第一讲
移动通信的发展和分类
2
主要内容
? 移动通信的发展
? 移动通信的服务区域
? 移动通信的传输方式
? 移动通信系统的分类
移动通信的发展
4
简史回顾
现代移动通信技术的发展历史可以追溯到 20世纪 20
年代,到目前为止,大致经历了以下五个发展阶段：
? 第一阶段从 20世纪 20年代至 40年代,为现代移动
通信的起步阶段。在此期间,主要完成了通信实验
和电波传播试验工作,在短波频段 (3～ 30 MHz)
上实现了小容量专用移动通信系统,其代表是美国
底特律市警察使用的车载无线电系统。这种系统
话音质量差,自动化程度低,仅限于专用,不能与
公众网相连 。
5
简史回顾
? 第二阶段是从 20世纪 40年代中期至 60年代初期。 在此
期间,各种公用移动通信系统相继建立。首先是 1946年,
美国贝尔系统在圣路易斯城建立的称为“城市系统”
的公用汽车电话网,这是世界上第一个公用移动通信系
统。继而,西德、法国、英国等国也陆续研制出了公用
移动电话系统。 这一阶段的特点是开始从专用移动网
向公用移动网过渡,自动化程度有所提高。
? 第三阶段是从 20世纪 60年代中期至 70年代中期。这一
阶段是移动通信系统改进和完善的阶段。在此期间,各
国陆续推出了改进的移动通信系统,其代表是美国的改
进型移动电话系统 —— IMTS。这一阶段的特点是使用
了新频段,采用大区制,实现了系统的中小容量,自动化
程度进一步提高。
6
简史回顾
? 第四阶段是从 20世纪 70年代中期至 80年代初期。在
此期间,由于微电子技术及计算机技术的长足发展和移
动用户数量的急剧增加,促使移动通信得到了蓬勃发展 。
? 第五阶段是从 20世纪 80年代中期到现在。这是数字移
动通信发展和成熟的时期。 在此期间,用户数量急剧
增加,频率资源相对紧缺,第一代模拟蜂窝移动通信系
统的缺陷日益暴露出来。 针对这些问题,新一代的数
字蜂窝移动通信系统被开发出来并得以广泛应用。最
典型的数字蜂窝移动通信系统是欧洲基于时分多址
(TDMA)技术的全球通移动通信系统 ——GSM。 另外
还有北美的 DAMPS(IS-54)和日本的 PDC等。这一阶
段的特点是用户数急剧增加,频率资源日益紧缺,新体
制、新技术、新业务层出不穷。
7
? 基于 TDMA技术的 GSM,DAMPS和 PDC系统
(2G)。
在 2G发展期间,一方面,移动通信用户数目突
飞猛进,通信产业日益成为各国经济发展的支
柱。另一方面,2G移动通信系统及相应的移动
通信技术面临诸多问题，比如, 网络利用空间
日益狭小 ; 收益增幅减缓 ; 话音业务和低速数
据业务不能满足用户需求,急需开发各种新型
业务来吸引用户 ; 网络漫游只限于国内及部分
区域等。
现状纵览
8
现状纵览
? 针对以上问题,窄带码分多址 (CDMA)蜂窝移
动通信系统日益成为关注的焦点。事实上,当
数字蜂窝网刚刚进入实用阶段之时,美国
Qualcomm公司就已推出了新的移动通信系
统 ——CDMA。 CDMA系统采用了扩频通信技
术,大幅度地提高了频率利用率,具有容量大、
覆盖范围广、手机功耗小、话音质量高的突出
优点,将移动通信技术推向新的发展阶段,被人
们称之为第三代移动通信系统 ——3G。
9
现状纵览
?另外,高速移动数据业务日益呈现出强劲态势,
成为仅次于话音业务的另一焦点 。 在移动数据
业务领域中,多媒体信息服务 (MMS),通用分
组无线业务 (GPRS)和无线应用协议 (WAP)等
新技术正在大力推广之中 。
10
趋势预测
目前对第四代移动通信系统主要有以下几方面的
描述,
? (1) 建立在新的频段 (比如 5~8 GHz乃至更高 )上的无
线通信系统 ;
? (2) 基于分组数据的高速率传输 (10 Mb/s以上 );
? (3) 真正的“全球一统” (包括卫星部分 )系统 ;
? (4) 基于全新网络体制的系统,或者说其无线部分将是
对新网络 (智能的,支持多业务的,可进行移动管理 )
的“无线接入”
? (5) 不再是单纯的 (传统意义上 )的“通信”系统,而是
融合了数字通信,数字音 /视频接收和因特网接入的
崭新的系统。
移动通信的服务区
12
大区制
? 大区制概念的提出早于小区制,主要为早期的通
信系统所采用,满足了当时系统中小容量的需求。
? 大区制是指把一个通信服务区域仅规划为一个或
少数几个无线覆盖区,简称无线区。所谓无线区是指当
基站采用全向天线时,在无障碍物的开阔地,以通信距
