第二章移動(dòng)通信系統(tǒng)及CDMA系統(tǒng)特點(diǎn)和簡介

1、 第二章 移動(dòng)通信系統(tǒng)簡介 2.1移動(dòng)通信系統(tǒng)概述在最近的30年里，移動(dòng)通信事業(yè)的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人們的預(yù)測，移動(dòng)通信系統(tǒng)經(jīng)歷了從第一代模擬蜂窩頻分多址到第二代數(shù)字式時(shí)分多址和碼分多址的過度?，F(xiàn)在以支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)?G第三代移動(dòng)通信正在蓬勃興起，它主要采用的是碼分多址技術(shù)，其中就包含CDMA2000技術(shù)，WCDMA技術(shù)和TD-SCDMA技術(shù)。2.2 移動(dòng)通信的特點(diǎn) 移動(dòng)通信是有線通信的延伸，與有線通信相比具有以下的特點(diǎn)：1.終端用戶的移動(dòng)性 移動(dòng)通信的主要特點(diǎn)在于用戶的移動(dòng)性，需要隨時(shí)知道用戶當(dāng)前位置，以完成呼叫、接收等功能；用戶通話時(shí)候的移動(dòng)性還涉及到了頻道的切換問題等。2.無線接入方式

2、 移動(dòng)用戶與基站系統(tǒng)之間采用無線接入方式，頻率資源的有限性、用戶與基站系統(tǒng)之間信號的干擾（建筑物的影響、頻率的利用、信號的衰減等）、信息的安全保護(hù)。3.漫游功能移動(dòng)通信網(wǎng)之間的自動(dòng)漫游，移動(dòng)通信網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)的互通，包括與公用電話網(wǎng)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、專網(wǎng)等之間互通，各種業(yè)務(wù)功能的實(shí)現(xiàn)（電話業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、短消息業(yè)務(wù)、智能業(yè)務(wù)等）。2.3移動(dòng)通信系統(tǒng)的工作方式 移動(dòng)通信的工作方式可據(jù)通信時(shí)頻道的使用方式不同分為單工、半雙工和雙工等三種制式。1.單工制 單工制是通信雙方利用按鍵控制收信和發(fā)信的一種方式，任一時(shí)刻用戶只能處于發(fā)信或收信狀態(tài)。當(dāng)A方發(fā)話時(shí)，先按下“收發(fā)控制按鈕”（簡稱PTT），這

3、時(shí)A方發(fā)信機(jī)處于發(fā)射狀態(tài)，B方則應(yīng)松開PTT處于接收狀態(tài)才能收信。B方回答時(shí)，則應(yīng)B方按下PTT、A方松開PTT，B方才能發(fā)話，A方才能收聽。單工制又分同頻單工和異頻單工兩種。通信雙方收發(fā)使用同一頻率的稱為同頻單工；收發(fā)使用不同頻率的稱為異頻單工。單工制通信方式如圖1.1所示。 圖2.1 單工制通信方式2.雙工制雙工制是通信雙方均可同時(shí)收發(fā)的工作方式，即任一方在發(fā)話的同時(shí)仍能收聽對方的方式，它不必按鍵發(fā)話，象普通電話一樣使用方便。大多數(shù)雙工制系統(tǒng)收發(fā)使用相隔足夠距離的不同頻率工作，稱為頻分雙工（FDD），如圖1.2所示。模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)、GSM及CDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)等都采用了頻分雙

4、工體制。 圖2.2 雙工制通信方式雙工制的最大優(yōu)點(diǎn)是使用方便，很適合用于公用移動(dòng)電話系統(tǒng)中，當(dāng)然也能用于專用移動(dòng)通信。雙工制除了可采用上述的異頻雙工方式外，還可用同頻雙工方式，即時(shí)分雙工方式（TDD）。此時(shí)收發(fā)雖同頻工作但是收信和發(fā)信在不同的時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行，避免了收發(fā)之間的干擾，這樣，不必采用天線共用器就可實(shí)現(xiàn)收發(fā)天線的共用。同時(shí)因上下行鏈路使用相同的頻率，其衰落特性完全相同，因而容易通過接收信號的強(qiáng)度調(diào)整發(fā)射信號功率，實(shí)現(xiàn)較精確的開環(huán)功率控制。但時(shí)分雙工的技術(shù)較復(fù)雜。這種時(shí)分雙工方式已廣泛使用于數(shù)字蜂窩系統(tǒng)（如TD-SCDMA）和新一代無繩電話（DECT）中。3.半雙工制半雙工制是指基地臺采用雙

