目前，PHS網(wǎng)已在移動(dòng)通信網(wǎng)中占有相當(dāng)?shù)姆蓊~。其用戶總數(shù)量已超過1000萬(wàn)，多于CDMA網(wǎng)用戶總數(shù)，并且每月以凈增50萬(wàn)用戶的速度快速發(fā)展。

隨著PHS網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，“小靈通”用戶也開始逐漸從中低端擴(kuò)展到中高端，PHS網(wǎng)絡(luò)也從中小城市走向大中城市。大中城市中的城市環(huán)境與中小城市相比，有顯著的特點(diǎn)。比如，高層建筑物多，而且其中多為高端用戶；車輛多，車內(nèi)使用話機(jī)普遍，在某些路段車速較快；用戶密集區(qū)多，基站密度大；通信頻譜中潛在的電子干擾源增多等等。PHS網(wǎng)覆蓋的特點(diǎn)是CELL半徑小，基站手機(jī)功率小，天線高度低，單個(gè)基站信道總數(shù)少等等。這些都為我們?cè)谛碌腞F規(guī)劃及優(yōu)化中提出了更高的要求。本文中，我們將介紹一些移動(dòng)通信中無線信號(hào)傳播的基本特點(diǎn)，并結(jié)合例子對(duì)一些地區(qū)目前的網(wǎng)絡(luò)中若干現(xiàn)象做簡(jiǎn)單解釋，并提供可能的解決方法。

1． 多徑效應(yīng)

實(shí)際環(huán)境中無線電波的傳播非常復(fù)雜，可能受到各種因素的影響，其中一個(gè)很重要的因素就是多路徑效應(yīng)。它是指電波沿著傳播路徑傳播時(shí)由于發(fā)生反射、衍射和透射，使得到達(dá)接收天線的部分信號(hào)其相位和幅度發(fā)生了變化，當(dāng)包括直射波在內(nèi)的所有信號(hào)到達(dá)接收位置后，該處疊加信號(hào)的能量就會(huì)減小或增加，因而造成通信信號(hào)的不穩(wěn)定，產(chǎn)生多徑衰落。在理論研究里，多路徑衰落可以用瑞利分布來描述，所以也叫瑞利衰落；又由于多徑衰落在空間或時(shí)間上的變化比較快，所以有時(shí)也叫快衰落（小尺度范圍的衰落）。在移動(dòng)通信中，多徑衰落不可能完全消除，我們只能想辦法減小其影響，主要采用的方法是信號(hào)分集。根據(jù)不同的分集原理可分成多種方式，如時(shí)間分集（采用RAKE接收原理）、空間分集（采用陣列天線）、角度分集（根據(jù)信號(hào)的不同入射角度）和極化分集（利用波的不同極化方式）等等。目前PHS中使用的是采用天線陣的空間分集方式。其原理是：多徑信號(hào)形成的多徑衰落在空間距離為l/2以上時(shí)，衰落深度便已經(jīng)不相關(guān)，因此我們可以在相距半個(gè)波長(zhǎng)以上的不同位置接收有不同衰落深度的信號(hào)，并將其加在一起，就可抵消這種變化。因此大家見到的基站天線通常是在水平位置錯(cuò)開的4根天線組成的天線陣，每根天線中又有4個(gè)半波振子，實(shí)際為16陣元的陣列天線。在PHS基站的天線中，同一副天線既是接收天線又是發(fā)送天線，如果它可以消除手機(jī)上行信號(hào)的多徑效應(yīng)的影響，那么它也可以消除基站發(fā)送到手機(jī)的下行信號(hào)的多徑影響。因此，大家在使用手機(jī)時(shí)，雖然手機(jī)上并未采用天線陣結(jié)構(gòu)，但大多情況感覺不到多徑效應(yīng)的存在。

但在有的地方某些特殊情況下，多徑效應(yīng)表現(xiàn)的非常明顯。比如，由于市區(qū)高層建筑較多，為解決這些大樓的覆蓋采用了定向天線覆蓋方式。其中在樓內(nèi)客戶的一個(gè)辦公室里，有一平米大小的區(qū)域內(nèi)信號(hào)很弱，以至于無法正常通話，而其他地方信號(hào)卻很好。這是因?yàn)?，采用定向天線覆蓋，尤其只采用一根定向天線覆蓋時(shí)，由于天線的陣元數(shù)目少，陣元間距小，已經(jīng)起不到空間分集的作用，因此造成這些區(qū)域較強(qiáng)的信號(hào)衰落。要解決這個(gè)問題，可以增加該基站定向覆蓋的天線數(shù)目，加大陣列天線的復(fù)雜度，并適當(dāng)稍微調(diào)整一下天線的位置。

