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1、,PHS 小灵通基本原理、,应用与解决方案,2013年9月,1、 PHS小灵通简介 2、 PHS技术规范,3、 PHS室内覆盖的目的和意义 4、 PHS系统设计思路 5、 PHS系统指标 6、工程问题总结,7、 PHS系统和3G系统的兼容性,1、PHS小灵通简介,PHS小灵通是一种新型的建立在现有市话通信网络基础上的个人 无线接入系统, 作为固定电话的延伸和补充，“小灵通”便携电话 具有机身轻、耗电少、低辐射、在网络覆盖范围内通话清晰等 特点。采用TDMA/TDD的多址方式，基站和移动台的发射功率 很低，频率复用的半径小，单位面积里可提供更多的信道，容 纳更多的用户。它采用先进的微蜂窝技术，将
2、用户端（即无线 市话手机）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，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。,2、 PHS技术規范射频调制: TDMA-TDD (GSM: FDD) 每个频道可分为8 个时隙,每个时隙的时间为 625us 个时隙的总时间为 5ms 每 100ms 基站发送一次控制信道(Control Channel:CCH) 所有基站的控制信道都共用一个频道 同一地域可并存80个基站(100ms/625us/2=80) 射频为1.9GHz 功和覆盖:20mW 100mW 500mW,300m,500m,1Km,
3、射频速为 384kb/s 数据速为 32/64kb/s 协议标准: RCR STD-28,控制信道, ,所有基站均采用同一频点作控制信道(CCH) 每个基站每隔100毫秒会发一次控制信息 控制信道的种类: 广播控制信道 (BCCH) 通用控制信道 (CCCH) 传呼信道(PCH) 信控制信道 (SCCH) User Packet Channel (UPCH) Associated Channel (ACCH) 由于控制信道包括一系重要系統运作，故如基站互相干扰能 产生以下各种问题 Non function of CS Drop Call Power constrain Distortion B
4、it Error,基站的话务容量,单基站的话务容量,一个单独的CS提供8个物理信道，一个是信令控制信道，另七个是话务传输信道。根,据爱尔兰理论计算，覆盖区内可容纳的用户数量如下：每区爱尔兰数(1C-ch，7T-chs， GOS = 5%) = 3.738爱尔兰,用户数(PS) (3.74 0.03) = 125个用户,组控基站的话务容量,组控基站：每2个基站为1个组控组，每基站能提供1C7T的信道容量，采用组控技术后，允许以2个CS为一组共用1个信令信道，信道容量可达到1C15T，提高了网络话务容量。,在每组2个CS的组控模式中，根据爱尔兰理论计算，在组控CS覆盖区内的可容纳的用,户数如下：,
5、每区爱尔兰数(15T-chs, GOS = 5%) = 10.63爱尔兰,用户数(PS) (10.63 0.03) = 354个用户,CS安装的设计方案要根据用户情况而定：,当区域内的用户分布很稀疏时，应采用非组控模式(即单个CS的控制模式)。 当区域内的用户分布密度很高时，应采用组控模式。,空中接口,500mW 基站的空中接口符合PHS的RCR STD-28 V3.3的PHS标准规范。它支持TDMA （时分多址）的复用方式，传输方式采用TDD (时分双工)。,TDMA即单路载频被划分成许多不同的时隙，在PHS中，每个载波按5ms一帧分成8个 时隙（每个时隙625us），给下行信道(基站至手机
