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1、14 常用移动通信系统,从使用环境来分：海、陆、空、地下。 从用户对象来分：公用、专用、军用。 从调制方式来分：调频、调幅、调相。 从信号性质来分：模拟、数字。 从工作方式来分：同频单工、异频单工、异频双工、半双工。 从多址方式来分：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）。 从组网技术来分：大区制、小区制、移动卫星通信系统。 从传输速率来分：窄带、宽带、广带。 从业务类型来分：电话网、数据网和综合业务网。 从覆盖范围来分：广域网、城域网、局域网、个域网。 从移动速率来分：高速移动、低速移动、准移动。,1.4.1蜂窝移动通信系统,早期的移动通信系统是在其覆盖区域中心设置
2、大功率的发射机，采用高架天线把信号发射到整个覆盖地区（半径可达几十公里）。这种系统的主要矛盾是它同时能提供给用户使用的信道数极为有限，远远满足不了移动通信业务迅速增长的需要。为了进一步提升系统的容量，美国贝尔实验室等单位提出了蜂窝系统的概念，即将整个服务区域划分成若干个较小的区域（cell，在蜂窝系统中称为小区），各小区均用小功率的发射机（即基站发射机）进行覆盖，许多小区像蜂窝一样能布满（即覆盖）任意形状的服务地区。此类系统主要由终端子系统、基站子系统、网络子系统以及与其他（如PSTN等）的网络相连的中继线所组成，如图1-1所示。蜂窝移动通信系统具有以下特点：,1蜂窝移动通信系统及其特点,图1
3、-1 蜂窝移动系统组成示意图,（1）有频率复用功能。 （2）有越区切换功能。 （3）可信道分配与小区分裂。 （4）网络设备增多使系统的构成复杂。,2蜂窝移动通信系统的分类,蜂窝移动通信系统按信号的性质来分，可分为模拟蜂窝移动通信系统和数字蜂窝移动通信系统。（1）模拟蜂窝移动通信系统模拟蜂窝移动通信技术在70年代中后期逐步趋于成熟，进入80年代开始大规模投入商用。它的出现，使人们终于摆脱了固定电话的局限。其技术属第一代移动通信技术，主要基于频分复用（FDMA）技术。80年代后期，人们对移动通信的需求不断提高，模拟蜂窝移动通信系统本身所固有的种种局限也日益暴露了：,1）信道容量无法满足不断增长的用
4、户需求；2）话音质量和保密性差且盗用现象严重；3）适应性不强，不能提供数据业务，如无法与ISDN综合数字网相连接，更无法进行数据传输等非话业务。另外，模拟蜂窝系统体制混杂、不能实现国际漫游、设备价格高等等，因此在2000年前后，各国逐步关闭了模拟蜂窝移动通信系统，我国也于2001年年底关闭了模拟网。,（2）数字蜂窝移动通信系统,第二代以后的移动通信系统都是数字蜂窝移动通信系统，它主要采用的是时分多址（TDMA）技术，即把特定的频率在时间上进行分割，形成若干个通话信道，总的通话信道等于频道与时分数的乘积。比如，把一个频道时分8路则总的通话信道数就变成了8个，结果系统的总容量也提升了。目前西欧采用
5、的GSM数字蜂窝移动通信系统就是8时隙的TDMA方案。,数字蜂窝移动通信系统有效地改善了模拟蜂窝移动通信系统的不足，具有以下特点：1）提高了通信保密性和改善了通话质量；2）抗干扰能力强使话音质量高；3）数字移动通信可与综合数字网（ISDN）连接，除话音外还可提供图文传真、数据传输等非话业务，并可进行短信息服务、语音信箱、呼叫转移等多种更优的服务。目前，典型的数字蜂窝移动通信系统有GSM系统、CDMA系统，它们是按多址方式的不同而分类的。另外，GSM和CDMA系统由于当时推出时主要服务于语音业务，被人们称为二代系统；随着人们对数据业务需求的不断上升，又推出了GPRS等系统，被人们称为二代半系统，