离为半径所形成的圆形覆盖区。每个无线区的半径在
25~45 km左右,用户容量为几十至数百个。每个无
线区仅为一个基站所覆盖,基站基本上是相互独立的。
13
图 借助市话交换局的大区制移动通信示意图
市话 交换 局BS
MS
P S T N
大区制
14
大区制的缺点是, 由于一个基站所能提供的信道数有限,
因而系统容量不高,不能满足用户数目日益增加的需要,这是
由制式本身决定的,无法克服 。 移动台的天线低,发射功率受
限,在大的覆盖区内,上行链路 (由移动台到基站 )的通信就无
法保证了,为此,常采用分集接收技术 。 即在服务区内设置若
干个分集接收点 Rd与基站相连,以保证上行链路的通信质量 。
大区制只适合于在中小城市或专用移动网等业务量不大的情
况下使用 。 为了适应大城市或更大区域的服务要求,必须采
用小区制组网方式,以在有限的频谱条件下,达到扩大容量的
目的 。
大区制
15
根据服务区域的形状不同,小区制又可分为带状区和面状区
(蜂窝网 )等 。 面状区的蜂窝网结构又可分为宏蜂窝结构, 微蜂
窝结构以及智能蜂窝结构三种 。
小区制是指把一个通信服务区域分为若干个小无线覆盖区,
每个小区的半径在 2~20 km左右,用户容量可达上千个 。 每个小
区设置一个基站,负责本区移动台的联系和控制,各个基站通过
移动业务交换中心相互联系,并与市话局连接 。 每个小区只需
提供较少的几个无线电信道 (一个信道组 )就可满足通信的要求,
邻近的小区使用不同的信道组 。
小区制
16
小区中的基站天线采用全向天线,在理想情况下,它覆盖的
面积可视为一个以基站为中心,以最大可通信距离为半径的圆 。
为了不留空隙地覆盖整个面状服务区,各个圆形覆盖区之间一定
存在很多重叠区 。 通过理论分析,通信系统现在大都采用与圆形
较接近的正六边形作为小区的形状结构,因为这种结构既避免了
相邻覆盖区间的重叠,又不会产生空隙,区域衔接更紧密,产生的
相互干扰更小 。 又由于该结构看上去像是蜂窝,所以称其为, 蜂
窝式移动通信, 。 蜂窝结构示意图如图所示 。
小区制
17
图 蜂窝结构示意图
A
B
C
D
E
G
F
A
B
C
D
E
G
F
A
B
C
D
E
G
F
A
B
C
D
E
G
F
小区制
18
小区制结构的最大特点是, 采用信道复用技术,大大缓解了频率资源紧
缺的问题,提高了频率利用率,增加了用户数目和系统容量 。 所谓信道复用
技术指的是, 相邻小区不使用相同的信道组,但相隔几个小区间隔的不相邻
小区可以重复使用同一组信道,以充分利用频率资源 。 不使用同一组信道的
若干个相邻小区就组成了一个区群 (图中的阴影区域即为一个区群 ),即整个
通信服务区也可看成是由若干个区群构成的 。
小区制结构的另一特点是, 信道距离缩短,发射机功率降低,于是互调干
扰亦减小。
小区制
19
小区制结构也存在着一些问题, 由于信道复用,可能产生同
信道干扰,这就涉及到一些相关技术, 分集接收技术, 功率控制
技术, 小区半径最优化技术等 。 信道复用带来的另一问题是,
当移动台从一个小区驶入另一个无线区时,即越区过程中必须进
行信道自动切换,以保证移动台越区时通话不间断,这又涉及到
了越区切换技术 。 为此,还要及时掌握移动台动态位置 —— 位置
登记技术 。 另外,为进一步提高信道的利用率和通信的质量,可
以采用码分多址 (CDMA)方式和信道动态分配方法等 。
小区制
移动通信的传输方式
21
所谓单工通信是指通信双方交替进行收信和发信的通信方式,发送时不
接收,接收时不发送 。 单工通信常用于点到点的通信,如图所示 。 根据收发
频率的异同,单工通信可分为同频单工和异频单工 。
单工通信
发射 机
接收 机
送、受话 器
f
1
( f
1
)
f
1
( f
2
)
基站
发射 机
接收 机
送、受话 器
f
1
( f
1
)
f
1
( f
2
)
移动 台
22
双工通信
发射 机
接收 机
f
1
基站
送话 器
受话 器
f
2
发射 机
接收 机
f
1
移动 台
送话 器
受话 器
f
2
双工 器
f
1
f
2
双工通信的特点是, 同普通有线电话很相似,使用方便。 其缺点是, 在
使用过程中,不管是否发话,发射机总是工作的,故电能消耗很大,这对
以电池为能源的移动台是很不利的。针对此问题的解决办法是, 要求移
动台接收机始终保持在工作状态,而令发射机仅在发话时才工作。这样
构成的系统称为准双工系统,也可以和双工系统兼容。这种准双工系统
