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移动通信原理与设备
1.7.1.2 6.1.2 PAS关键技术

6.1.2 PAS关键技术

1.载频技术

PHS的空中接口基于WLL技术,采用1.9GHz的UHF频段,属分米微波段,微区站和手机的通信频率范围为1895.15~1917.95 MHz,载频间隔为300 kHz,可用载频数77个。我国原信产部规定:1880~1990 MHz(上行),1960~1980 MHz(下行)频段用于无线接入的FDD方式;1900~1920 MHz频段用于无线接入的TDD方式。因此我国PAS系统可采用1900~1920MHz段。

PAS系统采用TDD方式,载频间隔为300 kHz,每载频中心频率的计算方法为:

F n= 1895.15+(n-1)×0.3MHz式中,n为载频号,如F18= 1 895.15+(18-1)×0.3 MHz= 1 900.25MHz。

我国PAS的载频频道号为18~83,共计66个载频,其中24号和30号可指定为专用网通信的控制信道;26号和28号可指定为公众网通信控制信道,分配给至多两家通信运营公司;25号、27号、29号作为控制信道间的保护间隔;其他的分配为业务信道载频。

2.时分信道技术

PAS每载波带宽为300 kHz,同一载频上传输的信息封装为TDMA帧进行传送,帧频200帧/s,帧周期5ms。再采用类同于GSM的TDMA技术将每个TDMA帧划分为8个物理帧即8个TS,每个TS0.625 ms,携带240 bit的信息,所以PAS无线接口(Um)速率为384 kbit/s。

帧结构的基本情况:1超帧=12复帧,1复帧=20TDMA帧,1TDMA帧=8个物理帧=8个TS。物理帧中8个互不交叠的TS,前4个TS用于下行链路,后4个TS用于上行链路。

3.无线接口上物理信道的动态分配技术

PAS系统无线接入部分采用PHS-WLL技术,在频率的占用上采用动态的信道分配,系统不再如TACS、GSM那样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微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次使用所用的频率都可能是不同的,有效避免了同频干扰和邻频干扰,提高了频率的利用率。同时,这种小区站采用信道动态分配的技术使得PAS在建网和网络优化中无须进行其他无线系统所要进行的频率规划和调整,有效结合了微蜂窝技术和信道的动态分配技术。具体地,手机PS在进行呼叫接续和越区切换(Hand over)时,选择优先级较高的频道号和时隙号进行干扰电平测试,从而决定是否采用该信道,并直到动态地找到可用信道为止。具体步骤如下:

(1) PS在呼入、呼出和越区切换时首先要选优先级高的F/TS号(频率分组并按CSID确定频率组选用顺序);

(2)对所选F/TS号信道进行干扰电平测试;

(3)如低于第一门限电平,则选用;

(4)否则选择下一个F/TS号信道,重复第三步;

(5)直到选到可用信道为止;

(6)如果仍未满足,则选优先级高的F/TS号,以第二门限电平为标准测试,低于它则选用。

优先级设定:已被选定的信道,优先级+1;已被拒绝的信道,优先级-1

简言之,基站在分配通信频点前,首先扫描所有通信频点,检测信号强度RSSI,并将其与第一门限电平26 dBuv比较,低于26 dBuv的频点被认为是空闲的可以使用。如果所有频点都高于26 dBuv,则以第二门限电平40 dBuv为准扫描,低于40 dBuv的频点被认为空闲可用。

4.PAS多址接入技术

PAS系统基站和手机之间的收发信采用TDD,无线信道基于TDMA结构。每一次接续,在小区内选择一个合适的频道,基站RP或CS与手机PS之间的通信占用同一载频,同一载频上把时间分割成周期性不交叠的TDMA帧,每个帧再分割为8个互不交叠的TS,如图6-1所示,前4个TS用于下行链路,后4个TS用于上行链路,这样一个载频可以提供4对双向的信道,其中一对作为控制信道C-CH,另外三对作为业务信道,称为1C3T。

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图6-1 PAS物理帧

在话务密集区,也可将多个基站捆绑,其中一对TS作为C-CH,剩下的TS全部作为话音信道,如一个基站两个载频,则提供1C7T。也可将1C7T基站组控成为1C15T的基站。这被称为基站的组控技术。

严格讲是在多载频中实现给每一手机动态分配频率/时隙信道,PS在接续的侦听过程中占用FDMA+ TDMA的一个物理TS信道,各移动台在每帧内按指定的TS发信号,在接收端按不同TS区分不同用户,从而实现多址通信。

5.基站的同步

在PAS系统中,规定了发射载频带宽,并留有保护频带,对邻道选择性有严格要求,所以邻频干扰不是主要干扰;互调干扰主要在接头与防水等,也不是PHS主要干扰。同频干扰才是PHS系统工程中要解决的主要干扰因素,其中CCH上的同频干扰危害最大。什么是CCH上的同频干扰呢?

PAS系统中PS的扫描周期为100ms,每100ms中有20帧,每帧5 ms,每帧分8个TS,前4个下行,后4个上行,一个TS是625μs。所以100ms中共计有80个下行TS,每个基站选1个TS做CCH,共能使80个基站群组占用不同的CCH发控制信号。如果基站之间互不同步(或者频率同步相位不同步),那就会引发不同基站CCH下行信号虽选用不同TS,但却重叠造成了干扰。

解决的办法就是相邻基站间要同步,同步的过程如下:

首先,带GPS接收机的Master CS与GPS同步:在每天预设的同步时刻前10min,Master CS不再接受通话请求,并指令正通话的PS切换走;5 min后,接收GPS通过RS422接口传来的同步信号,调整自己的帧相位后,恢复正常运行开始CCH分配,为防止多个Master CS撞车,同时分配到相同CCH,按CSID来决定恢复的先后秩序。

其次,周围的Slave CS与Master CS同步:Slave CS则是在约30min(有计算式)后,不再接受通话请求,并指令正通话的PS切换走;将所有TS全部变为收,搜寻周围基站的CSID和监视CCH的RSSI,从原来设定列表中按接收到的最强信号确定为自己的跟踪基站;接收它发射的BCCH数据得到绝对TS号,调整自己的帧相位与其一致。其他Slave CS类推。