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，降低了移動臺發(fā)射功率，延長了電池使用時間。PHS系統(tǒng)采用動態(tài)信道分配（DCA）技術(shù)，支持手機自動漫游，越區(qū)切換，可自動完成鑒權(quán)和加密，電話的保密性和防盜打能力大大提高，支持移動速度達40Km/h。PHS系統(tǒng)價格低廉，可以在交換設(shè)備上增加新的功能。PHS系統(tǒng)終端為移動臺和手機，不僅能傳輸話音，而且在數(shù)據(jù)傳輸方面PHS有著其它無線產(chǎn)品所無法比擬的優(yōu)勢。此外，它的發(fā)射功率平均只有10mW和其它系統(tǒng)相比優(yōu)勢明顯，是市話網(wǎng)業(yè)務(wù)的良好補充而越來越受到重視。

在我國，基于PHS的無線市話使用1.9GHz作為空中無線通信頻率，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語音編碼，并采用微蜂窩和信道動態(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]。

與移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)類似，基于PHS的無線市話網(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)備和無線終端。

以上簡單介紹了關(guān)于PHS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一些發(fā)展情況。事實上，當前PHS網(wǎng)絡(luò)還不能提供較高的通信速率和滿足未來多媒體通信的要求。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，學術(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)逐步向未來基于IP的寬帶通信網(wǎng)絡(luò)演進。

PHS組網(wǎng)發(fā)展及核心網(wǎng)絡(luò)的演進

PHS系統(tǒng)的話務(wù)量均由本地交換機所承載，從這個角度來看，PHS系統(tǒng)核心網(wǎng)絡(luò)的演進與固定電話核心網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展是一致的。主要體現(xiàn)在兩個方面：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。對于前者，目前和將來主要采用大容量的光纖網(wǎng)絡(luò)來承載，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；對于后者，這是目前國際和國內(nèi)運營和設(shè)備制造商討論和關(guān)注較多的話題，大家一致認為未來的這種網(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。通過建立以軟交換為核心的下一代網(wǎng)絡(luò)不僅可以完成語音，數(shù)據(jù)、無線通信和多媒體業(yè)務(wù)的綜合服務(wù)，而且可以實現(xiàn)PHS系統(tǒng)，3G和現(xiàn)有有線網(wǎng)絡(luò)的融合，實現(xiàn)有線與無線通信的有效結(jié)合，最終實現(xiàn)個人通信的目標。

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、多媒體終端進行互通；對改善PHS用戶的接入和提供新的增值業(yè)務(wù)提供了一個有效的平臺，從而可以有效爭取現(xiàn)有和潛在的網(wǎng)絡(luò)用戶。

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)、完成計費、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。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，將各種用戶終端、用戶駐地網(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

無線通信的最大特點在于信號受到無線信道以及各種折射，反射波的影響，因此在接收時信號性能較差。對于這個問題可以在基站和無線終端處分別通過采用各種技術(shù)來補償；但是，由于無線終端是用戶所使用，新的技術(shù)和裝置必然增加無線終端的體積和費用，因此比較現(xiàn)實的方法是提高基站處信號處理的能力，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行覆蓋，信號覆蓋效果相對較差，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信號覆蓋效果之外，通過基站提高系統(tǒng)性能的方式主要有二：一是通過增加基站的發(fā)送功率來提高系統(tǒng)的覆蓋范圍，二是通過捆綁技術(shù)來實現(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)話現(xiàn)象和提高信號的穿透能力，但是也會帶來電磁輻射的增加；捆綁技術(shù)雖然可以提高信道數(shù)量 ，但是隨著捆綁數(shù)量的增加其實現(xiàn)技術(shù)和成本也會較大，此外如何更好利用捆綁基站有效吸收話務(wù)量也是一個需要研究的問題。

