1、PHS基站功能
XPCS基站是ZXPCS个人通信系统的重要的一个组成部分。它主要实现空中接口功能即为手机(PS)之间以及手机其它终端之间通信提供最底层物理信道如图1所示。空中接口通信遵循RCR STD-28协议。
2、STD28协议标准
2.1 背景
STD28协议的制定者：运营商和ARIB。时间：1992年第一版；1995第二版；目前第四版。
标准制定背景：亚洲城市人口密度高，因而对容量要求高、移动速度低、价格低廉。
功能：语音、数据
PHS的射频标准
● 频率：1.9GHz
中国 1900MHz～1915MHz
控制信道：中兴公司为第28号信道
●载波间隔：300KHz
●多址方式： Multi- TDMA
●双工方式： TDD
●每信道多址数： 4
●调制方式：π/４ Shift QPSK
●发射功率： 10mW-500mW
●声音编码方式：32kbpsADPCM
2.2 第三层协议
(1)、协议功能
RT：无线资源管理，起止点 PS-CS
MM：移动性管理，起止点 PS-CS-CSC-AN-HLR
CC：呼叫控制，起止点 PS-CS-CSC-AN-LE
(2)、第一、二层协议中几个概念的简要介绍
A、控制信道LCCH、业务信道TCH；(第一层)信道分配方面，自动信道分配、固定信道分配
B、SA通道、FA通道；240bit SA（2*16bit）FA(160bit)
C、第二层帧种类：I帧、UI帧、SAMB、UA、RR、DISC；（第二层）ISDN
D、PSNUMBER(13字节)、PSID(28bit)、CSID(42bit)概念
（3）、消息流图
A起呼
B被呼
C登记
D切换（两种：Recall、TCH Switch）切换策略-误帧率+场强指示，可以由CS、PS发起
E业务信道建立过程
(4 )、业务信道消息
STD28协议第三层消息以字节为基本单位
A业务信道消息由协议鉴别语、呼叫参考、消息类型及一些信息域组成。
*信息域类型分成必选和任选两种，其中必选信息域丢失时应判消息传送失败。
*信息域从长度特征上区分有定长和可变长两种，其中可变长信息域由信息域鉴别语、信息域长度、信息域内容组成，而定长信息域只由信息域鉴别语、信息域内容组成。
*结构
RT、MM：协议鉴别语+消息鉴别语+信息域
CC：协议鉴别语+呼叫参考+消息鉴别语+信息域
*消息是在基站和终端之间传送，因而信息域还存在方向特征，包括下行（由基站至张端）、上行（由终端至基站）、双向。
(5)、控制信道的消息
100MS*12 =1.2S 超帧
A.建链消息（4条）SCCH
link ch est req、lnk ch assigment、lnk ch assigment rej、lnk ch est re-req
B、广播消息（4条）BCH
Radio channel information(*)、System inf、2nd System inf(*)、3rd System inf
C、寻呼消息 PCH
D、控制信道超帧结构
B(Radio)、P、P、S、P、P、S、P、P、S、P、P、B(2nd sys)、P、P...
2.2 第二层协议
依托ISDN的Q.921信令更改而成
(1)、区分SA、FA通道，160BIT
(2)、I帧（编号信息帧）UI帧（无编号信息帧）
S帧（SAMB、UA、RR、RNR、DISC等）
(3)、与第三层协议的原语：DL-establish、DL-release、DL-data、DL-unit data (Req/Ind)
2.3 PHS基站同步原理
ZXPCS小基站采用时分双工（TDDA）的方式工作，其物理层幀结构如下图所示：
如上图所示，小基站每个幀的周期为10ms，包括8个时隙，其中四个为发射时隙，四个为接收时隙。四个时隙中又包括一个控制信道时隙和三个业务信道时隙。控制信道可以占用四个时隙中的任意一个，但一旦占用以后就固定在这个时隙上使用，直到下一次启动再重新分配。控制信道时隙每20个幀发射一次，在其余19个幀内不发射信号。也就是说，每个基站在100ms内，其控制信道只发射一次。在频点的分配上，所有基站的控制信道都使用同一个频点，而业务信道的频点可以在最多77个频点中进行下载，具体频点的数量受当地无线信道频率分配情况限制。由于所有基站的控制信道频点一致，因此在一个较小的区域内（及基站之间距离较近，能相互接收到信号），要求基站的控制信道在时间上相互错开，以避免基站之间控制信道的相互干扰。对于业务信道来说，由于其频点可选，因此，要求基站的业务信道在频点上相互错开。由于控制信道发射时隙可以在每个幀的四个发射时隙中任选，且每20个幀重复一次，因此，对一个基站来说，其可选的控制信道时隙可以有4×20＝80个，假设在一个较小区域内，所有基站都实现了空中幀同步，则该区域内最多可以容纳80个基站，而且这80个基站之间不会相互干扰。从业务信道的角度考虑，由于手机的信号要远远小于基站的信号，如果基站之间不同步，假设A基站处于接收状态时，B基站处于发射状态，这样B基站就会使A基站业务信道可用频点数减少，或者直接对A基站的业务信道产生干扰，使A基站的通话质量降低，严重时甚至造成掉话，从而降低了系统性能。因此，为了增加系统话务量，提高信道利用率和通话质量，必须实现基站之间的空中幀同步。