目前在移动通信系统中获得了广泛的应用。
23
半双工通信是介于单工通信和全双工通信之间的一种通信方式 。
其中,移动台的工作情况与单工通信时相似, 采用, 按 -讲, 方
式,即按下按讲开关,发射机才工作,而接收机总是在工作 。 基
站的工作情况与全双工通信时相似,只是可以采用双工器,使收
发信机共用一副天线 。
半双工通信的特点是, 设备简单, 功耗小, 克服了单工通
信断断续续的现象,但操作仍不太方便 。 所以半双工方式主要
用于专业移动通信系统中,如汽车调度等 。
半双工通信
移动通信系统的分类
25
据 CCIR的建议,无线寻呼系统可定义为一种非语言单向告警个
人选择呼叫系统 。 即通过此系统,通信的一方借助于市话电话
机能够向特定的寻呼接收机持有者传递一些简单的个人信息 。
在无线寻呼系统中应用的寻呼接收机称为袖珍铃,俗称, BB
机, 。 当接收到信息时,袖珍铃以告警的形式通知其持有者 。 告
警方式包括声音, 视觉, 振动或是这几种方式的结合 。 每个袖
珍机都有其特定的, 地址编码,,只有真正发送给它的信息,持
有者才能接收到 ; 同样,只有知道了特定的, 地址编码,,才能
向特定的袖珍机发送信息 。
无线寻呼系统
26
无线寻呼系统
公用 电话 网
BB 机
BB 机
发射 台
发射 台
( 8 8 - 12345)
控制 中心
及主 发射 台
BB 机
电话 A
电话 B
27
集群移动通信系统
集群移动通信系统也称大区制移动通信系统。 CCIR最初称
之为 Trunking System(中继系统 ),为了避免与无线中继
系统混淆,后又改称集群系统。集群系统是一种高级移动调
度系统,是指挥调度最重要和最有效的通信方式之一,代表
着专用移动通信网的发展方向。 CCIR对它的定义为“系统
所具有的全部可用信道可为系统的全体用户共用”。即系
统内的任一用户想要和系统内另一用户通话,只要有空闲信
道,就可以在中心控制台的控制下,利用空闲信道沟通联络,
进行通话。 从某种意义上讲,集群通话系统是一个自动共
享若干个信道的多信道中继 (转发 )通信系统。它与普通多
信道共用的通信系统并无本质的区别,只是更适用于对指挥
调度功能要求较高的专门部门或企事业单位。其特点是, 资
源共享,费用分担,服务优良,效率高,造价低。
28
集群移动通信系统
转发 器 1
( 中继 器 )
转发 器 2
( 中继 器 )
…
转发 器 20
( 中继 器 )
系统 控制
中心
P S T N
调
度
台
调
度
台
系统 管理
终端
天
馈
系
统
移动 台 1
移动 台 2
移动 台 n
…
无线
调度 台
29
陆地蜂窝移动通信系统
陆地蜂窝移动通信系统也称小区制移动通信系统,在移动通
信中处于统治地位,是目前应用最广泛、用户数量最多、与
人们日常生活最紧密的移动通信系统。陆地蜂窝移动通信
系统的特点是把整个大范围的无线服务区划分成许多小区,
每个小区设置一个基站,负责本小区各个移动台的联络与控
制,各个基站通过移动业务交换中心相互联系,并与市话局
连接。陆地蜂窝移动通信系统利用超短波电波传播距离有
限的特性及蜂窝状结构,可有效实现信道复用,在提高频率
利用率的同时,可保证通信的质量。
30
陆地蜂窝移动通信系统
小区
基 站 区
位 置 区
M S C 区
P L M N
业 务 区
小区
基 站 区
位 置 区
M S C 区
P L M N
业 务 区
系 统 区
31
陆地蜂窝移动通信系统
? 小区是采用基站识别码 (BSIC)或全球小区识别码 (CGIC)进
行标识的无线覆盖区域。 在采用全向天线结构的模拟网中,
小区即为基站区 ; 在采用 120° 角天线结构的 GSM数字蜂窝
移动网中,小区是每个 120° 角的天线所覆盖的正六边形区
域的三分之一。
? 基站区指的是一个基站所覆盖的区域。一个基站区可包含
一个或多个小区,故不是所有的小区都设有一个专有的基站,
但必须为一个特定的基站所覆盖。
? 位置区指的是一个移动台可以自动移动而不必重新“登记”
其位置 (位置更新 )的区域,一个位置区由一个或若干个小区
(或基站区 )组成。 要想向一个位置区中的某个移动台发出
呼叫,可以在这个位置区中向所有基站同时发出寻呼信号。
32
陆地蜂窝移动通信系统
? 移动业务交换中心简称 MSC,一个 MSC区指的是由一个 MSC
覆盖的区域。一个 MSC区可由若干个位置区组成。
? PLMN(Public Land Mobile Network)是公用陆地移动网
