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(电磁场与微波技术专业论文)小灵通单路室内分布系统.pdf.pdf 免费下载
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硕上学位论文小灵通单路室内分布系统 摘要 p h s ,俗称“小灵通”,因其单向收费、话费低廉、良好的移动性及非常适 合数据传输等特点而发展迅速。但由于p h s 所使用的1 9 g h z 微波频段的穿透能 力比较差,加之基站功率比较小,所以室内信号覆盖不够理想。我们知道,采用 室内分布系统可以解决这一问题。通常的室内分布系统,其收、发是各自独立的 两套系统。为了提高p h s 的市场竞争力,降低系统成本非常必要。如果自使收 发共享一套系统的话,成本会大幅度降低。为此,本文阐述了单路室内分布系统, 其主要内容包括: 前言部分概要介绍了室内覆盖的现状及各种覆盖方案的比较分析。 第一章介绍了小灵通的基本原理及实现室内分布系统由双路到单路的可行 性_ d m a 空中接口。 第二章研究设计出了双向放大器室内分布由双路到单路的主要部件。设 计、实现了两套方案,即用环行器实现和用开关实现。根据方案要求设计、加工 了各单元电路,并对各部件进行了分析和测试。 第三章对单路室内分布系统所需其它器件一一进行了仿真设计,包括功分 器、耦合器等。 第四章分析了一个实际的室内分布系统,提出了用单路分布系统实现所需 的些改进措施。 最后对整个毕业设计进行总结,对结果进行了分析、评估,并提出了改进意 见。 关键词:小灵通( p h s ) ;分布系统;单路:双向放大器 v 唤一l 学位论文小灵通章路室内分布系统 a b s t r a c t p h s ( p e r s o n a lh a n d y p h o n es y s t e m ) h a sd e v e l o p e dr a p i d l yb e c a u s eo fi t s u n i l a t e m l i s mc h a r g e ,c h e a p ,g o 由t r a n s f e rc h a r a c t e ra n dv e r ys u i t a b l ef o rt h e t r a n s m i s s i o no fd a t a b u ti t ss i g n a lq u a l i t yi sn o tg o o de n o u 曲f o ra l lt h eu s e r ss i n c e t h e1 9 g h zm i c r o w a v e sw e a ka b i l i t yo fp e n e t r a t i o na n dt h el o wp o w e ro ft h e c o m m u n i c a t i o ns t a t i o n a sw ea l lk n o w n ,t h ei n d o o rd i s t r i b u t i o nc a nr e s o l v et h e s e p r o b l e m s t h ed i s t r i b u t i o no fp h su s u a l l yw a sc o m p o s e db yr e c e i v es y s t e ma n d d e l i v e rs y s t e mi t sv e r yn e c e s s a r yt od e c r e a s et h ec o s to fp h ss y s t e mj 玎o r d e rt o i m p r o v ei t sm a r k e ts h a r e a l lt h er e a s o n sa b o v eb r i n gu st h ep r o j e c to fd e s i g n i n ga s i n g l e l i n ei n d o o rd i s t r i b u t i o ns y s t e m c o n t e n ti n c l u d e di nt h i sp a p e ri sa sf o l l o w : 1s u m m a r yi n t r o d u c e st h ea c t u a l i t yo fp h si n d o o rd i s t r i b u t i o ns y s t e ma n dc o m p a r e s g o o dq u a l i t ya n ds h o r t c o m i n go f t h r e ed i f f e r e n c ed i s t r i b u t i o nm e t h o d s 2i n t r o d u c c st h eb a s i ct h e o r i e so fp h sa n dt d m a 3s t u d i e da n dw o r k e do u tt h et w o d i r e c t i o na m p l i f i e r , t h em a