2． 多普勒效應(yīng)

當(dāng)手機(jī)在移動(dòng)中通信時(shí)，接收信號(hào)頻率會(huì)發(fā)生變化，稱為多普勒效應(yīng)。多普勒效應(yīng)所引起的附加頻移稱為多普勒頻移（Doppler Shift）。多普勒效應(yīng)在移動(dòng)通信中同樣不能被完全消除，只能減小其影響。在基站和通信終端中都有鎖相環(huán)電路（PLL），以跟蹤信號(hào)頻率的變化，很大程度上減小了多普勒效應(yīng)的影響。多普勒頻移的大小與信號(hào)的頻率、手機(jī)或周圍物體移動(dòng)的移動(dòng)速度以及入射信號(hào)與移動(dòng)方向的夾角有關(guān)；信號(hào)頻率越高，手機(jī)移動(dòng)越快，多普勒頻移就越大。在多徑傳播環(huán)境下，多普勒效應(yīng)的結(jié)果是對(duì)發(fā)射信號(hào)的隨機(jī)調(diào)頻（信號(hào)相位的隨機(jī)變化），它同樣也會(huì)造成信號(hào)的快衰落和慢衰落（大尺度范圍的衰落），造成接收機(jī)的誤碼率增加。比如在某干道的立交橋上，車速較快，該處手機(jī)經(jīng)常有掉話現(xiàn)象。這是由于該處信號(hào)覆蓋較弱，在車速較快時(shí)信號(hào)衰落深度加大，誤碼率增高。要解決這個(gè)問題，需要改善此處的信號(hào)，并且最好采用智能基站進(jìn)行覆蓋。

3． 乒乓效應(yīng)

在基站下載的參數(shù)文件中有兩個(gè)參數(shù)需要我們注意，即“ 再呼叫型區(qū)間切換處理電平”(參考值：23dB)和“再呼叫型區(qū)間切換區(qū)域的選擇電平”(參考值：32dB)。這兩個(gè)參數(shù)表示在通話時(shí)，當(dāng)手機(jī)接收到原基站的信號(hào)強(qiáng)度降到23dB時(shí)，手機(jī)發(fā)起申請(qǐng)，要求做基站間的切換（Handover）,即切換到下一個(gè)基站上通話。但下一個(gè)基站信號(hào)必須在32dB以上，手機(jī)才能真正切換過去，否則只能在原基站上通話。之所以這兩個(gè)參數(shù)間有9dB的差值，目的是防止“乒乓效應(yīng)”。為說明這個(gè)問題，我們假設(shè)這兩個(gè)電平值接近，比如都為23dB。此時(shí)，手機(jī)雖然可以很容易地切換到下一個(gè)基站上去，但是由于移動(dòng)通信的信號(hào)有不穩(wěn)定的特點(diǎn)，很可能剛切換過來的基站的信號(hào)又變?nèi)?，手機(jī)又開始往回切換，從而造成“乒乓效應(yīng)”。這兩個(gè)值相差越大，“乒乓效應(yīng)”發(fā)生的可能性就越小。但太大又可能造成手機(jī)在合適的時(shí)候無法使用下一基站通話。一般情況下，我們都采用上面給出的參考值；一些特殊環(huán)境也可考慮改變這些參數(shù)。上面我們討論的是由手機(jī)發(fā)起切換申請(qǐng)的情形，另外還有由基站發(fā)起申請(qǐng)的情形，即當(dāng)基站接收手機(jī)的信號(hào)弱到一定程度（6dB），由基站通知手機(jī)做切換，如果此時(shí)手機(jī)能找到一個(gè)信號(hào)強(qiáng)的基站(32dB以上)，則切換到該基站上通話。造成“乒乓效應(yīng)”有兩種可能，一是通信信號(hào)很不穩(wěn)定，二是兩參數(shù)值間隔太小。