的简称,即陆地蜂窝移动通信系统。在该系统内具有共同的编
号制度 (比如相同的国内地区号 )和共同的路由计划。例如,整
个天津市的移动通信网就是一个 PLMN。一个 PLMN可以由
若干个 MSC组成。 MSC构成固定网与 PLMN移动网之间的功
能接口,用于呼叫接续等。
? 业务区指的是由一个或多个移动通信网所组成的区域。只要
移动台在业务区中,就可以被另一个网络的用户找到,而该用
户也无需知道这个移动台在该区内的具体位置。这里的另一
个网络可以是另一个 PLMN,PSTN(市话网 )或 ISDN(综合业
务数字网 )。一个业务区可由若干个 PLMN组成,也可由一个
或若干个国家组成,也可能是一个国家的一部分。
33
陆地蜂窝移动通信系统
? PLMN(Public Land Mobile Network)是公用陆地移动网
的简称,即陆地蜂窝移动通信系统。在该系统内具有共同的
编号制度 (比如相同的国内地区号 )和共同的路由计划。例如,
整个天津市的移动通信网就是一个 PLMN。一个 PLMN可以
由若干个 MSC组成。 MSC构成固定网与 PLMN移动网之间
的功能接口,用于呼叫接续等。
? 业务区指的是由一个或多个移动通信网所组成的区域。只
要移动台在业务区中,就可以被另一个网络的用户找到,而
该用户也无需知道这个移动台在该区内的具体位置。这里
的另一个网络可以是另一个 PLMN,PSTN(市话网 )或
ISDN(综合业务数字网 )。一个业务区可由若干个 PLMN组
成,也可由一个或若干个国家组成,也可能是一个国家的一
部分。
34
移动卫星通信
所谓移动卫星通信是指以通信卫星为中继站,在较大地域及
空间范围内实现移动台与固定台, 移动台与移动台以及移动
台或固定台与公众网用户之间的通信 。 移动卫星通信是移动
通信和卫星通信相结合的产物,兼具卫星通信覆盖面宽和移
动通信服务灵活的优点,是实现未来个人移动通信系统和真
正的信息高速公路的重要手段之一 。
35
移动卫星通信
海 上 移 动 体
空 中 移 动 体
陆 地 移 动 体
手机
基站
控 制 中 心
关 口 站
建 筑 物
P S T N
卫星
36
无绳电话系统
无绳电话系统指的是以无线电波 (主要是微波波段的电磁波 ),激光, 红
外线等作为主要传输媒介,利用无线终端, 基站和各种公共通信网 (如
PSTN,ISDN等 ),在限定的业务区域内进行全双工通信的系统 。 无绳
电话系统采用的是微蜂窝或微微蜂窝无线传输技术 。 20世纪 90年代中
期出现的新一代的无绳电话系统,具有容量大, 覆盖面宽, 支持数据通
信业务等特点,其典型的代表有, 泛欧数字无绳电话系统 (DECT,
Digital European Cordless Telephone ),日本的个人手持电话系
统 (PHS,Personal Handy phone System)和美国的个人接入通信
系统 (PACS,Personal Access Communication System)。
37
无绳电话系统
座
机 用户 线
市
话
局
移动通信的发展和分类
2
主要内容
? 移动通信的发展
? 移动通信的服务区域
? 移动通信的传输方式
? 移动通信系统的分类
移动通信的发展
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简史回顾
现代移动通信技术的发展历史可以追溯到 20世纪 20
年代,到目前为止,大致经历了以下五个发展阶段：
? 第一阶段从 20世纪 20年代至 40年代,为现代移动
通信的起步阶段。在此期间,主要完成了通信实验
和电波传播试验工作,在短波频段 (3～ 30 MHz)
上实现了小容量专用移动通信系统,其代表是美国
底特律市警察使用的车载无线电系统。这种系统
话音质量差,自动化程度低,仅限于专用,不能与
公众网相连 。
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简史回顾
? 第二阶段是从 20世纪 40年代中期至 60年代初期。 在此
期间,各种公用移动通信系统相继建立。首先是 1946年,
美国贝尔系统在圣路易斯城建立的称为“城市系统”
的公用汽车电话网,这是世界上第一个公用移动通信系
统。继而,西德、法国、英国等国也陆续研制出了公用
移动电话系统。 这一阶段的特点是开始从专用移动网
向公用移动网过渡,自动化程度有所提高。