i np a r to fs i n g l e - l i n e i n d o o rd i s t r i b u t i o ns y s t e m 4e m u l a t e da n dw o r k e do u tt h eo t h e rp a n so fs i n g l e l i n ei n d o o rs y s t e m ,i n c l u d i n gt h e d i v i d e r sa n d c o u p l e re t c 5c a l c u l a t eas i n g l e l i n ei n d o o rs y s t e mu s i n ga l lt h ep a r t sih a v ew o r k e do u t 6a l lt h ew o r kih a v ed o n ew a ss u m m a r i z e da n da l lt h er e s u l t sw e r ea n a l y z e da n d e v a l u a t e d a tt h es a m et i m e ,t h ea d v i c eo f m o d i f i c a t i o ni ss u g g e s t e d 。 k e yw o r d s :p e r s o n a lh a n d y - p h o n es y s t e m ;d i s t r i b u t i o ns y s t e m ;s i n g l e l i n e ; d o u b i e d i r e c t i o na m p l i f i e r 原创性声明 本人声明:所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。 除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其它人已发表 或撰写过的研究成果。参与同一工作的其它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。 签名:耘磷日期 2 q q 墨二2 二 本论文使用授权说明 本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学 校有权保留论文及送交论文复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可 以公布论文的全部或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 日期星鱼q 互二墨二! 硕士学位论文 小炭通单路室内分布系统 引言 固定业务和移动业务的分营使得电信竞争步入了一个全新的阶段。对现在 的中国电信来说,利用现有的网络资源,开拓新的业务增长点,是在日益激烈 竞争环境中的发展之道。被称为“中国电信移动梦”的p h s 无线市话业务正是 顺应这一趋势而产生并发展起来的。 p h s ( 无线市话) ,俗称“小灵通”,作为一种较新型的个人无线接入系统, 它采用微蜂窝、动态信道分配技术,将用户端( 即无线市话手机p s ) 以无线的 方式接入本地电话网,使传统意义上的固定电话不再固定在某个位置,并可在 无线网络覆盖范围内自由移动使用,随时随地接听、拨打本地和国内、国际电 话。 这一通信系统非常适合中国这样人口稠密的国家。没有电磁波对人体损害 问题,通话时间长,待机时间也长。因其单向收费、话费低廉、良好的移动性 及非常适合数据传输等特点而大受电话用户青睐,近年来迅猛发展,成为中国 电信新的业务增长点。与此同时随着p h s 网络的快速建设,网络用户量的快速 增加,人们对p h s 网络的质量和所提供的业务也提出了更高的要求。一旦中国 移动以及联通话费降低,“小灵通”所具有的价格优势将丧失。运营商只有通过 比服务的优势来赢得顾客而移动通信的网络覆盖、容量、质量是运营商获取 竞争优势的关键因素。 与中国移动以及联通在网络建设中进行的大规模室内覆盖工程相比,小灵 通的室内覆盖一直是影响其网络质量和用户投诉的重点问题。据统计【1 】,网络 覆盖引起的投诉占网络质量投诉总量的7 0 。新开通小灵通的城市信号覆盖不 好,室内普遍存在信号的弱区或盲区。伴随着小灵通的高速发展,其室内覆盖 问题变得更加严重,解决室内覆盖的任务也更加繁重。因此探询不同室内环境 下的室内覆盖解决方案己成为当前小灵通发展的重要课题。中国移动及中国联 通都采用室内覆盖方案来解决移动通信信号的室内正常通信问题。因此,中国 电信如果要提高网络服务质量,也必将采用相同方案。 需要进行p h s 室内覆盖的地点大体上有 2j :室内盲区( 新建大型建筑、地 下停车场、办公楼、宾馆和公寓等) ;话务量高的大型室内场所( 车站、机场、 商场、体育馆、购物中心等) :发生频繁切换的室内场所( 高层建筑的顶部,收 颀:p 学位论文小灵通单路室幽分布系统 到多个基站的功率近似的信号) 。 目前,小灵通室内覆盖方案按信号在室内环境下的传输方式可分为 2 】【3 】:室 内基站方式、室外高层基站照射方式和室内分布系统。 