有這樣一個(gè)例子，某一高層樓房，外面采用日立大功率基站定向覆蓋，樓內(nèi)采用20mW京瓷基站覆蓋。在樓房?jī)?nèi)的辦公室中，當(dāng)客戶通話過程中如果轉(zhuǎn)動(dòng)身體，則手機(jī)便做頻繁的切換，甚至無法通話。這是因?yàn)椋_始時(shí)假如用戶使用外面的基站進(jìn)行通話，手機(jī)的上行信號(hào)能夠經(jīng)過窗口（較強(qiáng)）和透過墻壁（較弱）到達(dá)基站。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)身體時(shí)，手機(jī)通過窗口的信號(hào)減弱，造成外面基站幾乎收不到手機(jī)的信號(hào)，于是基站申請(qǐng)要手機(jī)做切換，以使用周圍的比如室內(nèi)基站。當(dāng)用戶再轉(zhuǎn)動(dòng)身體時(shí)，室內(nèi)基站信號(hào)又變?nèi)?，室外基站信?hào)變強(qiáng)，手機(jī)又往回切，造成“乒乓效應(yīng)”。這里的情況主要是由于外面基站采用定向天線的天線陣陣元數(shù)目太少（基站側(cè)的另兩根全向接收天線對(duì)手機(jī)的上行信號(hào)幾乎不起任何作用，因?yàn)樗鼈冊(cè)谠撚脩舴较蛏系慕邮赵鲆娣浅Ｎ⑷酰斐上滦行盘?hào)在室內(nèi)和上行信號(hào)在基站側(cè)的多徑衰落深度加大，信號(hào)不穩(wěn)定。對(duì)于室內(nèi)20mW基站，其信號(hào)強(qiáng)度本身就弱，并且它的天線也為簡(jiǎn)單陣元結(jié)構(gòu)，本身消除多徑效應(yīng)的能力也很弱。所以，用戶所處環(huán)境多徑衰落非常明顯，信號(hào)在空間上（手機(jī)側(cè)）和時(shí)間上（基站側(cè)）很不穩(wěn)定。

要解決這個(gè)問題，須將兩個(gè)定向天線同時(shí)覆蓋該樓房，并將另外兩根全向接收天線也換成定向天線，以接收來自大樓方向的手機(jī)信號(hào)；還可以適當(dāng)調(diào)高周圍相關(guān)基站的兩個(gè)切換參數(shù)間的差值?；蛘邔⑷樟⒒緭Q作京瓷基站（因京瓷基站4根天線均為發(fā)射和接收天線，可以更好的減小多徑衰落；但此時(shí)基站會(huì)由于采用了定向天線，其自適應(yīng)功能而被浪費(fèi)掉）。在滿足話務(wù)覆蓋的情況下，室內(nèi)的20mW基站也可以不用安裝。

4． 波導(dǎo)效應(yīng)

PHS系統(tǒng)工作在微波段。我們知道微波波長(zhǎng)短，繞射能力差，因此在可視直線情況下傳播最好。另外，波長(zhǎng)越短的無線電波，當(dāng)遇到在物體時(shí)，在其表面發(fā)生鏡面反射的可能也越大。當(dāng)信號(hào)在兩側(cè)是規(guī)則樓房的街道中傳播時(shí)，便是以反射方式進(jìn)行，我們稱之為“波導(dǎo)效應(yīng)”。在PHS系統(tǒng)的RF規(guī)劃中，我們也充分考慮到了這一特點(diǎn)。比如，將基站架設(shè)在十字路口處和靠近街道的位置，就是為了讓信號(hào)能在周圍空間更好地傳播。另外，在一些規(guī)則的居民區(qū)，最好能在與樓房平行的方向上架設(shè)基站，目的也是為了讓信號(hào)能在樓房之間的通道內(nèi)較好的傳播。

5． 孤島效應(yīng)

