移動通信是移動體之間的通信,或移動體與固定體之間的通信。移動體可以是人,也可以是汽車、火車、輪船、收音機等在移動狀態中的物體。通信雙方有一方或兩方處於運動中的通信。包括陸、海、空移動通信。採用的頻段遍及低頻、中頻、高頻、甚高頻和特高頻。移動通信系統由移動台、基台、移動交換局組成。
移動通信(Mobile
communication)是移動體之間的通信,或移動體與固定體之間的通信。移動體可以是人,也可以是汽車、火車、輪船、收音機等在移動狀態中的物體。
組成
移動通信系統由兩部分組成:
(1) 空間系統;
(2) 地面系統:1衛星移動無線電台和天線;2關口站、基站。
移動通信系統從20世紀80年代誕生以來,到2020年將大體經過5代的發展歷程,而且到2010年,將從第3代過渡到第4代(4G)。到4G,除蜂窩電話系統外,寬帶無線接入系統、毫米波LAN、智能傳輸系統(ITS)和同溫層平台(HAPS)系統將投入使用。未來幾代移動通信系統最明顯的趨勢是要求高數據速率、高機動性和無縫隙漫遊。實現這些要求在技術上將面臨更大的挑戰。此外,系統性能(如蜂窩規模和傳輸速率)在很大程度上將取決於頻率的高低。考慮到這些技術問題,有的系統將側重提供高數據速率,有的系統將側重增強機動性或擴大覆蓋範圍。
從用戶角度看,可以使用的接入技術包括:蜂窩移動無線系統,如3G;無繩系統,如DECT;近距離通信系統,如藍牙和DECT數據系統;無線局域網
(WLAN)系統;固定無線接入或無線本地環系統;衛星系統;廣播系統,如DAB和DVB-T;ADSL和Cable Modem。
分類
移動通信的種類繁多。按使用要求和工作場合不同可以分為以下幾種。
集群
集群移動通信,也稱大區制移動通信。它的特點是只有一個基站,天線高度為幾十米至百餘米,覆蓋半徑為30公里,發射機功率可高達200瓦。用戶數約為幾十至幾百,可以是車載台,也可是以手持台。它們可以與基站通信,也可通過基站與其它移動台及市話用戶通信,基站與市站有線網連接。
蜂窩
蜂窩移動通信,也稱小區制移動通信。它的特點是把整個大範圍的服務區劃分成許多小區,每個小區設置一個基站,負責本小區各個移動台的聯絡與控制,各個基站通過移動交換中心相互聯繫,並與市話局連接。利用超短波電波傳播距離有限的特點,離開一定距離的小區可以重複使用頻率,使頻率資源可以充分利用。每個小區的用戶在1000以上,全部覆蓋區最終的容量可達100萬用戶。
衛星
衛星移動通信。利用衛星轉發信號也可實現移動通信,對於車載移動通信可採用赤道固定衛星,而對手持終端,採用中低軌道的多顆星座衛星較為有利。
無繩電話
無繩電話。對於室內外慢速移動的手持終端的通信,則採用小功率、通信距離近的、輕便的無繩電話機。它們可以經過通信點與市話用戶進行單向或雙方向的通信。
使用模擬識別信號的移動通信,稱為模擬移動通信。為了解決容量增加,提高通信質量和增加服務功能,大都使用數字識別信號,即數字移動通信。在制式上則有時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)兩種。前者在全世界有歐洲的GSM系統(全球移動通信系統)、北美的雙模制式標準IS一54和日本的JDC標準。對於碼分多址,則有美國Qualcomnn公司研製的IS-95標準的系統。總的趨勢是數字移動通信將取代模擬移動通信。而移動通信將向個人通信發展。進入21世紀則成為全球信息高速公路的重要組成部分。移動通信將有更為輝煌的未來。
主要特點
(1)移動性。
就是要保持物體在移動狀態中的通信,因而它必須是無線通信,或無線通信與有線通信的結合。
(2)電波傳播條件複雜。
因移動體可能在各種環境中運動,電磁波在傳播時會產生反射、折射、繞射、多普勒效應等現象,產生多徑干擾、信號傳播延遲和展寬等效應。
(3)噪聲和干擾嚴重。
在城市環境中的汽車火花噪聲、各種工業噪聲,移動用戶之間的互調干擾、鄰道干擾、同頻干擾等。
(4)系統和網絡結構複雜。
它是一個多用戶通信系統和網絡,必須使用戶之間互不干擾,能協調一致地工作。此外,移動通信系統還應與市話網、衛星通信網、數據網等互連,整個網絡結構是很複雜的。
(5)要求頻帶利用率高、設備性能好。
技術發展
1G:模擬制式的移動通信系統,得益於70年代的兩項關鍵突破:微處理器的發明和交換及控制鏈路的數字化。AMPS是美國推出的世界上第一個1G移動通信系統,充分利用了FDMA技術實現國內範圍的語音通信。
2G:風靡全球十幾年的數字蜂窩通信系統,80年代末開發。2G是包括語音在內的全數字化系統,新技術體現在通話質量和系統容量的提升。