6、)分配4个时隙，上行信道(手机 至基站)也分配4个时隙，上行和下行在同一载频下完成，因而每个载频可容纳4个 双工信道。,TDD就是利用同一载频下的两个时隙，一个接收、一个发送，交替进行。TDD的主要 优点是可以在单个载频上实现发射和接收。不需要上行和下行两个载频，因而不需 要频率切换，提高了传输的稳定性。,每个500mW基站支持两套收发信机，它们共享一个控制信道，共提供1C7T（1个控制 信道和7个话务信道），也就是说，同时可有7个用户在单个CS控制的模式下通话。 两套收发信机中一套为1C3T，另外一套的4个信道都为T-ch（话务信道）。如下图 所示为有控制信道的收发信机的物理信道的结构图。在
7、图中，在同一时刻，手机 #2、手机#3处于通话状态，它们必须占用4个话务信道（2个发送，2个接收），而 手机#1处于空闲状态，它一般不占用任何信道，也就是不占用任何时隙。,空中接口,TDMA- TDD 帧 (5ms),基站发送,PHS 手机发送,基站,PHS 手机#1,CCH,T2,T4,R4,R2,T2,R2,CCH,T4,PHS 手机#2PHS 手机#3CCH: 信令信道T2,T4: 通信信道( 发送)R2,R4: 通信信道( 接收),PAS手机#1: 信令信道待机状态,PAS手机#2: 第2 时隙呼叫处理,: 发送时隙: 接收时隙,: 空闲时隙,R4,TDMA-TDD的物,理信道结构图,
8、PAS手机#3: 第4 时隙呼叫处理话务信道也不是预先分配的，信道指配是由一个自动分配的动态信道分配系统 来完成的，这也是PAS无线系统的一个很大的优点。系统在当前可用频率资源中 根据固定算法动态选择一个频率作为通话载频，并且根据信号干扰情况随时调整 频率。,步类型的基站，它们是: 1、Master(主基站) 2、Slave-1(从基站1) 3、Slave-2(从基站2) 4、Slave-3(从基站3),基站同步机制系统中的CS基站采用空中同步的方式。每个主基站通过GPS和其他的主基站保持同 步。从基站通过接受来自主基站的空中同步信号来，并在约定的时间调整相位和主基 站保持同步，时间可以通过网
9、管系统设置。1个同步系统一般可使大约40个CS保持同 步。如下图所示。在空中同步系统中，CS分为5种同,从基站,5、Free-running(独自运行)从基站主基站从基站,从基站从基站,3、PHS室内覆盖的目的和意义,3.1、PHS室内覆盖的提出3.2、解决室内通话问题3.3、提高网络运行质量3.4、平衡室内外话务量,3.5、优化了网络，减小了维护工作,3.1、PHS室内覆盖的提出,PHS用户对网络质量的要求越来越高,部分建筑物内无法正常通话或通话质量差,室内信道拥挤，上线困难,现代建筑的结构和装修方式，使得建筑物对无线电信号的屏蔽严重，衰减大；,PHS网络工作于1900MHz-1920MHz
10、超短波频段，该频段电波绕射能力差，穿透损耗较大；PHS基站覆盖半径一般较小；,基站天線,PHS 手機,3.3、提高网络运行质量,多个基站的信号通过直射、折射、反射、绕射等方式进入室内，使室内信号忽强忽弱不稳定；,手机切换频繁，网络运行质量差；,室内覆盖系统可 减少室内通话中 的切换，提高网,络运行质量。,3.4、平衡室内外话务量,室内用户密度太大，信道拥挤，难以上线；,室内占用室外基站信道，造成室外基站拥塞；,室内覆盖系统可平衡室内外话务量，优化了系统资源；,3.5、优化网络、减小维护量,室内覆盖系统中，可采用捆绑技术，使多个小功率基站升级达到增强型基站的覆盖效果；,实现了网络资源的整合，优化
11、了网络，减小了维护工作量；,4、PHS系统设计思路,PHS组网方案,不同室内环境的覆盖要求话务量预测与基站的选取分区概念同步实现,PHS组网方案-基站覆盖方式,针对上述情况，以往PHS基站供应商所提供的解决方案主要是将基站信号引入，直接通过天线,进行覆盖，即通过将大量的10mW或500mW基站放置于室内，对室内进行传统的室外覆盖方式,进行覆盖，但是这种方式的覆盖由于无线信号的链路衰减很大，大量的有用信号会无谓的被,无线电波及障碍物衰减掉，为了保证覆盖效果，势必会引入大量的基站。如大型写字楼的覆,盖，需要每隔几层放置一个基站，这就需要大量的传输线路，投资成本比较高，同时还可能,会造成话务量的不均