? 第三阶段是从 20世纪 60年代中期至 70年代中期。这一
阶段是移动通信系统改进和完善的阶段。在此期间,各
国陆续推出了改进的移动通信系统,其代表是美国的改
进型移动电话系统 —— IMTS。这一阶段的特点是使用
了新频段,采用大区制,实现了系统的中小容量,自动化
程度进一步提高。
6
简史回顾
? 第四阶段是从 20世纪 70年代中期至 80年代初期。在
此期间,由于微电子技术及计算机技术的长足发展和移
动用户数量的急剧增加,促使移动通信得到了蓬勃发展 。
? 第五阶段是从 20世纪 80年代中期到现在。这是数字移
动通信发展和成熟的时期。 在此期间,用户数量急剧
增加,频率资源相对紧缺,第一代模拟蜂窝移动通信系
统的缺陷日益暴露出来。 针对这些问题,新一代的数
字蜂窝移动通信系统被开发出来并得以广泛应用。最
典型的数字蜂窝移动通信系统是欧洲基于时分多址
(TDMA)技术的全球通移动通信系统 ——GSM。 另外
还有北美的 DAMPS(IS-54)和日本的 PDC等。这一阶
段的特点是用户数急剧增加,频率资源日益紧缺,新体
制、新技术、新业务层出不穷。
7
? 基于 TDMA技术的 GSM,DAMPS和 PDC系统
(2G)。
在 2G发展期间,一方面,移动通信用户数目突
飞猛进,通信产业日益成为各国经济发展的支
柱。另一方面,2G移动通信系统及相应的移动
通信技术面临诸多问题，比如, 网络利用空间
日益狭小 ; 收益增幅减缓 ; 话音业务和低速数
据业务不能满足用户需求,急需开发各种新型
业务来吸引用户 ; 网络漫游只限于国内及部分
区域等。
现状纵览
8
现状纵览
? 针对以上问题,窄带码分多址 (CDMA)蜂窝移
动通信系统日益成为关注的焦点。事实上,当
数字蜂窝网刚刚进入实用阶段之时,美国
Qualcomm公司就已推出了新的移动通信系
统 ——CDMA。 CDMA系统采用了扩频通信技
术,大幅度地提高了频率利用率,具有容量大、
覆盖范围广、手机功耗小、话音质量高的突出
优点,将移动通信技术推向新的发展阶段,被人
们称之为第三代移动通信系统 ——3G。
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现状纵览
?另外,高速移动数据业务日益呈现出强劲态势,
成为仅次于话音业务的另一焦点 。 在移动数据
业务领域中,多媒体信息服务 (MMS),通用分
组无线业务 (GPRS)和无线应用协议 (WAP)等
新技术正在大力推广之中 。
10
趋势预测
目前对第四代移动通信系统主要有以下几方面的
描述,
? (1) 建立在新的频段 (比如 5~8 GHz乃至更高 )上的无
线通信系统 ;
? (2) 基于分组数据的高速率传输 (10 Mb/s以上 );
? (3) 真正的“全球一统” (包括卫星部分 )系统 ;
? (4) 基于全新网络体制的系统,或者说其无线部分将是
对新网络 (智能的,支持多业务的,可进行移动管理 )
的“无线接入”
? (5) 不再是单纯的 (传统意义上 )的“通信”系统,而是
融合了数字通信,数字音 /视频接收和因特网接入的
崭新的系统。
移动通信的服务区
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大区制
? 大区制概念的提出早于小区制,主要为早期的通
信系统所采用,满足了当时系统中小容量的需求。
? 大区制是指把一个通信服务区域仅规划为一个或
少数几个无线覆盖区,简称无线区。所谓无线区是指当
基站采用全向天线时,在无障碍物的开阔地,以通信距
离为半径所形成的圆形覆盖区。每个无线区的半径在
25~45 km左右,用户容量为几十至数百个。每个无
线区仅为一个基站所覆盖,基站基本上是相互独立的。
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图 借助市话交换局的大区制移动通信示意图
市话 交换 局BS
MS
P S T N
大区制
14
大区制的缺点是, 由于一个基站所能提供的信道数有限,
因而系统容量不高,不能满足用户数目日益增加的需要,这是
由制式本身决定的,无法克服 。 移动台的天线低,发射功率受
限,在大的覆盖区内,上行链路 (由移动台到基站 )的通信就无
法保证了,为此,常采用分集接收技术 。 即在服务区内设置若
干个分集接收点 Rd与基站相连,以保证上行链路的通信质量 。
大区制只适合于在中小城市或专用移动网等业务量不大的情
