PHS通信系統(tǒng)

PHS系統(tǒng)的頻率利用率較高，因此系統(tǒng)容量大，降低了移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率，延長(zhǎng)了電池使用時(shí)間。PHS系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)信道分配（DCA）技術(shù)，支持手機(jī)自動(dòng)漫游，越區(qū)切換，可自動(dòng)完成鑒權(quán)和加密，電話(huà)的保密性和防盜打能力大大提高，支持移動(dòng)速度達(dá)40Km/h。PHS系統(tǒng)價(jià)格低廉，可以在交換設(shè)備上增加新的功能。PHS系統(tǒng)終端為移動(dòng)臺(tái)和手機(jī)，不僅能傳輸話(huà)音，而且在數(shù)據(jù)傳輸方面PHS有著其它無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品所無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。此外，它的發(fā)射功率平均只有10mW和其它系統(tǒng)相比優(yōu)勢(shì)明顯，是市話(huà)網(wǎng)業(yè)務(wù)的良好補(bǔ)充而越來(lái)越受到重視。

在我國(guó)，基于PHS的無(wú)線(xiàn)市話(huà)使用1.9GHz作為空中無(wú)線(xiàn)通信頻率，頻率范圍是1900～1920MHz。PHS采用TDMA/TDD多址和雙工方式，采用π/4-QPSK調(diào)制和32kb/s ADPCM語(yǔ)音編碼，并采用微蜂窩和信道動(dòng)態(tài)分配技術(shù)，可以有效的提高頻率利用率，提高系統(tǒng)的通信容量[3]。

與移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)類(lèi)似，基于PHS的無(wú)線(xiàn)市話(huà)網(wǎng)絡(luò)也有三大部分組成：核心交換與傳輸網(wǎng)絡(luò)，基站及其相關(guān)控制設(shè)備和無(wú)線(xiàn)終端。

以上簡(jiǎn)單介紹了關(guān)于PHS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一些發(fā)展情況。事實(shí)上，當(dāng)前PHS網(wǎng)絡(luò)還不能提供較高的通信速率和滿(mǎn)足未來(lái)多媒體通信的要求。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，學(xué)術(shù)界和企業(yè)界也在尋求一些提高PHS系統(tǒng)性能的方法，使得該網(wǎng)絡(luò)逐步向未來(lái)基于IP的寬帶通信網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。

PHS組網(wǎng)發(fā)展及核心網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)

PHS系統(tǒng)的話(huà)務(wù)量均由本地交換機(jī)所承載，從這個(gè)角度來(lái)看，PHS系統(tǒng)核心網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)與固定電話(huà)核心網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展是一致的。主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是骨干傳輸系統(tǒng)的發(fā)展，二是核心交換網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)。對(duì)于前者，目前和將來(lái)主要采用大容量的光纖網(wǎng)絡(luò)來(lái)承載，隨著技術(shù)的成熟和設(shè)備制造業(yè)的發(fā)展，正逐漸向智能全光網(wǎng)絡(luò)的方向演進(jìn)；對(duì)于后者，這是目前國(guó)際和國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)和設(shè)備制造商討論和關(guān)注較多的話(huà)題，大家一致認(rèn)為未來(lái)的這種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有呼叫控制和業(yè)務(wù)提供分離，傳輸媒體和呼叫接入分離的功能，并由此引入了軟交換的概念。通過(guò)建立以軟交換為核心的下一代網(wǎng)絡(luò)不僅可以完成語(yǔ)音，數(shù)據(jù)、無(wú)線(xiàn)通信和多媒體業(yè)務(wù)的綜合服務(wù)，而且可以實(shí)現(xiàn)PHS系統(tǒng)，3G和現(xiàn)有有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的融合，實(shí)現(xiàn)有線(xiàn)與無(wú)線(xiàn)通信的有效結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)個(gè)人通信的目標(biāo)。

給出了基于PHS系統(tǒng)的軟交換網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。它通過(guò)提供TG/SG(中繼網(wǎng)關(guān)/信令網(wǎng)關(guān))、AG(接入網(wǎng)關(guān))、IAD(綜合接入設(shè)備)、MSAG(多媒體服務(wù)接入網(wǎng)關(guān))等各種接入，與現(xiàn)有的固定、移動(dòng)、多媒體終端進(jìn)行互通；對(duì)改善PHS用戶(hù)的接入和提供新的增值業(yè)務(wù)提供了一個(gè)有效的平臺(tái)，從而可以有效爭(zhēng)取現(xiàn)有和潛在的網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)。