6、还有基于分组技术的三代系统（如WCDMA等），这些也是按技术的不同进行分类的，它们都是数字蜂窝移动通信系统。,142 无绳电话与个人通信接入系统（PAS）,最早美国于1973年推出的商用无绳电话CT0，俗称子母电话机，主要用于家庭，是把普通的电话单机分成座机和手机两部分，座机与有线电话网连接，手机与座机之间用无线电连接，属于单信道接入系统。这样，允许携带手机的用户可以在一定范围内（如家庭内）自由活动时进行通话，初步解除了普通电话机的导线绳对用户的束缚，如图1-2所示。因为手机与座机之间不需要用电线连接，故称之为“无绳电话”，并逐步成为移动通信的一个别类。,随着通信技术的发展，无绳电话也朝着网络
7、化的方向发展。第一代无绳电话系统有CT1及CT1+，这些系统都是模拟式的。以后无绳电话进一步向数字化的方向发展，1989年，英国提出了第二代无绳电话系统CT2，时至今日，又逐步出现了CT2+，CT3， ECT， PHS， PACS等无绳电话系统。CT2与CT1相比有两大改进；一是实现了全数字化，二是座机改造成了基站。这样基站与有线电话网连接，并有若干频道为用户所共用；用户在基站的无线覆盖区域内，可选用空闲频道，接入有线电话网，对有线网中的固定用户发起呼叫并建立通信链路。CT2系统由手机、基站及网络管理及计费系统构成，它依附于公用电话交换网（PSTN），是市话网的延伸，如图1-3所示。,图1-2
8、 CT0无绳电话系统示意图,图1-3 CT2系统示意图,无绳电话的特点是设备复杂性较低，话音传输质量好，可以满足一个小区域内同时为众多无线用户服务，适用于步行等低速移动的用户。无绳电话的主要缺点是由于每个微小区面积太小要做到某一大城市全部覆盖则所需的基站数量多，且微小区制不能支持高速移动。 目前，无绳电话技术得到了很大的提高，曾经广泛应用并发展成为无线市话系统（如我国的PAS）它由接入市话端局的远端模块、空中话务控制器、基站控制器、基站、手机或固定用户单元以及网络管理系统等组成，如图1-4所示。,图1-4 PAS的系统构成,由图中可看到，PAS系统由以下网络单元构成：,（1）局端设备RT （2
9、）空中话务控制器ATC （3）基站控制器RPC （4）基站RP （5）手机PS （6）固定用户单元FSU （7）网络管理系统NMS,143 无线电寻呼系统,寻呼通信是一种单向的移动通信系统，它以广大的程控电话网为依托，采用单向的无线电呼叫方式将主叫用户的信息传送给持机用户。 本地无线电寻呼网与公用电话交换网的接续方式分为人工接续方式和全自动接续方式。本地无线电寻呼网的结构可分为单区制和多区制，其覆盖范围是一个长途编号区的范围。图1-5是多区制本地无线寻呼网结构示意图，图中寻呼中心与市话网相连，市话用户要呼叫某一寻呼用户时，可拨寻呼中心的专用号码，寻呼中心和话务员记录所要寻找的用户号码及要人工传
10、的消息，并自动地在无线信道上发出呼叫；这时，被呼用户的寻呼机会发出声音，并能在液晶屏上显示主呼用户的电话号码及简要信息。无线电寻呼系统还可同时向多个移动用户传送同一个信息，非常适用于抢险、救灾、治安、现场作业以及开紧急会议等方面。同时，由于寻呼机体积小、重量轻、价格便宜，所以无线电寻呼系统曾在八十年代和九十年代初期得到了广泛应用。不过，随着移动通信的蓬勃发展和持有手机用户数的上升，无线寻呼业务也如同模拟移动通信一样，已经退出现有的移动通信市场。,图1-5 多区制本地寻呼网结构示意图,144 集群移动通信系统,最早的集群通信系统是模拟系统出现于20世纪70年代， 20世纪90年代中期数字集群技术
11、在全球范围内兴起，我国于90年代末期引入数字集群技术，2003年4月信息产业部批准中国卫通集团在天津、济南、南京三个城市建设并运营数字集群商业共网实验网工程。集群系统使用多个无线信道为众多的用户服务，相当于将有线电话中继线的工作方式运用到无线电通信系统中，把有限的信道动态地、自动地、迅速地和最佳地分配给整个系统的用户，从而在最大程度上利用了整个系统信道的频率资源。可以说，集群移动通信系统是一种特殊的用户程控交换机，其呼叫方式为PTT（Push To Talk，一键通话）。,集群移动通信系统的主要特点为 ：,（1）共用频率：将原指配给各部门专有的频率集中供各家共用。 （2）共用设施：由于频率共用