12、衡及会产生的频繁切换等问题。 本组网方式的特点是根据500mW基站话,务量，充分利用500mW基站的输出功率，通过无源系统（射频电缆、功分器、耦合器、天线,等）将信号均衡的分配至各待覆盖区域。由于输出功率有限，适合于面积较小（小于8000,），但人流量较大的覆盖区，如商场、会所、娱乐场所等话务量大的区域。在一端500mW,基站无法满足话务需求时，可以采用2端或更多的500mW基站。,PHS组网方案-分布室内覆盖方式,所谓分布式覆盖，即将PHS基站信号通过有线射频电缆合理的将,无线信号均匀的传输要一定的室内区域，然后通过室内小型,化全向（定向）天线，将无线信号发射出去。为了充分的利,用基站的话务
13、量，在分布式室内覆盖系统中，常常采用多个,的干线放大器将基站信号放大后，再通过射频电缆进行传,递，以弥补基站信号在传输过程中造成的线路损耗。在满足,话务量的情况下，本组网方式最多可以拖4端干放，由于增大,了干放（即输出功率），所以本方案适合于大型和超大型室,内建筑物的覆盖，如大型商场、写字楼、酒店等高层建筑、,塔楼和超高层建筑的覆盖。,PHS组网方案-分布室内覆盖方式特点,通过射频电缆的传输，可以大大降低无谓的链路损 耗；,通过无源器件的合理分配，可以使无线信号均匀分 布；,通过干放对信号的放大，充分延伸了覆盖面积，提高 了基站覆盖范围；,充分利用基站信道，避免资源闲置；,室内室外话务量明显区
14、分，避免室内用户过多的占用 室外信道，减轻室外基站话务负担。,1.裙楼：一般位于建筑物的低楼层，楼层面积较大，空间隔断较少或较空旷。,通常窗边附近区域信号较好，纵深处信较差。商业用途的裙楼除了解决 信号覆盖问题还要考虑容量问题，同时应注意控制信号外泄以及与室外基 站的平滑切换。,2.标准层：裙楼以上的楼层（包括楼梯）， 空间间隔较为规则，通常高楼层,信号较为杂乱，纵深处信号较差。标准层用途通常为住宅、办公室、酒店 房间等，室内分布系统主要解决覆盖问题，需要在室内形成主导信号。,3. 地下层：建筑物地面以下部分，包括地下室、地下停车场等，通常为信号,盲区，室内分布系统主要解决覆盖问题，同时需要注
15、意与地面信号之间的 切换问题。,4. 电梯：一般位于建筑物中部，为信号盲区。室内分布系统主要满足语音业,务的覆盖需求。通常采用在电梯井内安装高增益定向天线或敷设泄漏电缆 的方式进行覆盖，应注意保持信号连续性，减少电梯运行和用户进出电梯 时的切换和掉话。,5. 消防及紧急通道：消防及紧急通道通常为无线信号的盲区，平时较少人,员流动，紧急情况下是疏散人员的主要途径，室内分布系统方案设计时应 尽量考虑该区域的覆盖，满足通话需要。,不同室内环境的覆盖要求,话务量预测与基站的选取,1话务量与BHCA,话务量是电话负荷大小的一种度量，一般指电话用户在某段时间内所发生的负荷量。其单位通常以爱尔兰（Erlan
16、g）表示（一个爱尔兰是指一条通话电路被百分只百的连续占用1小时的话务负荷，或两条通话电路各被连续占用半小时的话务负荷）。,每个用户的平均话务量0可表示为：,0 =,式中， 是平均每用户单位时间内发出呼叫的次数。,为每用户平均通话时间（单位为小时）。,在现实环境中，话务量会随着时间的变化而变化。通常将话务量最大的一小时称为,忙时，相应此小时的呼叫次数为“忙时呼叫次数”，缩写为BHCA。同样地，,忙时话务量可以由下式给出：,BH =BHCA*,在网络规划中通常采用忙时话务量为设计标准。根据“小灵通”自身的特点，通常采用忙时话务量为0.030.04Erl。由此，在勘点过程中根据对周围环境中用户数N的预测便可知该区域内所需的总话务量为 Area=0.03*N。 并由此决定基站的覆盖方式（包括选点及组控方式）。,话务量预测与基站的选取,在一个通信系统中，造成呼叫失败的概率称为呼叫损失概率，简称为呼损率，也称为服务等级（GOS）。呼损率的物理意义是损失话务量与呼叫话务量之比。显然，呼损率越小，成功呼叫的概率越大，用户就越满意；但是呼损率小，则说明系统容量的利用率低。可见服务等级与信道利用率是矛盾的。一般可根据服务区域的特征设定GOS=2%（重点区域）和GOS=5%（非重点区域）。,