GSM(Globalsystemformobilecommunication)是第一個商業運營的2G系統,GSM採用TDMA技術。
2.5G:2.5G在2G基礎上提供增強業務,如WAP。
3G:3G
是移動多媒體通信系統,提供的業務包括語音,傳真,數據,多媒體娛樂和全球無縫漫遊等。NTT和愛立信1996年開始開發3G(ETSI於1998
年),1998年國際電聯推出WCDMA和CDMA2000兩商用標準(中國2000年推出TD-SCDMA標準,2001年3月被3GPP接納,起源於李世鶴帶頭搞的SCDMA)第一個3G網絡運營於2001年的日本。3G技術提供2MBPS標準用戶速率(高速移動下提供144KBPS速率)。
4G:4G
是真正意義的高速移動通信系統,用戶速率20MBPS。4G支持交互多媒體業務,高質量影像,3D動畫和寬帶互聯網接入,是寬帶大容量的高速蜂窩系統。
2005年初,NTTDOCOMO演示的4G移動通信系統在20KM/小時下實現1GBPS的實時傳輸速率,該系統採用4X4天線MIMO技術和VSF-
OFDM接入技術。
蜂窩移動
自20世紀70年代末第一代模擬移動通信系統面世以來,移動通信產業一直以驚人的速度迅猛發展,已經成為帶動全球經濟發展的主要高科技產業之一,並對人類生活及社會發展產生了重大影響。其中,CDMA碼分多址移動通信技術以其容量大、頻譜利用率高、保密性強、綠色環保等諸多優點,顯示出強大的生命力,引起人們的廣泛關注,成為第三代移動通信的核心技術。
一、CDMA通信技術
CDMA(CodeDivisionMultipleAccess,碼分多址)作為一種多址技術早已出現,起初僅在抗干擾和保密性能等方面受到人們的注意,被用在軍用抗干擾系統中。1989年,美國高通(Qualcomm)公司最先推出CDMA蜂窩移動通信系統的設想。
碼分多址蜂窩移動通信技術實際上包含兩個基本技術,即碼分多址技術和擴頻通信技術。所謂擴頻,簡單地講就是用某種技術將信號的頻譜進行擴展,工程中常用直接序列對信號進行擴頻,即用一個高速碼序列碼去調製低速原始數據信息。碼分多址(CDMA)與頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)一樣,是多址技術的一種。
CDMA系統中的每一個信號被分配一個正交序列或PN(PseudoNoise,偽隨機噪聲)序列用作擴頻序列對其進行擴頻,不同信號的能量被分配到不同的正交序列或PN序列裡。在接收機,通過使用相關器只接受選定的正交序列或PN序列並壓縮其頻譜,凡不符合該用戶正交序列的信號就不被壓縮帶寬,結果只有指定的信號才能被提取出來。
我們將CDMA與FDMA、TDMA三種多址方式進行比較。FDMA採用調頻的多址技術,在不同頻段的業務信道被分配給不同的用戶;TDMA是採用時分的多址技術,業務信道在不同的時間被分配給不同的用戶;CDMA採用擴頻的碼分多址技術,所有用戶在同一時間、同一頻段上,但根據不同的編碼獲得業務信道。在技術實現上,就是利用碼型的不同來調製解調不同的用戶。
CDMA移動通信系統具有如下優點:
1.系統容量大。在CDMA系統中所有用戶共用一個無線信道,當有的用戶不講話時,該信道內的所有其它用戶會由於干擾減小而得益。CDMA數字移動通信系統的容量理論上比模擬網大20倍,實際上比模擬網大10倍,比GSM大4至5倍。
2.通信質量好。CDMA系統採用確定聲碼器速率的自適應閾值技術、高性能糾錯編碼、軟切換技術和抗多徑衰落的分集接收技術,可提供TDMA系統不能比擬的、極高的通信質量。
3. 頻帶利用率高。CDMA是一種擴頻通信技術,儘管擴頻通信系統抗干擾性能的提高是以佔用頻帶帶寬為代價的,但是CDMA允許單一頻帶在整個系統區域內可重復使用,使許多用戶共用這一頻帶同時通話,大大提高了頻帶利用率。這種擴頻CDMA方式雖然要佔用較寬的頻帶,但按每個用戶佔用的平均頻帶來計算,其頻帶利用率是很高的。
4.適用於多媒體通信系統。CDMA系統能方便地使用多碼道方式和多幀方式,傳送不同速率要求的多媒體業務信息,處理方式和合成方式都比TDMA方式和FDMA方式靈活、簡單,利於多媒體通信系統的應用。
5.手機發射功率低。CDMA系統通過功率控制,使得CDMA手機盡量降低發射功率,以減少干擾和提高網絡容量。
6.頻率規劃靈活。用戶按不同的碼序列區分,扇區按不同的導頻碼區分,相同的CDMA載波可以在相鄰的小區內使用,因此CDMA網絡的頻率規劃靈活,擴展方便。