當(dāng)基站位置過高時(shí)，其覆蓋的范圍就會(huì)增大，由于遮擋物少，以及不同密度空氣層的折射，信號(hào)可以傳到較遠(yuǎn)的地方。此時(shí)手機(jī)可能會(huì)收到該基站信號(hào)。但由于手機(jī)信號(hào)較弱，上行信號(hào)卻無法到達(dá)該基站，形成“孤島效應(yīng)”。通常情況下，基站覆蓋范圍內(nèi)的手機(jī)，其上行信號(hào)都可以被有效接收，系統(tǒng)上下行信道功率是匹配的，因?yàn)樯闲行盘?hào)強(qiáng)度與基站下行信號(hào)強(qiáng)度的差值由基站的接收靈敏度來補(bǔ)償。但由于空中信道的時(shí)變特性，下行信號(hào)可以到達(dá)的地方，上行信號(hào)可能返不回去?；蛘呱闲行盘?hào)雖能到達(dá)，但卻很弱，手機(jī)信號(hào)強(qiáng)度在基站接收靈敏度之外，造成前面的現(xiàn)象。我們不能采用增加手機(jī)發(fā)射功率的辦法來解決上行信號(hào)較弱的問題，因這會(huì)造成手機(jī)之間的上行信道對(duì)基站的干擾，使整個(gè)系統(tǒng)的容量降低。而應(yīng)采用合理規(guī)劃基站位置的方法解決。

6． 智能天線

PHS是最早實(shí)現(xiàn)智能天線商業(yè)化的通信系統(tǒng)之一。智能天線所實(shí)現(xiàn)的功能大大增強(qiáng)了PHS系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)資源利用率。所謂智能天線就是一種由多個(gè)天線單元組成的并且可以自適應(yīng)調(diào)整的陣列天線。它有兩個(gè)必要基礎(chǔ)，一個(gè)是陣列天線，一個(gè)是會(huì)計(jì)算的“大腦”，這個(gè)“大腦”就是在基站調(diào)制解調(diào)模塊中的智能處理單元。由于智能處理單元位于基站中，所以我們也常把這種基站叫做智能基站。智能天線實(shí)際上采用了空域和時(shí)域的二維數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，而不只是以前的一維時(shí)域數(shù)字信號(hào)處理，因此它比起以前普通天線技術(shù)在性能上有了很大的提高。

采用智能天線技術(shù)后有以下好處，它可以：

(1)提高基站的等效發(fā)射功率。自適應(yīng)天線的波束成形和波束控制功能使得同輻射功率下的信號(hào)可以傳的更遠(yuǎn)，并且可以跟隨手機(jī)的運(yùn)動(dòng)位置而移動(dòng)，從而擴(kuò)大了覆蓋范圍。

(2)提高基站接收的靈敏度?；镜母采w范圍加大后，手機(jī)不會(huì)因?yàn)榫嚯x增大而造成上下行信道的不匹配，因?yàn)榛拘盘?hào)的收發(fā)共用一副天線，在提高其等效發(fā)射功率的同時(shí)，也同樣提高了其接收的靈敏度。

(3)降低系統(tǒng)干擾，提高信噪比。智能天線的自適應(yīng)功能，可以將信號(hào)發(fā)射到需要它的地方，而在不需要和有同頻干擾的地方發(fā)射很小或不發(fā)射。對(duì)接收上行信號(hào)亦是如此，實(shí)現(xiàn)有選擇的接收信號(hào)，從而減少了使用同一個(gè)TCH信道的手機(jī)對(duì)基站的干擾。

(4)增加系統(tǒng)容量，提高頻譜利用率。手機(jī)間的相互干擾減小后，自然就增加了系統(tǒng)容量，提高了系統(tǒng)的可靠性。更重要的一點(diǎn)是智能天線的SDMA功能，它可以提供更多的信道接入，使得可以在有限的頻譜內(nèi)容納更多的用戶。

(5)增強(qiáng)空間分集效果。智能基站的天線陣在結(jié)構(gòu)上收發(fā)必須要一致，4根天線即是發(fā)射天線，又是接收天線。這樣在很大程度上避免了非智能基站中出現(xiàn)的上下行信號(hào)空間分集不匹配的現(xiàn)象。另外，智能天線在空間分集上不是將各天線接收到的信號(hào)簡(jiǎn)單相加，而是采用更合理的運(yùn)算方法決定信號(hào)的最終幅度。

目前，在網(wǎng)絡(luò)中的日立基站性能普遍不及京瓷基站，就是因?yàn)槿樟⒒緹o智能功能，而京瓷（500mW）均有該功能的緣故。很快，日立公司也會(huì)有自己的智能基站推出，屆時(shí)，PHS網(wǎng)的整體性能也會(huì)因此有很大的提升。

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