小灵通室内基站覆盖系统( 如图l ( a ) 所示) 是在需要覆盖的室内空f 司安 装若干1 0 m w 的小型室内基站。采用微蜂窝覆盖,使室内用户终端接入小灵通 网络。在较远地点也可以安装小型室内直放站将信号传输至用户终端。这种方 案的优点是成本低,施工容易,信道数达i c 7 t 1c 】5 t ,实现室内覆盖的方式简 单,性价比高。对室内开放的空间环境( 如超市、大型商业中心、展览场所等) 覆盖效果较好。可以做到无缝覆盖,信号稳定、均匀。但同时也存在严重缺陷, 大型室内空间所需基站数目太多,这么多基站必须以微蜂窝形式组网,不但信 道配置困难,而且由于话务分配不当极易造成信道拥塞;过多的基站覆盖,用 户切换频繁,从而出现掉话、单通等现象。同时存在网络同步问题。小灵通基 站通过接收来自主基站的g p s 同步信号来保持同步5 】,一个同步系统可使4 0 个左右的基站保持同步。如果室内基站数超过4 0 个,则必须设置两个同步区。 不但需要增加主基站的g p s 投资,也容易导致收发冲突而干扰其它基站的工 作。1 0 m w 基站的覆盖范围在3 0 米阻内,在室内隔断较多、环境比较复杂的 情况下覆盖效果急剧下降。 室外高层基站照射系统( 如图l ( c ) 所示) 是对小灵通地面网络无法覆盖 ( a ) 室内蕊站稷荒系统 ( b ) 室内分布系统( c ) 室外高层基站照射方式 图i 几种小灵通室内覆盖方案 的建筑物高层( 1 0 层以上) 采用与覆盖目标基本等高的室外基站( 5 0 0 m w ) , 通过窄波瓣天线定向照射高层目标建筑,将小灵通信号送至室内用户。此种方 式覆盖效果较差,建筑物的走廊、电梯间等还需采用室内基站完善覆盖。而且 。窿裔 硕:f _ 学位论文 小灵通单路室内分布系统 室外高层基站的选址也是难点,为避免对地面系统的干扰需在规划系统中做细 致的工作。 室内分布系统( 如图j ( b ) 所示) 是采用耦合器、功分器、放大器,通过 射频电缆或光纤将来自小灵通基站或直放站的信号功率分配至吸顶天线或壁挂 天线,使小灵通信号均匀地分布在建筑物的各个角落,从而达到小灵通室内覆 盖的目的。采用小灵通室内有线分布系统是解决小灵通室内覆盖最完善、最彻 底的方式,它是三种方案中唯一能将小灵通信号均匀地分布到复杂室内环境的 各个角落,而且不存在小灵通信号的空间传播损耗和穿越障碍物损耗。如果室 内空间不大,分布天线数量较少,可以完全采用无源器件,达到系统可靠性高, 成本低;如果室内空间较大,楼层较多较高,可采用有源器件提高信号强度。 小灵通网络要走出“低价低质”的误区,创建可增值、可发展的精品网络, 只有大量采用室内分布系统,才能将小灵通信号均匀、全面地送达到室内任何 角落的用户终端。其它两种方式做不到这点。 目前的小灵通室内分布系统大多采用两副天馈系统,既将收发分别放大后 经两副天馈系统覆盖室内。如果我们能将收发共享一套天馈系统,在同样的天 线信号电平条件下天线和馈线就可节省1 1 3 1 5 。这样一来既节省成本又节约 安装工程费并缩短工程周期。为此我们提出了小灵通单路室内分布系统的课题, 经过深入研究,设计出了单路室内分布系统的关键部件一双向放大器。同时设 计出一套单路室内分布系统所需的其它相关器件,包括功分器、耦合器、滤波 器等。我们对上述器件一一进行了仿真、制板、调整和测试,最后通过这些器 件的应用,可以得到一套非常具有实用价值的单路室内分布系统。它能使得小 灵通无线市话的网络通话和服务质量得到根本性的改变。 硕l + 学位论文 小灵通单路室内分布系统 1 1 p h s 简介 第一章小灵通( p h s ) 简介 1 1 1 什么是p h s 无线市话( p e r s o n a l a c c e s ss y s t e m ) ,缩写为p a s ,俗称“小灵通”【6 】【7 】 8 】, 是我国电信工程技术人员在日本p h s ( p e r s o n a lh a n d y - p h o n es y s t e m ) 基础上, 根据中国国情在低轨道卫星通信、g s m 、c d m a 、无绳电话、无线环路等众多 通信方式的基础上,选择无线环路技术通过v s 接口,并充分利用固定电话网的 充裕资源来实现的一种个人通信接入手段,每个人都拥有一个电话号码,实现 在无论何时何地,通过一只小手机或无线固定单元之间通电话、发传真、传送 数据和图像,不管在固定地点还是在移动中( 目前已能达到8 0 公里每小时车速 不掉话) 进行信息交换。由于p a s 和p h s 的无线部分是相同的,为了一致起见, 我们将这两个系统通称为p h s 。 由于p h s 手机机身小巧、功能卓越,备受人们青睐,所以人们爱称它为“小 灵通”。在不少城市,“小灵通”已成为人们在日常生活中不可缺少的通信工具。 “小灵通”迎合了通信向着无线化、移动化、个人化发展的潮流【9 】。普通电话 只能固定在家里或办公室里,无法带在身边使用。移动电话的出现满足了移动 通信的需求,然而话费昂贵。对于平常只在居住区活动而渴望移动通信的普通 市民,p h s 堪称最佳选择。 p h s 系统的典型配置如图1 1 所示。 图1 1p h s 系统的组成 4 颤1 学位论文小灵通单路室内分布系统 p h s 系统通过局端设备( r t ) ,将交换机( l e ) 的信号传递到远端服务区。 