12、，就有可能将各家分建的控制中心和基地站等设施集中 （3）共同建网：可大大降低机房、电源等建网投资，节约运输人员，可分摊费用。 （4）共享覆盖区：可将各邻近覆盖区的网络互联起来，从而获得更大的覆盖区。 （5）共享通信业务：可利用网络有组织地发送信息，为大家服务。 （6）改善服务：由于多信道共用，可调剂信道忙、闲，集中建网，可加强管理提高服务等级，增加系统功能，从而改善服务。,目前数字集群通信系统的结构组成基本上可用下图1-6所示，包括有：,（1）基站，由若干基本无线收发信机、天线共用器、天馈线系统和电源等设备组成； （2）移动台，用于运行中或停留在某未定地点进行通信的用户台，包括车载台、便携台和
13、手持台； （3）调度台，是能对移动台进行指挥、调度和管理的设备，分有线和无线调度台两种，无线调度台由收发机、控制单元、天馈线（或双工台）、电源和操作台组成； （4）控制中心，包括系统控制器、系统管理终端和电源等设备，主要控制和管理整个集群通信系统的运行、交换和接续。,图1-6 集群通信系统示意图,除了上述设备外，还可根据系统设计和用户要求，增设系统中心操作台、系统监控设备、中继转发器以及计费和打印设备等。另外，随着数据业务量的上升，集群通信系统也相应的引入了PCU、SGSN/GGSN等数字通信处理设备。2005年以后，有关在公众移动通信网上的“对讲”技术（即PTT技术）也急剧升温。在法国戛纳举
14、行的2004年3GSM大会上，不少业内知名移动通信厂家就纷纷推出各种解决方案和相应的产品，使数字集群的一些重要功能的作用与业务增值的意义愈来愈得到业界的普遍认同，以PTT为中心的一股热浪正在掀起。但是，集群移动通信系统与蜂窝移动通信系统在许多方面是不同的，两者的对比如下表1-1所示。,表1-1 集群移动通信系统与蜂窝移动通信系统的对比,145 移动卫星系统,蜂窝移动电话系统虽然在理论上是可以覆盖无限大的地理区域，但在人烟稀少的地区或经济不发达的地区，如果每隔十几公里就建一个基站是太不经济了。因此，可以依靠卫星来为这些地方提供服务。由于卫星使用宽波束天线，故只要少数几个波束就可覆盖很大面积，如图
15、1-7所示，在静止轨道（即同步轨道）上放置3颗卫星即可实现全球覆盖。卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发或反射无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。由于作为中继站的卫星处于外层空间，这就使卫星通信方式不同于其他地面无线电通信方式，而属于宇宙无线电通信的范畴。通信卫星按其结构可分为无源卫星和有源卫星；按其运转轨道可分为运动卫星（非同步卫星）和静止卫星（同步卫星）。目前，在通信中应用最广泛的是有源静止卫星，即将卫星发射到赤道上空35800km附近，它运行的方向与地球自转的方向相同，绕地球一周的时间与地球的自转周期基本相等，从地球上看去如同静止一般。由静止卫星作中继站组成的通信系统称为静
16、止卫星通信系统或称同步卫星通信系统。图1-8为一个简单的卫星通信系统。图1-8中地球站A通过定向天线向通信卫星发射的无线电信号，首先被卫星的转发器接收，经过卫星转发放大和变换后。再由卫星天线转发到地球站B，当地球站B接收到信号后，就完成了从A站到B站的信息传递过程。从地球站发射信号到通信卫星所经过的通信路径称为上行线路，反之称为下行线路。同样，地球站B也可以向地球站A发射信号来传递信息。,图1-7 用三颗卫星来实现全球覆盖,图1-8 卫星通信示意图,移动卫星通信业务是指利用中继卫星实现移动终端之间通信的无线通信业务，它广泛应用在航海、航空以及边远地区通信场合。包括通过卫星把移动的陆上车辆、船舶或飞机同公众交换网互连起来的语音通信、用户移动终端与基站之间的双向话音调度业务、航空业务以及为了安全和其它目的的话音和数据通信业务、寻呼业务在无干扰基础上的单向通信等等。目前移动卫星通信业务经营者主要是国际海事卫星组织，另外加拿大、日本等国也在积极开发和应用这种业务。一个完整的移动卫星通信系统由空间分系统、地球站、跟踪遥测及指令系统和监控管理分系统四大部分构成。,