PHS通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

①業(yè)務(wù)層(Application Layer)：該層是軟交換體系最高層，提供傳統(tǒng)交換機(jī)的業(yè)務(wù)及其它增值業(yè)務(wù)。該層主要包括業(yè)務(wù)管理服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和業(yè)務(wù)生成服務(wù)器，它們互相配合，對(duì)業(yè)務(wù)提供完全的生命周期支持和管理支持。②控制層(Control Layer)：它是軟交換體系的呼叫控制核心；實(shí)現(xiàn)呼叫控制，連接管理，資源管理和路由交換等功能，控制各種媒體網(wǎng)關(guān)、完成計(jì)費(fèi)、數(shù)據(jù)采集和網(wǎng)間互聯(lián)等。③傳送層(Transport Layer)：采用分組技術(shù)，提供高可靠、端到端的QoS保證的綜合傳送平臺(tái)。目前核心傳輸網(wǎng)為IP/ATM網(wǎng)。④接入層(Access Layer)：提供豐富的接入手段，將各種用戶(hù)終端、用戶(hù)駐地網(wǎng)和傳統(tǒng)通信網(wǎng)連接到分組網(wǎng)絡(luò)，并將信息格式轉(zhuǎn)換成能在分組網(wǎng)絡(luò)上傳送的信息格式 。

PHS通信系統(tǒng)發(fā)展

無(wú)線(xiàn)通信的最大特點(diǎn)在于信號(hào)受到無(wú)線(xiàn)信道以及各種折射，反射波的影響，因此在接收時(shí)信號(hào)性能較差。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題可以在基站和無(wú)線(xiàn)終端處分別通過(guò)采用各種技術(shù)來(lái)補(bǔ)償；但是，由于無(wú)線(xiàn)終端是用戶(hù)所使用，新的技術(shù)和裝置必然增加無(wú)線(xiàn)終端的體積和費(fèi)用，因此比較現(xiàn)實(shí)的方法是提高基站處信號(hào)處理的能力，從而提高網(wǎng)絡(luò)的性能。

PHS系統(tǒng)采用微蜂窩技術(shù)，最早使用小功率的基站進(jìn)行覆蓋，信號(hào)覆蓋效果相對(duì)較差，且切換頻繁。目前除了采用室內(nèi)分布系統(tǒng)和直放站等方式提高PHS信號(hào)覆蓋效果之外，通過(guò)基站提高系統(tǒng)性能的方式主要有二：一是通過(guò)增加基站的發(fā)送功率來(lái)提高系統(tǒng)的覆蓋范圍，二是通過(guò)捆綁技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)容量的增加。增加發(fā)送功率固然有利于改善頻繁的越區(qū)切換所引起的調(diào)話(huà)現(xiàn)象和提高信號(hào)的穿透能力，但是也會(huì)帶來(lái)電磁輻射的增加；捆綁技術(shù)雖然可以提高信道數(shù)量 ，但是隨著捆綁數(shù)量的增加其實(shí)現(xiàn)技術(shù)和成本也會(huì)較大，此外如何更好利用捆綁基站有效吸收話(huà)務(wù)量也是一個(gè)需要研究的問(wèn)題。

隨著信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)利用基站天線(xiàn)接收信號(hào)的相關(guān)性進(jìn)行處理來(lái)提高系統(tǒng)的性能是一條有效的途徑。在這方面，日本等國(guó)家已經(jīng)進(jìn)行了相關(guān)的研究與探討，提出了采用SDMA(空分多址)/TDD方式進(jìn)行通信的基站，進(jìn)行了有關(guān)的試驗(yàn)測(cè)試并取得了很好的效果。與傳統(tǒng)的TDMA/TDD方式相比，采用自適應(yīng)波束形成技術(shù)的SDMA/TDD PHS系統(tǒng)的基站可以更好的進(jìn)行干擾抑制[8]。自適應(yīng)波束形成技術(shù)始于20世紀(jì)50年代，最早應(yīng)用在軍事和雷達(dá)系統(tǒng)中，經(jīng)過(guò)幾十年的蓬勃發(fā)展已逐漸走向成熟，并在民用系統(tǒng)中開(kāi)始應(yīng)用，采用自適應(yīng)波束形成的陣列天線(xiàn)可以有效消除移動(dòng)通信系統(tǒng)的時(shí)間，頻率和空間選擇性衰落，這對(duì)于提高通信系統(tǒng)性能具有重要的意義。隨著現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)的飛速發(fā)展和數(shù)字信號(hào)處理芯片的運(yùn)算能力不斷提高，使得使用自適應(yīng)天線(xiàn)系統(tǒng)的成本大為降低，這也為它的實(shí)際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)[8，9]。

此外，采用分集發(fā)送與接收技術(shù)來(lái)提高系統(tǒng)的容量也是一種很好的選擇。這可與目前通信界廣泛研究的空時(shí)編碼技術(shù)相結(jié)合，各種研究和仿真表明其改善系統(tǒng)接收性能的能力非常明顯，目前尋找一種較為實(shí)際的應(yīng)用方案是一個(gè)需要研究的問(wèn)題。

PHS通信系統(tǒng)支持設(shè)備

PHS系統(tǒng)的手機(jī)是為移動(dòng)用戶(hù)設(shè)計(jì)的小型手持電話(huà)機(jī)。為了使得用戶(hù)使用和攜帶方便，手機(jī)大小和處理能力受到很多的限制。盡管如此，但隨著人們對(duì)寬帶多媒體業(yè)務(wù)的需求，仍需要使得手機(jī)的處理能力和功能不斷增強(qiáng)以滿(mǎn)足未來(lái)多媒體通信的要求。