对于模拟接口,交换机的设备配置与连接有线电话用户时相同,它通过局 端设备( r t ) 使用2 线环路启动接口接入公用网络。这样运营商无需重新配簧 交换机,就可以灵活地安装有线和无线电话。如果中心局交换机( l e ) 具有数字 接1 :3 ( v 5 1 v 5 2 ) 交换机用户电路由于配线架( m d f ) 以及与l e 连接的a b 电 缆的减少,促使成本降低,l e 和a b 线路接口的费用将大大地降低。 各部分的组成与功能介绍如下。 ( 1 ) 局端设备( r t ) 局端设备( r t ) n 交换机( l e ) 提供模拟或数字接口,它是一基于电子工业协会 f e i a ) 标准的、己被证明的简单通用的与本地交换机结合的局端设备。 ( 2 ) 空中话务控制器( a t c ) 空中话务控制器( a t c ) 是一种可选的交叉连接系统,它通过e 1 链路可与各 覆盖区的r t 连接,为用户提供r t 之间的漫游服务,增强系统的漫游能力,系 统平均漫游率可达8 0 以上。 ( 3 ) 基站控制器( r p c ) 基站控制器( r p c ) 通过多达4 条e 1 线链路与r t 相连,控制着各基站在服 务区的电源分配和话音路径的集线处理。r p c 可与交换机安放在一起,也可通 过光纤、铜线或微波放在远处。每个p _ p c 可控制3 2 个独立的r p ,然后由每个 r p 在用户端与操作端之间传递通信信息。 ( 4 ) 基站( r e ) r p 通过p h s 空中接口与用户单元相连。r p 放在服务区内的重要地点,并 通过双绞线与r p c 连接。基站( r p ) n 安装在室内或室外,通过普通双绞线进行 线路馈电,由于具有动态信道分配的功能,p h s 系统无论何时都可通过增加r p 的数目来实现扩容,而无需涉及复杂的频率规划。 共有两种类型的基站。 。室外基站:可安装在电线杆、建筑物、屋顶或路灯杼上;有三种型号的 室外型基站f 1 0m w 、2 0 0 m w 、5 0 0m w ) 。目前u t 斯达康在小灵通网络建设以 及原有网络的优化中已经全部采用5 0 0 r o w 新型基站。1 0 r o w 基站仅用作补肓 和室内覆盖。 室内基站:可安装在政府大楼、银行或办公大楼等场所;型号为1 0m w 。 倾l - 学位论文 小灵通学路室内分布系统 基站( r p ) 、手机( p s ) 均采用r c rs t d - 2 8 标准的p h s 技术,规定了频率带 宽和应遵守的协议等规范。 ( 5 ) 手机( r s ) 手机是p h s 系统的无线手持电话,向用户提供一系列的移动功能。用户在 稳定呼叫时,可在大范围的区域内移动。手机具有重量轻、通话时间和待机时 间长等特点。 ( 6 ) 固定用户单元( f s u ) f s u 是p h s 系统与固定的标准电话机连接的无线通信设备,安装在用户住 宅区。f s u 由无线接口和电话接口组成,由它们控制线路供电电压、铃流信号、 电话拨号音( d t ) 和忙音( b t ) ,检测摘机和挂机状态和拨号。 ( 7 ) 网络管理系统( n m s ) 网络管理系统对整个网络进行集中管理,n m s 监控p h s 系统主要设备r t 、 a t c 及r p c 的状态,收集工作状态信息、告警信息、数据传输等信息及远程载 入更新程序到r p c 。 1 1 2p h s 的定位 p h s ( p e r s o n a lh a n d y - - p h o n es y s t e m ) 无线市话系统又称“个人便携式电 话系统”,是根据日本无线电系统研究与开发中心r c r 于1 9 9 2 年制订的标准草 案r c r s t d 2 8 第二代无绳电话系统研制开发的数字无绳电话系统。它将 市话传输交换与无线接入技术有机结合在一起,利用市话的交换传输资源,以 无线方式提供在一定范围内具备移动漫游性能的个人通信终端。简而言之,就 是通过一定的技术手段,使传统意义上的固定电话可以在无线网络覆盖范围内 随身携带、移动使用。按照“信息产业部电( 2 0 0 0 ) 6 0 4 号”文件的规定,将 “p h s 作为固定电话网的补充和延伸,定位子小范围低速移动无线接入”,所以 无线市话是一种小范围低速移动无线接入技术( 无线本地环路) 而不是一种蜂 窝移动通信技术。所谓补充就是今后将固定电话的最后几百米由电缆连接逐步 改为p h s 无线连接,实现无线代替铜缆。延伸就是将原来固定电话只能在办公 室、住宅范围内通电话,通过p h s 系统扩大到室外、一个城市内以及城市与城 市之问的通信,随着p h s 技术的迅速发展,很容易实现省与省之州、国际间的 漫游。p h s 既具有固定电话的功能,又有移动电话的特点。 小灵通中路室内分布系统 基站( r p ) 、手机( p s ) 均采用r c rs t d - 2 8 标准的p h s 技术,规定了频率带 宽和应遵守的办议等规范。 ( 5 ) 手移l ( p s ) 手机是p h s 系统的无线手持电话,向用户提供一系列的移动功能。用户在 稳定呼口l 【时,可在大范围的区域内移动。手机具有重量轻、通话时间和待机时 间长等特点。 ( 6 ) 固定用户单元( f s u ) f s u 是p h s 系统与固定的标准电话机连接的无线通信设备,安装在用户住 宅区。