在STD-28协议中，每个空中信道时隙包含240比特数据，在每个时隙的数据中，包含有一个32位的标识字，即UW字，用于表示该时隙是控制信道时隙还是业务信道时隙，是发射时隙还是接收时隙。因此标识控制信道发射时隙的UW字也在100ms内出现一次，我们可以通过搜索UW字来找出所有基站的控制信道发射时隙。由于控制信道每100ms发射一次，且所有基站的控制信道发射时隙频点相同，如果我们在时间轴上设一个参考点，在以这个参考点为起点的100ms范围内，在控制信道频点上进行搜索，则可以找出所有可以接收到的UW字，藉此来判断基站控制信道的存在，由于控制信道数据中包含有控制信道时隙在该基站的幀结构中的时隙号，因此，我们可以找到这些基站的幀的起始位置，选取一个信号强度大，同步级别高的基站，我们可以和它实现幀同步。
在ZXPCS基站的同步搜索过程中，由于硬件的限制，不可能开辟一个100ms的接收窗口，因此我们通过移位的方式实现搜索，即基站的幀结构保持不变，我们固定用接收时隙中的一个时隙进行接收，让这个接收时隙逐级移动半个时隙，最终实现对100毫秒范围的搜索。由于每次接收数据以后进行处理需要时间，因此这个移动搜索过程不可能在100ms的时间内完成，考虑到基站的控制信道时隙是每隔100ms发射一次，因此接收时隙可以每隔100ms移动一次，这样在时间轴上相当于是在100ms内完成了搜索，从而可以保证接收到100ms内所有基站的UW字。
当我们接收到不同基站的UW字后，我们要将它们的控制信道时隙在时间轴上表示出来，因此，我们要对时间轴定标，这里我们引入超幀的概念，即控制信道时隙每20幀发射一次，我们称之为一个超幀，超幀的周期为100ms。我们将超幀内的20个幀用0～19进行编号。当基站开始同步搜索时，我们以当时超幀头为零点，为了计算方便，我们用比特数来表示时间轴上某个位置到零点之间的距离，按照这种方法，100ms（一个超幀周期）的位置我们可以表示为38400（240比特×8时隙×20周期）。在搜索过程中，我们固定地以第一幀的第二接收时隙作为接收窗口，通过右移超幀头来移动接收窗口，如下图所示：
这样，超幀头每次右移半个时隙，相当于接收窗口每次右移半个时隙，而且两次接收之间的间隔为100ms＋半个时隙，保证了每次接收数据处理所需的时间。每次超幀右移后，我们记录当前超幀头到零点的距离A（A的范围是0～38400，以38400为周期），如果此时在接收窗口中找到了UW字，由于接收窗口到超幀头的距离B固定，因此可以算出该UW字道零点的距离＝A＋B。从UW字所在的控制信道数据中我们又可以算出该基站的控制信道所在的时隙号，从而推算出其幀结构的起始位置。我们将所有搜索到的基站的位置存入数组，然后选取一个RSSI值比较大，GPS同步级别比较高的基站，将我们的幀结构和它对齐，就可以实现和该基站幀同步。
根据ZXPCS小基站的硬件结构，基站的同步搜索过程由CPU、FPGA、和DSP相互配合完成，它们的分工如下：FPGA负责产生超幀结构并实现移位过程，DSP负责取出接收窗口的数据并传给CPU，CPU负责对接收数据进行分析并决定同步策略。当基站上电时，FPGA产生超幀结构并以超幀头为时间轴上的零点，在移位搜索过程中，所有的移位命令均由CPU发起。CPU和FPGA中均保存有当前超幀头到零点之间的距离A（模38400）。当CPU要求FPGA移位时，首先算出移位后超幀头到零点之间的距离C（模38400），然后将C写入FPGA，并将CPU中的A更新为C。FPGA在每次产生超幀头时，将自己保存的当前距离A和CPU写入的C进行比较，如果C>A，则将超幀头右移C－A比特，同时将保存的当前距离A更新为C。如果C<A，则将超幀头右移C＋38400－A比特，并将超幀头距离A更新为C。如果C=A，则超幀头不作移动。
由上可知，FPGA应该能够支持最大38400比特的移位。DSP的再用主要是取出接收窗口的数据并传给CPU，它对FPGA的5ms脉冲进行0～19计数以确定当前幀号。为了使FPGA和DSP中的幀号保持一致，同时也为了避免FPGA在移超幀头产生多余的脉冲使DSP误计数，FPGA在每次产生超幀头时，将DSP中的幀号计数器强制清零，以保持幀号一致。
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