况下使用 。 为了适应大城市或更大区域的服务要求,必须采
用小区制组网方式,以在有限的频谱条件下,达到扩大容量的
目的 。
大区制
15
根据服务区域的形状不同,小区制又可分为带状区和面状区
(蜂窝网 )等 。 面状区的蜂窝网结构又可分为宏蜂窝结构, 微蜂
窝结构以及智能蜂窝结构三种 。
小区制是指把一个通信服务区域分为若干个小无线覆盖区,
每个小区的半径在 2~20 km左右,用户容量可达上千个 。 每个小
区设置一个基站,负责本区移动台的联系和控制,各个基站通过
移动业务交换中心相互联系,并与市话局连接 。 每个小区只需
提供较少的几个无线电信道 (一个信道组 )就可满足通信的要求,
邻近的小区使用不同的信道组 。
小区制
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小区中的基站天线采用全向天线,在理想情况下,它覆盖的
面积可视为一个以基站为中心,以最大可通信距离为半径的圆 。
为了不留空隙地覆盖整个面状服务区,各个圆形覆盖区之间一定
存在很多重叠区 。 通过理论分析,通信系统现在大都采用与圆形
较接近的正六边形作为小区的形状结构,因为这种结构既避免了
相邻覆盖区间的重叠,又不会产生空隙,区域衔接更紧密,产生的
相互干扰更小 。 又由于该结构看上去像是蜂窝,所以称其为, 蜂
窝式移动通信, 。 蜂窝结构示意图如图所示 。
小区制
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图 蜂窝结构示意图
A
B
C
D
E
G
F
A
B
C
D
E
G
F
A
B
C
D
E
G
F
A
B
C
D
E
G
F
小区制
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小区制结构的最大特点是, 采用信道复用技术,大大缓解了频率资源紧
缺的问题,提高了频率利用率,增加了用户数目和系统容量 。 所谓信道复用
技术指的是, 相邻小区不使用相同的信道组,但相隔几个小区间隔的不相邻
小区可以重复使用同一组信道,以充分利用频率资源 。 不使用同一组信道的
若干个相邻小区就组成了一个区群 (图中的阴影区域即为一个区群 ),即整个
通信服务区也可看成是由若干个区群构成的 。
小区制结构的另一特点是, 信道距离缩短,发射机功率降低,于是互调干
扰亦减小。
小区制
19
小区制结构也存在着一些问题, 由于信道复用,可能产生同
信道干扰,这就涉及到一些相关技术, 分集接收技术, 功率控制
技术, 小区半径最优化技术等 。 信道复用带来的另一问题是,
当移动台从一个小区驶入另一个无线区时,即越区过程中必须进
行信道自动切换,以保证移动台越区时通话不间断,这又涉及到
了越区切换技术 。 为此,还要及时掌握移动台动态位置 —— 位置
登记技术 。 另外,为进一步提高信道的利用率和通信的质量,可
以采用码分多址 (CDMA)方式和信道动态分配方法等 。
小区制
移动通信的传输方式
21
所谓单工通信是指通信双方交替进行收信和发信的通信方式,发送时不
接收,接收时不发送 。 单工通信常用于点到点的通信,如图所示 。 根据收发
频率的异同,单工通信可分为同频单工和异频单工 。
单工通信
发射 机
接收 机
送、受话 器
f
1
( f
1
)
f
1
( f
2
)
基站
发射 机
接收 机
送、受话 器
f
1
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1
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1
( f
2
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移动 台
22
双工通信
发射 机
接收 机
f
1
基站
送话 器
受话 器
f
2
发射 机
接收 机
f
1
移动 台
送话 器
受话 器
f
2
双工 器
f
1
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2
双工通信的特点是, 同普通有线电话很相似,使用方便。 其缺点是, 在
使用过程中,不管是否发话,发射机总是工作的,故电能消耗很大,这对
以电池为能源的移动台是很不利的。针对此问题的解决办法是, 要求移
动台接收机始终保持在工作状态,而令发射机仅在发话时才工作。这样