隨著信號處理技術(shù)的發(fā)展，通過利用基站天線接收信號的相關(guān)性進行處理來提高系統(tǒng)的性能是一條有效的途徑。在這方面，日本等國家已經(jīng)進行了相關(guān)的研究與探討，提出了采用SDMA(空分多址)/TDD方式進行通信的基站，進行了有關(guān)的試驗測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行干擾抑制[8]。自適應(yīng)波束形成技術(shù)始于20世紀50年代，最早應(yīng)用在軍事和雷達系統(tǒng)中，經(jīng)過幾十年的蓬勃發(fā)展已逐漸走向成熟，并在民用系統(tǒng)中開始應(yīng)用，采用自適應(yīng)波束形成的陣列天線可以有效消除移動通信系統(tǒng)的時間，頻率和空間選擇性衰落，這對于提高通信系統(tǒng)性能具有重要的意義。隨著現(xiàn)代信號處理技術(shù)的飛速發(fā)展和數(shù)字信號處理芯片的運算能力不斷提高，使得使用自適應(yīng)天線系統(tǒng)的成本大為降低，這也為它的實際應(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際的應(yīng)用方案是一個需要研究的問題。

PHS通信系統(tǒng)支持設(shè)備

PHS系統(tǒng)的手機是為移動用戶設(shè)計的小型手持電話機。為了使得用戶使用和攜帶方便，手機大小和處理能力受到很多的限制。盡管如此，但隨著人們對寬帶多媒體業(yè)務(wù)的需求，仍需要使得手機的處理能力和功能不斷增強以滿足未來多媒體通信的要求。

當前的PHS系統(tǒng)手機主要實現(xiàn)語音通信，同時部分也提供無線上網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)，近來各大運營商之間短信的互通也極大推動了PHS業(yè)務(wù)的發(fā)展；為了實現(xiàn)未來對圖像等寬帶業(yè)務(wù)的需求[4]，需要對現(xiàn)在通信終端的結(jié)構(gòu)進行改進，從而能夠滿足未來通信的發(fā)展。圖3為通信終端的大致結(jié)構(gòu)如下。終端設(shè)備可以同時實現(xiàn)對多種業(yè)務(wù)的處理，從而完全實現(xiàn)多媒體業(yè)務(wù)。其中業(yè)務(wù)識別與驅(qū)動模塊是實現(xiàn)多媒體終端的重要一環(huán)。這是因為對不同的業(yè)務(wù)會有不同的處理和編解碼方法：例如對語音等實時業(yè)務(wù)來說，需要采用語音編解碼(如G.721，G.729等來實現(xiàn))；對于圖像，視頻等業(yè)務(wù)要采用H.261，H.263或MPEG標準來實現(xiàn)。因此只有知道當前所需處理的業(yè)務(wù)才可以有效的實現(xiàn)數(shù)據(jù)的正確恢復(fù)。在以上實現(xiàn)的過程中，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線電實現(xiàn)。這樣在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對通用和穩(wěn)定的情況下，通過軟件來實現(xiàn)各種功能，使系統(tǒng)的改進和升級都非常方便。

此外，在實現(xiàn)支持多媒體通信的PHS終端的同時，在PHS終端的發(fā)展上實現(xiàn)機卡分離也是其重要的發(fā)展趨勢，這是因為機卡分離可以使用智能卡存儲用戶信息和數(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)備制造和通信運營商所關(guān)注的熱點。

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

PHS的英文全稱為Personal Handyphone System，中文含義為個人手機系統(tǒng),該入網(wǎng)系統(tǒng)是由日本電報公司所開發(fā)出來的，它利用數(shù)碼傳送方式結(jié)合先進的無線電接取技術(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)射無線電波信號，故涵蓋范圍較小，較適合城市型區(qū)域，相對地，費率也較低。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線多媒體通信，其次，PHS也提供多種上網(wǎng)接口，如：無線電接取，電話線路，光纖電纜等，又由于其基地設(shè)計非常輕便，能夠支持到如KTV。街道。公園和車站等，好讓用戶在日常生活中享有便利的通信服務(wù)，其語音的傳輸速度為32KBPS，可以利用頻道合并的方式與ISDN兼容，如將兩個語音頻道結(jié)合起來就可以接入ISDN的B頻道進行64KBPS的傳輸。

PHS 技術(shù)實際上數(shù)字移動通信技術(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。在手機的通訊速度世代上，PHS屬于2G的范圍。其設(shè)計也使其在通話時有少許延遲。（因為其覆蓋面積小，“蜂窩”面積?。?

PHS使用TDMA/TDD作為它的無線電通訊接口，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這項技術(shù)也適用于小范圍的無線電通訊。