f s u 由无线接口和电话接口组成,由它们控制线路供电电压、铃流信号、 电话拨号音( d t ) 和忙音( b t ) ,检测摘机和挂机状态和拨号。 ( 7 ) n 络管理系统( n m s ) 网络管理系统对整个网络进行集中管理,n m s 监控p h s 系统主要设备r t 、 a t c 及r p c 的状态,收集工作状态信息、告警信息、数据传输等信息及远程载 入更新程序到p p c 。 1 1 2p h s 的定位 p h s ( p e r s o n a lh a n d y - - p h o n es y s t e m ) 无线市话系统又称“个人便携式电 话系统”,是根据日本无线电系统研究与开发中心r c r 于1 9 9 2 年制订的标准草 案r c r - - s t d 2 8 第二代无绳电话系统研制开发的数字无绳电话系统。它将 市话传输交换与无线接入技术有机结合在一起,利用市话的交换传输资源,蚪 无线方式提供在一定范围内具备移动漫游性能的个人通信终端。简而言之,就 是通过定的技术手段,使传统意义上的固定电话可虬在无线恻络覆盖范围内 随身携带、移动使用。按照“信息产业部电( 2 0 0 0 ) 6 0 4 号”文件的规定,将 “p h s 作为固定电话嘲的补充和延伸,定位于小范围低速移动无线接入”,所以 无线市话是- - j q q , 范围低速移动无线接入技术( 无线本地环路) 而不是一种蜂 窝移动通信技术。所谓补充就是今后将固定电话的最后几百米由电缆连接逐步 改为p h s 无线连接,实现无线代替铜缆。延伸就是将原来固定电话只能在办公 室、住宅范围内通电话,通过p h s 系统扩大到室外、一个城市内以及城市与城 市之问的通信,随着p h s 技术的迅遮发展,很容易实现省与省之问、国际问的 漫游。p i i s 既具有固定电话的功能,又有移动电晤的特点。 漫游。p h s 凯具有固定电话的功能,又有移动电西的特点。 6 坝= | 学位论文 小灵通单路室内分布系统 p h s 与移动电话组成基本相似,它也是由三级网组成。它由一个业务交换 点( 机) s s p ( 与移动电话系统中的m s c 的功能相似) 、基站( 就是移动电话系 统中基地站b s ) 以及p s 手机组成。 p h s 网络利用了日本现有公网中的智能网技术。p h s 的信息传送完全通过 智能网来完成。智能网中的业务控制功能完全依靠业务控制点来实现,使业务 功能与传输分离开来,使它们互相脱节,这种结构便于网络升级增新业务的开 发。p h s 的所有信令和接续、终端识别及各种操作信令都通过信令传输网在业 务管理点和业务控制之间传送。由于业务交换机数据库有限不能支持p h s 用户 的漫游,所以用户的漫游完全依赖公网中的智能网,它在智能网中建立相应的 用户数据库,类似移动系统中原籍位置寄存器( h l r ) 、访问位置寄存器( v u t ) 、 鉴权中心( a v c ) 来解决p h s 用户的漫游问题。 1 1 3p h s 的组网技术 p h s 无线市话系统的组网采用微蜂窝技术1 0 1c ! “,目前,其基站主要有1 0 m w 室内型、室外型和2 0 0 m w 、5 0 0 r n w 室外型等类型。基站部分采用先进的智能 天线和空分多址( s d m a ) 技术,有效扩展覆盖范围,降低切换次数,提高接 通率。 p h s 手机通过空中无线接口首先与基站取得联系,再通过基站与电信的业 务平台接通。通过业务平台与其它通信网络的互联,用户可以在网络覆盖范围 内自由拨打接听电话。 p h s 系统的接入方式采用多载波t d m a ,传输方式采用时分双工t d d 技 术,工作频带为1 8 9 5 1 9 1 8 m h z ,载波间隔为3 0 0 k h z ,每个载波按5 m s 为一 帧,一帧分为8 个时隙( 每时隙6 2 5 1 - t s ) ,其中下行通道( 基站一 手机) 占用4 个时隙,其余4 个时隙保留给上行通道( 手机一 基站) ,因而,每个载波可以 建立4 个双工信道。调制方式采用滚降系数为o 5 的形- - q p s k ,调制信号是 和3 8 4 k b i f f s 比特流相对应的1 9 2 0 0 符号流,话音编码采用i t u t 建议g 7 2 1 的3 2 b i t s a d p c m ,因t d m a - - t d d 帧结构的灵活性,更低速率的话音编码技 术,如半速率或1 4 速率的话音编码易被采用。 p h s 没有像g s m 系统那样为每个小区基站分配固定的使用频率,而是随着 硕:i + 学位论文小灵通学龉室内分布系统 通话建立的过程为基站自行分配最佳的频率与信道。同一载频设备的每一次被 分配到的频率都可能不同。这种动态信道分配技术不仅使p h s 系统在网络建设 与优化时无需进行频率规划,节省了大量人力与物力,同时在多家运营商共同 使用有限频率资源时有效避免了同频与邻频干扰。p h s 系统把微蜂窝技术和动 态信道分配技术紧密结合在一起,不但提高了频率的利用率,而且极大地提高 了无线信道的容量,这是p h s 技术的过人之处。 p h s 信道动态分配的过程如图1 2 所示,分配步骤如下 谁2 i b 平 - o d b 黼 fn ,d b “ f j 孙i 也半 佛昕 站i 拍d t “妒 i 图1 。