 步又分频率同步和时间同步 p h s 空中接口全网统一控制载频，终端只要守候在控制载频上，就可以方便 的实现与基站的频率同步。 时间同步相对复杂，基站是时间同步的主导着。考虑到时间同步的需要，基 站将逻辑控制信道组合成复帧( l c 伽f r a m e ) 和超帧( s u p e rf r a m e ) 复帧在公共 系统中，由2 0 个帧组成，相当于l o o m s ：超帧由1 2 个复帧组成，相当于2 4 0 个 帧，1 2 0 0 m s 。 基站在每个复帧中，只选取一个时隙发射，也就是说对一个基站而言，每个 复帧只有一个下行控制时隙，这样做的目的是为了减少基站之间的干扰。下行控 制时隙由广播控制信道( b c c h ) 、寻呼信道( p c h ) 和信号控制信道( s c c h ) 等逻辑信 道复用的。因此，每个复帧的下行逻辑控制信道可能是上述三种逻辑信道中的一 种。图3 5 是复帧下行逻辑信道的结构示意图 基站t 瓯工口工口工口工口匾工口工口 基地 圜 工口工口工口 圜 口工口 基站3 ：口 ：】：】l l i ：i 工 ：】工 ：】：工口 ： ：】l 团 f 二j l 一。2 0 t d 帧d ) 一 i( 5 嵋l 图3 5 复帧下行逻辑信道的结构示意图 复帧的下行逻辑控制信道的位置有8 0 种可能性，因此复帧的下行逻辑控制 信道的位置是可选的，也是可变的。基站选择下行逻辑控制信道的位置的方法是： 相邻基站之间，逻辑控制信道的位置应该互不相同，以避免干扰。 重庆邮电大学硕士论文第三章p h s 及相关技术 1 2 个复帧组成1 个超帧，其中第1 个复帧的下行逻辑信道必须为b c c h ，其 余1 1 个复帧的下行逻辑控制信道有规律的出现，1 2 个复帧构成1 个周期，如此 循环。因此终端只要收到b c c h ，就找到了超帧的起始点，就可以实现时间同步， 这就是所谓的超帧同步。图3 6 是超帧的结构示意图。 广 b c a i啷s吲 图3 6 超帧的结构示意图 3 i 5 链路层结构嘲 链路信道是终端和基站为建立业务通道而进行通信的信道链路信道与逻辑 控制信道结构不同：逻辑控制信道在控制时隙上，没有明显的0 s 1 分层结构；链 路信道在通信时隙上，有如图3 7 所示的明显的o s l 分层结构 图3 7 链路信道在通信时隙上的o s l 分层结构 p h s 空中接口链路信道的链路层( 也就是第二层) 采用l a p d c 协议，网络层( 也 就是第三层) 包括r t ( r a d i of r e q u e n c yt r a n s m i s s i o nm a n a g e m e n t ) 、m m ( m o b i l e m a n a g e m e n t ) 和c c ( c a l lc o n t r 0 1 ) 三个协议实体。从图3 8 也可以看出，链路信 道的物理层有两种：f a c c h 和s a c c h 一 3 1 6p h s 空中接口的各种工作机制嗍 基站和终端建立链路信道是实现通信的第一阶段。为了建立链路信道，终端 必须获得系统参数这些参数由基站利用b c c h 逻辑信道，通过各种b c c h 消息， 向所有在本基站区内的终端广播。 1 ) 标识 在小灵通无线网络中由基站实现业务覆盖由于基站功率的有限性，每个基 口eglt；，$ 一 。 重庆邮电大学硕士论文 第三章p h s 及相关技术 站都有其业务的覆盖范围基站的业务覆盖范围区以分成基站区( r a d i oz o n e ) 和寻呼区( p a g i n ga r e a ) ，如图3 8 所示 图3 8 基站的业务覆盖范围示意图 基站区是单个基站所能覆盖的范围，空中接口使用本地信息本地信息是在 本基站区内有效的空中接口参数。 寻呼区是若干个相邻基站的组合，空中接口使用全局信息全局信息是在寻 呼区内所有基站区内有效的空中接口参数 基站利用广播机制向区域内的终端广播本地信息和全局信息终端接收到这 些信息后，会检查寻呼区的状态。如果发现寻呼区发生了改变，就会触发终端重 新在系统中登记位置信息。 另外一方面，如果系统呼叫终端，也会在终端登记的寻呼区内所有基站中广 播，尽可能的保证终端能够接收到寻呼信息 2 ) 时隙的时间和频率选择机制 时隙是p h s 空中接口实现通信的最基本单位，是系统运行的关键资源时隙 有时间和频率两个关键参数，时间参数就是时隙在帧中的位置编号，频率参数就 是载频。时隙的