當(dāng)前的PHS系統(tǒng)手機(jī)主要實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音通信，同時(shí)部分也提供無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)，近來(lái)各大運(yùn)營(yíng)商之間短信的互通也極大推動(dòng)了PHS業(yè)務(wù)的發(fā)展；為了實(shí)現(xiàn)未來(lái)對(duì)圖像等寬帶業(yè)務(wù)的需求[4]，需要對(duì)現(xiàn)在通信終端的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，從而能夠滿(mǎn)足未來(lái)通信的發(fā)展。圖3為通信終端的大致結(jié)構(gòu)如下。終端設(shè)備可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)多種業(yè)務(wù)的處理，從而完全實(shí)現(xiàn)多媒體業(yè)務(wù)。其中業(yè)務(wù)識(shí)別與驅(qū)動(dòng)模塊是實(shí)現(xiàn)多媒體終端的重要一環(huán)。這是因?yàn)閷?duì)不同的業(yè)務(wù)會(huì)有不同的處理和編解碼方法：例如對(duì)語(yǔ)音等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，需要采用語(yǔ)音編解碼(如G.721，G.729等來(lái)實(shí)現(xiàn))；對(duì)于圖像，視頻等業(yè)務(wù)要采用H.261，H.263或MPEG標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此只有知道當(dāng)前所需處理的業(yè)務(wù)才可以有效的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的正確恢復(fù)。在以上實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，為了節(jié)省終端成本和提高適應(yīng)各種業(yè)務(wù)的靈活性可以采用軟件無(wú)線(xiàn)電實(shí)現(xiàn)。這樣在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)通用和穩(wěn)定的情況下，通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能，使系統(tǒng)的改進(jìn)和升級(jí)都非常方便。

此外，在實(shí)現(xiàn)支持多媒體通信的PHS終端的同時(shí)，在PHS終端的發(fā)展上實(shí)現(xiàn)機(jī)卡分離也是其重要的發(fā)展趨勢(shì)，這是因?yàn)闄C(jī)卡分離可以使用智能卡存儲(chǔ)用戶(hù)信息和數(shù)據(jù)保密，大大提升PHS終端的安全性和方便使用。目前這是設(shè)備制造和通信運(yùn)營(yíng)商所關(guān)注的熱點(diǎn)。

在中國(guó)大陸，中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通的小靈通業(yè)務(wù)在多數(shù)地方都使用PHS技術(shù)。在臺(tái)灣地區(qū)，大眾電信的低功率行動(dòng)電話(huà)同樣采用PHS技術(shù)。2100433B

PHS的英文全稱(chēng)為Personal Handyphone System，中文含義為個(gè)人手機(jī)系統(tǒng),該入網(wǎng)系統(tǒng)是由日本電報(bào)公司所開(kāi)發(fā)出來(lái)的，它利用數(shù)碼傳送方式結(jié)合先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)電接取技術(shù)和智能型數(shù)碼網(wǎng)絡(luò)能力。PHS是利用較低的功率發(fā)射無(wú)線(xiàn)電波信號(hào)，故涵蓋范圍較小，較適合城市型區(qū)域，相對(duì)地，費(fèi)率也較低。PHS提供完整的通信服務(wù)，其完整的數(shù)據(jù)傳輸能力能夠支持無(wú)線(xiàn)多媒體通信，其次，PHS也提供多種上網(wǎng)接口，如：無(wú)線(xiàn)電接取，電話(huà)線(xiàn)路，光纖電纜等，又由于其基地設(shè)計(jì)非常輕便，能夠支持到如KTV。街道。公園和車(chē)站等，好讓用戶(hù)在日常生活中享有便利的通信服務(wù)，其語(yǔ)音的傳輸速度為32KBPS，可以利用頻道合并的方式與ISDN兼容，如將兩個(gè)語(yǔ)音頻道結(jié)合起來(lái)就可以接入ISDN的B頻道進(jìn)行64KBPS的傳輸。

PHS 技術(shù)實(shí)際上數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)，屬于第二代的通信技術(shù)。PHS 基站覆蓋范圍有限，通信基站與終端間距離較短。因此，所采用通信功率較小，而覆蓋較大面積時(shí)需要更多的基站。這使得PHS較適合在都市使用，在野外等地使用效果欠佳。在手機(jī)的通訊速度世代上，PHS屬于2G的范圍。其設(shè)計(jì)也使其在通話(huà)時(shí)有少許延遲。（因?yàn)槠涓采w面積小，“蜂窩”面積小）

PHS使用TDMA/TDD作為它的無(wú)線(xiàn)電通訊接口，以及32K的ADPCM作為它的聲音傳送編碼?，F(xiàn)代的PHS電話(huà)也可以支持其他一些ISP的增值服務(wù)，如互聯(lián)網(wǎng)窄帶通訊，短信，電子郵件，甚至圖片傳訊。

PHS這項(xiàng)技術(shù)也適用于小范圍的無(wú)線(xiàn)電通訊。