2p h s 信道动态分配过程 ( 1 ) p h s 手机在呼入、呼出和越区切换时首先要选优先级最高的频率号f # 和 时隙号s # 。 ( 2 ) 对所选的f # 、s # 信道进行干扰电平的测试。 ( 3 ) 如所监测到的干扰电平值低于第- - i 7 限电平2 6 d b g v ( 一8 7 d b m ) ,这时就 选用该信道。否则进入第4 步。 ( 4 ) 选择下一个优先的频率号f # 和时隙号s # 。 f 5 ) 重复上述第2 至第4 步,直到找到可用信道为止。 ( 6 ) 如果没有可用信道,则按照上述步骤t 至5 步,以第二门限电平4 0 d b _ t v ( 一7 3 d b m ) 为标准进行监测比较,直到找到可用信道为止。 优先级的确定: 已被选定的信道,其优先级加一; 己被拒绝的信道,其优先级减一。 r 碳p 学位论文小灵通单路室内分布系统 1 1 4p h s 的特点与功能 a p h s 的特点 p h s 是我国专家在原有固定电话系统上根据市场需求,经过挖潜改造而9 - 1 : 发的新业务系统。p h s 的定位是固定电话的补充和延伸。它有两种制式的电话 机:一种是固定无线电话f s u ,在基站覆盖范围内,用户终端采用固定无线电 话机f s u ,它可以改变城市、农村装电话时需室外架电缆、室内布线的繁琐传 统做法。用户只要到电信局办理装机手续后,将无线固定电话机带回去放在任 何位置就可以拨打国内、国际电话。用户办公地点或住宅在搬迁更换地址时, 不需去电信局办理移机手续和更改电话号码,只要将f s u 带到新搬场所即可使 用,绝不耽误工作和影响生活。另一种是p s 手持机,用户拥有p s 手持机就可 以随时随地、随心所欲拨打电话。 p h s 系统具备以下特点: p h s 的最大特点是物美价廉:无论无线固定电话f s u 或具有移动功能 的p s 手持机,统一按固定市话标准收费,而p h s 手机在接电话时分文不收, 与蜂窝式移动电话相比要便宜得多。 p h s 手持机具有体积小、重量轻、通话时间长的特点。 高密度:p h s 系统由于具有微区配置和动态信道分配功能,实际上没有 用户密度的限制。 与有线相媲美的话音质量:p h s 系统中的话音是经3 2 k b s a d p c m 编码 的,具有与有线接入相媲美的话音质量。 支持传真及数据:使用p h s 因特网接入论坛规范( p l a f s ) ,支持话音 带内高达6 4 k b s 的传真和数据传输。 支持主叫线路识别显示( c l i p ) 功能:p h s 系统支持p s 手机c l i p 功 能,通过该功能,用户可识别主叫线路信息。 部署方便:p h s 系统具有动态信道分配功能,无需进行频率规划。可自 动选择信道,以避免由周围噪音、其它用户甚至其它业务提供者所引起的干扰。 移动及漫游功能:p h s 系统向用户提供可移动使用的手机,使用户在大 范围区域的任一地方享受无线电话业务。 透明的本地交换机集成:p h s 系统在与本地交换机相接的接口使用标准 的2 线环路启动音频接口,无需对交换机进行修改,交换过程是透明的。 9 碗士学位论文 小灵通单路室内分布系统 v 5 2 接口:p h s 系统支持最新的r r u t 接入节点标准v 5 2 标准, 大大降低了交换机成本,还具有集线处理功能。 多路径抗干扰性:应用分集式天线,信道比特率降低,因此p h s 系统 对室外多路径干扰具有极强的抗干扰性。 安全性:p h s 系统通过设置鉴权密码后,达到很高的安全性,以防止电 话号码泄漏。p h s 可以与家用电话或办公电话共享一个电话号码,一方取机另 一方可以自动切断,防止窃听。p s 手持机还可以拥有一个虚拟号码,这样家用 或办公室电话可以与p s 互相通话。 保密性:p h s 使用数字话音信道编码加密,可防止窃听。 手机电池寿命:p h s 系统电源消耗低,手机电池寿命长,有较长的待机 时间和通话时间。p s 手持机的发射功率很小,平均发射功率为1 0 r o w ,只是手 机的二百分之一,因此长期使用对人体没有危害,被人们称为绿色通信工具。 r p c 供电的r p :r p 与r p c 用一对普通双绞线连接,由r p c 对r p 供 电。因此,r p c 电源系统支持所有连接的r p 。此外,r p 构造轻巧,安装十分 方便。 大功率的r p :大功率的r p 可在距离r p c 5 k m 的范围内提供业务及更 高的容量,它需要一对双绞线与r p c 相连,并且由本地电源进行馈电。 铜线、光纤和无线的综合应用:p h s 系统可实现铜线、光纤和无线环路 设备的最佳配合使用,进行统一的管理,并可实现不同接口类型之间的平稳过 度。 b p h s 的功能 ( 1 ) p h s 无论是无线固定电话机f s u 还是手持机p s ,儿是固定电话具有 的转移呼叫、免打扰、三方通话、语音信箱等新业务功能它们都具备( 详见程控 电话功i i ) 。 ( 2 ) 持有p h s 手机用户可以在一个城市或一个地区进行移动,漫游范围随 着网络扩大而增大。同时它也具备主叫号码显示和短消息服务功能,用户能在 手机上直接发送和接收文字或数字消息,它类似b p 机寻呼业务。