构成的系统称为准双工系统,也可以和双工系统兼容。这种准双工系统
目前在移动通信系统中获得了广泛的应用。
23
半双工通信是介于单工通信和全双工通信之间的一种通信方式 。
其中,移动台的工作情况与单工通信时相似, 采用, 按 -讲, 方
式,即按下按讲开关,发射机才工作,而接收机总是在工作 。 基
站的工作情况与全双工通信时相似,只是可以采用双工器,使收
发信机共用一副天线 。
半双工通信的特点是, 设备简单, 功耗小, 克服了单工通
信断断续续的现象,但操作仍不太方便 。 所以半双工方式主要
用于专业移动通信系统中,如汽车调度等 。
半双工通信
移动通信系统的分类
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据 CCIR的建议,无线寻呼系统可定义为一种非语言单向告警个
人选择呼叫系统 。 即通过此系统,通信的一方借助于市话电话
机能够向特定的寻呼接收机持有者传递一些简单的个人信息 。
在无线寻呼系统中应用的寻呼接收机称为袖珍铃,俗称, BB
机, 。 当接收到信息时,袖珍铃以告警的形式通知其持有者 。 告
警方式包括声音, 视觉, 振动或是这几种方式的结合 。 每个袖
珍机都有其特定的, 地址编码,,只有真正发送给它的信息,持
有者才能接收到 ; 同样,只有知道了特定的, 地址编码,,才能
向特定的袖珍机发送信息 。
无线寻呼系统
26
无线寻呼系统
公用 电话 网
BB 机
BB 机
发射 台
发射 台
( 8 8 - 12345)
控制 中心
及主 发射 台
BB 机
电话 A
电话 B
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集群移动通信系统
集群移动通信系统也称大区制移动通信系统。 CCIR最初称
之为 Trunking System(中继系统 ),为了避免与无线中继
系统混淆,后又改称集群系统。集群系统是一种高级移动调
度系统,是指挥调度最重要和最有效的通信方式之一,代表
着专用移动通信网的发展方向。 CCIR对它的定义为“系统
所具有的全部可用信道可为系统的全体用户共用”。即系
统内的任一用户想要和系统内另一用户通话,只要有空闲信
道,就可以在中心控制台的控制下,利用空闲信道沟通联络,
进行通话。 从某种意义上讲,集群通话系统是一个自动共
享若干个信道的多信道中继 (转发 )通信系统。它与普通多
信道共用的通信系统并无本质的区别,只是更适用于对指挥
调度功能要求较高的专门部门或企事业单位。其特点是, 资
源共享,费用分担,服务优良,效率高,造价低。
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集群移动通信系统
转发 器 1
( 中继 器 )
转发 器 2
( 中继 器 )
…
转发 器 20
( 中继 器 )
系统 控制
中心
P S T N
调
度
台
调
度
台
系统 管理
终端
天
馈
系
统
移动 台 1
移动 台 2
移动 台 n
…
无线
调度 台
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陆地蜂窝移动通信系统
陆地蜂窝移动通信系统也称小区制移动通信系统,在移动通
信中处于统治地位,是目前应用最广泛、用户数量最多、与
人们日常生活最紧密的移动通信系统。陆地蜂窝移动通信
系统的特点是把整个大范围的无线服务区划分成许多小区,
每个小区设置一个基站,负责本小区各个移动台的联络与控
制,各个基站通过移动业务交换中心相互联系,并与市话局
连接。陆地蜂窝移动通信系统利用超短波电波传播距离有
限的特性及蜂窝状结构,可有效实现信道复用,在提高频率
利用率的同时,可保证通信的质量。
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陆地蜂窝移动通信系统
小区
基 站 区
位 置 区
M S C 区
P L M N
业 务 区
小区
基 站 区
位 置 区
M S C 区
P L M N
业 务 区
系 统 区
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陆地蜂窝移动通信系统
? 小区是采用基站识别码 (BSIC)或全球小区识别码 (CGIC)进
行标识的无线覆盖区域。 在采用全向天线结构的模拟网中,
小区即为基站区 ; 在采用 120° 角天线结构的 GSM数字蜂窝