5、工方式即收發(fā)信機(jī)同時(shí)工作，而移動(dòng)臺仍采用按鍵發(fā)話的異頻單工制工作，如圖1.3所示。 圖2.3 半雙工制通信方式半雙工制的優(yōu)點(diǎn)是： 移動(dòng)臺采用單工制，耗電省、設(shè)備簡單、成本低廉； 收發(fā)異頻，受鄰近電臺干擾較少； 采用半雙工制的有無線通信網(wǎng)由于基地臺是收發(fā)同時(shí)工作的，有無線轉(zhuǎn)接時(shí)不需要聲控開關(guān)控制基地臺的收發(fā)，轉(zhuǎn)接效果較好； 移動(dòng)用戶之間可以通過基地臺轉(zhuǎn)信進(jìn)行互相通信，通信距離較遠(yuǎn)。缺點(diǎn)是： 移動(dòng)臺仍需通過按鍵控制電臺的收發(fā)，使用仍不是很方便； 在該方式下，由于基地臺收信和發(fā)信同時(shí)進(jìn)行，故必須有良好的隔離措施，以防止發(fā)射機(jī)對接收機(jī)的干擾，通常要求f1和f2之間應(yīng)有足夠大的頻距，收發(fā)天線共用時(shí)則天線

6、共用器應(yīng)具有足夠的隔離度。目前集群移動(dòng)通信系統(tǒng)大多采用這種工作方式。2.4移動(dòng)通信系統(tǒng)的多址方式移動(dòng)通信系統(tǒng)中的多址方式主要可以分為三種：頻分多址（FDMA）、時(shí)分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）。 1.頻分多址（FDMA）頻分多址系統(tǒng)是基于頻率劃分信道，把可以使用的總額段劃分為若干占用較小寬帶的頻道，這些頻道在頻域上互不重疊，每個(gè)頻道就是一個(gè)通信信道。系統(tǒng)為每個(gè)用戶指定特定的信道，在呼叫的整個(gè)過程里，其他用戶不能共用同個(gè)信道。FDMA的特點(diǎn)就是技術(shù)較成熟、穩(wěn)定、容易實(shí)現(xiàn)并且成本比較低。它主要的缺點(diǎn)就是頻譜利用率比較低，每個(gè)用戶（遠(yuǎn)端站）都要占用一定的頻帶，如果是空中的頻寬資源有限的情況

7、下，F(xiàn)DMA系統(tǒng)組織多扇區(qū)基站會(huì)遇到困難。單純采用FDMA作為多址接入方式現(xiàn)在已經(jīng)很少見了，現(xiàn)在的實(shí)用系統(tǒng)多采用的是TDMA方式或者FDMA+TDMA方式。 2.時(shí)分多址（TDMA）時(shí)分多址（TDMA）把時(shí)間分割成互不重疊的時(shí)幀，再將幀分割成互不重疊的信道與用戶具有一一對應(yīng)關(guān)系，依據(jù)信道區(qū)分來自不同地址的用戶信號，來完成多址連接。TDMA的頻譜利用率相對FDMA要高，在寬帶無線接入領(lǐng)域中被廣泛的采用。TDMA較FDMA具有較強(qiáng)的通信質(zhì)量，保密性較好，系統(tǒng)容量大等優(yōu)點(diǎn)，但它必須有精確的定時(shí)和同步以保證移動(dòng)終端和基站間的正常通信，技術(shù)上來說比較復(fù)雜。 3.碼分多址（CDMA） 碼分多址（CDMA）是一種采用擴(kuò)展頻譜的數(shù)字通信技術(shù)。CDMA通信系統(tǒng)中，不同用戶傳輸信息所用的信號不是靠頻率不同或者信道不同來區(qū)分的，而是用各自不同的編碼序列來區(qū)分的，或者說是靠信號的不同波形來區(qū)分的。如果從頻域或者時(shí)域來觀察，多個(gè)CDMA信號是互相重疊的。接收機(jī)用相關(guān)器可以在多個(gè)CDMA信號中選出其中使用預(yù)定碼型的信號。其他使用不同碼型的信號因?yàn)楹徒邮諜C(jī)本地產(chǎn)生的碼型不同而不能被調(diào)解。CDMA通信系統(tǒng)