用户能用英 文、数字或7 0 个中文字符接收和发送个人短消息。 ( 3 ) p h s 具有报警定位和1 2 0 急救呼叫功能。用户可先输入1 1 0 或1 2 0 号 码,碰到紧急情况只要按发送键,不用讲话,1 1 0 或1 2 0 中心就能在屏幕上显 i n 碗十学位论文 小灵通毕路室内分布系统 示报警或急救人当时所处的位置、时间以及户主的姓名、性别、年龄等。如用 户事先申请报警定位跟踪业务,1 1 0 中心还可以跟踪纪录持机者移动路线。小 孩、老人和痴呆病人外出带有p s 手持机如果迷路或与家人走散了,只要拨打他 所带的电话,即使不接电话也可以从电信局或1 1 0 中心查到他所在的位置。 ( 4 ) p h s 能提供高速数据通信和i s d n 服务【1 3 】 1 5 】。继3 2 k b s 数据业 务推出以后,6 4 k b s 数据传输( 相当于蜂窝电话的6 倍) 业务成为推出的重点。 它集语音、数字、图像传输为一体,为即将掀起的手机上网高潮创造了良好的 条件,在通信领域中独树一帜。 c p i - i s 存在的问题 任何事物都不是完美无缺的,p h s 也不例外,虽然它有上述诸多优点,但 在使用中存在以下问题。 ( 1 ) p h s 采用1 9 g h z 微波频段,所以它的穿透能力比较差,加之基站功 率比较小,只有1 0m w 、2 0 0m w 、5 0 0m w ,所以室内信号覆盖比较差。 ( 2 ) p h s 采用微蜂窝技术,每个基站覆盖半径在1 0 0m 一2 0 0m 之间,因 此在移动中通话会感到较多的切换,并有1 秒左右的无音,一般它的移动速度 不能超过3 5 公里小时。 正是基于上述原因,才有了本课题的提出。 1 1 5p h s 发展前景展望【1 6 】 2 l 世纪的社会是一个信息社会,根据社会对通信的需求而逐步发展形成一 种理想的通信方式即个人通信方式。虽然个人通信到目前还没有确切的定义, 也没有一种确定的通信手段,但各国专家根据社会对通信的需求经过多方面的 研究,认为个人通信应具备以下特点。 ( 1 ) 终端移动性:终端移动性要求手机功率小、耗电省,便于携带,持机和 连续通话时间长,并能在网络覆盖范围内满足通信需求。 ( 2 ) 通信范围广:能覆盖地球表面有人的地方。 f 3 ) 大容量:能为全球有通信能力的人提供话音、数据、传真、i 写像等业务。 ( 4 ) 智能化:能利用数据来处理复杂网络管理和接续操作及刮费工作,以及 其它紧急信息传送和处理。 l l 碰! 卜学位论文 小灵通单路室内分布系统 前面提到实现个人通信可以用多种技术手段逐步实现,但不同的国家和地 区应该根据各国不同的条件,因地制宜采用不同的技术手段来实现。由于我国 和亚太地区人口密度大,绝大多数是发展中国家,发展个人通信最好的捷径就 是利用现有固定网络的富裕资源,依托基础网络设施、网络覆盖和容量,采用 无线接入技术来逐步实现个人通信。因为利用现有固定网络的富裕资源,依托 基础网络设施,采用无线接入技术建设移动通信网比新建一个移动通信网成本 要低得多( 只要增加与固定网交换机接口设备和无线部分的投资) 。 随着我国城市化步伐的加快,固定电话的发展势头虽然有增无减。但由于 城市有线工程施工的难度越来越大,庞大的有线网络成本和运营维护费用越来 越高,严重地阻碍了固定电话用户的发展。市话“无线化”己成为发展大趋势, 现在移动电话的数量已经超过了固定电话的数量,小灵通具有设备成本低、运 蕾成本低、话音质量佳的特点,正值当前用户对相当于市话资费等级的移动手 机需求大以及第三代移动通信推迟建设运营的大好时机,作为无绳通信的小灵 通具有一个良好的发展前景。采用p h sf s u 无线固定电话单元是发展固定电话 最理想的手段。在p h s 网络覆盖范围内任何地方,不需要施工拉线,用户随时 可以安装电话,系统资源可在覆盖范围内共享,从而可以根据实际需求进行灵 活放号和移机。 p h s 将成为农村通信网络建设主流技术之一,现阶段我国农村已有8 0 的 行政村通电讲他m 】,在沿海发达地区光缆已到乡镇、村,基本上实现了村村通 电话。由于农村用户距离交换点远,用户分布零散,采用传统的有线方式解决 零散的农村用户,一个村实际需求只有很少几部电话,往往来用几倍甚至几十 倍的线路资源来解决,而且农村用户话务量很小,因此发展农村电话关键要解 决离用户最近一公里远的线路连接问题。采用p h s 无线固定单元( f s u ) 可以解 决有线通信工程实施带来的极大难度,减少由于自然灾害和人为因素经常毁坏 杆、线而造成的故障。由于p h s 基站可以为手机提供通话信道,达到无线资源 共享的目的,它将在我国及亚太地区农村通信网络中发挥越来越重要的作用。 1 1 6 p h s 投资评估 p h s 系统比g s m 移动通信系统组网要灵活,建设速度更快,比固定电话成 本要低、产出率要高,能在短时f 刮内收回投资,收益大,所以容易被运营商和 1 2 坝j :学位论文小灵通单路室内分布系统 用户所接受,有着很庞大的用户群和广阔的市场前景。 p h s 系统采用无线通信方式解决最后一公里问题,在p h s 基站覆盖范围 内用无线通信方式为用户提供高质量的接入服务,避免像安装固定电话时要花 费大量人力、物力、财力去架设电缆、室内布线的传统做法,省去了有线主杆 和分支到户工程,大大降低了工程量。 