移动网中,小区是每个 120° 角的天线所覆盖的正六边形区
域的三分之一。
? 基站区指的是一个基站所覆盖的区域。一个基站区可包含
一个或多个小区,故不是所有的小区都设有一个专有的基站,
但必须为一个特定的基站所覆盖。
? 位置区指的是一个移动台可以自动移动而不必重新“登记”
其位置 (位置更新 )的区域,一个位置区由一个或若干个小区
(或基站区 )组成。 要想向一个位置区中的某个移动台发出
呼叫,可以在这个位置区中向所有基站同时发出寻呼信号。
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陆地蜂窝移动通信系统
? 移动业务交换中心简称 MSC,一个 MSC区指的是由一个 MSC
覆盖的区域。一个 MSC区可由若干个位置区组成。
? PLMN(Public Land Mobile Network)是公用陆地移动网
的简称,即陆地蜂窝移动通信系统。在该系统内具有共同的编
号制度 (比如相同的国内地区号 )和共同的路由计划。例如,整
个天津市的移动通信网就是一个 PLMN。一个 PLMN可以由
若干个 MSC组成。 MSC构成固定网与 PLMN移动网之间的功
能接口,用于呼叫接续等。
? 业务区指的是由一个或多个移动通信网所组成的区域。只要
移动台在业务区中,就可以被另一个网络的用户找到,而该用
户也无需知道这个移动台在该区内的具体位置。这里的另一
个网络可以是另一个 PLMN,PSTN(市话网 )或 ISDN(综合业
务数字网 )。一个业务区可由若干个 PLMN组成,也可由一个
或若干个国家组成,也可能是一个国家的一部分。
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陆地蜂窝移动通信系统
? PLMN(Public Land Mobile Network)是公用陆地移动网
的简称,即陆地蜂窝移动通信系统。在该系统内具有共同的
编号制度 (比如相同的国内地区号 )和共同的路由计划。例如,
整个天津市的移动通信网就是一个 PLMN。一个 PLMN可以
由若干个 MSC组成。 MSC构成固定网与 PLMN移动网之间
的功能接口,用于呼叫接续等。
? 业务区指的是由一个或多个移动通信网所组成的区域。只
要移动台在业务区中,就可以被另一个网络的用户找到,而
该用户也无需知道这个移动台在该区内的具体位置。这里
的另一个网络可以是另一个 PLMN,PSTN(市话网 )或
ISDN(综合业务数字网 )。一个业务区可由若干个 PLMN组
成,也可由一个或若干个国家组成,也可能是一个国家的一
部分。
34
移动卫星通信
所谓移动卫星通信是指以通信卫星为中继站,在较大地域及
空间范围内实现移动台与固定台, 移动台与移动台以及移动
台或固定台与公众网用户之间的通信 。 移动卫星通信是移动
通信和卫星通信相结合的产物,兼具卫星通信覆盖面宽和移
动通信服务灵活的优点,是实现未来个人移动通信系统和真
正的信息高速公路的重要手段之一 。
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移动卫星通信
海 上 移 动 体
空 中 移 动 体
陆 地 移 动 体
手机
基站
控 制 中 心
关 口 站
建 筑 物
P S T N
卫星
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无绳电话系统
无绳电话系统指的是以无线电波 (主要是微波波段的电磁波 ),激光, 红
外线等作为主要传输媒介,利用无线终端, 基站和各种公共通信网 (如
PSTN,ISDN等 ),在限定的业务区域内进行全双工通信的系统 。 无绳
电话系统采用的是微蜂窝或微微蜂窝无线传输技术 。 20世纪 90年代中
期出现的新一代的无绳电话系统,具有容量大, 覆盖面宽, 支持数据通
信业务等特点,其典型的代表有, 泛欧数字无绳电话系统 (DECT,
Digital European Cordless Telephone ),日本的个人手持电话系
统 (PHS,Personal Handy phone System)和美国的个人接入通信
系统 (PACS,Personal Access Communication System)。
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无绳电话系统
座
机 用户 线
市
话
局