p h s 系统无线接入部分采用p h s w l l 技术,在频率上采用动态信道分 配,系统没有为每个小区分配固定的使用频率,而是随着通话建立过程在区站 内自行分配最佳的频率和信道,对同一个载频设备的每一个时刻所用的频率可 能是不同的,有效避免了同频和邻频干扰,提高了频率资源的利用率。因而在 p h s 系统组网之初无需进行频率规划 2 0 】 2 ”,可以根据当地人口密度、建筑物分 布等实际情况来灵活组网。 p h s l o m w 基站小巧玲珑,重量轻,尺寸小,可以方便地安放在电线杆和建 筑物上。基站与基站控制器通过现有铜缆连接,无需架设新电缆,加上1 0m w 基站采用电源远供方式,使p h s 基站的选址、电源等问题迎刃而解,一个熟练 的线务员平均一天能安装6 到7 个基站。p h s 基站性能稳定,故障率低,一个 线务员可承担约3 0 0 个基站的日常维护。 综上所述,p h s 系统技术特点决定了其在组网时无需像g s m 一样,要进行 频率规划、基站选址、机房建设等大量繁琐问题,同时又避免建设固定电话网 时要进行大面积架设电缆的尴尬,大大缩短了工程建设周期,一般2 至3 个月 就能完成施工并开始放号。西安电信局于1 9 9 9 年8 月2 3 日开始p h s 网络建设, 到1 2 月1 日完成p h s 网工程建设开始正式放号,系统容量3 5 万线,设立基站 1 3 4 4 0 个,共覆盖全市1 3 0 平方公里的区域,从工程建设、组网到p h s 放号仅 用两个多月。杭州p h s 容量为2 0 万线,覆盖约5 6 平方公里,共设基站6 0 0 0 多个,从施工到放号也仅有三个月左右。 固定电话因其自身条件的限制,用户一旦离开,固定电话就无用武之地, 因此现阶段固定电话热装冷用现象非常普遍。而p h s 业务兼有移动性和固定电 话资费的特点,用户可以随身携带、随心所欲地通信。因而在p h s 覆盖范围内, 广大用户会把p h s 作为第一通信手段来使用,加上p h s 手持机体积小、重量 轻、音质好、持续通话时间长、绿色环保等特点,其通话时问和使用频率明显 高于其它通信工具,进而带动了整体业务量的上升。 1 1 硕士学位论文 小灵通单路室内分布系统 由此可见,p h s 使整个固定电话网络的运行效率有了很大提高,初步解决 电话热装冷用的局面。 通信设备的投资通常大都有5 至8 年的折旧时间,预计我国3 g 业务大规 模运营至少需3 至5 年的时间,届时尚需观察3 g 用户对资费标准可能承受的 程度:另外,还有多数用户仍以电话业务为主,对各类新业务需要有个适应过 程,因此,小灵通不会过两三年就销声匿迹。 从另一方面看,由于无线本地环路系统没有漫游问题,各系统不必相互 兼容,因而可以充分利用各个频段的空闲频率( 包括零散空闲频率) ,见缝插针 地发展,这也是其顽强生命力的表现。此外,其用户固定,多径衰落等影响较 小,用户间干扰也较小。但是,可用频带没有保证可能是限制无线本地环路系统 发展的主要障碍。 1 2 p h s 空中接口 p h s 空中接口的规范为r c rs t d - - 2 8 标准。r c rs t d - - 2 8 标准面向两 大应用: 共享系统:相当于p h s 移动通信系统。 私用系统:相当于数字无绳电话。 两大应用之间的主要区别是使用的频段和频点数目不同,共享系统频点相 对较多,频段相对较宽,如表1 1 所示。 表1 1共享系统和私用系统区别一览表 版本应用频段频点 v 2 公用1 8 9 5 1 9 1 8 1m h z 7 7 私用1 8 9 5 1 9 0 6 1m h z3 7 v 3 公用 1 8 9 3 5 1 9 1 9 6 m h z8 7 私用 18 9 35 1 9 0 6 1 m h z4 2 p h s 空中接口的主要参数如表1 2 所示 硕一l :学位论文 小灵通单路室内分布系统 表1 2p h s 空中接口参数表 项目参数 使用频段1 8 9 3 5 1 9 1 9 6 m h z 波长1 6 c m 载波间隔 3 0 0 l ( h z 频点数 8 7 频点宽度 2 8 8 j ( h z 多址方式t d m a 工作方式 t d d 调制方式 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 b i t s 比特时长2 6 1 2 1p i - i s 空中接口的帧结构 p h s 空中接口采用t d d 的工作方式,物理信道分成下行信道( 基站到终端, 又称前向链路) 和上行通道( 终端到基站,又称反向链路) 两种。 p h s 空中接口采用t d m a 的多址接入方式,空中接口的物理信道以帧为单 位,一帧的长度为5 m s ,包含8 个时隙( 每个时隙6 2 5 1 - t s ) ,下行通道占用其中 连续的4 个时隙,其余的4 个时隙保留给上行通道。帧结构如图1 3 所示。 p h s 帧的每个时隙都有编号,下行和上行对应的时隙( 间隔2 5 m s ) 编号相 同。 p h s 帧的每个时隙包含2 4 0 b i t 的数据,因为每秒钟有2 0 0 8
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